箱梁支架检算.docx
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箱梁支架检算.docx
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箱梁支架检算
内遂高速公路六标段
石
佛
互
通
跨
线
桥
支
架
验
算
书
检算人:
复核人:
中水集团路桥工程有限公司
内遂高速公路第六标段项目经理部
二零一零年七月
支架检算
目录
一、普通支架验算3
1、工程概况3
1.1设计及施工概况3
1.2支架施工方案3
2、普通跨支架、方木及模板检算4
2.1检算依据及主要受力荷载情况4
2.2模板检算5
2.3横方木检算6
2.4纵向方木检算:
6
2.5碗扣立杆钢管检算7
2.5.1承载力验算7
2.5.2碗扣立杆稳定性检证:
7
3、普通支架基础及地基承载力验算8
二、跨线门洞支架检算9
1.支架施工方案9
2、跨线支架、方木及模板检算10
2.1检算依据及主要受力荷载情况10
2.2模板检算10
2.3横向方木验算11
2.4机动车道门洞纵向[18工字钢验算:
11
2.5非机动车道门洞纵向[18工字钢验算:
11
2.6机动门洞碗扣立杆钢管检算12
2.6.1承载力验算12
2.6.2稳定性验算12
2.7非机动门洞碗扣立杆钢管检算13
2.7.1承载力验算13
2.7.2稳定性验算13
3、门洞支架基础及地基承载力验算14
一、普通支架验算
1、工程概况
1.1设计及施工概况
本合同段石佛互通跨线桥设计采用20+30+20米现浇预应力连续箱梁,全桥左,右幅各设1联,最大跨度为30米,最小跨度为20米。
文兴路跨线桥上跨文化至兴隆镇地方道路(交角38.7。
),右幅采用20+30+30米现浇预应力连续箱梁,左幅采用23+30+23+23米现浇连续箱梁,全桥左,右幅各设1联。
1.2支架施工方案
本工程现浇连续梁,采用碗扣式支架,壁厚3mm。
支架从上至下依次采用竹胶板(厚1.2cm)+横向方木(5×10cm,间距20cm)+纵向方木(10×15cm,间距60cm)+碗扣支架(纵向间距90cm×横向间距60cm,横杆步距为120cm)。
进行支架施工前,先完成桥墩基坑的分层回填,并确保达到的压实密实,然后做根据不同的地面情况进行不同的处理,清表后用50cm弱风化页岩碾压处理,压实度以93%控制(如地面高差变化大,可进行台阶硬化处理)。
连续梁施工时分两次浇筑完成:
第一次浇筑至腹板与顶板交接处,待达到一定强度要求后,进行第二次混凝土浇筑,完成整个箱梁的浇筑。
2、普通跨支架、方木及模板检算
2.1检算依据及主要受力荷载情况
支架取文兴路跨线桥右幅第二跨为代表进行计算(第2跨跨文化至兴隆镇地方道路),该跨支点断面检算,见附图1。
支点断面箱梁除翼缘板截面面积S=14.85m2,现浇钢筋砼取密度为26kN/m3。
则:
梁体自重q/a=14.85×26/8.25=46.8kN/m2;
混凝土振捣q/b=3kN/m2;
模板自重q/c=2kN/m2;
施工人员及机具q/d=3.5kN/m2;
支架自重q/e=3kN/m2。
总荷载:
Ga=46.8+3+2+3.5=55.3kN/m2;
qa=55.3×1.2=66.36kN/m2(取1.2安全系数)(用于模板方木检算)
总荷载:
Gb=46.8+3+2+3.5+3=58.3kN/m2;
qb=58.3×1.2=69.96kN/m2(取1.2安全系数)(用于支架检算)
图1箱梁断面示意图(支点断面面积14.85m2,跨中断面面积6.53m2面积均未计翼板部分)
2.2模板检算
模板采用1.2cm竹胶板,板下为间距20cm(中到中)的5×10cm横向方木,横向方木下设10×15cm纵向方木(间距0.6mm)。
图2模板及方木支撑示意图
底模竹胶板验算
以每m宽为计算单元,按支点断面计算则:
qa=66.36kN/m;
I=bh3/12=1×0.0123/12=1.44×10-7m4;
