盖梁施工托架设计.doc

第一章 盖梁施工托架设计概况一、施工设计说明：1、工程概况丰忠高速公路总承包项目三分部共有桥梁三座，分别为蒲家大桥、太平寨大桥和刘家岩大桥。桥长分别为416m、571m、334m，共有桥墩26个，均为双柱式桥墩，墩柱上方为盖梁。蒲家大桥盖梁长11.1m，宽2.7m（2.4），高2.3m，如图1所示；太平寨大桥盖梁长11.1m，宽2.2m，高2.4（1.8m），如图1所示。桥墩盖梁施工均采用预留孔穿钢销作托架施工，两座大桥盖梁混凝土浇注量分别为41.7m3，39.7m3。托架设计检算时以蒲家大桥盖梁托架设计进行控制。2.6m方墩（11.1*2.7*2.3）1.6m圆柱墩（11.1*2.2*1.8）2.1m方墩（11.1*2.4*2.3）1.7m方墩（11.1*2.4*2.3）2、设计依据1）公路桥涵钢结构及木结构设计规范2）路桥施工计算手册3）建筑结构静力计算手册(xx版)4）江正荣编 建筑施工计算手册5）最新钢结构实用设计手册6）丰忠高速公路总承包项目三分部蒲家大桥、太平寨大桥和刘家岩大桥施工图设计文件7）国家、交通部相关规范和标准8）我单位类似工程施工经验二、模板设计1、侧模与端模侧模、端模为特制大钢模,面模厚度为5mm，背楞 10，横肋8。2、底模 底模为2cm厚竹胶模，在底模下部采用间距0.3m 14b型钢作横梁，横梁长4.9m。盖梁悬出端底模下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。横梁底下设纵梁。横梁上设钢垫块(或砂筒)以调整盖梁底的横向坡度与安装误差。与墩柱相交部位采用特制型钢支架作支撑。3、纵梁在横梁底部采用单层两排56b工字钢连接形成纵梁，长11.1m，两组工字钢纵梁位于墩柱两侧，工字钢之间采用拉杆连接。纵、横梁之间采用U型螺栓连接；纵梁下为抱箍。4、托架在浇注墩柱时距柱顶以下0.80.9m处采用内径为钢筒埋置在墩柱钢筋上，拆模后形成预留孔洞，然后插入钢销，两端各伸出30cm作为工字梁的支承牛腿。在牛腿上架设I56b工字钢，然后上铺盖梁支承平台。5、防护栏杆与与工作平台(1)栏杆采用483.5的钢管搭设，在横梁上每隔2.4米设一道1.2m高的钢管立柱，横向设置两道水平栏杆，钢管之间采用扣件连接。(2)工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设2cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠，平台宽度为1.1米。第二章 盖梁施工托架设计计算一、设计检算说明1、设计计算原则（1）在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。（2）综合考虑结构的安全性。（3）采取比较符合实际的力学模型。（4）尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。3、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。二、侧模支撑计算1、力学模型假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受，Pm为砼浇筑时的侧压力，T1、T2为拉杆承受的拉力，计算图式如图3所示。图3侧模支撑计算图式2、荷载计算砼浇筑时的侧压力：式中： -外加剂影响系数，取1.2； -砼容重，取26kN/m3； -有效压头高度。砼浇筑速度按，入模温度按考虑。则： 砼振捣对模板产生的侧压力按考虑。则：盖梁侧模长度方向每延米上产生的侧压力按最不利情况考虑（即砼浇筑至盖梁顶时） = 23*（2.3-0.6）+23*0.6/2=46KN3、拉杆拉力验算拉杆间距0.75m，0.75m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。按2倍安全系数考虑，则所需要的拉杆截面积为：2ap/=(20.7546)103(160106)=0.4310(-3)则所需单根拉杆半径为：=(0.43*10(-3)/2/3.14)=8.28*10(-3)m=8mm，选用16圆钢即可满足要求，实际根据项目部现有材料情况选用圆钢作为拉杆。三、横梁计算采用间距0.4m的10型钢作横梁，横梁长4.9m(2.7+1.1(施工平台宽度)*2)。1、荷载计算（1）盖梁砼自重：G1 =41.7m326KN/ m3=1084.2KN（2）模板自重：G2=86KN (根据模板设计资料)（3）施工荷载与其它荷载：则横梁上的总荷载：=1084.2+86+30=1200.2KNGk/11.1=1200.2/11.1=108.126KN/m横梁采用间距为0.4m的10型钢，则作用在单根横梁上的荷载为：0.3=108.13 KN/m0.3m=32.439KN则作用在横梁上的均布荷载为： 32.439KN/2.7m=12.014KN/m2、力学模型（如图4所示）。