资源描述
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牛栏江特大桥8、9号主墩墩身
专项施工方案
一、概况:
1、工程概况:
云南昭通至会泽高速公路改扩建工程牛栏江特大桥位于牛栏江两侧,地跨曲靖市会泽县和昭通市鲁甸县,桥梁上部结构为7×30m先简支后连续T梁+102m+190m+102m预应力砼连续刚构桥+5×30m先简支后连续T梁,全桥全长760.08m,下部结构形式为圆柱墩、门式墩、变截面空心薄壁墩,基础为桩基础。
主桥上部构造为102+190+102m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁,箱梁根部梁高11.7m,跨中梁高4.2m;顶板在0号节段厚50cm并于1(1‘)号节段变化至28cm,其余梁段顶板厚均28cm;底板厚从跨中至根部由32cm变化为130cm,腹板从跨中至根部分五段采用90cm、70cm、50cm三种厚度,箱梁高度和底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁顶板横向宽12.0m,箱底宽6.5m,翼缘悬臂长2.75m。箱梁0号节段长13m,每个悬浇“T”纵向对称划分为22个节段,梁段数及梁段长从根部至跨中分别为7×3.5m、9×4.0m、6×4.5m,节段悬浇总长87.5m。悬浇节段最大控制质量3000kN,边、中跨合拢段长均匀为2m,边跨现浇段长6.0m。箱梁根部设四道厚0.8m的横隔板,中跨跨中设一道厚0.4m的横隔板,边跨梁端设一道厚1.5m的横隔板。
主梁纵桥向按预应力混凝土设计,横桥向按部分预应力A类构件设计。主桥上部构造采用三向预应力,纵、横向、部分竖向预应力采用国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2003)高强度低松弛钢绞线,其标准强度fpk=1860MPa,Ep=1.95×105MPa,松弛率小于0.035,设计锚下张拉控制应力fcon=0.75×1860=1395MPa,塑料波纹管管道偏差系数为0.0015、摩阻系数为0.17;金属波纹管管道偏差系数为0.0015、摩阻系数为0.25。箱梁纵向钢束每股直径15.2mm,大吨位群锚体系;顶板横向钢束每股直径12.7mm,扁锚体系;为提高竖向预应力的有效性,箱梁竖向预应力在梁高大于7m的节段(0号至12号梁段)采用15-3G钢绞线,其余梁段采用精轧螺纹钢筋且辅以采用千斤顶进行二次张拉、扭力扳手进行锚固等措施。纵向、横向预应力束采用预埋塑料波纹管成孔,真空辅助压浆工艺,其余采用镀锌金属波纹管。
牛栏江特大桥主要墩身施工结构物尺寸见下表所受
墩位
墩柱形式
墩高(米)
备注
6号墩
变截面空心墩
37
2边100:1收坡
7号墩
变截面空心墩
57
2边100:1收坡
8号墩、9号墩
变截面双肢-空心墩
130
每肢3边80:1收坡
10号墩
变截面空心墩
70
2边100:1收坡
11号墩
变截面空心墩
68
2边100:1收坡
12号墩
变截面空心墩
65
2边100:1收坡
13号墩
变截面空心墩
50
2边100:1收坡
2、编制依据
2.1、牛栏江特大桥施工图。
2.2、本合同段实施性施工组织设计。
2.3、集团成熟的、可借鉴的施工经验。
2.4、相关规范、标准
国家现行交通部颁《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)。
中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工规范》(JTJ041-2000)。
《建筑结构荷载规范》 (GB 50009-2001)
《钢结构设计规范》 (GB 50017-2003)
《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2002)
