资源描述
满堂支架计算书
海湖路桥箱梁断面较大,本方案计算以海湖路桥北幅为例进行计算,南幅计算与北幅相同。海湖路桥北幅为5×30m等截面预应力混凝土箱形连续梁(标准段为单箱双室),箱梁高度1.7m,箱梁顶宽15.25m。对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。
满堂支架的计算内容为:①碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算②满堂支架整体抗倾覆验算③箱梁底模下横桥向方木验算④碗扣式支架立杆顶托上顺桥向方木验算⑤箱梁底模计算⑥立杆底座和地基承载力验算⑦支架门洞计算。
1 荷载分析
1.1 荷载分类
作用于模板支架上的荷载,可分为永久荷载(恒荷载)和可变荷载(活荷载)两类。
⑴模板支架的永久荷载,涉及下列荷载。
①作用在模板支架上的结构荷载,涉及:新浇筑混凝土、模板等自重。
②组成模板支架结构的杆系自重,涉及:立杆、纵向及横向水平杆、水平及垂直斜撑等自重。
③配件自重,根据工程实际情况定,涉及:脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件的自重。
⑵模板支架的可变荷载,涉及下列荷载。
①施工人员及施工设备荷载。
②振捣混凝土时产生的荷载。
③风荷载、雪荷载。
1.2 荷载取值
(1)雪荷载
根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2023)查附录D.5可知,雪的标准荷载按照50年一遇取西宁市雪压为0.20kN/m2。根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2023 )7.1.1雪荷载计算公式如下式所示。
Sk=ur×so
式中:Sk——雪荷载标准值(kN/m2);
ur——顶面积雪分布系数;
So——基本雪压(kN/m2)。
根据规《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2023)7.2.1规定,按照矩形分布的雪堆计算。由于角度为小于25°,因此μr取平均值为1.0,其计算过程如下所示。
Sk=ur×so=0.20×1=0.20kN/m2
(2)风荷载
根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2023)查附录D.5可知,风的标准荷载按照50年一遇取西宁市风压为0.35kN/m2根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2023)4.3.1风荷载计算公式如下式所示。
W=0.7Uz×Us×WO
式中:W——风荷载强度(kN/m2);
WO——基本风压(0.35KN/m2);
Uz——风压高度计算系数,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2023)附录D取1.0;
Us——风荷载体型系数,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2023)4.3.2条采用1.3。
风荷载强度W=0.7Uz×Us×WO=0.7×1.0×1.3×0.35=0.32KN/m2
(3)q1—— 箱梁自重荷载,按设计说明取值26KN/m3。
根据海湖路桥现浇箱梁结构特点,按照最不利荷载原则,每跨箱梁取Ⅰ-Ⅰ截面(跨中)、Ⅱ-Ⅱ截面(墩柱两侧2.0~6.0m)、Ⅲ-Ⅲ截面(墩柱两侧2.0m)等三个代表截面进行箱梁自重计算(截面选择区段内箱梁自重最大处截面),并对三个代表截面下的支架体系进行检算,一方面分别进行自重计算,单跨箱梁立面图见下图:
单跨箱梁立面图
1)Ⅰ-Ⅰ截面处q1计算
图1.2-1 海湖路桥Ⅰ-Ⅰ截面
根据横断面图,则:
q1===(26×9.22)/8.86=27.06 KN/m
注:B—箱梁底宽,取8.86m,将箱梁所有重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
—混凝土容重,取26KN/㎡。
A—箱梁横截面混凝土面积(㎡)。
2)Ⅱ-Ⅱ截面处q1计算
图1.2-2 海湖路桥Ⅱ-Ⅱ截面
根据横断面图,则:
q1===(26×10.7)/8.86=31.4 KN/m
3)Ⅲ-Ⅲ截面处q1计算
图1.2-3 海湖路桥Ⅲ-Ⅲ截面
根据横断面图,则:
q1===(26×18.3)/8.86=53.7 KN/m
(4)q2——模板自重荷载,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2023)取0.75KN/ m2;
(5)q3—— 施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2023)取1.0KN/ m2;
(6)q4—— 浇筑和振捣混凝土时产生的荷载,按均布荷载计算,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2023)取2.0KN/ m2;