图4 横梁计算模型3、横梁抗弯与挠度、抗剪验算横梁14b的弹性模量E=2.1105Mpa；惯性矩Ix=609.4cm4;抗弯模量Wx=87.1cm3最大弯矩：12.014 KN/m2.72/8=10.948KN.m图5 弯矩图截面强度： =10.948/87.1*10(-6)=125.69MPa1.3=208 MPa (临时结构取1.3倍放大系数)由结构力学公式计算出=12.0142.7/2=16.22KN截面剪应力：16.22/(8.010010-6mm=20274.38KPa=20.27MPa=85 MPa满足要求最大挠度： 510.9482.74/(3842.1108609.410（-8）=0.00592mf=2.7/400=0.00675满足要求槽钢横梁选用计算表208850.0067间距GhqhMmaxRafmax选用108.130.221.6268.00967.299185.24810.81320.4020.01212810满足满足不满足108.130.1516.226.00725.474138.9368.1097515.3010.00909610满足满足不满足108.130.110.8134.00483.64992.6245.406510.2010.00606410满足满足108.130.221.6268.00967.299200.51610.81319.660.00619112.6满足满足满足108.130.2527.03310.0129.123250.64513.516324.5750.00773812.6不满足满足不满足108.130.332.43912.01410.95125.69616.219520.2740.0059214b满足满足满足108.130.443.25216.01914.6167.59521.62627.0330.00789314b满足满足不满足选用【14b槽钢。四、纵梁计算在横梁底部采用单层两排I45b 工字钢连接形成纵梁，长度按11.77m(用12m/根)，两组工字钢纵梁位于墩柱两侧，工字钢之间采用拉杆连接。纵梁下为钢销牛腿。1、荷载计算 （1）横梁自重：32.74.916.73kg/m=26.8KN（2）纵梁自重：12287.45 kg/m=20.98KN纵梁上的总荷载：1200.2+26.8+20.98=1247.98KN纵梁所承受的荷载假定为均布荷载:1247.98 KN/12m=103.98KN/m2、力学计算模型建立力学模型如图5所示。图5 结构计算模型图在结构力学求器2.0版中输入如下INP数据：结点,1,0,0结点,2,2.735,0结点,3,9.035,0结点,4,11.77,0单元,1,2,0,0,0,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,0,0,0结点支承,3,1,0,0结点支承,2,3,0,0,0单元荷载,1,3,103.98,0,1,90单元荷载,3,3,103.98,0,1,90单元荷载,2,3,103.98,0,1,90单元材料性质,1,3,1,7089390,0,0,-1尺寸线,1,0.3,0.3,7.8,1.0,0.5,0,-1,2.735,2.735,-1,6.3,9.035,-1,2.735,11.77,-1软件运行计算得：图6 M图图7 N图图9 纵梁挠度图4、纵梁结构强度验算（1）根据以上力学计算得知，388.9KN.m Mmax=-0.5qzx2=-0.5103.98KN/m2.7352=388.897 KN.m则：=388.9/(21500.4*10(-6)=129.6MPa=140 MPaRa=Rb=611.93 KN截面剪应力：611.93/(213.545010-6)=50364.61KN/m2=50.36MPa=85 MPa满足要求。5、纵梁挠度验算纵梁I45b的弹性模量E=2.1105Mpa；惯性矩Ix=33759cm4;抗弯模量Wx=1500.4cm3 （2）最大挠度发生在盖梁端 fmax=qzl4/384EI*(5-24*a2/l2)=103.986.34/(3842.11083375910-8)(5-242.7352/6.32)=0.002869m=2.87mmf=6.3/400=0.01575m满足要求五、牛腿计算1、荷载计算方案一（牛腿为个钢销棒,主要用于圆柱墩盖梁）：每个盖梁按墩柱设两个钢销棒牛腿支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力Ra=Rb=611.93 KN以最大值为牛腿需承受的竖向支承力进行计算，综合考虑各方面因素，牛腿按K=2.0安全系数进行设计。2*611.93KN=1223.86KN牛腿主要承受上部纵梁荷载，牛腿受力验算主要以剪应力为主钢销：截面剪应力：611.93103/(7.8510-3)=77.95MPa=85 MPa满足要求通过以上计算分析得知，盖梁托架支承钢销牛腿设计尺寸和型式满足受力要求，并有一定的安全储备。