《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002)
《建筑施工计算手册》 江正荣 编著
《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB 50205-2001)
二、施工计划
1、进度计划:
2013年12月1日至2014年5月30日
2、主要机具设备计划
每个主墩为一个单位配置的主要机具设备如下:
序号
设备名称
单位
数量
1
挖掘机
台
1
2
自卸汽车
辆
2
3
砼运输车
辆
8
4
砼振动棒
台
10
5
电焊机
台
20
6
三一重工90输送泵
台
2
7
模板
套
4
8
温度监控仪器
套
4
9
循环冷却水系统
套
1
10
碘钨灯
盏
30
11
土工布
800
12
彩条布
600
13
水泵
台
6
14
循环水池
个
2
15
200KW发电机
台
1
16
1500搅拌站
套
2
3、材料准备计划
牛栏江特大桥8、9号主墩为变截面薄壁空心墩,C50混凝土,混凝土量13011.8立方,墩身中部位置设柱间系梁一道。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证墩身混凝土顺利施工。材料总需求量见下表所示:
序号
名称
设计用量
材料准备量
备注
1
水泥
5556t
5600t
2
砂
6114
6500
3
碎石
9049
10000
4
粉煤灰
625t
700t
5
高效减水剂
74.1t
80t
4、劳动力组织
4.1、配置的现场管理人员如下:
序号
管理人员岗位
姓名
备注
1
项目经理
曹国俊
2
项目总工程师
李华东
3
党委书记
张在静
4
项目副经理
洪家友
5
技术科长
刘清华
6
安环环科长
史永军
7
试验主任
白金科
8
施工队长
卫岚
9
技术主管
杨志杰
10
技术员
刘有冲
11
质检科长
张小龙
12
试验员
米俊星
4.2、每个墩身为一个单位配置的现场施工人员如下:班长1人、技术人员1人、试验人员1人、电工2人、电焊工8人、模板工8人、钢筋班10人、起重工2人、混凝土运输车司机8人、模板巡守2人、泵车司机3人、混凝土工25人、测量监控人员4人、其他配合工人约7人。
三、施工工艺:
1、爬模装置系统
牛栏江大桥单墩双支外模液压自爬模装置系统表
序号
名称
样图
规格
单位
数量
备注
1
墩身外模
H=6.15m
m2
426
1、面板21mm为进口板 2、竖肋采用H20木工字梁 3、模板中包括吊钩、木梁连接爪等标准件。 4、项梁、横梁模板现场自备。 5、脱模剂工地自备。
2
液压爬模 下架体
液压自爬模
榀
20
此报价不包括平台横梁、跳板、护栏钢管、剪刀撑钢管、扣件、安全网及液压油等辅助材料。
3
液压爬模 上架体
三层桁架
榀
24
此报价不包括平台横梁、跳板、护栏钢管、剪刀撑钢管、扣件、安全网及液压油等辅助材料。
4
D20埋件板
D20
件
860
用于预埋件、
一次性
5
高强螺杆
D20/300
件
860
用于预埋件、
一次性
6
爬锥
M36/D20
件
125
配卸具、用于爬架
7
受力螺栓
M36x90
件
125
用于爬架
8
安装螺栓
M36/50
件
43
用于爬锥安装
9
主背楞连接器
套
150
用于模板与
支架安装
10
锥形接头
D20/M24
件
300
用于钢筋不能对拉处 周转使用
11
对拉螺杆
D20
米
900
部分周转使用,预埋M24短钢筋现场自备
12
直芯带
[14 L=900
件
25
周转使用
13
芯带销
件
200
周转使用
14
蝶形螺母
D20
件
850
周转使用
15
垫片
120X120/D26
件
750
周转使用
16
阳角斜拉座
[12-[16铸造斜拉座
件
100
周转使用
17
平台,梯子,护拦,扣件等.
