贵惠高速盖梁支架计算书.doc

盖梁支架计算书
盖梁支架验算
一、 荷载及验算说明
盖梁宽为1.8m，高度为1.6 m，上部肋梁处宽为1.8m，砼容重按26KN/m3计算。
1、钢筋砼线荷载
盖梁外端根部(悬臂段)：A=(0.85+1.6)*2.25/2+0.3*1.6=3.236m2
V=3.236*1.8=5.825 m3
q =(5.825*26)/2.55=59.39KN/m
盖梁跨中段： A=1.6*10.55=16.88 m2
V=16.88*1.8=30.384 m3
q =(30.384*26)/10.55=74.88 KN/m
2、模板楞条自重涉及工字钢）：取4.5KN/m2
模板肋自重：4.5×1.8 = 8.1KN/m
3、钢侧模板自重取25KN/m
4、贝雷架梁荷载：
贝雷架梁由12片组成，每片重260kg，总长18m。
荷载为：260×12×9.81×10-3/18 = 1.70 KN/m
5、振捣砼荷载：取4.0 KN/m2 则：
4.0×1.8 = 7.2KN/m
人行机具动荷载：取2.5 KN/m2 则：
2.5×1.8 = 4.5 KN/m
二、截面特性
1、10×10㎝方木：
Ix=bh3/12=8333333mm4，Wx=bh2/6=166666.7mm3，E=9500 N/mm2
2、工字钢I16
单位重0.205KN/m
Ix =1127cm4 ，Wx=140.9cm3 ，E=2.06×105N/mm2
3、工字钢I20b
单位重0.3105KN/m
Ix =2502cm4 ，Wx=250.2cm3 ，E=2.06×105N/mm2
4、工字钢I25b
单位重0.412KN/m
Ix =5278cm4 ，Wx=422.2cm3 ，E=2.06×105N/mm2
5、槽钢 10
单位重0.10 KN/m
Ix =198.3cm4 ，Wx=39.4cm3 ，E=2.06×105N/mm2
6、贝雷架321型（单层单排）：
I=2.505×109mm4，E=2.1×105N/mm2
7、Φ320㎜厚8㎜钢管：A=78.3744cm2
I =9542.87cm4 ，W=595.67cm3 ，i=11.0㎝
8、Φ120㎜实心钢销： A=113.10cm2 ，fv=125MPa
三、极限应力
受力验算按极限应力法验算
1、10×10㎝方木：
最大抗剪力：Q=τmax·A=1.4×100×100=14000N
=14KN
最大抗弯矩：M=σmax·Wx=13×103/6=2.17KN·m
2、工字钢I16
最大抗剪力：Q=τmax·d·（Ix/Sx）=110×106×0.0060×0.1127/808
=92.06KN
最大抗弯矩：M=σmax·Wx=215×106×140.9×10-6/1000
=30.29KN·m
3、工字钢I20b
最大抗剪力：Q=τmax·d·（Ix/Sx）=110×106×0.009×0.2502/1461
=169.54KN
最大抗弯矩：M=σmax·Wx=215×106×250.2×10-6/1000
=53.79KN·m
4、工字钢I25b
最大抗剪力：Q=τmax·d·（Ix/Sx）=110×106×0.013×0.214/1000
=306.02KN
最大抗弯矩：M=σmax·Wx=215×106×422.2×10-6/1000
=90.77KN·m
5、槽钢 10
最大抗剪力：Q=τmax·d·（Ix/Sx）=110×106×0.0053×0.1983/235
=49.20KN
最大抗弯矩：M=σmax·Wx=215×106×39.4×10-6/1000
=8.471KN·m
6、Φ120㎜实心钢销
最大抗剪力Q=fv·A=125×106×113.10×10-4/1000=1413.75KN
四、盖梁支架计算
1、荷载状况
1）、线荷载（安全系数取1.2）：
59.39+74.88）/2*1.2+8.1*1.2+25*1.2+1.7*1.2+7.2*1.2+4.5*1.2=136.362KN/m
2）、均布荷载：
136.362/1.8=75.757KN/m2
2、10×10㎝@30㎝横向木方，长4m，其下为工字钢I16@80cm，计算宽度取横向方木间距30㎝。
1）、均布荷载：
剔除贝雷架自身后的线荷载：136.362-1.7=134.662KN/m
均布荷载：134.662/1.8=74.812 KN/m2
作用在横梁上的荷载：g=74.812×0.8=59.85KN/m
2）、跨中弯矩：M1/2=ql2×59.85×0.32=0.67KN·m
＜2.17 KN·m（满足规定）
3）、应力验算：
σw=
（式中：Wji—横梁净断面抵抗矩；
Wji=bh2=166666.7mm2）
代入式中： σw==1.56MPa
＜1.2 [σw ]=1.2*13=15.6MPa（满足规定）
（式中：[σw ]为临时木结构木材允许应力，并提高1.2）
4）、挠度验算
木方支撑在间距为80cm的工字钢上，故：
f=·==1.58㎜
＜L/4=800/400=2㎜ （满足规定）
3、I16@80㎝工字钢受力验算，其下为宽度2m的贝雷架，所受荷载为其上传递的荷载23.39KN/m（加1.4安全系数），工字钢长为4.0m，其计算简图见图1。
图1、I16工字钢剪力、弯矩图

