桥宽95m现浇箱梁模板支架计算书1.docx
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桥宽95m现浇箱梁模板支架计算书1.docx
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桥宽95m现浇箱梁模板支架计算书1
桥宽9.5m现浇箱梁模板支架计算书
1设计依据
1.1《福州市螺洲立交道路工程施工图》;
1.2《福州市螺洲立交工程施工组织设计》文件;
1.3《福州螺洲立交螺洲立交箱梁施工方案》;
1.4《公路桥涵设计——基本资料》;
1.5《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
1.6《路桥施工计算手册》;
1.7《建筑施工计算手册》;
1.8《建筑施工手册》;
1.9《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008);
1.10《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)。
2工程概况
①一般简况
螺洲立交项目位于帝封江东岸,连接在建的螺洲大桥与三环路,为新建城市快速道路市政互通桥梁工程。
现浇预应力连续箱型梁桥,桥面为沥青混凝土面层。
螺洲立交各匝道桥及主线桥左右幅,合计总长7.8km。
A、B、F、G匝道宽度8.5m,C、D、E、H匝道宽度9.5m,主线桥单幅宽度12.75m。
②上部构造形式
上部结构采用等高度预应力混凝土连续箱式梁设计。
梁高1.8米,直腹板、斜腹板厚度均为45厘米,顶、底板厚25厘米(顶底板与腹板接点设计为倒角)。
中横梁宽度为2.0米,端横梁宽度为1.2米,高度均为1.8m。
桥面横坡为2%。
每联的桥梁跨数2~5跨不等,箱梁施工采用逐孔施工、预应力单端张拉、连接器连接,最后成联的设计。
单跨梁长不等,多数梁长在30m。
3支架设计方案说明
3.1支架形式
连续梁为现浇混凝土连续梁,针对实际情况,采用钢管支墩、钢筋砼垫板基础、贝雷梁支架方案(以跨径30.00m、桥宽9.5m标准断面为例计算)。
具体详见图1《连续梁贝雷支架立面布置图》、及图2《标准断面图》。
图1连续梁贝雷支架立面布置图
图2桥宽9.5m支架标准断面图
3.2支架及基础
3.2.1两端支架基础利用桥墩承台,中间支架底部采用2000×2000×400mm厚预制钢筋混凝土垫块,地基坐落于分层回填密实的中砂层上,上覆60cm厚碎石,压实度93%。
3.2.2上部采用Ф426mm钢管(壁厚8mm)支墩,标准断面每排4根(间距:
2.4m+2.7m+2.4m),横向加10号槽钢连接,具体见图1《连续梁贝雷支架立面布置图》。
3.2.3钢管支墩上采用2XI36b型钢做分配梁。
3.3贝雷梁设计
3.3.1箱梁跨长取30m,主跨贝雷梁设计最大计算跨度为10.5m,贝雷梁6组,间距1.8m,双排单层、非加强、321型贝雷梁,共12片。
3.3.2贝雷梁上设10cm×10cm方木横向分配梁,间距75cm。
3.3.3贝雷梁支墩两端悬空部分采用钢管支架加固。
3.4构件特性
3.4.1模板力学性能
E=0.1×105MPa
I=bh3/12=100×1.53/12=14.40cm4
W=bh2/6=100×1.52/6=24.0cm3
A=b×h=100×1.2=120cm2
3.4.2100×100mm方木
[σw]=13MPa
E=1×104MPa
W=10×102/6=166.7cm3
I=10×103/12=833.3cm4
3.4.3贝雷片(国产、非加强、单层)
E=2.1×105N/mm2
[Q]=245.2KN
[M]=788.2KN·m
I=250497.2cm4
W=3578.5cm3
3.4.436b工字钢
[σ]=215MPa
I=16530cm4
E=2.1×105MPa
W=919cm3
3.4.5直径426mm×8mm钢管柱
A=105.06cm2
Ix=22952.91cm4
W=107.760cm3
ix=14.781cm
4荷载分析及组合
4.1荷载分析
(1)箱梁自重
每米箱梁混凝土重=断面面积×容重=5.6㎡×1m×26kN/m³=145.6kN。
(2)模板自重
模板体系荷载按规范取值1.5kN每平方米,箱梁底面宽度4.5m,则每米模板重量为1.5kN×4.5m=6.75kN,即6.75kN/m。
(3)施工人员及机具及振捣时所产生的荷载
根据规范要求,取每平米8.5kN(设备及人工荷载:
2.5Kn/m2;混凝土浇筑冲击荷载、混凝土振捣荷载均为2.0KN/m2),箱梁底面宽度为4.5m,则每米产生的荷载为6.5kN×4.5m=38.25kN,即38.25kN/m。
(4)贝雷架重量
贝雷架为标准构件,国产、非加强型,自重350kg/片
3.5×12/3=14kN/m
4.2荷载组合
永久荷载:
(1)+
(2)+(4)
可变荷载:
(3)
荷载组合=[
(1)+
(2)+(4)]×1.2+(3)×1.4
[
(1)+
(2)+(4)]=145.6+6.75+14=166.35>38.25×2.8=107.1,取永久荷载分项系数为1.35.。
q=(145.6+6.75+14)×1.35+38.25×1.4=278.12kN/m
荷载通过100×100mm、间距为750mm的横向分配方木转化为集中荷载。
R=278.12×0.75=208.59kN
5各构件受力分析及计算
5.1模板
底模采用12㎜竹胶板,取1m宽度进行计算,即b=1000。
底模板为受弯结构,可以看作多跨等跨连续梁,按照三等跨均布荷载作用连续梁计算。
5.1.1腹板模板(下部方木间距为20cm)检算
q强=【1.2×(1.5×26+0.12)+1.4×(4.0+2.0+2.5)】×1=58.844kN/m
q刚=1.2×(1.5×26+0.12)×1=46.944kN/m