(7)q5—— 支架自重,根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(GCJ-2023)取0.75KN/m2。
1.3 荷载组合系数
为安全考虑,参照《建筑结构荷载规范》 GB50009-2023规定,计算结构强度的荷载设计值,取其标准值乘以下列相应的分项系数:
(1)永久荷载的分项系数,取1.2;
(2)可变荷载的分项系数,取1.4。
1.4 荷载组合
荷载组合按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》表4.4.1的规定,取值如下表1.4.1所示。
表1.4.1 荷载效应组合
计算项目
荷载组合
立杆承载力计算
1.永久荷载+可变荷载(不涉及风荷载)
2.永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载)
连墙件承载力计算
风荷载+3.0kN
斜杆承载力和连接扣件(抗滑)承载力计算
风荷载
2 结构检算
2.1 碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式满堂支架和扣件式满堂支架同样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%以上,甚至超过35%)。
本工程现浇箱梁支架立杆强度及稳定性验算,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 130-2023(本节计算过程中简称为“本规范”)立杆的强度及稳定性计算公式进行分析计算。
1、Ⅰ-Ⅰ截面
跨中18m范围内,碗扣式钢管支架体系采用90×90×120cm的布置结构,见图2.1-1。
(1)立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=33.6kN(参见路桥施工计算手册表13-5钢管支架允许荷载)。
立杆实际承受的荷载为:N=1.2×ΣNGK+0.9×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
ΣNGK—永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;
ΣNQK—可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;
将荷载取值结果带入计算公式:
图2.1-1:Ⅰ-Ⅰ截面支架布置图
ΣNGK=0.9×0.9×(q1+q2+q5)=0.81×(27.06+0.75+0.75)=23.13KN
ΣNQK=0.9×0.9×(q3+q4+w+Sk)=0.81×(1.0+2.0+0.32+0.2)=2.85KN
则:N=1.2×ΣNGK +0.9×1.4ΣNQK=1.2×23.13+0.9×1.4×2.85=31.35KN<[N]=33.6KN ,强度满足规定。
(2)立杆稳定性验算
立杆的稳定性计算公式:N/(ΦA)+MW/W≤f(组合风荷载时)
N—计算立杆段的轴向荷载31.35KN;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2(参考本规范表5.1.6得);
A—支架立杆的截面积A=489mm2(参考路桥施工计算手册表13-4得);
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ由本规范附录A表A.0.6取值;
i—截面的回转半径i=15.78mm,(参考路桥施工计算手册表13-4得);
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照本规范附录A表A.0.6得Φ=0.744;
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距,按本规范式(5.2.9)计算;
MW=0.9×1.4×MWK=0.9×1.4*0.32=0.47KN.m2;
W—抵抗矩W=5.08×103mm3(参考路桥施工计算手册表13-4得);
则,N/(ΦA)+MW/W=31.35×103/(0.744×489)+0.47×106/(5.08×103)
=178.70KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架立杆稳定性满足规定。
2、Ⅱ-Ⅱ截面
桥墩旁2m~6m范围内,碗扣式钢管支架体系采用60×90×120cm的布置结构,见图2.1-2:
图2.1-2:Ⅱ-Ⅱ截面支架布置图
(1)立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=33.6kN(参见路桥施工计算手册表13-5钢管支架允许荷载)。
立杆实际承受的荷载为:N=1.2×ΣNGK+0.9×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