工字钢最大计算弯矩Mmax=1/8ql2=0.125*23.39*22
=11.7KN·m＜30.29KN·m（满足规定）
最大计算剪力Qmax=1/2ql=0.5*23.39*2
=23.39KN＜92.06KN（满足规定）
4、贝雷架受力计算
1）、贝雷架梁受其上方工字钢传递的集中荷载，由于工字钢的间距为30cm，相对贝雷架的长度很小，可将这些集中荷载当作均布荷载，计算结果应相差不大。
贝雷架受力的线荷载为121.64KN/m，最大支座计算承载力1094.75KN
贝雷架剪力弯矩图见图2。

图2 贝雷架剪力、弯矩图

2）、贝雷架为桁式支架，每片高度为1.5m，腹杆I8拼成菱形，弦杆为2条[10槽钢(中间加填塞钢板（厚）2㎝×（长）8㎝×（宽）8㎝)，并由钢销Φ5㎝拼合而成。
a．贝雷架桁式支架计算：
弦杆轴心拉力：取最大支座反力2189.5KN。
弦杆截面面积为：2根槽钢 10+中间填塞钢板。
贝雷架弦杆截面面积为25.48cm2。
槽钢中间填塞钢板8㎝×8㎝，则：A=(2*25.48)+(8*8)*2=178.96cm2
弦杆允许应力：σ===122.35MPa＜[σ]=240MPa，
符合规定。
（式中：[σ]为A3钢材节点销子的允许弯曲应力，取[σ]=240MPa。）
b．挠度验算：
贝雷片I=2.505×109mm4，E=2.1×105N/mm2
两墩柱最大的跨径为7.85m，最大的挠度为：
f=×=
=13.4㎜＜==19.6㎜(满足规定)
C. 贝雷架桁抗弯验算：
AB段弯距：Mx=)(1+)-]
=(121.64*9.25*9.25)/2*[(1-3.2/9.25)*(1+2*3.2/9.25)-(9.25/9.25)]
=554.678KN
AB段共长9.25m,即：Mx =554.678KN/9.25m
=59.97KN/m<788.2 KN/m(贝雷架桁最大抗弯应力),满足规定；
BC段弯距：Mx==-0.5*（121.64*3.2*3.2）=-622.8KN
BC段共长3.2m,即：Mx =-622.8KN/3.2m
=-194.624KN/m<788.2 KN/m(贝雷架桁最大抗弯应力)，,满足规定；
D. 贝雷架桁抗剪验算：
AB段剪力：Qx=-qx+/(2548*2)
=-121.64*9.25+((121.64*9.25)/2)*(3.2+9.25/2) /(25.48*2)
=64.3KN<245.2 KN(贝雷架桁最大抗剪应力)
BC段剪力：Qx=（-qx）/(25.48*2)=（-121.64*3.2）/(25.48*2)
=-7.64KN<245.2 KN(贝雷架桁最大抗剪应力)
6、抱箍构件的强度计算。
抱箍采用A3钢，厚14㎜，长度50cm的构件抱箍墩柱，在节点处（拼接处）构件一端连接的高强螺栓（M22）数目16个，所计算截面（最外列螺栓处）上的高强螺栓数目为4个（抱箍构造见抱箍示意图）。
螺栓的毛截面积：A0=∏*112*16=6082.12mm2
螺栓受到的拉力N，等于箍柱处的反力，轴心压力最大值取2189.5KN，则，摩擦型高强螺栓连接处的受拉强度为：
σ=（1-0.4）=(1-0.4*)*
=72N/mm2=72Mpa＜[σ]=110Mpa （满足规定）
（式中：[σ]为M22高强螺栓的抗拉设计值）
每个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力：
[NL]=
式中： n—传力摩擦面数目；
μ—摩擦面的抗滑移系数,清除浮锈取0.30；
p—查《路桥施工计算手册》每个M22高强螺栓的预拉力为190KN；
k-安全系数，采用1.7。
代入公式，：[NL]=（190*0.3*1）/1.7=33.53KN
[NL]=(33.53KN*1000)/(∏*112)
=88.2N/ mm2=88.2Mpa＜τmax =120 Mpa（τmax为M22高强度螺栓（16Mn钢）的抗剪强度设计值, 满足规定）
3）、钢抱箍拉应力验算：
参照《路桥施工计算手册》P.533，钢与花岗石路面的滑动摩擦系数为0.27～0.35，设钢抱箍与（砼）立柱之间的滑动摩擦系数μ=0.3。
抱箍的计算图示如下：

钢抱箍承受竖向荷载P的作用（取与支座反力相同值），与抱箍对砼立柱的摩擦力f应是相等；即其紧固拉力N（等于箍柱处的反力），应能满足构件摩擦力的规定，不使构件移位，则为安全。
P=f=μ·∑g，则：
∑g=P/μ=2189.5/0.3=7298.3KN
根据抱箍受力的平衡，应用公式：2π·r·h·F1=Dh·∑g
F1==
=7298.3/3.14=2323.2KN
钢抱箍在承受竖向荷载作用的同时，还承受弯矩的作用。计算图示如下所示：

N=150P/h=150×2323200/600=696960N=696.96KN
为了避免N在抱箍中产生弯矩，令F2=N=696.96KN，则：
抱箍承受的总压力为：
F=F1+F2=2323.3+696.96=3020.26KN
抱箍的受拉面积为：
A=F/[σ]=3020.26×103/210=14382.19mm2
（式中：[σ]为钢材允许弯曲应力，取210MPa）
设计抱箍与立柱的摩擦面积为：
A0=2πr·h=2×3.14×700×500
=2199114.86mm2
＞A=14382.19mm2（满足摩擦力规定）
综述以上计算，盖梁施工采用的支撑结构是安全的。