现场自备
2、液压自爬模工作原理:
导轨依靠附在爬架上的液压油缸进行提升,导轨提升到位后与上部爬架悬挂件连接,爬架与模板体系则通过顶升液压油缸沿着导轨进行爬升。
液压自动爬模系统爬升的工作原理如下:
(1)起始浇注段中,按照设计位置埋设锚锥,并保证其位置准确。
(2)砼达到强度要求后拆模,以起始段中预埋的锚锥为支点拼装系统。
(3)调整模板位置,保证定位精度,进行浇注工作并埋设锚锥。
(4)拆模,操作动力装置控制器爬升轨道,使其上部与挂在预埋锚锥上的悬挂件固接,固定爬升轨道。
(5)操作动力装置控制器爬升爬架,带动系统爬升至下一工作节段。
3、施工操作人员培训:
墩身施工方案:
牛栏江特大桥主桥矩形薄壁空心墩施工采用液压自爬模进行施工。主墩墩身每肢每次浇筑6m,模板配置为4套。辅墩每次浇筑6米,模版配置2套。
为满足墩身施工需要,每个主墩配80塔吊1台,垂直电梯1部,三一双电机90砼输送泵1台组织施工。钢筋等材料采用塔吊垂直运输,砼采用集中拌和,罐车运输到施工点,三一双电机90输送泵垂直泵送到灌注点,利用串筒入模浇筑砼。预计每段施工周期7天。
(一)、液压自爬模施工
1、第一次提升
安装好埋件系统,开始浇筑混凝土。
2、第二次及以后的提升
第二次及以后的提升只须在第一次提升的基础上将吊平台装到三脚架的下部,搭设操作平台即可。
步骤
示意图
说明
第一次爬升
第一次混凝土浇筑完后,拆除模板及支架;清理模板表面杂物;吊装爬架,按设计图纸将爬架挂在相应的埋件点上;
通过可调斜撑调整模板的垂直度;
通过后移拉杆装置将模板下沿与上次浇筑完的混凝土结构表面顶紧,确保不漏浆,不错台。
3、提升模板及支架,安装吊平台,第三次浇筑混凝土。
步骤
示意图
说明
第二次和第二次以上提升
在第一次爬升的爬架下安装吊平台以便拆除可周转的埋件,
清除模板表面杂物
按设计图纸把爬架吊装就位,
拆除前一次可周转的预埋件,以备用。
4、重复第三次浇筑
提升流程(如图)
图8.31 模板提升示意图
5、预埋件工作流程(如图)
6、应注意的问题
a、同一单元块的两榀架体之间应用Ø48钢管连接紧固,平台搭设安全可靠。
b、埋件系统预埋的位置要求准确,在浇筑混凝土前必须由专人再次复核其位置,确保固定牢固。
c、每次拆模后都须将面板上附着的杂物清理干净,并在浇混凝土前刷脱模剂。
d、拆模后如模板须落地,则其面板不可直接放在地面上,而应在地面上先垫木方,再将模板放在木方上,以保证模板的周转次数。
e、模板整个单元往上提升时,吊钩一定要吊于主背楞上部的吊具上,切记不得吊于模板的吊钩上。
f、浇筑混凝土前,模板的下部应利用三脚架上的后移装置将模板调到紧紧地与已浇好的混凝土接触上,防止再次浇筑混凝土时漏浆及错台。
g、模板支好后,各单元块间次背楞一定要用芯带及楔形销连好,保证各单元之间连成一个整体,同时保证各单元连好后成一条直线。
h、浇筑混凝土前,对拉螺杆一定要按图纸位置拉接,以保证混凝土质量。
i、要定期检查模板单元上各个螺丝的松紧情况,如发现有松动应及时拧紧。
J、爬模爬升时,墩身混凝土强度按不低于20MPa进行控制。
(二)、侧压力计算
混凝土作用于模板的侧压力,根据测定,随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时,侧压力就不再增加,此时的侧压力即位新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。通过理论和实践,可按下列二式计算,并取其最小值:
式中 F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2)
γc------混凝土的重力密度(kN/m3)取25 kN/m3
t0------新浇混凝土的初凝时间(h),可按5.714小时。当缺乏实验资料时,可采用t=200/(T+15)计算;
V------混凝土的浇灌速度(m/h);取2m/h
H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m);取5.4m
β1------外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1;
β2------混凝土塌落度影响系数,当塌落度小于30mm时,取0.85;50—90mm时,取1;110—150mm时,取1。
=0.22x25x5.714x1x1.15x21/2
=50.3kN/m2
=25x6=150kN/ m2
取二者中的较小值,F=50.3kN/ m2作为模板侧压力的标准值,并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4 kN/ m2,分别取荷载分项系数1.2和1.4,则作用于模板的总荷载设计值为:
Q=50.3x1.2+4x1.4=65.96kN/ m2
有效压头高度:h=F/Rc=65.96/25=2.64m
作用于模板的总荷载为:
q=65.96KN/ m2
(三)、模板计算
1、基本参数
模板高度为6.33m,浇筑高度为6.0m,面板采用21mm维萨板;竖向背楞采用木工字梁截面尺寸为80x200,间距为280mm;水平背楞采用双12号槽钢背楞,最大间距为1050mm;拉杆系统为D20拉杆 ,材质为45#钢,拉杆水平间距为900mm,竖向间距为1050mm。
其中:-木材抗弯强度设计值,取13 N/mm2,-木材抗剪强度设计值,取1.5 N/mm2
E-弹性模量,木材取8.5x103 N/mm2,钢材取2.1x105 N/mm2
