现浇箱梁边跨支架计算书.docx
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现浇箱梁边跨支架计算书
(30+45+30)m连续梁边跨现浇直线段支架计算书
1、编制依据及规范标准
1.1、编制依据
(1)、国家有关政策、建设单位、监理单位对本工程施工的有关要求。
(2)、路桥施工计算手册。
(3)、《新建铁路穗莞深城际施工图设计》
(4)、《公路施工手册》(桥涵下册)。
(5)、建筑施工计算手册。
1.2、规范标准
1、《建筑结构荷载规范》(GB5009-2012)
2、《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)
3、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
4、《木结构设计规范》(GB50005-2003)
5、《路桥施工计算手册》
6、《铁路桥涵地基和基础设计规范》(JTGD63-2007)
7、《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(TB10110-2011)
8、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2011)
9、《混凝土用胶合板》(GB/T17656-2008)
2、设计载荷及荷载组合
2.1、荷载标准值
1)恒载:
砼自重取26kN/m3,模板及方木自重取0.5kN/m2。
2)活载:
施工人员和施工机具行走荷载:
计算模板及直接支承模板的小楞,取2.5kN/m2,另以集中荷载2.5KN进行验算;计算支承小楞的梁或拱架时,取1.5kN/m2;计算支架立柱及支承拱架的构件时取1.0kN/m2。
振捣砼产生的荷载:
2kN/m2。
2.2、荷载组合
根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(TB10110-2011)。
本支架结构重要性系数为1.0,恒载分项系数为1.2,活载分项系数为1.4,按正常使用极限状态采用荷载标准组合,即各个荷载分项系数为1。
验算模板及支架刚度时不考虑人群及施工荷载、振捣荷载。
设计脚手架及模板支架时,其架体的稳定和连墙件承载力等应按下表的荷载组合要求进行计算。
荷载效应组合
序号
计算项目
荷载组合
1
立杆稳定计算
①永久荷载+可变荷载
②永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载)
2
连墙件承载力计算
风荷载+3.0kN
3、材料性质及变形控制
3.1、材料特性
3.1.1、钢材特性
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有Q235钢管的材料特性如
下表
表1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
2.06×105
表2钢管截面特性
外径
Φ,d
壁厚t
截面积A
(cm2)
惯性矩
I(cm4)
截面模量
W(cm3)
回转半径
i(cm)
每米长质量(kg/m)
mm
48.3
3.6
5.06
12.71
5.26
1.59
3.97
查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)钢材弹性模量
Q235:
=215MPa
=125MPa承压应力:
=325MPa
3.1.2、木材特性
查《木结构设计规范》,按最低强度等级(TC11)取值:
抗弯强度设计值
,顺纹抗剪强度设计值
,弹性模量
,容重
。
规范4.2.1-3条规定在不同的使用条件及使用年限需要对上述指标乘以调整系数。
露天环境强度调整系数为0.9,弹性模量调整系数为0.85;
施工短暂情况强度调整系数为1.2,弹性模量调整系数为1.0;
使用年限5年强度调整系数为1.1,弹性模量调整系数为1.1.