W=bh2/6=1×0.0122/6=2.4×10-5m3;
M=mql2=0.078×66.36×0.202=0.207kN.m(其中m取五跨均布荷载跨中最不利受力弯矩系数,m=0.078)
σ=M/W=0.207×103/(2.4×10-5)
=8.63MPa<[σ]=20Mpa(可)
f=f1qal4/(100EI)=0.664×66.36×0.204/(100×107×1.44×10-7)
=0.49mm 故1.2cm竹胶板满足要求。 2.3横方木检算 q1=66.36×0.20=13.27kN/m;(每米q与方木间距的积) I=bh3/12=0.05×0.13/12=4.17×10-6m4; W=bh2/6=0.05×0.12/6=8.33×10-5m3; M=mql2=0.078×13.27×0.62=0.373kN.m(其中m取五跨均布荷载跨中最不利受力弯矩系数,m=0.078) σ=M/W=0.373×103/(8.33×10-5) =4.48MPa<[σ]=13Mpa(可) f=f15q1l4/(100EI)=0.664×5×13.27×0.64/(100×107×4.17×10-6) =1.37mm<600/400=1.5mm(可) 故横向方木检算满足要求。 2.4纵向方木检算: 支架纵向方木(0.6×0.9米),按支点断面计算(支点断面梁体最重),如支点断面满足要求则普通断面均满足要求; q4=66.36×0.9=59.72kN/m; I=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5m4; W=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3; M=mq4l2=0.078×59.72×0.92=3.773kN.m;(其中m取五跨均布荷载跨中最不利受力弯矩系数,m=0.078) σ=M/W=3.773×103/(3.75×10-4) =10.06MPa<[σ]=13Mpa f=f1q4l4/(100EI)=0.664×59.72×0.94/(100×107×2.81×10-5) =0.93mm<900/400=2.25mm。 故纵向方木满足要求。 2.5碗扣立杆钢管检算 按支点断面计算(支点断面梁体最重),如支点断面满足要求则跨中断面均满足要求; 2.5.1承载力验算 支点碗扣支架设计为立杆间距0.6×0.9m,横杆步距1.2m,取5跨,每跨共计N=8.25×4.5=37.13m2,整跨总受力为F=37.13×69.96=2597.61kN 根据碗扣式脚手架设计荷载: 横杆步距为1.2米时,每根立杆的设计荷载为30kN。 立杆间距0.6m×0.9m,则立杆数为: n=(int(8.25/0.6)+1)*(int(4.5/0.9)+1)=90根 每根碗扣承载力为: 2597.61/90=28.86kN<[N]=30kN 故满足要求。 2.5.2碗扣立杆稳定性检证: 碗扣钢管规格为内径r=0.021m,外径R=0.024m 则: I=3.14×(R4-r4)/4=10.78×10-8m4 A=3.14×(R2-r2)=4.24×10-4m2 γ=(I/A)1/2=0.0159m λ=1.2/0.0159=75 由λ=75,查稳定性系数表中查出: φ=0.682 则[N]=ΦA[σ]=0.682×424×[215]=62.2kN 钢管承受的重量为: N=28.86kN<[N]=69.5kN(可) 故稳定性满足要求。 3、普通支架基础及地基承载力验算 地基基层土为新填强风化页岩,容许承载力为[σ]=130Kpa,采用50cm弱风化页岩进行地基加固,经碾压后压实度达93%以上,地基承载力可达600kpa,后采用C20混凝土浇注10cm垫层,支架基础采用35×35×20cm条石垫块(强度达30Mpa以上)。 