2、面板验算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。根据《建筑施工手册》,强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。 计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在竖楞上的三跨连续梁计算。所以将面板视为支撑在木工字梁上的三跨连续梁计算,面板长度取板长2440mm,板宽度b=1000mm。
面板计算简图
3、抗弯强度验算
作用在面板上的线荷载为: =65.96x1=65.96N/mm
面板最大弯矩:=(65.96x300x300)/10=0.594x106N•mm
面板的截面系数:=x1000x212=5.40x104mm3
应力:=0.594x106/5.40x104=10.9N/mm2<=13 N/mm2
故满足要求
4、抗剪强度验算
计算公式如下:
面板的最大剪力:V = 0.6×65.96×0.28 = 11.07KN;
截面抗剪强度必须满足: (安全系数取1.5)
其中, τ--面板截面的最大受剪应力(N/mm2);
V--面板计算最大剪力(N):V = 10.4KN;
b--构件的截面宽度(mm):b = 1000mm ;
hn--面板厚度(mm):hn = 18.0mm ;
fv--面板抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 1.5 N/mm2;
面板截面的最大受剪应力计算值: T =3×11.07×103/(2×1000×18)=0.92N/mm2;
面板截面抗剪强度设计值: [fv]=1.5N/mm2;
面板截面的最大受剪应力计算值 T=0.92N/mm2 小于 面板截面抗剪强度设计值 [T]=1.5N/mm2,满足要求!
4.1挠度验算:
根据《建筑施工计算手册》,挠度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载的作用,则线荷载为:
q2=(F+R)×1=(50.3+3.7)=54KN/m
面板挠度由式
=54x3004/(150x8.5x1000x48.6x104)
=0.7mm<[ω]=300/400=0.75mm
故满足要求
面板截面惯性矩:I=bh3/12=1000X183/12=48.6X104mm4
4.2 木工字梁验算:
木工字梁作为竖肋支承在横向背楞上,可作为支承在横向背楞上的连续梁计算,其跨距等于横向背楞的间距最大为L=1200mm。
木梁计算简图
木工字梁上的线荷载为: =65.96x0.3=19.788N/mm
F-混凝土的侧压力
-木工字梁之间的水平距离
4.3 抗弯强度验算
最大弯矩=0.1x19.788 x12002=2.84x106N•mm
木工字梁截面系数:
应力:σ=Mmax/W=2.84×106/46.1×104=6.16N/mm2 <=13N/mm2 满足要求
木工字梁截面惯性矩:
4.4 抗剪强度验算
计算公式如下:
木梁的最大剪力:V = 0.6×19.788×1.2 = 14.25KN;
截面抗剪强度必须满足: (安全系数取1)
其中, τ-木梁截面的最大受剪应力(N/mm2);
V--木梁计算最大剪力(N):V = 14.25KN;
A--木梁截面面积(mm2):A = 9640mm2 ;
fv—木材抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 1.5 N/mm2;
最大受剪应力计算值: T =114.25×103/(9640)=1.47N/mm2;
最大受剪应力计算值 T=1.47N/mm2 小于 木梁截面抗剪强度设计值 [T]=1.5N/mm2,满足要求!
4.5 挠度验算:
根据《建筑施工计算手册》,挠度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载的作用,则线荷载为:
q4=(F+R)×0.3=(50.3+3.7) ×0.3=16.2
木梁挠度由式
=16.2x12004/(150x8.5x103x46.1x106)
=0.58mm<[ω]=1200/400=3mm
故满足要求
4.6 槽钢背楞验算:
槽钢承受内楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。槽钢作为主背楞支承在对拉螺杆上,可作为支承在拉杆上的连续梁计算,其跨距等于对拉螺栓的间距最大为L1=1200mm。
槽钢背楞计算简图
4.7 抗弯强度验算
木梁作用在槽钢上的集中荷载为:q5=65.96×0.3×1.2=23.75
最大弯矩=0.175x23.75x103x1200=4.99x106N•mm
双12槽钢截面系数:W=57.7x2=115.4x103mm3
应力:=4.99x106/115.4x103=43.24N/mm2 <=215N/mm2
故满足要求
双12槽钢截面惯性矩:I=346x104mm4
4.8 抗剪强度验算
计算公式如下:
背楞的最大剪力:V = 0.65×23.75 =15.44KN;
截面抗剪强度必须满足: (安全系数取2)
其中, τ-木梁截面的最大受剪应力(N/mm2);
V--木梁计算最大剪力(N):V = 15.44KN;
A—型钢截面面积(mm2):A = 33072mm2 ;
fv—钢材抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 125 N/mm2;
最大受剪应力计算值: T =2×15.44×103/3072=100.51N/mm2;
最大受剪应力计算值 T=110.51N/mm2 小于钢材抗剪强度设计值 [T]=125N/mm2,满足要求!