2、方案二（牛腿为个工字钢牛腿,主要适用于方形空心薄壁墩盖梁）：每个盖墩柱设两个工字钢牛腿支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力Ra=Rb=611.93 KN按承受弯剪的预埋件进行计算，每个工字钢牛腿承受的荷载为611.93/4=152.98KN，按计算选用I28a工字钢牛腿： 附件一 工字钢牛腿计算书总荷载611.93每个钢牛腿承受的荷载152.9825 钢牛腿设计一、计算资料牛腿尺寸（单位：mm）28a上翼缘宽bf1122上翼缘厚t113.7腹板宽ts8.5下翼缘宽bf2122下翼缘厚t213.7腹板高度hw252.6荷载竖向压力设计值F=152.9825kN柱边与竖向压力距离e=0.3m材料钢材为Q235-B焊条为E43焊接形式手工焊焊缝质量三级角焊缝焊角尺寸hf(mm)=10 牛腿翼缘和柱的连接采用对接焊缝（坡口焊）连接，腹板和柱的连接采用角焊缝连接。二、牛腿强度的计算作用于牛腿根部的弯炬M和剪力VM=F*e=45.89 kN.mV=152.9825kN牛腿根部的净截面积AnAn=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=5489.9mm2上翼缘板中心至截面形心轴处的距离yy=(ts*hw*0.5*(hw+t1)+bf2*tf2*(hw+0.5*tf1)/An=131.06 mm形心轴以上面积对形心轴的面积矩SS=(y-0.5*t1)*ts*0.5*(y-0.5*t1)+t1*bf1*y=284635.5318mm3净截面的惯性矩In腹板中心距与y的距离a=(0.5*hw+0.5*t1-y) In=t1*bf1*y*y+t2*bf2*y*y+ts*hw*hw*hw/12+ts*hw*a*a=6.9E+07mm4净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2 Wn1=In/(y+0.5*t1)=499209.76mm3Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=484555 mm3下翼缘外边的正应力=M/ Wn2=94.72 N/mm2215 N/mm2 ,满足要求截面形心轴处的剪应力=VS/(Itw)=74.41 N/mm2215 N/mm2 ,满足要求截面腹板下端抵抗矩Wn2 Wn2=In/(hw+0.5*t1-y)=536262.13mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=226032.6mm3腹板下端的正应力11= M/Wn2=85.58 N/mm2腹板下端的剪应力1=VS1/(Itw)=59.09 N/mm2腹板下端的折算应力(12+312)=133.41 N/mm21.1*215 N/mm2 ,满足要求三、 牛腿与柱的连接焊缝计算： 由于牛腿翼缘竖向刚度较差，一般不考虑承担剪力。同时为了与牛腿工字形截面的传力方式一致，可假定弯矩由牛腿翼缘与柱的连接焊缝承担，剪力由牛腿腹板与柱的连接焊缝承担。翼缘采用对接焊缝，其受力为：H=M/ho=176.52 kN上翼缘焊缝应力为：f=H/(t1*bf1)=105.61 N/mm2 fWt=185 N/mm2,满足要求下翼缘焊缝应力为：f=H/(t2*bf2)=105.61 N/mm2 fWc=215 N/mm2,满足要求腹板采用两条角焊缝，承受剪力V，角焊缝焊角尺寸为hf，角焊缝应力:f=V/(2*0.7*hf*(hw-20)=46.98 N/mm2 fWf=160N/mm2,满足要求锚固钢筋计算：已知V=Ra/4=152.98KN，K1=1.55（抗剪强度设计安全系数），K2=1.5（抗弯强度设计安全系数），fst=215MPa（锚筋计算抗拉强度设计值）l=e=0.5m，求锚固钢筋截面积？K1Vj=1.55152.98KN=237.12KNK2Mj=1.5152.98KN0.5=114.74 KN.m1.5Astfst=1.5（3.14r2）215K1Vj=237.12KN (r-钢筋半径，以mm计)r237.12/(1.53.14215)=0.0153m=15.3mm, Ast=3.14*15.32=735.04mm2锚固钢筋总面积），选用16双排两根即可，0.85h0Astfst=0.85h0735.04*10-6215*106K2Mj=114.74 KN.m,h018.4cm 锚垫板尺寸（20cm*40cm）实际根据项目部现有材料情况选用20钢筋双排两根作为锚固钢筋，锚定板采用1.6cmA3钢板，钢板选用20cm*40cm。锚板规格16mm * 190mm * 310mm( 锚板尺寸为:厚度*宽度*高度 )Q235B( 锚板材质 )锚筋布置及规格2层 * 210mm X 2排 * 90mm( 锚筋层数*层间距X锚筋排数*排间距 )20mm * 472mm *100mm( 锚筋直径*锚筋长度*锚筋末段加焊钢筋长度 )HPB335二级钢筋( 锚筋材质 )锚筋边缘距离 50 mm( 锚筋边缘距离:层边距和排边距 )或参照预埋件图集：预埋件可选用：C2535D2或C2040D2，钢板选用1.6cm 锚固钢筋选用625，每根长1014mm。