垫块底σ1=N/A=28.6÷(0.35×0.35)=233.5kpa<kb[σ]=0.5*11000=5500kpa,(kb为地基承载力调整系数,查表取0.5,11000为C20砼轴心抗压强度11Mpa) 冲切角以45o通过混凝土垫层向下扩散到弱风化页岩加固层,则该处地基附加应力为: σh=LBσ1/[LB+(L+B+4/3*htanθ)×htanθ] =0.35×0.35×233.5/[0.35×0.35+(0.35+0.35+4/3×0.1×tan45o)×0.1×tan45o]=13.21kpa 弱风化页岩容重按γ=18kN/m3, σH=σh+γ×h=13.21+18×0.5=22.21kpa, [σH]≥σh/kb=22.21÷0.5=44.42kpa<[σ]130kpa,[σH]为软基容许承载力 故该方案可行。 二、跨线门洞支架检算 1.支架施工方案 本石佛互通文兴路跨线桥上跨文化至兴隆镇公路,为保证箱梁浇注施工期间车辆和行人正常通行,拟采用碗口式支架、工字钢搭设机动车辆通行门洞(宽度4.5米,高度不小于4.5米)和非机动车辆通行门洞(宽度为2.0米、高度不小于3.0米)各1个。 机动车道门洞支架从上至下依次采用竹胶板(厚1.2cm)+横向方木(5×10cm,间距20cm)+纵向18号工字钢(间距18cm)+横向18号工字钢(间距30cm)+碗扣支架(纵向间距30cm×横向间距60cm,横杆步距为120cm)。 非机动车道门洞支架从上至下依次采用竹胶板(厚1.2cm)+横向方木(5×10cm,间距20cm)+纵向18号工字钢(间距60cm)+横向18号工字钢(间距30cm)+碗扣支架(纵向间距30cm×横向间距60cm,横杆步距为120cm)。 支架施工前地基处理;先完成桥墩、桥台基坑的分层回填,并确保达到的压实密实,然后做根据不同的地面情况进行不同的处理,清表后用50cm厚弱风化页岩摊铺碾压处理,压实度以93%控制,后在门洞两侧碗口支架位置采用C20混凝土浇注50cm基础,详见“箱梁浇注支架示意图”。 2、跨线支架、方木及模板检算 2.1检算依据及主要受力荷载情况 本次机动车道门洞支架验算取文兴跨线桥右幅第二孔箱梁的除翼缘板跨中断面。 跨中箱梁除翼缘板截面面积S=6.53m2,则: 梁体自重q/a=6.53×26/8.25=20.58kN/m2; 混凝土振捣q/b=3kN/m2; 模板自重q/c=2kN/m2; 施工人员及机具q/d=3.5kN/m2; 支架自重q/e=3kN/m2。 总荷载: Ga=20.58+3+2+3.5=29.08kN/m2; qc=29.08×1.2=34.9kN/m2(取1.2安全系数)(用于模板、方木、横杆检算) 总荷载: Gb=20.58+3+2+3.5+3=32.08kN/m2; qd=32.08×1.2=38.50kN/m2(取1.2安全系数)(用于支架立杆检算) 2.2模板检算 通道处模板形式和普通支架断面一样,已在普通支架中经过验算,满足要求,不再重复计算。 2.3横向方木验算 通道处横向方木形式、间距和普通支架断面一样,已在普通支架中经过验算,满足要求,不再重复计算。 2.4机动车道门洞纵向[18工字钢验算: q2=qa×L=38.5(跨中断面)×0.18=6.93kN;(L为工字钢横向间距) 18#工字钢截面惯性矩: I=0.1669×108mm4; 截面抵抗矩: W=1.854×105mm3; 容许应力: [σ]=170Mpa; 弹性模量: E=2.1×105Mpa; M=[(g1+g2)×L1×L22]/8=[38.5×0.18×4.52]/8=17.54KN.m 弯曲强度: σ=M/W=17.54×106/1.854×105=94.6Mpa<[σ]=170Mpa,满足要求。 验算扰度: f=[5(g1+g2)×L1×L24]/384EI=5×38.5×0.18×45004/(384×2.1×105×0.1669×108)=10.56mm<4500/400=11.25mm 满足要求。 