4.9 挠度验算:
根据《建筑施工计算手册》,挠度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载的作用,则木梁作用在槽钢上的集中荷载为:
Q6=(F+R)×0.3=(50.3+3.7) ×0.3×1.2=19.44
背楞挠度由式
=1.146x19.44x103x12003/(100x2.1x105x3.46x106)
=0.55mm<[ω]=1200/400=3mm
故满足要求
4.10 面板、木梁、槽钢背楞的组合挠度为:
w=0.7+0.58+0.55=1.83mm<3mm
满足施工对模板质量的要求。
5、对拉螺栓计算:
对拉螺栓采用D20螺杆;纵向间距为1050mm,横向间距为900mm。
对拉螺栓经验公式如下:
N---对拉螺栓所承受的拉力的设计值。一般为混凝土的侧压力
A---对拉螺栓净截面面积(mm2)A=314mm2
--对拉螺栓抗拉强度设计值(45#钢)(N/mm2)
N=1.05×0.9×65.96=62.332KN=62332N
N>62332N
故满足要求。
(四)爬模下架体组成:
爬模下架体由预埋件、附墙装置、导轨、支架及液压动力装置组成。
(五)、计算参数:
1、塔肢内外墙液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为:
模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台(1)最大允许承载 3.0KN/m2 (爬升时为1.5KN/m2)
模板安装工作平台(2)最大允许承载 0.75KN/m2 (爬升时可不考虑)
模板后移及倾斜操作主平台(3)最大允许承载 1.5KN/m2
爬升装置工作平台(4)最大允许承载 0.75KN/ m2
拆卸爬锥工作平台(5)最大允许承载 0.75KN/ m2 (爬升时可不考虑)
2、除与结构连接的关键部件外,其它钢结构剪力设计值为:FV=125KN; 拉力设计值为:F=215KN;
3、爬模的每件液压缸的推力为133KN (即13.3t)。
4、自爬模爬升时,结构砼抗压强度不低于15MPa。
(六)、荷载计算:
1、施工荷载
1.1、参数说明
施工活载——施加到各平台的施工荷载;
平台长——分配到单个机位的模板宽度;取决于方案布置,在此以3米为例计算
平台宽——平台板的长度;
荷载分项系数——荷载的放大系数;活载取1.4
荷载设计值——强度计算中使用,其值等于荷载标准值乘以荷载分项系数;
1.2、计算表格
爬升时,施工荷载为32.76KN。
⒉ 油缸顶升力判定
2.1、模板自重
模板的自重一般是65Kg/m2,假定分配到单个机位的模板最大可以是3.0×5.6m,则模板自重是12.34KN;
2.2、LG-100下架体总重:
下架体自重——由标准图计算而得,是个定值;1369.8-445.69(导轨)-129.26(附墙挂座)=794.85㎏
平台板自重——平台板一般取50mm厚的木板,木材的密度取540㎏/m3,这里取27㎏/m2;
平台梁单位重量——可根据施工现场选取平台梁,自行计算它的单位重量,在此平台梁选取单槽钢20#。
下架体自重合计为14.16KN;
2.3、LG-100上架体总重:(以三层桁架为例)
上架体自重——由标准图计算而得,上架体是可变的,可根据实际情况自行进行计算;
这里以三层桁架为例,且假设单个机位对应1.5个上架体。
上架体总重为15.02KN.
