盖梁支架计算书.docx
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盖梁支架计算书.docx
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盖梁支架计算书
汕湛高速揭博项目T11标
盖梁支架计算书
四川路桥建设股份有限公司
2014年3月30日
1、工程概况1
2、总体施工方案1
3、支承平台设置4
4、计算依据5
5、计算参数5
6、计算结果9
7、结论22
&抱箍试验23
盖梁抱箍法施工方案
工程概况
本标段主线共设置大中桥7座(不含互通区和服务区),分别为白昌屋大桥(30米T梁),万年坑大桥(30米T梁),叶塘1号大桥(25米小箱梁),叶塘2号大桥(25米小箱梁),秋香江大桥(25米小箱梁),上赖水大桥(30米T梁),黎坑大桥(25米小箱梁);九和互通内共设置桥梁3座,其中主线桥2座,匝道1座,分别为三社坑大桥(25米小箱梁),围坪大桥(25米小箱梁),D匝道桥(20米现浇箱梁);紫金西互通内共设桥梁3座,其中主线桥2座,分别为玉竹坑中桥(25米小箱梁),围澳水大桥(25米小箱梁)和L线秋香江大桥(25米小箱梁);瓦溪服务区共设置主线桥1座,为四联大桥(30米T梁)。
下部结构采用桩基础、地系梁、承台、柱式桥墩、肋板、台帽、盖梁和耳背墙。
其中D匝道桥
桥墩采用花瓶墩。
二、总体施工方案
因本标段桥梁盖梁高度较高,采用满堂支架施工盖梁耗时长、占用大量钢管扣件等周转材料、不经济。
拟采用在墩柱上安设抱箍支承平台施工。
盖梁统计表
序号
桥名
盖梁
两柱/三柱
个数
备注
宽度(m
高度(m
长度(m)
1
白昌屋大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
9
2
万年坑大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
6
3
玉竹坑中桥
1.8
2.2
15.333
两柱
2
4
1.8
2.2
19.395
三柱
2
5
围澳水大桥
1.8
2.2
15.381
两柱
1
6
1.8
2.2
15.1
两柱
7
7
1.8
2.2
15.188
两柱
1
8
1.8
2.2
16.3
三柱
1
9
1.8
2.2
17.411
三柱
1
10
1.8
2.2
20.372
三柱
1
11
1.8
2.2
17.463
三柱
1
12
1.8
2.2
18.376
三柱
1
13
1.8
2.2
19.382
三柱
1
14
1.8
2.2
16.379
三柱
1
15
1.8
2.2
21.359
三柱
1
16
1.8
2.2
22.343
三柱
1
17
叶塘1号大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
8
18
叶塘2号大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
9
19
秋香江大桥
1.8
2.4
17.437
两柱
18
20
上濑水大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
28
21
四联大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
10
22
2.1
2.4
16.63
三柱
1
23
2.1
2.4
17.97
三柱
1
24
2.1
2.4
19.3
三柱
1
25
2.1
2.4
19.31
三柱
1
26
2.1
2.4
19.39
三柱
1
27
2.1
2.4
19.64
三柱
1
28
2.1
2.4
20.1
三柱
1
29
2.1
2.4
16.78
三柱
1
30
2.1
2.4
18.27
三柱
1
31
一社坑大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
8
32
1.8
2.2
18.85
三柱
8
33
围坪大桥
1.8
2.2
23.9
三柱
8
34
1.8
2.2
18.41
三柱
1
35
1.8
2.2
18.33
三柱
5
36
1.8
2.2
17.45
三柱
2
37
黎坑大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
18
合计
169
考虑最不利情况(跨度及盖梁尺寸均最大),采用秋香江
1.8m*2.4m*17.437m盖梁(两柱)、上濑水大桥2.1m*2.4m*15.3m盖梁(两
柱)和四联大桥2.1m*2.4m*20.1m(三柱)盖梁作为计算模型。