2.5非机动车道门洞纵向[18工字钢验算: 本次非机动车道门洞支架验算取文兴跨线桥右幅第二孔箱梁的除翼缘板支点断面。 q2=qa×L=69.96(支点断面)×0.6=41.98kN;(L为工字钢横向间距) 18#工字钢截面惯性矩: I=0.1669×108mm4; 截面抵抗矩: W=1.854×105mm3; 容许应力: [σ]=175Mpa; 弹性模量: E=2.1×105Mpa; M=[(g1+g2)×L1×L22]/8=[69.96×0.6×22]/8=20.99KN.m 弯曲强度: σ=M/W=20.99×106/1.854×105=113.21Mpa<[σ]=170Mpa,满足要求。 验算扰度: f=[5(g1+g2)×L1×L24]/384EI=5×69.96×0.6×20004/(384×2.1×105×0.1669×108)=2.5mm<2000/400=5.0mm 满足要求。 2.6机动门洞碗扣立杆钢管检算 2.6.1承载力验算 通道处支架设计为立杆间距0.3×0.6m,横杆步距1.2m,为保证安全,取计算门洞支架宽度7.0米,梁体除翼板截面积为14.85m2(支点断面),加荷载总重: 按支点断面计算(实际操作是跨中断面,支点断面梁体最重)(14.85×26+3+2+3.5)×7.0=2762.2KN; 2762.2×1.2=3314.64KN(安全系数取1.2); 根据碗扣式脚手架设计荷载: 横杆步距为1.2米时,每根立杆的设计荷载为30kN。 立杆根数: N=15(根)×4(排)×2(侧)=120根 每根承载力: 3314.64KN÷120=27.622KN<[N]=30KN 故可行。 2.6.2稳定性验算 碗扣钢管规格为内径r=0.02m,外径R=0.024m 则: I=3.14×(R4-r4)/4=13.48×10-8m4 A=3.14×(R2-r2)=5.53×10-4m2 γ=(I/A)1/2=0.0156m λ=1.2/0.0156=77 由λ=77,查稳定性系数表中查出: φ=0.739 则[N]=ΦA[σ]=0.739×553×[170]=69.5kN 钢管承受的重量为: N=27.622kN<[N]=69.5kN(可) 故稳定性满足要求。 2.7非机动门洞碗扣立杆钢管检算 2.7.1承载力验算 通道处支架设计为立杆间距0.3×0.6m,横杆步距1.2m,取计算门洞支架宽度4.5米,梁体除翼板截面积为14.85m2(支点断面),加荷载总重: (14.85×26+3+2+3.5)×4.5=1775.7KN; 1775.7×1.2=2130.84KN(安全系数取1.2); 根据碗扣式脚手架设计荷载: 横杆步距为1.2米时,每根立杆的设计荷载为30kN。 立杆根数: N=15(根)×3(排)×2(侧)=90根 每根承载力: 2130.84KN÷90=23.68KN<[N]=30KN 故可行。 2.7.2稳定性验算 钢管承受的重量为: N=23.68kN<[N]=69.5kN(可) 故稳定性满足要求。 3、门洞支架基础及地基承载力验算 门洞地基部分为老路基,地基承载力可达800kpa,部分为强风化页岩土,容许承载力为[σ]=130Kpa,采用弱风化页岩进行地基加固,经碾压后压实度达93%以上,地基承载力可达600kpa,后采用C20混凝土浇注50cm垫支架基础。 验算取支点断面,梁体截面积16.25m2,跨径12m,安全系数取1.2。 支架基础σ1=N/A=(16.25×12×26×103)×1.2÷(43.9×1.2+45.2×2.1+43.4×1)=31.85kpa<kb[σ]=0.5*11000=5500kpa,(kb为地基承载力调整系数,查表取0.5,11000为C20砼轴心抗压强度11Mpa) 31.85kpa<地基容许承载力为[σ]=600Kpa 故该方案可行。
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- 支架