故木材经调整后抗弯强度设计值
,顺纹抗剪强度设计值
,弹性模量
。
3.1.3、竹胶板特性
竹胶板容重
。
查《混凝土用胶合板》,竹胶板抗弯强度设计值
,弹性模量
。
3.2、变形控制
查《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(TB10110-2011)有
结构表面外漏的模板挠度 结构表面隐蔽的模板挠度 支架杆件变形 4、主要计算内容 1、模板承载力验算。 2、纵向方木承载力验算。 3、横向方木承载力验算。 4、钢管立柱强度、稳定性验算。 5、基础承载力验算。 6、支架整体抗倾覆验算 5、支架方案说明 5.1、支架布置形式 如图5-1所示,单位: cm。 图5-1、支架侧面布置图 5.2、方案说明 现浇箱梁采用钢管满堂式支架组合,模板采用18mm厚竹胶板,底模下沿纵桥向铺设10×10cm的方木,间距30cm,方木下沿横桥向铺设10×10cm的方木作为承重梁,架设在碗扣支架的可调顶托顶面。 箱室处立杆按60×60cm(纵向×横向)布置;腹板处立杆按60×30cm(纵向×横向)布置,翼缘板处立杆按60×90cm(纵向×横向)布置,纵横水平杆垂直步距为120cm,在纵横向布置斜向钢管剪力撑,两侧面及端面分别设置剪刀撑,底部增设纵横向扫地撑,以保证满堂支架的整体稳定性。 地基采用5根Ф400预应力管桩进行处理,以减少沉降。 地面以上采用Ф426钢管立柱,具体布置见图纸。 6、结构计算 6.1、模板承载能力验算 6.1.1、强度验算 现取端部腹板处最不利荷载计算最不利荷载进行验算,箱梁截面高度为2.27m,模板取1m板宽按5跨连续梁计算{《路桥施工计算手册》P765页,[附表2-11五跨等跨连续梁内力和挠度系数]} 竹胶板受力计算简图 1)截面特性: A=b×h=1×0.018=0.018m2 W=bh2/6=1×0.0182÷6=5.4×10-5m3=5.4×104mm3 I=bh3/12=1.0×0.0183÷12=4.9×10-7m4=4.9×105mm4 2)荷载组合: q=1.2×(26×2.27+0.5)×1+1.4×(2+2.5)×1=77.7kN/m. 3)应力计算 支点B负弯矩最大 M支=-0.105ql2 =-0.105×77.7×0.32=-0.73KN.m σmax=M支/W=-0.73×106÷(5.4×104)=-13.4Mpa< 满足要求。 6.1.2、刚度验算: 1)、荷载组合: q=(26×2.27+0.5)×1=59.5kN/m 2)挠度计算: 由《路桥施工计算手册》P765页附表2-11,五跨等跨连续梁内力和挠度系数可知: 挠度最大在第一跨,计算跨度20cm。 fmax=0.664ql4/100EI =0.664×59.5×103×0.34÷(100×9×103×106×4.9×10-7) =0.00073m<[f]=0.3/400=0.00075m 所以刚度满足要求。 6.1.3、施工荷载按集中荷载2.5KN验算: 1)荷载组合: 线荷载q1=1.2×(26×2.27+0.5)×1+1.4×2×1=74.2kN/m. 集中荷载F2=1.4×2.5=3.5kN. 2)内力计算: 现按最不利简支模型计算 跨中弯矩M=q1l2/8+F2l/4=74.2×0.32/8+3.5×0.3/4=1.1KN.m 则σmax=M支/W=-1.1×106÷(5.4×104)=-20Mpa< 满足要求。 6.2、纵向方木承载力验算 6.2.1、强度验算 取端部腹板处最不利荷载计算,腹板处横向方木采用10×10cm方木,其横向间距为30cm,纵向跨度为60cm,截面惯性矩 ,作用于方木上的线荷载 q=1.2×(26×2.27+0.5)×0.3+1.4×(2+2.5)×0.3=23.3kN/m. 跨中弯矩 =23.3×0.6×0.6/8=1kN*m. 则 =6MPa< MPa,满足要求。 6.2.2、刚度验算 满足要求。 6.3、横向方木承载力验算 6.3.1、强度验算 取箱梁端部腹板处最不利荷载计算,横分配梁采用10×10cm方木制作,其纵桥向间距为60cm,横向跨度为30cm。 作用于方木上的线荷载 q=1.2×(26×2.27+0.5)×0.6+1.4×(2+2.5)×0.6=46.6kN/m. 跨中弯矩 =46.6×0.3×0.3/8=0.52kN*m. 则 =3.1MPa< MPa,满足要求。 6.2.2、刚度验算 满足要求。 6.4、钢管立柱稳定性验算 6.4.1荷载计算 1)恒载: ①砼荷载 按最不利荷载计算,端部箱梁腹板处支架水平间距为30×60cm,梁高为2.24m。 则单根钢管所受荷载g1=26×2.27×0.3×0.6=10.6(kN/根)。 ②模板、方木自重 g2=0.5×0.3×0.6=0.1(kN/根)。 ③立杆自重(按最大高度2m计,采用φ48×3.5mm,单位重量3.8kg/m) g3=0.038×2=0.04kN/根)。 ④横杆自重(步距为120cm,共计2排) g4=0.038×2×(0.3+0.6)=0.1(kN/根)。 2)腹板处活载: 施工人员和施工机具行走荷载: 1kN/m2,振捣砼产生的荷载: 2kN/m2。 q=(1+2)×0.3×0.6=0.5(kN/根) 3)风荷载计算 根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(TB10110-2011),wk=0.7μZμSw0 wk: 风荷载标准值(KN/m2)。 μZ: 风压高度变化系数,可查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录D或《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数,地表类型为海岸A类,高度为20m,得μZ=1.63。 μS: 风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载整体体型系数得μS=1.2。 w0: 各地基本风压(KN/m2),查《建筑结构荷载规范》,广州地区五十年一遇风压基本值为0.5。 依据以上对风荷载计算 ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.63×1.2×0.5=0.7kN/m2 风荷载对立杆产生弯矩按下式计算: 式中: Mw——单肢立杆弯矩(KN·m); Lx——立杆纵矩(m); Wk——风荷载标准值(kN/m2); l0——立杆计算长度(m)。 则 6.4.2支架稳定性验算荷载效应组合 ①永久荷载+可变荷载 单根钢管轴力设计值N1=1.2×(10.6+0.1+0.04+0.1)+1.4×0.5=14.1kN。 ②永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载) 单根钢管轴力设计值Nw=1.2×(10.6+0.1+0.04+0.1)+0.9×1.4×0.5=13.6kN。 6.4.3、无风荷载时,单肢立杆稳定性验算 由于 =1200/15.8=76,按a类截面查表得 =0.807 35.6MPa 满足要求。 6.4.4、组合风荷载时单肢立杆承载力计算: 2)立杆压弯强度计算: (5.3.2-3) 式中: W——立杆截面模量; 带入数据有 =53.4MPa 满足要求。 6.5、I25a纵梁验算 6.5.1、强度验算 取腹板下最不利荷载计算,腹板下纵梁横向间距为0.3m,纵向跨度为3.75m,则作用在工字钢上的荷载: q=1.2×(26×2.24+0.5)×0.3+1.4×(1+2)×0.3=22.4KN/m 跨中弯矩 =22.4×3.75×0.33.75/8=39.4kN*m. 查表有I25a工钢截面特性: I=5020cm4,W=402cm3 则 =98MPa< MPa,满足要求。 6.5.2、刚度验算 满足要求。 6.6、2I32a主横梁验算 6.6.1荷载计算 边跨现浇段悬挑出墩身的长度为4.7m,下方共设置两排钢管,现取纵向2.35m长梁段荷载作为主横梁荷载,其荷载分布计算如下表6-6-1。 其计算图示如图6-6-1: 单位: mm。 表6-6-1横向荷载计算表 荷载 距外侧距离 混凝土厚 人群机械荷载 振捣荷载 合计 (m) (m) (kPa) (kPa) (KN/m) q1 0.5 0.235 1.5 2 22.6 q2 1.68 0.352 1.5 2 29.7 q3 2.64 0.751 1.5 2 54.1 q4 3.43 2.187 1.5 2 141.9 q5 4.07 0.71 1.5 2 51.6 图6-6-1主横梁计算图示 6.6.2内力计算 利用midas建模,进行内力计算,计算结果如下。 弯曲应力 剪应力 位移 反力 6.6.3结论 由以上计算知,分配梁最大弯曲应力为24.5Mpa<[σ]=175MPa最大剪应力为22.1MPa<[τ]=100MPa,中间最大挠度为1mm< ,均满足要求。 最大竖向反力186.2KN。 6.7、管桩承载力验算 每根立柱下方打入1根400PHC管桩,平均入土深度为20m。 各土层的物理力学特性如下: 表6.7.11土层物理力学特性 土层编号 名称 状态 摩阻力(KPa) 土层平均厚度(m) 1 素填土 \ 20 3 2 淤泥 流塑 15 13 3 粉质粘土 \ 25 7 根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》单根钢管桩容许承载力按下式计算: [p]= 根据规范有打入桩系数a为1,桩尖土极限承载力R取2000KPa,则单根钢管桩容许承载力 [p]= =348.5KN>181 故管桩承载力满足要求。 7、结论 由以上计算可知,该方案安全可靠,各项指标符合设计及施工规范要求,完全满足现浇箱梁的施工要求。
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