渭洛河特大桥连续梁现浇支架检算书.docx
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渭洛河特大桥连续梁现浇支架检算书
渭洛河特大桥连续梁现浇支架检算书
目录
一、计算依据1
二、箱梁主要结构尺寸1
二、计算说明2
三、使用材料及其参数3
四、各类施工荷载4
五、模板检算6
5.1侧模6
5.2底模7
5.3顶板模9
5.4翼缘板模10
六、模板分配梁计算10
6.1、梁底分配梁11
6.2、顶板分配梁11
6.3、翼缘板分配梁12
七、碗扣支架检算12
7.1、碗扣支架计算荷载12
7.2、强度检算13
7.3、斜杆承载力及扣件抗滑移承载力检算14
7.4、稳定性检算15
7.5、碗扣支架地基承载力检算16
八、跨国道支架检算16
8.1、荷载计算17
8.2、纵梁检算17
8.3、柱顶横梁检算19
8.4、立柱强度与稳定性检算20
8.5、地基承载力计算21
8.6、基础配筋计算23
一、计算依据
1、《渭洛河特大桥DK757+850.44~DK804+549.62段连续梁部分》大西运西施桥-09
2、《(40+64+40)连续箱梁参考图》
3、《路桥施工计算手册》
4、《混凝土设计规范》
5、《钢结构设计规范》
6、《铁路桥涵地基和基础设计规范》
7、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》
8、《中华人民共和国建筑工业行业标准》(竹胶合板模板JC/T3026—1995)
二、箱梁主要结构尺寸
梁体采用单箱单室变高度直腹板箱型截面,主墩墩顶处最小梁高6.05m,箱梁在墩顶5.0m范围内梁高相等,跨中2m范围内及边墩顶现浇段最小梁高3.05m,梁底曲线为1.8次抛物线,抛物线方程为y=0.007218x1.8。
箱梁顶宽12.0m,箱梁底宽6.7m,单侧悬臂长2.65m,悬臂端厚28.4cm,悬臂根部厚65cm。
箱梁腹板厚度由箱梁梁体主墩墩顶根部120cm变至跨中及边墩支点附近梁段48cm;底板在箱梁梁体主墩墩顶根部厚120cm变至跨中及边跨直线段厚40cm;顶板厚40cm,其中箱梁梁体墩顶根部加厚至80cm。
顶板设90cm×30cm的倒角,底板设60cm×30cm的倒角。
箱梁在主墩墩顶设置横隔墙,主墩墩顶横隔墙厚200cm,该处横隔墙设置高205cm×宽150cm的过人洞;边墩墩顶横隔墙厚150cm,该处横隔墙设置高145cm×宽150cm的过人洞。
箱梁结构图见图1、图2、图3、图4。
图1箱梁边跨立面图
图2箱梁边跨1/2平面图
图3箱梁中支点截面
图4箱梁跨中截面
二、计算说明
箱梁施工分块段浇筑,计算时暂时按一次浇注计算。
模板采用木模,面板为1.8cm竹胶板,背肋采用10×10cm方木。
分配梁采用10槽钢,采用碗扣件支架支撑分配梁,在道路正上方碗扣件支架支于排架工字钢、沟渠正上方碗扣件支架支于贝雷梁上面,再通过立柱将荷载传递与地基上;其余地方碗扣件支架直接支于处理后的地基上。
三、使用材料及其参数
3.1、普通材料单位重及其性能
材料名称
规格型号
单位重(KN/m3)
弹性模量(MPa)
强度设计值(N/mm2)
结构部位
抗弯fm
抗拉ft
抗压fc
抗剪fv
竹胶板
δ1.8cm
10
6.5×103
20
\
\
\
模板
方木
10x10cm
5
9×103
11
7.5
10
1.4
模板
钢材
A3
78.5
2.1×105
145
145
145
85
模板、支架
钢材
16Mn
78.5
2.1×105
210
210
210
120
模板、支架
计算结构为临时钢结构,钢材的容许应力提高系数取1.25,木材顺纹容许应力提高系数取1.15。
32、碗扣支架设计荷载
3.2.1立杆设计荷载
立杆设计荷载
横杆步距(m)
0.6
1.2
1.8
2.4
设计荷载(KN/根)
40
30
25
20
3.2.2各杆件自重
名称
型号
规格(mm)
理论重量(kg)
立
杆
LG-120
ф48×3.5×1200
7.41
LG-240
ф48×3.5×2400
14.02
LG-300
ф48×3.5×3000
17.31
横
杆
HG-30
ф48×3.5×300
1.67
HG-60
ф48×3.5×600
2.82
HG-90
ф48×3.5×900
3.97
HG-120
ф48×3.5×1200
5.12
3.2.3扣件抗滑移承载力:
[Qc]=8.0KN
3.2.4碗扣支架物理特性
钢材的强度和弹性模量(N/mm2)
P235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值