盖梁简图
分别如下:
T面
三、支承平台布置
盖梁施工支承平台采用在两墩柱(或三墩柱)上各穿一组抱箍(高
60cm或50cm),上面采用墩柱两侧各一组63a工字钢或单排单层不加强型贝雷片(做横向主梁),搭设施工平台的方式。
主梁上面安放一排每根3m长的双拼[10槽钢,间距为40cm作为分布梁。
分布梁上铺设盖梁底模。
传力途径为:
盖梁底模——纵向分布梁(双10槽钢)——横向主梁
(63a工字钢或贝雷片)一一抱箍。
如下图:
四、计算依据
本计算书采用的规范如下:
1.《公路桥涵施工技术规范》(JTJF50-2011)
2.《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
3.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
4.《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》(JGJ130-2011)
5.其他现行相关规范、规程
计算参数
1.主要材料
1)[10槽钢
截面面积为:
A=1270mm2
截面抵抗矩:
W=39.7x103mm3
截面惯性矩:
I=198x104mm4
弹性模量E=2.1xiO5Mpa
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值]“=215Mpa。
2)63a工字钢
横向主梁采用2根63a工字钢,横向间距为200cm。
截面面积为:
A=15500mm2,
X轴惯性矩为:
lx=93920x104mm4,
X轴抗弯截面模量为:
Wx=2981x103mm3,
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值]“=215Mpa。
3)贝雷片长3m高1.5m,贝雷片每片重量270kg/片。
该结构形式
为单排单层不加强型贝雷梁,其结构形式性能参数为:
M容=788.2kN*m,Q容=245.2kNE=2.1*105MpaIX=250497.2cm4
2.设计荷载
1)砼自重
秋香江大桥1.8m*2.4m*17.437m盖梁(两柱):
砼方量:
V=56.38m3钢筋9272kg
砼按24KN/m3计算,
砼自重:
G=56.38X24=1353KN
总重=1353+9.272*10=1445KN
盖梁长17.437m,均布每延米荷载:
qi=82.86kN/m
上濑水大桥2.1m*2.4m*15.3m盖梁(两柱):
砼方量:
V=57.71m3钢筋9331kg
砼按24KN/m3计算,
砼自重:
G=57.71X24=1385KN
总重=1385+9.331*10=1478KN
盖梁长15.3m,均布每延米荷载:
qi=96.62kN/m
四联大桥2.1m*2.4m*20.1m(三柱)盖梁:
砼方量:
V=76.2m3钢筋12074kg
砼按24KN/m3计算,
砼自重:
G=76.2X24=1829KN
总重=1829+12.074*10=1950KN
盖梁长20.1m,均布每延米荷载:
q1=97kN/m
5.2m2,
2)组合钢模板及连接件0.95kN/m2,侧模和底模每延米共计
q2=4.94kN/m
3)双[10槽钢
3m长双[10槽钢间距0.4m,每延米5根共计15米,合计:
q3=15
X0.仁1.5kN/m
4)63a工字钢
共2根,单根长17.45米,共重:
2X17.45X122kg=4258kg
q4=42.58KN/17.45m=2.44KN/m
5)贝雷片长3m,高1.5m,贝雷片每片重量270kg/片。
该结构形式
为单排单层不加强型贝雷梁,其结构形式性能参数为:
M容=788.2kN*m,Q容=245.2kNE=2.1*105MpaIX=250497.2cm4
6)施工荷载
小型机具、堆放荷载:
q5=2.5KPa
振捣混凝土产生的荷载:
q6=2KPa
3.荷载组合及施工阶段
盖梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2,施工荷载按活载
考虑组合系数1.4。
3、受力模型
1)[10槽钢分布梁计算模型:
[10槽钢分布梁直接承受底模以上的自重,[10槽钢分布在圆柱两侧的63a工字钢(或贝雷片)上,两工字钢(或贝雷片)主梁紧贴圆柱,间距按圆柱最大直径180cm故[10a槽钢分布梁计算跨径为180cm悬臂有利跨中受力,不计悬臂部分,按简支梁计算,实际偏安全,如下图
1
11
1
11
2)工字钢主梁计算模型:
工字钢(或贝雷片)主梁承受由每根槽钢分布梁传来的重力,按均布荷载考虑,两根工字钢(或贝雷片)各承受一半的力,工字钢(或贝雷片)搭在抱箍上,故工字钢计算跨径为圆柱中心的间距,按两端外伸悬臂计算。