2.4、平台横梁
主平台横梁根据架体是整体式还是上下分离式由方案布置决定, LG-100一般采用上下分离式,在此横梁采用H20,50.5㎏/m×3.0m×3=454.5㎏,合计4.545KN。
2.5、连接钢管自重
根据方案布置而定,这里设定架体总体布置23根连接钢管,钢管采用ϕ3×48
连接钢管的重量为4.14KN。
除了要计算以上项目以外还需要考虑一些施工现场其它不可预见因素引起的荷载。
2.6、架体总重
爬升时架体总重为
32.76+(12.34+14.16+15.02+4.545+4.14)×1.2=93.006KN,取摩擦系数1.2,则93.006×1.2=111.6072KN<133KN(单个油缸的顶升力)
3、爬升状态下架体承重限定
下架体所承受的竖向荷载包括模板自重12.34KN,上架体自重15.02KN,以及上架体上所施加的施工荷载32.76KN,主平台横梁4.545KN,合计64.665KN。
4、下架体承受水平荷载限定
水平荷载在这里指的就是风荷载,假定最大工作风级数是10级,风速
其中 B---风级数
风压
考虑到风荷载的不定性,在这里对其进行一定程度的放大,取1.4的放大系数,则风荷载最大设计值为0.74KN/m2,受风面的高度计算到最高处挑架的护栏顶部,则其值为7.93m(6.33+1.6=7.93)。
综上,假定最大的水平荷载为24.51KN.
5、上架体受力分析以及传力计算
上、下架体是通过平台梁来传递荷载的,平台梁与上、下架体有三个节点传力,以三层桁架仰爬来举例进行传力计算:
5.1、各平台荷载
5.2、模板自重
这里设定分配到单个上架体上的模板宽度为3.0米,高度为6.33米。
模板宽(m)
模板高(m)
单位面积模板质量(kg/m2)
模板自重(KN)
荷载分项系数
荷载设计值(KN)
3.00
6.33
65.00
12.34
1.20
14.81
仰爬时,模板自重通过横向背楞以集中荷载形式作用于主背楞上。14.81/6=2.468KN
5.3、风荷载计算
根据上述可知,最大风荷载为0.74KN/m2,作用在模板表面,则沿背楞高度方向风荷载设计值如下表
最大风载(KN/m2)
模板宽(m)
模板高(m)
主背楞高(m)
荷载分项系数
风载设计值(KN/m)
0.74
3.00
6.33
5.60
1.40
3.51
5.4、用SAP2000对上架体进行受力分析
荷载施加说明:
各个操作平台承受均布线荷载,大小分别为12.6KN、3.15KN、3.15KN 、6.53KN,方向为竖直向下;
主背楞承受风荷载,由模板传来,以均布荷载的形式作用于主背楞上,大小为3.51KN/m,方向为水平向右;
主背楞承受模板自重,模板自重以集中荷载的形式通过横向背楞作用于主背楞上,大小为2.468KN,方向为竖直向下;
上架体自重以集中荷载的形式,通过与后移横梁的连接点传递,通过分析,上架体自重的重心向后倾斜,可得施加到1节点处的荷载是自重的0.25,2节点处为0.75倍的自重,大小分别为6.84KN、20.52KN;
荷载图 轴力图(KN)
剪力图(KN) 弯矩图(KN·m)
5.4.1、各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:
上述选择的是受力最不利的杆件,如果上述杆件符合要求,那么其它杆件一定满足要求。
受拉杆件满足要求,只需要验算受压杆件的稳定性即可。
5.4.2、受压杆件稳定验算:
稳定验算中,受压杆件的长细比小于容许长细比,应力小于抗压设计值,满足要求。
5.4.3、支座反力:(节点编号按从左向右顺序)
反力图(KN)
节点9处,支座水平向反力为-16.06KN(向左);竖向反力为-70.82KN(向下);
节点8处, 支座水平向反力为27.04KN(向右);竖向反力为111.16KN(向上);
节点7处,支座水平向反力为-34.29N(向左);竖向反力为39.82KN(向上);
各个节点的力会传递到下架体的承重三角架横梁上,如下是作用于承重三角架横梁上的力:
节点9处,水平作用力力为16.06KN(向右);竖向力为70.82KN(向上);
节点8处,水平作用力为-27.04KN(向左);竖向力为-111.16KN(向下);
节点7处,水平作用力为34.29KN(向右);竖向力为-39.82KN(向下);
这样下架体在最大风荷载作用下最大水平力为37.76+28.21-32.89=33.08KN(水平向右);竖向力为84.28-117.54-39.65=-72.91KN(竖直向下);弯矩为-11.26-5.31-0.97=-11.54KN·m(顺时针).