205
弹性模量
2.05×105
3.2.5碗扣支架钢管截面特性
钢管截面特性
外径
F(mm)
壁厚
t(mm)
截面积
A(cm2)
截面惯性矩
I(cm4)
截面模量
W(cm3)
回转半径
i(cm)
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
3.3现场实测地基承载力为:
172KPa。
四、各类施工荷载
本计算中门式支架按容许应力计算。
4.1、钢筋混凝土容重γ:
26KN/m3;
4.2、施工人员、施工料具运输、堆放q1:
计算模板、分配梁时采用2.5KN/m2;
计算主梁时采用1.5KN/m2;
计算立柱、柱顶横梁时采用1.0KN/m2;
4.3、混凝土振捣产生荷载q2:
对水平模板取2.0KN/m2;
对垂直模板取4.0KN/m2;
4.4、倾倒混凝土时对模板的荷载q3:
2.0KN/m2;
4.5、侧模施工荷载(腹板)
混凝土压力:
砼浇筑速度取ν=2.0m/h,外加剂影响修正系数κ=1.2,混凝土入模温度取15℃,根据《路桥施工计算手册》得:
h=1.53+3.8ν/T=1.53+3.8×2.0/15=2.04m
pm=κ×γ×h=1.2×26×2.04=63.65KN/m2。
考虑施工活载载影响后的单位面积上的侧模施工组合荷载:
qc=pm+q2+q3=63.65+4.0+2.0=69.65KN/m2。
4.6、承重模板荷载
qz=γ×h+q1+q2=26×h+2.5+2.0=26h+6.5
4.7、风荷载
查建筑结构荷载规范得渭南市重现期为50年的风压值W0为:
0.35KN/m2。
则有:
Wk=0.7μz·μs·Wo
式中:
Wk——风荷载标准值(kN/m2);
μz——风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)规定采用,取1.0;
μs——风荷载体型系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)规定的竖直面取0.8;
即碗扣支架风荷载为Wk=0.7μz·μs·Wo=0.7×1.0×0.8×0.35=0.196KN/m2。
4.8、荷载分项系数(碗扣支架)
1)计算模板支撑架构件强度时的荷载设计值,取其标准值乘以下列相应的分项系数:
(1)永久荷载的分项系数,取1.2;计算结构倾覆稳定时,取0.9。
(2)可变荷载的分项系数,取1.4。
2)计算构件变形(挠度)时的荷载设计值,各类荷载分项系数,均取1.0。
4.9、荷载组合效应
1)立杆稳定计算:
永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载)
2)斜杆强度和连接扣件(抗滑)强度计算:
风荷载
4.10、本支架验算采用手算和midas有限元分析软件电算相结合。
五、模板检算
5.1侧模
5.1.1面板验算
侧模采用15mm竹胶板作为面板,木背肋间距为0.21m,取1m单位宽度按3跨连续梁计算。
fm=M/W=ql2/(10*b*h2/6)=6×69.65×2102/(10×1000×152)=8.19MPa<[fm]=20MPa。
w=ql4/(150*EI)=12×69.65×2504/(150×6500×1000×153)=0.49mm<210/400=0.525mm。
面板强度和刚度满足要求。
5.1.2木背肋验算
木背肋截面抗弯抵抗矩为:
W木=100×1002/6=166666.67mm3;截面惯性矩为:
I木=100×1003/12=8333333.33mm3。
0.21m模板上承受的混凝土浇筑单位荷载为:
q=69.65×0.21=14.63KN/m,模板钢背楞间距为1000mm。
按3跨连续梁计算有:
fm=M/W=ql2/(10*W木)=14.63×10002/(10×166666.67)=8.46MPa<1.15[fm]=12.65MPa。
w=ql4/(150*EI木)=14.63×10004/(150×1.15×9000×8333333.33)
=1.13mm<1000/400=2.5mm。
木背肋强度和刚度满足要求。
5.1.3钢背楞验算
钢背楞采用双10槽钢,截面抗弯抵抗矩为:
W钢=79320mm3;截面惯性矩为:
I钢=3966000mm3。
1.0m模板上承受的混凝土浇筑单位荷载为:
q=69.65×1.0=69.65KN/m,拉杆间距为1050mm。
按3跨连续梁计算有:
fm=M/W=ql2/(10*W钢)=69.65×10502/(10×79320)=96.81MPa<1.25[fm]=181MPa。