如下图
3)抱箍计算模型
抱箍采用两块半圆弧型钢板(板厚t=12mm)制成,M27的高强螺栓连接,抱箍高60cm,采用16根(18根)高强螺栓连接。
抱箍紧箍在墩
柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力,是主要的支承受力结构。
为
了提高墩柱与抱箍间的摩擦力,同时对墩柱砼面保护,拟在墩柱与抱箍之间设一层无纺布,纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。
六、计算结果
6.1两柱盖梁:
秋香江1.8m*2.4m*17.437m盖梁
1.[10槽钢分布梁计算
荷载q=1.2x(q1+q2+q3)+1.4x(q5+q6)
=1.2x(82.86+4.94+1.5)+1.4x(2.5+2)=113.5KN/m
双[10a槽钢分布梁布设间距0.4m,单根承受0.4x113.5/2=22.7KN,
盖梁底宽1.8m
则单根槽钢均布荷载q=22.7/1.8=12.6KN/M
计算跨径1.8m
跨中弯矩:
M=1/8ql2=0.125x12.6x1.82=5.1KN.M
(T=M/W=5.1/39.7X03mm3=128MPav【215MPa】
挠度:
f=5ql4/384EI=5x12.6x1.84/(384x2.1x198)=0.0041m<[f]=l0/400=1.8/400=
0.0045m(满足要求)
2.63a工字主横梁计算
荷载:
q=1.2x(q1+q2+q3+q4)+1.4x(q5+q6)=
1.2x(82.86+4.94+1.5+2.44)+1.4x(2.5+2)=116.4KN/m
63a工字钢设两根,单根承受q=0.5x116.4=58.2KN/M
计算跨径10.277m
跨中弯矩:
M=1/2qlx[(1-a/x)(1+2a/l)-x/l]
=1/2X58.2X10.277X8.72X[(1-3.58/8.75)X(1+2X3.58/10.277)-8.75/10.277]=394KN.M
(T二M/W=3942981X103mm3=132MPav【215MPa】,满足要求。
跨中挠度:
f=ql4(5-24a2/l2)/384EI
=58.2X10.2774X(5-24X3.582/10.2772)/(384X2.1X93920)=0.017m=17mm<[f]=l/400=10.277/400=25.7mm,满足要求。
悬臂端点挠度:
f=qal3(6a2/l2+3a3/l3-1)/24EI
=58.2X3.58X10.2773X(6X3.582/10.2772+3X3.583/10.2773-1)/(24
X2.1X93920)=-0.0069m<[f]=l/400=3.58/400=0.009mm,满足要求。
最大剪力Qmax=297KN
最大剪应力。
=297KN/15500mm2=19.16Mpa<[J=215Mpa(容许),满足要求。
3、抱箍计算
1)、荷载计算
抱箍体所承受的压力N为纵梁及其以上所有荷载产生的合力。
抱箍
桶壁与墩柱之间产生的摩擦力f抵抗压力N,由f=卩N知,f由作用在抱箍桶上的垂直压力产生,采用抱箍桶之间的高强螺栓的拉力T对抱箍桶施工压力。
盖梁恒载G1=1445kN
钢模自重G2=4.94*17.437=86.14kN
施工人员、机具等其他荷载G3=(2.5+2)*10=50kN
横梁自重G4=1.5*17.437=26.15kN
纵梁自重G5=2.44*17.437=42.54kN
则两个抱箍承受的总荷载G=G1+G2+G3+G4+G5=1445+86.14+50+26.15=1607.3kN
一个抱箍体承受的竖向力N=G/2=803.65kN,该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
2)、抱箍受力计算
(1)螺栓数目计算抱箍体需承受的竖向压力N=803.65kN抱箍所受的竖向压力由M27的高强螺栓的抗剪力产生,查《路桥施工计算手册》,M27螺栓的允许承载力:
[NL]=P卩n/K
式中:
P---高强螺栓的预拉力,取290kN;
叶摩擦系数,取0.3;
n---传力接触面数目,取1;
K---安全系数,取1.7。
则:
[NL]=290>0.3X/1.7=51.18kN
螺栓数目m计算:
m=N/[NL]=803.65/51.18=15.7^6个,取计算截面上
的螺栓数目m=16个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力:
2)螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶或土工布,按橡胶与钢之间的摩擦系数取卩=0.3
计算。
抱箍产生的压力Pb=N/u=03.65kN/0.3=2679kN由高强螺栓承担。
则:
N'=Pb=2679kN
抱箍的压力由16条M27的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N1=Pb/16=2679kN/16=167.4kNv[S]=290kN故高强螺栓满足强度要求
(3)求螺栓需要的力矩M
1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M仁0.15X167.4&015=0.376KN.m
2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M2二卩1XNcos10°XL2+N'sin[0式中LL2=0.011(L2为力臂)]
=0.15X67.4C0s10°X3.011+167.4SXi10X).011=0.591KNm
M=M1+M2=0.376+0.591=0.967KN-m=96.7kgm
所以要求螺栓的扭紧力矩M>96.7kgm
(二)抱箍体的应力计算
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=8N=8X167.4=1339KN
抱箍壁采用面板S2mm的钢板,抱箍高度为0.6m。
则抱箍壁的纵向截面积:
S1=0.014X0.6=0.0072m2
(T二P1/S1=339/0.0072=185.9MPa<[°]=210MP,满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
t=(1/2X03.65)/0.0072=55.8MPa<[T]=125MPa
根据第四强度理论
°W=(°2+3T21/2二(185.9+355.8)1/2=176.6MPa<[°W]=210MPa,满足强度要求。
墩柱实际会承担一部分荷载,但计算中未考虑,故更安全。
6.2两柱盖梁:
上濑水大桥2.1m*2.4m*15.3m盖梁
1、[10槽钢分布梁计算
荷载q=1.2x(q1+q2+q3)+1.4x(q5+q6)
=1.2x(96.62+4.94+1.5)+1.4x(2.5+2)=129.9KN/m
双[10a槽钢分布梁布设间距0.4m,单根承受0.4x129.9/2=25.98KN,
盖梁底宽2.1m
则单根槽钢均布荷载q=25.98/2.1=12.37KN/M
计算跨径1.8m
跨中弯矩:
M=1/8ql2=0.125x12.37x1.82=5KN.M
(T=M/W=539.7X03mm3=126MPav【215MPa】
挠度:
f=5ql4/384EI=5x12.6x1.84/(384x2.1x198)=0.0040m<[f]=l0/400=1.8/400=
0.0045m(满足要求)
2、贝雷片主横梁计算
荷载:
q=1.2x(q1+q2+q3+q4)+1.4x(q5+q6)=
1.2x(96.62+4.94+1.5+1.8)+1.4x(2.5+2)=132KN/m
单组承受q=0.5x132=66KN/m
计算跨径9m
跨中弯矩:
M=1/2qlx[(1-a/x)(1+2a/l)-x/l]
=1/2x66x9x7.65x[(1-3.15/7.65)x(1+2x
3.15/9)-7.65/9]=340.8KN.M<788.2KN,满足要求。
跨中挠度:
f=ql4(5-24a2/l2)/384EI
=66x94x(5-24x3.152/92)/(384x2.1x250497.2)=
0.0044m=4.4mm<[f]=l/400=9/400=22.5mm,满足要求。
悬臂端点挠度:
f=qal3(6a2/l2+3a3/l3-1)/24EI
=66x3.15x93x(6x3.152/92+3x3.153/93-1)/(24x2.1x
250497.2)=-0.0016m<[f]=l/400=3.15/400=0.0078mm,满足要求。
最大剪力Qmax=297KN>245.2KN(容许),不满足要求。
为了加强贝雷片的抗剪能力,在贝雷梁支点附近加一斜撑(12号槽钢),即可满足抗剪要求。
3、抱箍计算
1)、荷载计算
抱箍体所承受的压力N为纵梁及其以上所有荷载产生的合力。
抱箍
桶壁与墩柱之间产生的摩擦力f抵抗压力N,由f=卩N知,f由作用在抱箍桶上的垂直压力产生,采用抱箍桶之间的高强螺栓的拉力T对抱箍桶施工压力。
盖梁恒载G1=1478kN