ΣNGK—永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;
ΣNQK—可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;
将荷载取值结果带入计算公式:
ΣNGK=0.9×0.6×(q1+q2+q5)=0.54×(31.4+0.75+0.75)=17.77KN
ΣNQK=0.9×0.6×(q3+q4+w+Sk)=0.54×(1.0+2.0+0.32+0.2)=1.9KN
则:N=1.2×ΣNGK +0.9×1.4ΣNQK=1.2×17.77+0.9×1.4×1.9=23.72KN<[N]=33.6KN ,强度满足规定。
(2)立杆稳定性验算
立杆的稳定性计算公式:N/(ΦA)+MW/W≤f(组合风荷载时)
N—计算立杆段的轴向荷载23.72KN;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2(参考本规范表5.1.6得);
A—支架立杆的截面积A=489mm2(参考路桥施工计算手册表13-4得);
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ由本规范附录A表A.0.6取值;
i—截面的回转半径i=15.78mm,(参考路桥施工计算手册表13-4得);
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照本规范附录A表A.0.6得Φ=0.744;
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距,按本规范式(5.2.9)计算;
MW=0.9×1.4×MWK=0.9×1.4*0.32=0.47KN/m2;
W—抵抗矩W=5.08×103mm3(参考路桥施工计算手册表13-4得);
则,N/(ΦA)+MW/W=23.72×103/(0.744×489)+0.47×106/(5.08×103)
=157.72KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架立杆稳定性满足规定。
3、Ⅲ-Ⅲ截面
在桥墩旁两侧各2m范围内,碗扣式钢管支架体系采用60×60×120cm的布置结构,见图2.1-3:
图2.1-3:Ⅲ-Ⅲ截面支架布置图
(1)立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=33.6kN(参见路桥施工计算手册表13-5钢管支架允许荷载)。
立杆实际承受的荷载为:N=1.2×ΣNGK+0.9×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
ΣNGK—永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;
ΣNQK—可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;
将荷载取值结果带入计算公式:
ΣNGK=0.6×0.6×(q1+q2+q5)=0.36×(53.7+0.75+0.75)=19.87KN
ΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+w+Sk)=0.36×(1.0+2.0+0.32+0.2)=1.27KN
则:N=1.2×ΣNGK +0.9×1.4ΣNQK=1.2×19.87+0.9×1.4×1.27=25.44KN<[N]=33.6KN ,强度满足规定。
(2)立杆稳定性验算
立杆的稳定性计算公式:N/(ΦA)+MW/W≤f(组合风荷载时)
N—计算立杆段的轴向荷载25.44KN;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2(参考本规范表5.1.6得);
A—支架立杆的截面积A=489mm2(参考路桥施工计算手册表13-4得);
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ由本规范附录A表A.0.6取值;
i—截面的回转半径i=15.78mm,(参考路桥施工计算手册表13-4得);
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照本规范附录A表A.0.6得Φ=0.744;
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距,按本规范式(5.2.9)计算;
MW=0.9×1.4×MWK=0.9×1.4*0.32=0.47KN/m2;
W—抵抗矩W=5.08×103mm3(参考路桥施工计算手册表13-4得);
则,N/(ΦA)+MW/W=25.44×103/(0.744×489)+0.47×106/(5.08×103)
=162.45KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架立杆稳定性满足规定。
2.2 满堂支架抗倾覆验算