w=ql4/(150*EI钢)=69.65×10504/(150×2.1×105×3966000)=0.68mm<1050/400=2.625mm。
钢背楞刚度和强度满足要求,安全系数为1.87。
5.1.4拉杆直径计算
由上面计算得q=69.65KN/m,按多跨连续梁计算得拉杆的最大支反力F=1.1ql=1.1×69.65×1.05=80.45KN。
则拉杆直径为:
√(4F/[fm]/π)=√(4×82.75×103/215/π)=21.83mm,取φ25钢筋作为拉杆。
5.2底模
5.2.1底模施工荷载
底板施工荷载考虑顶板混凝土自重以及内模系统(0.8KN/m2)自重影响。
1)支点处:
qf=26×6.05+6.5+0.8=164.6KN/m2;(腹板)
qd=26×1.2+6.5+0.8=38.5KN/m2;(底板)
2)跨中:
qf=26×3.05+6.5+0.8=86.6KN/m2;(腹板)
qd=26×0.8+6.5+0.8=28.1KN/m2;(底板)
5.2.2面板验算
底模面板采用厚度为15mm厚的竹胶板作为面板,支点腹板范围背肋间距按160mm布置,底板范围背肋间距按260mm布置;跨中腹板范围背肋间距按190mm布置,底板范围背肋间距按290mm布置,取1m宽面板按3跨连续梁计算。
按3跨连续梁计算有:
支点处腹板:
fm=M/W=qfl2/(10*b*h2/6)=6×164.6×1602/(10×1000×152)=11.24MPa<[fm]=20MPa。
w=qfl4/(150*EI)=12×164.4×1604/(150×6500×1000×153)
=0.39mm<160/400=0.4mm。
支点处底板:
fm=M/W=qdl2/(10*b*h2/6)=6×38.5×2602/(10×1000×152)=6.94MPa<[fm]=20MPa。
w=qdl4/(150*EI)=12×38.5×2604/(150×6500×1000×153)=0.64mm<260/400=0.65mm。
跨中腹板:
fm=M/W=qfl2/(10*b*h2/6)=6×86.6×1902/(10×1000×152)=8.34MPa<[fm]=20MPa。
w=qfl4/(150*EI)=12×86.6×1904/(150×6500×1000×153)=0.41mm<190/400=0.475mm。
跨中底板:
fm=M/W=qdl2/(10*b*h2/6)=6×28.1×2902/(10×1000×152)=6.30MPa<[fm]=20MPa。
w=qdl4/(150*EI)=12×28.1×2904/(150×6500×1000×153)=0.72mm<290/400=0.725mm。
面板强度和刚度满足要求。
5.2.3木背肋验算
木背肋截面抗弯抵抗矩为:
W木=100×1002/6=166666.67mm3;截面惯性矩为:
I木=100×1003/12=8333333.33mm3。
底模分配梁间距在中支点至1/4截面(此处梁高为400.4cm)段为0.6m,1/4截面至等高段截面(梁端截面)间距均为0.9m。
底模作用于中支点至1/4截面段方木背肋上的最大单位荷载为:
q=164.6×0.16=26.3KN/m,作用于1/4截面至等高段截面方木背肋上的最大单位荷载为:
q=(26×4.004+6.5+0.8)×0.16=17.82KN/m。
按3跨连续梁计算有:
中支点至1/4截面:
fm=M/W=ql2/(10*W木)=26.3×6002/(10×166666.67)=5.68MPa<1.15[fm]=12.65MPa。
w=ql4/(150*EI木)=26.3×6004/(150×9000×8333333.33)=0.26mm<600/400=1.5mm。
1/4截面至等高段截面(梁端截面):
fm=M/W=ql2/(10*W木)=17.82×9002/(10×166666.67)=8.66MPa<1.15[fm]=12.65MPa。
w=ql4/(150*EI木)=17.82×9004/(150×9000×8333333.33)=0.9mm<900/400=2.25mm。
木背肋强度和刚度满足要求。
5.3顶板模
5.3.1顶板施工荷载
顶板厚度为0.4m,根据公式得顶板面分布荷载为:
q=26×0.4+6.5=16.9KN/m2;
5.3.2面板检算
顶板模面板采用15mm竹胶板作为面板,木背肋间距为340cm,取1m单位宽度按3跨连续梁计算。
fm=M/W=ql2/(10*b*h2/6)=6×16.9×3402/(10×1000×152)=5.21MPa<[fm]=20MPa。
