液压爬模计算书.doc

虎门二桥S4标坭洲水道桥主塔液压爬模计算书（A版）广东省长大公路工程有限公司虎门二桥S4标项目经理部2023年7月目录1计算依据- 1 -2爬模结构图- 1 -3架体受力分析- 2 -3.1计算工况- 2 -3.2计算荷载- 2 -3.3荷载组合- 4 -3.4计算结果- 4 -4埋件、重要构件和焊缝计算- 9 -4.1单个埋件抗拔力计算- 9 -4.2锚板处混凝土局部受压抗压力计算- 9 -4.3受力螺栓的抗剪力和抗拉力的计算- 9 -4.4爬锥处的局部受压抗剪力计算- 9 -4.5导轨梯档抗剪力计算- 9 -4.6承重插销抗剪力计算- 9 -4.7附墙撑强度验算- 9 -5模板验算- 9 -5.1混凝土侧压力计算- 9 -5.2面板验算- 10 -5.3木梁验算- 11 -5.4背楞验算- 13 -5.5组合挠度- 14 -5.6对拉杆验算- 14 -坭洲水道桥主塔液压爬模计算书1 计算依据1）虎门二桥工程施工设计图纸2）建筑结构荷载规范（GB 50009-2023） 3）钢结构设计规范（GB 50017-2023）4）混凝土结构设计规范（GB 50010-2023）5）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2023）6）钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2023）7）液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2023）2 爬模结构图爬模由预埋件、附墙装置、导轨、支架、模板及液压动力装置组成，如下图所示。图1 爬模结构图3 架体受力分析3.1计算工况（1）施工工况（7级风荷载、自重荷载和施工荷载），此工况涉及浇筑混凝土和绑扎钢筋，爬模装置在正常施工状态和遇有7级风荷载施工时均能满足设计规定。（2）爬升工况（7级风荷载、自重荷载和施工荷载），此工况涉及导轨爬升、模板爬升，爬升装置在7级风荷载下进行爬升能满足设计规定。（3）停工工况（施工阶段设计风荷载和自重荷载），在此工况既不施工也不爬升，模板之间用对拉螺栓坚固连接等可靠的加固措施，爬模装置能在施工阶段设计风荷载下满足设计规定。3.2计算荷载（1）混凝土荷载（侧压力）：由模板对拉杆承受。（2）根据液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2023），上操作平台施工荷载标准值应取4.0kN/m2；下操作平台施工荷载标准值应取1.0kN/m2；吊平台施工荷载标准值应取1.0kN/m2，但不参与荷载组合。（3）爬模的每件液压缸的推力为100kN。（4）风荷载-风荷载标准值（kN/m2）;-高度Z处的风振系数，按建筑结构荷载规范中公式计算取1.398；-风荷载体型系数，按各种截面的杆件取1.3；-风压高度变化系数，主塔高260m，地面粗糙度按A级考虑，查表取3.016；-基本风压，但不得小于0.3kPa。7级风荷载取17.1m/s，施工阶段设计风荷载为29.2m/s。表1 风荷载计算表风速(kPa)(kPa)7级风17.10.31.3981.33.0161.644施工阶段风29.20.5331.3981.33.0162.922沿垂直方向将荷载转化为线荷载：7级风荷载：1.64417.122/4=7.037kN/m9级风荷载：2.04017.122/4=8.732kN/m3.3荷载组合根据液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2023），按以下规定进行。3.4计算结果使用MIDAS-CIVIL对架体进行建模，按以上计算参数取值，对上述三种工况进行分析，得到如下结果。3.4.1施工工况（1）上操作平台验算强度验算施工工况下，上操作平台组合应力图、剪力图如下图所示。由图可知，上操作平台最大组合应力为210MPa，小于允许应力值215MPa，满足规定。上操作平台最大剪应力为82MPa，小于允许应力值125MPa，满足规定。图2 施工工况上操作平台组合应力图图3 施工工况上操作平台剪应力图刚度验算施工荷载下，上操作平台整体变形图如下图所示。由图可知，架体最大变形为4.1mm。将上操作平台上横梁单独取出，如Error! Reference source not found.所示，即横梁相对变形为2.6mm-1.2mm=1.4mmL/400=1426/400=3.565mm，满足规定。悬臂部分变形图如图6所示，其相对变形为2.1-1.7=0.4mmL/500=260/500=0.52mm，满足规定。其余杆件相对变形较小均能满足规定。图4 施工工况上操作平台整体变形图图5 施工工况上平台上横梁变形图图6 施工工况上平台上横梁悬臂变形图稳定性验算如下图所示，为施工工况下上操作平台轴力图，上平台下立杆轴力较大，且长细比较大，故对其进行稳定性验算。上平台下立杆：杆件为双14a槽钢，需对两个主平面同时进行稳定性验算。mmmm计算长度：mmB类截面，B类截面，承重三脚架斜撑：杆件为1655圆管，只需在对称轴平面进行稳定性验算。mm计算长度：mmA类截面，承重三脚架斜撑稳定性满足规定。分析结果汇总如Error! Reference source not found.所示。表2 风荷载计算表杆件内力规格截面积mm2长细比稳定系数应力值（MPa）上平台下立杆64.4双14a槽钢370241.6承重三脚架斜撑58.41655圆管251368.90.84531.5（2）爬升工况强度验算爬升工况下，架体组合应力图、剪力图如下图所示。由图可知，架体最大组合应力为123MPa，小于允许应力值215MPa，满足规定。架体最大剪应力为43MPa，小于允许应力值125MPa，满足规定。刚度验算施工荷载下，架体整体变形图如下图所示。由图可知，架体最大变形为1.2mm，位于上平台上横梁。将上平台上横梁单独取出，如Error! Reference source not found.