依据《公路桥涵技术施工技术规范实行手册》第9.2.3规定支架在自重和风荷栽作用下时,倾覆稳定系数不得小于1.3。
K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw
按海湖路桥北幅150m长度验算支架抗倾覆能力:
桥梁宽度15.25m,长150m采用90×90×120cm跨中支架来验算全桥:
支架横向18排;
支架纵向168排;
平均高度5.9m;
顶托TC60共需要168×18=3024个;
立杆需要168×18×5.9=17842m;
纵向横杆需要168×5.9/1.2×18=14868m;
横向横杆需要18×5.9/1.2×150=13275m;
故:钢管总重(17842+14868+13275)×3.84=176.58t;
顶托TC60总重为:3025×7.2=21.77t;
故支架重力N1=176.58×9.8+21.77×9.8=1943.83KN;
稳定力矩= y×Ni=5.9×1943.83=11468.6KN.m
依据以上对风荷载计算WK=0.32KN/ m2
海湖路桥左幅150m共受力为:q=0.32×5.9×150=283.2KN;
倾覆力矩=q×3=283.2×3=849.6KN.m
K0=稳定力矩/倾覆力矩=11468.6/849.6=13.2>1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆规定。
2.3 横桥向方木(底模背肋)验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木,方木横桥向跨度在跨中截面(Ⅰ-Ⅰ截面)处按L=90cm进行受力计算,在桥墩顶横梁截面及横隔板梁处、桥墩顶及墩旁各6m范围内(II- II、Ⅲ-Ⅲ截面处)按L=60cm进行受力计算,实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构(偏于安全),木材的允许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。横桥向方木受力结构图见下图:
⑴Ⅰ-Ⅰ截面处
按桥每跨中Ⅰ-Ⅰ截面处18.0m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=90cm进行验算。
① 方木间距计算
q=(q1+ q2+ q3+ q4)×B=(27.06+0.75+1.0+2.0)×18=554.58kN
M=(1/8) qL2=(1/8)×554.58×0.92=56.15kN
W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3
则: n= M/( W×[δw])=56.15/(0.000167×11000×0.9)=33.96(取整数n=34根)
d=B/(n-1)=18/33=0.54m
注:0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.54m均可满足规定,实际施工中为满足底模板受力规定,方木间距d取0.3m,则n=18/0.4=61根。
② 每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.333×10-6m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(554.58×0.94)/(180×9×106×8.333×10-6)]=0.35×10-3m<l/400=0.9/400=2.25×10-3m (挠度满足规定)。
③ 方木抗剪计算
Sm=(b×h2)/8=(0.1×0.12)/8=1.25×10-4m3
τ=(qlSm)/(nIb)=(554.58×0.9×1.25×10-4)/(61×8.333×10-6×0.1)=1.22MPa<0.9×[τ]=0.9×1.7MPa=1.53MPa(抗剪强度满足规定)
⑵Ⅱ-Ⅱ截面处
按桥墩旁Ⅱ-Ⅱ截面处8.0m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=90cm进行验算。
① 方木间距计算
q=(q1+ q2+ q3+ q4)×B=(31.4+0.75+1.0+2.0)×8=281.2kN
M=(1/8) qL2=(1/8)×281.2×0.92=28.47kN·m
W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3
则: n= M/( W×[δw])=28.47/(0.000167×11000×0.9)=17.2(取整数n=18根)
d=B/(n-1)=8/17=0.47m
注:0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.47m均可满足规定,实际施工中为满足底模板受力规定,方木间距d取0.3m,则n=8/0.3=27根。