钢模自重G2=4.94*15.3=75.58kN施工人员、机具等其他荷载G3=(2.5+2)*10=50kN
横梁自重G4=1.5*15.3=22.95kN
纵梁自重G5=1.8*15.3=27.54kN
则两个抱箍承受的总荷载G=G1+G2+G3+G4+G5=1478+75.58+50+22.95+27.54=1654kN。
一个抱箍体承受的竖向力N二G/2=827kN,该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
2)、抱箍受力计算
(1)螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=827kN抱箍所受的竖向压力由M27的高强螺栓的抗剪力产生,查《路桥施工计算手册》,M27螺栓的允许承载力:
[NL]=P卩n/K
式中:
P---高强螺栓的预拉力,取290kN;
叶摩擦系数,取0.3;
n---传力接触面数目,取1;
K---安全系数,取1.7。
则:
[NL]=290>0.3X/1.7=51.18kN
螺栓数目m计算:
m二N/[NL]=827/51.18=16.15^6个,取计算截面上的螺栓数目m=18个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力:
2)螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶或土工布,按橡胶与钢之间的摩擦系数取卩=0.3
计算。
抱箍产生的压力Pb=N/尸827kN/0.3=2757kN由高强螺栓承担。
则:
N'=Pb=2757kN
抱箍的压力由18条M27的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N1=Pb/16=2757kN/18=153kNv[S]=290kN故高强螺栓满足强度要求
(3)求螺栓需要的力矩M
1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15>153>0.015=0.344KN.m
2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M2二卩1xNcos10°xL2+N'sin[0式中LL2=0.011(L2为力臂)]
=0.15X53X)os10°.011+153&n10°).011=0.541KNm
M=M1+M2=0.344+0.54仁0.885KN,m=88.5kgm
所以要求螺栓的扭紧力矩M>88.5kgm
(二)抱箍体的应力计算
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=9N=%153=1377KN
抱箍壁采用面板S2mm的钢板,抱箍高度为0.6m。
则抱箍壁的纵向截面积:
S1=0.012>0.6=0.0072m2
(T=P1/S1=377/0.0072=191.2MPa<[(T]=210MP,满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
t=(1/2827)/0.0072=57.43MPa<[T]=125MPa
根据第四强度理论
(TW=(c2+3T21/2=(191.2+357.43)1/2=181.75MPa<[cW]=210MPa,满足强度要求。
墩柱实际会承担一部分荷载,但计算中未考虑,故更安全。
1、[10槽钢分布梁计算
荷载q=1.28(q1+q2+q3)+1.48(q5+q6)
=1.28(97+4.94+1.5)+1.48(2.5+2)=130.4KN/m
双[10a槽钢分布梁布设间距0.4m,单根承受0.48130.4/2=26KN,盖梁底宽2.1m
则单根槽钢均布荷载q=26/2.1=12.4KN/M
计算跨径1.8m
跨中弯矩:
M=1/8ql2=0.125812.481.82=5.0KN.M
(T=M/W=5.0/39.7X03mm3=126MPa<[215MPa】
挠度:
f=5ql4/384EI=5X2.4氷.84/(3842dX98)=0.0041m<[f]=l。
/400=1.8/400二
0.0045m(满足要求)
2、63a工字主横梁计算
荷载:
q=1.2x(q1+q2+q3+q4)+1.4x(q5+q6)=
1.2(97+4.94+1.5+2.44)+1.4(2.5+2)=133.3KN/m
63a工字钢设两根,单根承受q=0.5X133.3=66.7KN/M
最大弯矩=330.9KN.M
(T=M/W=330.9/298
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