所示，即横梁相对变形为1.2mm-0.7mm=0.5mmL/400=1426/400=3.565mm，满足规定。悬臂部分变形图如图6所示，其相对变形为0.9-0.8=0.3mmL/500=260/500=0.52mm，满足规定。其余杆件相对变形较小均能满足规定。稳定性验算（3）停工工况强度验算停工工况下，架体组合应力图、剪力图如下图所示。由图可知，架体最大组合应力为118MPa，小于允许应力值215MPa，满足规定。架体最大剪应力为41MPa，小于允许应力值125MPa，满足规定。刚度验算施工荷载下，架体整体变形图如下图所示。由图可知，架体最大变形为1.2mm，位于上平台上横梁。将上平台上横梁单独取出，如Error! Reference source not found.所示，即横梁相对变形为1.3mm-0.6mm=0.7mmL/400=1426/400=3.565mm，满足规定。悬臂部分变形图如图6所示，其相对变形为1.0-0.8=0.2mm200kN。满足规定。4.6附墙撑强度验算根据MIDAS计算结果，附墙撑位置最大反力为124.1kN，附墙撑的材料为的圆钢，长度L=750mm，长细比，只验算强度即可。mm2MPa=215MPa，满足规定。5 模板验算5.1混凝土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长，当浇筑高度达成某一临界时，侧压力就不再增长，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达成最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。新浇混凝土对模板侧向压力分布见下图。在建筑施工模板安全技术规范(GBJ162-2023)中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算，并取其中的较小值：Pmax=0.22t0K1K2V1/2 Pmax=H式中：Pmax -新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；-混凝土的重力密度（kN/m3），取25kN/m3t0-新浇混凝土的初凝时间（h），t0=200/（T+15）=8h；V-混凝土的浇灌速度（m/h），取2m/h；h-有效压头高度；H-混凝土浇筑层（在水泥初凝时间以内）的高度（m），按4.5m；K1-外加剂影响修正系数，掺外加剂时取1.2；K2-混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；5090mm时，取1；110150mm时，取1.15。Pmax=0.22t0K1K2V1/2=0.222581.21.1521/2=85.87kN/m2则有效压头高度：h=Pmax/=85.87/25=3.43mPmax=H=254.5=100kN/m2由计算比较可知：新浇混凝土对模板侧向压力按其中的较小值85.87kN/m2，考虑倾倒混凝土时产生的水平荷载4kN/m2，分别取荷载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总设计值为1.285.87kN/m2+1.44kN/m2=108.64kN/m2。5.2面板验算面板采用21mm厚进口维萨板，将面板视为两边支撑在木工字梁上的多跨连续板计算，根据图纸面板长度取一块面板的长度6480mm，木梁间距为270mm，即面板可看作24跨连续板；宽度可取背楞最大间距1150mm。采用MIDAS建模分别进行强度、刚度验算。1）面板强度受力验算：将混凝土侧压力加载到面板上，面荷载的大小为：q=108.64kN/m2面板应力如下图所示：max=10.4N/mm213N/mm2所以21mm厚面板强度满足设计受力的规定。2）面板刚度（挠度）验算：面板变形如下图所示：则：fmax=0.50mm270/400=0.675mm所以21mm厚面板刚度满足设计受力的规定。5.3木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，根据图纸，其跨距分别为850mm、950mm、1050mm、1150mm。采用MIDAS建模分别进行强度、刚度验算。1）木梁强度受力验算：木工字梁上的荷载为q=108.64kN/m20.27=29.33kN/m木工字梁应力如下图所示：max=7.2N/mm213N/mm2所以木工字梁强度满足设计受力的规定。2）木梁刚度（挠度）验算：面板变形如下图所示：经查看，悬臂部分挠度为0.28mmL/500=400/500=0.8mm；跨中部分挠度为0.49mmL/400=1150/400=2.875mm所以木工字梁刚度满足设计受力的规定。5.4背楞验算槽钢背楞（双14A）为模板横肋，对拉螺杆作用其上，由对拉螺杆布置知其受力，也可按连续梁计算，两端的跨距为1622mm，中间跨跨径为对拉螺栓的间距1250mm。采用MIDAS建模分别进行强度、刚度验算。1）背楞强度受力验算：背楞上的荷载为：（荷载计算取背楞最大间距950mm）q=108.64kN/m20.95=103.21kN/m背楞应力如下图所示：max=120.2N/mm2215N/mm2所以背楞强度满足设计受力的规定。2）背楞刚度（挠度）验算：背楞变形如下图所示：背楞最大挠度为1.40mmL/500=1622/500=3.244mm。所以背楞刚度满足设计受力的规定。5.5组合挠度面板、木梁和背楞组合挠度最大值为：w=0.50+0.49+1.40=2.39mm3mm满足规定。5.6对拉杆验算上述背楞计算中，支座反力即为对拉杆所受拉力，如下如所示。由于长边上对拉杆间距更大，对拉杆所受拉力更大，故以长边对拉杆控制计算。对拉杆螺杆采用D20高强螺杆，内径为20mm，材料为45#钢，允许抗拉强度为600MPa。由图中可知，中间处对拉杆最大拉力为152.6kN，故中间处对拉杆最大应力为：max=152.61000/0.25202=485.7N/mm2600N/mm2