(七)、用SAP2000对结构进行受力分析:
将最不利荷载施加于斜爬下架体上,用对承重三角架进行计算:(可根据施工实际荷载对模型进行修改计算)
荷载施加说明:
上架体作用与承重三角架横梁上的力是通过主平台梁传递的,大小及方向如上述;
下架体自重是通过吊平台两立杆施加到连接部位的,将下架体自重平均加到相应作用点处,力的大小为8KN
荷载图 轴力图(KN)
剪力图(KN) 弯矩图(KN.m)
1、各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:
上述选择的是受力最不利的杆件,如果上述杆件符合要求,那么其它杆件一定满足要求。
受拉杆件远满足要求,只需要验算受压杆件的稳定性即可。
2、受压杆件稳定验算: 稳定验算中,受压杆件的长细比小于容许长细比,应力小于抗压设计值,满足要求。
3、支座反力:
反力图(KN)
节点6处(承重插销处)水平反力大小为134.83KN;竖向反力大小为132.79KN
节点7处(附墙撑处)反力大小为119.79KN,方向为西偏南18度。
节其它工况,如风荷载水平向左,或是只作用风荷载(向左,向右),经计算分析,虽然有些杆件由受拉变为了受压,但是内力值相对较小,符合受力要求;且各杆件的内力值大小都较上述小,所以不作为不利组合考虑。
架体进行俯爬时,整个架体重心集中于模板处,在风荷载作用下,架体会向上翘,这个力可以由附墙撑于导轨连接处来承受,而导轨有两个埋件于建筑物相连,因此不需要做架体的抗倾覆验算。
另,承重三角架杆件2、6为主要的受力杆件,需要对其进行强度验算:
杆件2:
抗弯验算:,,截面塑性发展系数
抗剪验算:,
折算应力:
满足要求。
杆件6:
抗弯验算:,,截面塑性发展系数
抗剪验算:,
折算应力:
满足要求。
变形图
承重三角架横梁杆端位移分别为73.9mm和79mm,跨中位移为83.9mm,那么经分析杆件跨中的变形为:
满足要求。
4、受力螺栓受力计算
承重插销处水平向受力为134.83KN,方向水平向右;竖向力大小为132.79KN,方向为竖直向下。那么相对于挂座而言,它是倾斜了0.6度,所以在挂座的受力图中,如下图所示:
F=134.83sin0.6o+132.79cos0.6o=134.19KN;
V=134.83cos0.6o-132.79 sin0.6o=133.44KN
图中F1、F2分别是受力螺栓处和挂座底部与墙接触处的合力,对受力螺栓处取矩,则有
方向和图中假设方向相反,水平向右,则说明此挂座有绕着挂座与墙接触处旋转的趋势。此时受力螺栓处的F1为:
F1=F+F2=134.19+110.97=245.16KN
最终对埋件(双埋件)的拔力N=245.16KN;剪力V=133.44KN;附墙撑处的支撑反力R=119.79KN。
(八)、重要构件以及埋件的计算:
1、主背楞斜撑计算:
螺杆承受最大压力F=56.93KN,螺杆螺纹为T60×6,大径d=60mm,中径d2=57mm,小径d3=53mm,螺距为P=6mm,基本牙型高度H1=0.5P=3mm,旋合圈数n=H/P=8.3,螺杆和螺母材料均为Q235
1. 1、螺纹抗剪验算
当螺杆和螺母材料相同时,只校核螺杆螺纹强度。
由于螺纹为梯形螺纹,则其牙根宽度b=0.65P=3.9mm,基本牙型高度H1=0.5P=3mm,螺纹小径
=53mm
则其剪切强度:N/mm2<=46.8N/mm2
(由于螺纹牙材质为Q235,其许用剪应力,取46.8N/mm2),满足要求。
1. 2、螺杆强度验算
N/mm2<=85N/mm2
(螺纹牙许用弯曲应力,取85N/mm2),满足要求。
1. 3、螺杆的稳定性验算
由于螺杆会受到压力,故需进行稳定性计算。
螺杆最大工作长度=500mm,按照一端固定一端铰支可得长度系数=0.7,螺杆危险截面的惯性半径=13.25mm,故<(Q235的=61),不作压杆稳定性验算。
2、主横梁埋件支座端头板承压验算如下:
主横梁端头板与埋件支座的有效承压面积A=20×42=840mm2,承压力V=87.2KN,则其承压应力
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