w=ql4/(150*EI)=12×16.9×3404/(150×6500×1000×153)=0.82mm<340/400=0.85mm。
面板强度和刚度满足要求。
5.3.3木背肋检算
木背肋截面抗弯抵抗矩为:
W木=100×1002/6=166666.67mm3;截面惯性矩为:
I木=100×1003/12=8333333.33mm3。
木背肋上的线单位荷载为:
q=16.9×0.34=5.75KN/m,底模分配梁间距为1200mm。
按3跨连续梁计算有:
fm=M/W=ql2/(10*W木)=5.75×12002/(10×166666.67)=4.96MPa<1.15[fm]=12.65MPa。
w=ql4/(150*EI木)=5.75×12004/(150×9000×8333333.33)=0.92mm<1200/400=3mm。
木背肋强度和刚度满足要求。
5.4翼缘板模
5.4.1翼缘板施工荷载
翼缘板最大厚度为根部厚度0.65m,根据公式得顶板面分布荷载为:
q=26×0.65+6.5=23.4KN/m2;
5.4.2面板检算
顶板模面板采用15mm竹胶板作为面板,木背肋间距为300cm,取1m单位宽度按3跨连续梁计算。
fm=M/W=ql2/(10*b*h2/6)=6×23.4×3002/(10×1000×152)=5.62MPa<[fm]=20MPa。
w=ql4/(150*EI)=12×23.4×3004/(150×6500×1000×153)=0.69mm<300/400=0.75mm。
面板强度和刚度满足要求。
5.4.3木背肋检算
木背肋截面抗弯抵抗矩为:
W木=100×1002/6=166666.67mm3;截面惯性矩为:
I木=100×1003/12=8333333.33mm3。
木背肋上的线单位荷载为:
q=23.4×0.30=7.02KN/m,底模分配梁间距为1200mm。
按3跨连续梁计算有:
fm=M/W=ql2/(10*W木)=7.02×12002/(10×166666.67)=6.07MPa<1.15[fm]=12.65MPa。
w=ql4/(150*EI木)=7.02×12004/(150×9000×8333333.33)=1.13mm<1200/400=3mm。
木背肋强度和刚度满足要求。
六、模板分配梁计算
作用于模板分配梁上的新浇筑混凝土自重标注值为:
q=26×h+2.5;木模系统水平自重标准值取0.3KN/m2。
6.1、梁底分配梁
碗扣支架立杆在横桥向的布置为:
3×0.3m+0.6m+4×0.9m+0.6m+3×0.3m;底模分配梁间距在中支点至1/4截面(此处梁高为400.4cm)段为0.6m,1/4截面至等高段截面(梁端截面)间距均为0.9m。
中支点至1/4截面按支点处截面计算,1/4截面至等高段截面按400.4cm算,则有作用于底模分配梁上的施工荷载为:
qf=(26×6.05+2.5+0.3)×0.6=96.06KN/m(中支点至1/4截面腹板);
qd=(26×1.2+2.5+0.3+0.8)×0.6=18.48KN/m(中支点至1/4截面底板);
qf=(26×4.004+2.5+0.3)×0.9=96.21KN/m(1/4截面至梁端截面腹板);
qd=(26×0.8+2.5+0.3+0.8)×0.9=21.96KN/m(1/4截面至梁端截面底板);
分配梁采用10槽钢(腹板朝下平置),10槽钢(腹板朝下平置)截面抵抗矩Wy=16842.11mm3;截面惯性矩为:
Iy=256000mm3,按3跨梁续梁计算得:
腹板处:
fm=M/W=ql2/(10*Wy)=96.21×3002/(10×16842.11)=51.41MPa<1.25[fm]=181MPa。
w=ql4/(150*EIy)=96.21×3004/(150×210000×256000)=0.1mm<300/400=0.75mm。
底板处:
fm=M/W=ql2/(10*Wy)=21.96×9002/(10×16842.11)=105.61MPa<1.25[fm]=181MPa。
w=ql4/(150*EIy)=21.96×9004/(150×210000×256000)=1.79mm<900/400=2.25mm。
分配梁强度和刚度满足要求,安全系数为1.71。
6.2、顶板分配梁
顶板分配梁采用10cm×10cm方木,间距为0.9m,则分配梁上作用的线分布荷载为q=(26×0.4+2.5+0.3)×0.9=11.88KN/m,按3跨梁续梁计算得:
fm=M/W=ql2/(10*W木)=11.88×9002/(10×166666.67)=5.77MPa<1.15[fm]=12.65MPa。