② 每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.333×10-6m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(281.2×0.94)/(80×9×106×8.333×10-6)]=0.40×10-3m<l/400=0.9/400=2.25×10-3m (挠度满足规定)。
③ 每根方木抗剪计算
Sm=(b×h2)/8=(0.1×0.12)/8=1.25×10-4m3
τ=(qlSm)/(nIb)=(281.2×0.9×1.25×10-4)/(27×8.333×10-6×0.1)=1.41MPa<0.9×[τ]=0.9×1.7MPa=1.53MPa(抗剪强度满足规定)
(3)Ⅲ-Ⅲ截面处
按桥墩旁Ⅲ-Ⅲ截面处4.0m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=60cm进行验算。
① 方木间距计算
q=(q1+ q2+ q3+ q4)×B=(53.7+0.75+1.0+2.0)×4=229.8kN
M=(1/8) qL2=(1/8)×225.8×0.92=23.26kN·m
W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3
则: n= M/( W×[δw])=22.86/(0.000167×11000×0.9)=14(取整数n=14根)
d=B/(n-1)=4/13=0.31m
注:0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.31m均可满足规定,实际施工中为满足底模板受力规定,方木间距d取0.2m,则n=4/0.2=21根。
② 每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.333×10-6m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(229.8×0.94)/(80×9×106×8.333×10-6)]=0.41×10-3m<l/400=0.9/400=2.25×10-3m (挠度满足规定)。
③ 每根方木抗剪计算
Sm=(b×h2)/8=(0.1×0.12)/8=1.25×10-4m3
τ=(qlSm)/(nIb)=(229.8×0.9×1.25×10-4)/(27×8.333×10-6×0.1)=1.15MPa<0.9×[τ]=0.9×1.7MPa=1.53MPa(抗剪强度满足规定)
2.4 纵桥向方木(主梁)验算
本施工方案中碗扣架顶托上顺桥向采用10×15cm方木作为纵向分派梁。顺桥向方木的跨距,根据立杆布置间距,在箱梁跨中18m范围内(Ⅰ-Ⅰ截面)按L=90cm(横向间隔l=90cm)进行验算,桥墩旁2m~6m范围内(Ⅱ-Ⅱ截面)按L=90cm(横向间隔l=60cm)进行验算,桥墩两侧2m范围内(Ⅲ-Ⅲ截面)按L=60cm(横向间隔l=60cm)进行验算。将方木简化为如图的简支结构(偏于安全)。木材的允许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
备注:因横桥向方木布置较密(净间距0.1~0.2m),故顺桥向方木按均布荷载考虑。
⑴ Ⅰ-Ⅰ截面处
跨中截面立杆顶托上顺桥向采用10×15cm规格的方木,顺桥向方木跨距90cm,横桥向间隔90cm布置,根据前受力布置图进行方木受力分析计算如下:
① 每根方木抗弯计算
q=(q1+ q2+ q3+ q4)×B=(27.06+0.75+1.0+2.0)×0.9=27.729kN/m
M=(1/8) qL2=(1/8)×26.829×0.92=2.808kN·m
W=(bh2)/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
则:δ= Mmax/ W=2.808/(3.75×10-4)=7.49MPa<0.9[δw]=9.9MPa(符合规定)
注:0.9为方木的不均匀折减系数。
② 每根方木抗剪计算
则:τ= MPa<0.9×[τ]=0.9×1.7MPa=1.53MPa
符合规定。
③ 每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.153)/12=2.8125×10-5m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(27.729×0.94)/( 9×106×2.8125×10-5)]=8.257×10-4m<l/400=0.9/400=2.25×10-3m
故,挠度满足规定。
⑵ Ⅱ-Ⅱ截面处
墩旁2~6m范围内立杆顶托上顺桥向采用10×15cm规格的方木,顺桥向方木跨距90cm,横桥向间隔60cm布置,根据前受力布置图进行方木受力分析计算如下:
① 每根方木抗弯计算
q=(q1+ q2+ q3+ q4)×B=(31.4+0.75+1.0+2.0)×0.6=21.09kN/m
M=(1/8) qL2=(1/8)×21.09×0.92=2.13kN·m
W=(bh2)/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
