排架和地基承载的计算.doc

有关排架和地基承载的计算
分为两个阶段计算：
一、 排架承受排架以上梁体能力的计算，即选择排架布置的设计。
二、 地面以上，包括梁体及排架自重所有荷载对地面产生的压强，即在排架布设之前要明确的对地基承载力的要求。
具体理解：
一、 排架经验布设与检算：
总体思想：排架计算的目的就是把桥上一联（或一孔）的梁体所有施工荷载[一般包括（预应力）钢筋混凝土、模板、方木、施工人群与机具等]等效平均分配到一个排架单元（一根或一片排架），看所得荷载是否小于该种支架单根或单片的极限允许荷载。
算例如下：一联箱梁，长149.92m，设计砼方量2072 m3，钢筋砼容重取2.5KN/m3（2.5T/ m3）,箱梁底版宽（即排架顶与箱梁接触面）15.75 m。
力的组合（最好把荷载种类找全并全部计入力的组合之内）：
钢筋混凝土沿桥向每延米重力：2072×2.5/149.92=345.5 KN
则钢筋混凝土每平方米重力：345.5/15.75=21.9 KN/ m2
人荷载及施工机具荷载：7.5 KN/ m2（平均1 m2有施工人员和
施工机具所产生的荷载，查阅施工手册）
模板荷载：1.28 KN/ m2
则每平方米总静荷载为：21.9+7.5+1.28=30.68 KN/ m2
假设要采用碗扣式支架，以90cm×90cm 形式布置（碗扣式支
架布置经验值30×30、60×60、90×90或数据交错布置），
则每根杆件等效承载面积为0.9×0.9=0.81 m2安全系数采用1.25，所以单根受力30.68 ×0.81×1.25=31.063 KN≤单杆极限允许受力35 KN。这就说明该种碗扣排架按90×90布设合理。如果计算荷载大于极限允许荷载，就应该适当加密布设空间，例如60×60，甚至30×30。如果采用门式支架，假设采用门架平面内间距1.0m，叠向间距1.2m，则一片门式支架受力等效范围面积（1.0+1.2）×0.8=1.76，可得一片门式支架受力30.68×1.76×1.25=67.496 KN≤单片极限允许受力75 KN
注：由于设计施工排架时，只考虑梁体的情况，所以在没有行车的情况下，支架在墩台盖梁等梁体砼加厚段受力最大，进而需要适当加密布设；在梁体边缘等承载相对较小的部位可适当稀疏一点
二、 对地基承载力要求的计算
施工梁体重力作用在排架上排架把力传给地基，所以地基要承受地面以上包括梁体和排架在内的所有荷载，例如，上面的算例所使用的碗扣式支架，每根单杆受力31.063 KN，从地面到梁体底面1束立杆自重为0.794 KN（79.4Kg），为扩大受力面积，支架与地面间垫上方木，方木重量为0.06 KN，与地面接触面积0.8 m2，则把受力折算成压强31.97/0.8=39.89Kpa
由试验计算或经验得到地基强度，如不能满足承载力，需用适当标号砼做地面硬化处理。
桥梁施工跨线门式支架的布设
方案：桥梁施工跨越被交路时，如必须留出单向或双向行车道及人行道，则需在路面范围内的适当位置垒筑适当尺寸的砼墙台，并在其上加密布置支架至适当高度，用若干排工字钢跨越排架间隔，使其下部空间成为临时行车道，在工字钢上面铺设方木及模板，使桥梁施工安全顺畅的跨越被交路。
算例如下：（沿用排架布设检算所对应的数据和结果）
跨越被交路桥的底宽15.75米，跨越被交路的行车道宽5.0米，
由排架布设检算所得的每平方米总静荷载21.9+7.5+1.28=30.68
KN/ m2，跨越段工字钢内力的组合为：
钢筋砼重力：30.68×15.75×5=2416.05 KN
事先由经验选用25b型工字钢，每根自重2.1 KN，根据现场布
设疏密程度及经验采用30根工字钢，所以每根工字钢所要承受的均布荷载总和2416.05/30+2.1=82.64 KN，即qL=82.64 KN，
则工字钢最大弯距M=ql2/8= ql ×l/8=82.64×4.6/8=49.6(工字钢两端各有20 cm搭架在支架上)，之后，要着重对最大弯距处的截面进行拉应力的强度验算与最大挠度的验算。
1、 由于最大弯距处底面为受拉区，其拉应力为整个构件的最大应力σ=Mmax/W(公式查找《材料力学》)，W为抗弯截面系数，则σ=Mmax/W=49.6×103/422.72×10-6=117.33×106=117.33Mpa＜Q235低碳钢允许拉应力170 Mpa
∴强度符合要求
2、 工字钢承载最大弯距中的最大挠度（变形）演验算：
把工字钢的跨越看作为简支梁承受均布荷载的模型。查《材料力学》最大挠度fc=5ql4/384EI(E为该种型钢的弹性模量，查阅《材力》等资料，最好利用材料厂家所提供的模量，I为惯性矩)，fc=5ql4/384EI=5×ql×l3/384EI=5×82.64×53/384×5283.96×10-8×210×109=0.0121m=1.21cm＜预应力混凝土桥允许最大挠度l/400=5/400=1.25 cm
∴挠度符合要求