w=ql4/(150*EI木)=11.88×9004/(150×9000×8333333.33)=0.69mm<900/400=2.25mm。
分配梁强度和刚度满足要求。
6.3、翼缘板分配梁
翼缘板分配梁采用8槽钢,槽钢腹板竖直放置,截面抵抗矩Wx=25325mm3;截面惯性矩为:
Ix=1013000mm3;分配梁间距为1.2m,则分配梁上作用的线分布荷载为q=(26×0.65+2.5+0.3)×1.2=23.64KN/m,按3跨梁续梁计算得:
fm=M/W=ql2/(10*Wy)=23.64×12002/(10×25325)=134.42MPa<1.25[fm]=181MPa。
w=ql4/(150*EIy)=23.64×12004/(150×210000×1013000)=1.53mm<1200/400=3mm。
分配梁强度和刚度满足要求,安全系数为1.35。
七、碗扣支架检算
本方案碗扣支架在腹板范围立杆按0.3m×0.6m布置,横杆步距为0.6m,;底板立杆按0.9m×0.6m布置,横杆步距为1.2m;顶板立杆按0.9m×1.2m布置,横杆步距为1.2m;翼缘板立杆在根部按0.9m×1.2m布置,在端部按1.2m×1.2m布置,横杆步距为1.2m。
顺桥向每3m布设横桥向通长斜杆一道,斜杆采用普通钢管与旋转扣件组成,扣件抗滑移承载力Rc=8.0KN。
7.1、碗扣支架计算荷载
根据《路桥施工手册》得作用于碗扣支架的永久荷载为:
q=26×h+0.3+qm×h1
其中:
h——混凝土高度,单位m
h1——碗扣支架高度,单位m
0.3——木模系统自重标准值,单位KN/m2
qm——碗扣支架自重,单位KN/m2
各部位每米高度qm取值
部位
底板
腹板
顶板
翼缘板
qm
0.2
0.7
0.2
0.1
7.2、强度检算
本计算按梁高最大截面(即永久荷载最大的截面)进行检算。
支点处梁底板距地面高度按5.2m算,则:
7.2.1腹板立杆轴力为:
N=(1.2×q+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.3
=(1.2×(26×6.05+0.3+0.7×5)+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.3=35.55KN<[N0.6]=40KN;
立杆轴向承载力满足要求。
7.2.2底板立杆轴力为:
N=(1.2×q+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.3
=(1.2×(26×1.2+0.3+0.2×5)+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.9=23.33KN<[N1.2]=30KN;
立杆轴向承载力满足要求。
7.2.3翼缘板距地面高度按11.25m计算,则立杆轴力为:
根部:
N=(1.2×q+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.3
=(1.2×(26×0.65+0.3+0.1×11.25)+1.4×(2.0+1.0))×1.2×0.9
=28.29KN<[N1.2]=30KN;
端部:
N=(1.2×q+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.3
=(1.2×(26×0.284+0.3+0.1×11.25)+1.4×(2.0+1.0))×1.2×1.2
=21.27KN<[N1.2]=30KN;
立杆轴向承载力满足要求。
7.2.4支点处箱梁内高为4.85m,则立杆轴力为:
N=(1.2×q+1.4×(2.0+1.0))×0.6×0.3
=(1.2×(26×0.4+0.3+0.2×4.85)+1.4×(2.0+1.0))×1.2×0.9
=19.66KN<[N1.2]=30KN;
立杆轴向承载力满足要求。
7.3、斜杆承载力及扣件抗滑移承载力检算
由上面计算可知风荷载值为0.19KN/m2,只对横桥向风荷载进行检算,斜杆每3.6m设置1道,每道设3根:
支点处支架高度H=5.2m,W1=WK×(6.05×3.6+(0.6×6+3.6)×0.048)=4.2KN
W2=WK×(1.2×6+3.6)×0.048=0.10KN,支架斜杆计算简图如下:
图5支点处支架稳定性计算简图
风荷载在斜杆中产生的最大内力为:
Q=∑WS=(4.2+0.1×3)×√(1.22+0.9
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