则:δ= Mmax/ W=2.13/(3.75×10-4)=5.63MPa<0.9[δw]=9.9MPa(符合规定)
注:0.9为方木的不均匀折减系数。
② 每根方木抗剪计算
则:τ= MPa<0.9×[τ]=0.9×1.7MPa=1.53MPa
符合规定。
③ 每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10×0.153)/12=2.8125×10-5m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(21.09×0.94)/( 9×106×2.8125×10-5)]=7.117×10-4m<l/400=0.9/400=2.25×10-3m
故,挠度满足规定。
⑶ Ⅲ-Ⅲ梁截面处
墩顶实心段(墩顶两侧2m范围内)截面立杆顶托上顺桥向采用10×15cm规格的方木,顺桥向方木跨距60cm,横桥向间隔60cm布置,根据前受力布置图进行方木受力分析计算如下:
① 每根方木抗弯计算
q=(q1+ q2+ q3+ q4)×B=(53.7+0.75+1.0+2.0)×0.6=34.47kN/m
M=(1/8) qL2=(1/8)×33.87×0.62=1.551kN·m
W=(bh2)/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
则:δ= Mmax/ W=1.551/(3.75×10-4)=4.204MPa<0.9[δw]=9.9MPa(符合规定)。
注:0.9为方木的不均匀折减系数。
② 每根方木抗剪计算
则:τ= MPa<0.9×[τ]=0.9×1.7MPa=1.53MPa
符合规定。
③ 每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.153)/12=2.8125×10-5m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(34.47×0.64)/( 9×106×2.8125×10-5)]=2.298×10-4m<l/400=0.6/400=1.5×10-3m
故,挠度满足规定。
2.5 箱梁底模板计算
箱梁底模采用优质竹胶板,铺设在支架立杆顶托上顺桥向方木上的横桥向方木上。其中Ⅰ-Ⅰ、II- II截面范围内横桥向方木按0.3m间距布置,其余部分横桥向方木按0.2m间距布置。取各种布置情况下最不利位置进行受力分析,并对受力结构进行简化(偏于安全)。
通过前面分析计算及布置方案,在桥墩两侧2~6m处,横桥向方木布置间距为0.3m(净距0.2m)时,为底模板荷载最不利位置,则有:
竹胶板弹性模量E=7500MPa
每米竹胶板的惯性矩I=(bh3)/12=(1.0×0.0153)/12=1.44×10-7m4
(1) 模板厚度计算
q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(31.4+0.75+1.0+2.0)×0.3=10.545kN/m
则:Mmax=
模板需要的截面模量:W=m2
模板的宽度为1.0m,根据W、b得h为:
h=
因此,模板采用15mm厚规格的竹胶板。
(2)模板刚度验算
fmax=<0.9×0.3/400m=6.75×10-4m
故,挠度满足规定。
2.6 支架底座承载力计算
⑴ 立杆承受荷载计算
Ⅰ-Ⅰ截面处:跨中18m范围内,间距为90×90cm布置立杆时,每根立杆上荷载为:
N=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q5)
= 0.9×0.9×(27.06+0.75+1.0+2.0+0.75)=25.56kN
Ⅱ-Ⅱ截面处:桥墩两侧2~6m范围内,间距为60×90cm布置立杆时,每根立杆上荷载为:
N=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q5)
= 0.6×0.9×(31.4+0.75+1.0+2.0+0.75)=19.386kN
Ⅲ-Ⅲ截面处:在桥墩旁两侧各2m范围内,间距为60×60cm布置立杆时,每根立杆上荷载为:
N=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q5)
= 0.6×0.6×(53.7+0.75+1.0+2.0+0.75)=20.952kN
⑵ 立杆底托验算
立杆底托验算: N≤Rd
通过前面立杆承受荷载计算,每根立杆上荷载最大值为跨中截面Ⅰ-Ⅰ横截面处间距90×90cm布置的立杆,即:
N=a×b×q= a×b×(q1+q2+q3+q4+q5)
= 0.9×0.9×(27.06+0.75+1.0+2.0+0.75)=25.56kN
底托承载力(抗压)设计值,一般取Rd =40KN;
得:25.56KN<40KN ,立杆底托符合规定。
(3) 立杆地基承载力验算
表1:标准贯入实验粘质土地基允许承载力(Kpa)
实验锤击数(击/30)cm
3
5
7
9
11
13
15
17
19
k(Kpa)
105
145
190
235
280
325
370
435
515
K调整系数;混凝土基础系数为1.0
根据经验及实验,将地面整平(斜坡地段做成台阶)并采用重型压路机碾压密实(压实度≥90%),达成规定后,再填筑50cm厚的隧道弃渣,并分层填筑,分层碾压,使压实度达成95%以上后,地基承载力可达成 [fk]= 190~250Kpa(参考《建筑施工计算手册》。
立杆地基承载力验算:≤K·k
式中: N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值;
Ad——为立杆底座面积Ad=15cm×15cm=225cm2;
按照最不利荷载考虑,立杆底拖下砼基础承载力:
,底托下砼基础承载力满足规定。
底托坐落在砼基础上(按照10cm厚计算),按照力传递面积计算:
A=(2×0.1×tg450+0.15)2=0.1225m2
k=σ0=220 KPa
K调整系数;混凝土基础系数为1.0
按照最不利荷载考虑:
=25.56KN/0.1225m2 =208≤K·[k]=1.0×220KPa
通过计算,基底整平压实后采用标准贯入实验检测地基承载力。基础解决时填土石混渣或建筑拆迁废渣,并用压路机压实后,检测压实度达成,如压实度达成95%以上,则同理地基承载力满足规定。如巨粒土以及具有砖头、砼块、块石等的粘质土,不适应做标准贯入实验或对检测结果尚有疑问时,则应再做平板荷载实验。确认地基承载力符合设计规定后,才干开始放样,摆放脚手架,在其上开始搭设脚手架。
2.7 支架预留门洞计算
门洞临时墩采用加密脚手架结构,与现状海湖路行车方向平行,上设工字钢承重结构,临时墩脚手架搭设在C25砼上。按最不利荷载位置及简支梁体系进行结构验算。
本施工方案临时墩采用Φ48×3.5(Q235)碗扣式脚手架搭设立杆,纵向间距30cm、横向间距均为60cm,横杆步距按照60cm进行布置,立杆分别按轴心受压和偏心受压杆件计算,横杆不予考虑。
⑴ 立杆计算(按细长杆计算):
立杆的稳定性计算公式:N/(ΦA)+MW/W≤f(组合风荷载时)
q= (q1+q2+q3+q4+q5)= (27.06+0.75+1.0+2.0+0.75)=31.56kN (预留门洞位于跨中位置,按Ⅰ-Ⅰ截面进行何在计算)。
N-立杆轴向力计算值(KN),由于立杆间距为0.3×0.6,则单根钢管
受力N=31.56×0.3×0.6=5.7KN。
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2(参考本规范表5.1.6得);
A—支架立杆的截面积A=489mm2(参考路桥施工计算手册表13-4得);
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ由本规范附录A表A.0.6取值;
i—截面的回转半径i=15.78mm,(参考路桥施工计算手册表13-4得);
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=0.6m。
于是,λ=L/i=38,参照本规范附录A表A.0.6得Φ=0.893;
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距,按本规范式(5.2.9)计算;
MW=0.9×1.4×MWK=0.9×1.4*0.32=0.47KN/m2;
W—抵抗矩W=5.08×103mm3(参考路桥施工计算手册表13-4得);
则,N/(ΦA)+MW/W=5.7×103/(0.893×489)+0.47×106/(5.08×103)
=105.57KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架立杆稳定性满足规定。
结论:立杆布局按30×60㎝布置,受力规定满足。
⑵横杆计算:
由于大横杆和小横杆受力与纵杆变形产生的弯矩有关,纵杆重要为轴心受压构件,一般情况不会产生弯矩。故不作横杆受力计算。
⑶工字钢验算
工字钢延横桥向按0.6m布置,既有海湖路门洞宽度为 7.0m,受力结构为简支体系。上铺设10×10cm横桥向方木,间距20cm。按简支体系进行验算,拟采用的工字钢型号为I40a型,由前面计算得面荷载为q=30.56KN。
①荷载计算:I40a自重为0.8KN/m(查五金手册)
施工荷载自重:q1=31.56×0.6=18.936KN/m
工字钢自重:q2=0.8KN/m
q= q1+ q2=19.736KN/m
跨中最大弯矩为:
支点处最大剪力设计值:
②结构验算:查I40a型工字钢的弯曲应力为[w]=145Mpa
梁所需要的截面抵抗矩为:
查《建筑结构荷载规范》得I40a: Ix=21720cm4 Wx=1090cm3=1.09×106㎜3>,现场使用I40工字钢作为纵向主梁满足规定。
③工字钢跨中挠度验算:按简支梁计算
挠度满足规定。
通过以上计算,I40a型刚度满足规定,可使用60㎝间距I40a型工字钢。
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