(1)强度
Mmax=0.101ql2=0.101×58.844×0.22=0.238kN·m
σ=M/W=0.238×1000/(24×10-6)=9.917MPa<[σ0]=90MPa,满足要求。
(2)挠度
f=0.677ql4/100EI=0.677×46.944×0.24/(100×0.1×105×14.40×10-8)=0.353mm<L/400=200/400=0.5mm,满足要求。
5.1.2底板模板检算(下部方木间距为30cm)
底板下混凝土重:
(0.25+0.25)×26=13kN/㎡
q强=【1.2×(13+0.15)+1.4×(4+2.0+2.5)】×1=27.68kN/m
q刚=1.2×(13+0.15)×1=15.78kN/m
(1)强度
Mmax=0.101ql2=0.101×27.68×0.32=0.252kN·m
σ=M/W=0.252×1000/(54×10-6)=10.50MPa<[σ0]=90MPa,满足要求。
(2)挠度
f=0.677ql4/100EI=0.677×15.78×0.34/(100×0.1×105×28.13×10-8)=0.601mm 5.2纵向方木受力计算 纵向方木为100×100mm,横向间距: 腹板下为20cm,底板下为30cm,搁置在间距为750mm的分配方木上。 截面地抗矩: W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3 截面惯性矩: I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.3×10-6m4 5.2.1腹板下方木承载力计算 荷载组合: q强=【1.2×(1.8×26+0.15)+1.4×(4.0+2.0+2.5)】×0.2=13.648kN/m q刚=1.2×(1.8×26+0.15)×0.2=11.268kN/m 强度: Mmax=0.101ql2=0.101×13.648×0.452=0.276kN·m σ=M/W=0.286×10/1.67=1.71MPa<[σ0]=10MPa,满足要求。 挠度: E=0.1×105MpaI=bh3/12=100×100×1003/12=8.33×106mm4 f=0.677ql4/100EI=0.677×11.268×106×3004/(100×0.1×105×8.33×106)=0.08mm<L/400=300/400=0.75mm,刚度满足要求。 5.2.2底板下方木承载力计算 由于底板线荷载均小于腹板线荷载,因此底板的抗弯强度及刚度也满足要求,不再计算。 5.3100×100mm方木 图3现浇箱梁横断面区域划分 100×100mm、间距为750mm的横向分配方木受力简图如下: 图4100×100mm方木受力图 根据不同断面面积,混凝土箱梁横断面上重力分配如下: SG1=1.306㎡ SG2=3.152㎡ SG3=1.204㎡ S=1.306+3.152+1.204=5.662㎡ 根据面积比例分配受力 RG1=1.306/5.662×208.59/2=24.06kN RG2=3.152/5.662×208.59/2=58.06kN q1=58.06/1.721=33.74kN/m RG3=1.204/5.662×208.59=44.36kN q2=44.36/2.526=17.56kN/m 100×100mm方木,其容许应力、弹性模量分别取值为: [σw]=13Mpa,E=1×104Mpa。 10×10cm方木的截面特性为: W=10×102/6=(166.7)cm3,I=10×103/12=(833.3)cm4 方木承受最大弯矩为Mmax=0.125ql2=0.125*33.74*1.721*1.721=12.49KN·m,则: σw=12.49×106/(166.7×104)=7.5Mpa<[σw]=11MPa,满足要求。 f=0.677ql4/100EI=0.677×12.49×106×9004/(100×0.1×1010×833.3×105)=0.67mm<L/400=900/400=2.25mm,刚度满足要求。 根据支架方案,在两侧的翼板下增加立杆,间距900mm,可显著提高该部位的方木受力特性。 5.4贝雷梁 E=2.1×105N/mm2,[Q]=245.2kN,[M]=788.2kN·m,I=250497.2cm4,W=3578.5cm3。 以9.5m宽箱梁为计算断面,共布置12片贝雷片,按(2.25+10.5+4.5+10.5+2.25)计算。 q=12.56/0.3=41.89kN/m,贝雷梁所受弯矩、剪力如下图所示: 图5贝雷梁弯矩图 图6贝雷梁剪力图 M=492.9<[M]=788.2(kN·m) Q=219.61(KN)<[Q]=245.2(kN) 强度满足要求。 贝雷架挠度验算: 相邻支架最大跨度计算,取10.50m进行验算: 允许挠度[f]=L/4=10500/400=26.25mm 弹性挠度: f=5ql4/384EI=5×41.89×105004/(384×2.1×105×250500×104)=12.603mm 销间挠度: n=12.0/3.0=4,f=0.05(n2)=0.05×(42)=8.0mm 腹杆引起的挠度: =(tg45°+ctg45°)×1.5/10.5×21.50=3.601mm 则: f=12.603+8.0+3.603=24.204<[f]=26.25mm。 刚度满足要求。 5.5采用midas进行结构受力计算,双拼36b工字钢受力分析如下: 100mm×100mm方木下为贝雷梁,贝雷梁简化为简支结构分析。 贝雷架上的均布荷载q=100×100mm方木对贝雷架的集中荷载÷0.75m 双拼36b工字钢支反力R=q×(2.25+10.5+2.25)÷2 计算贝雷架所受均布荷载及36b工字钢支反力见下表: 36b工字钢支反力计算表 节点编号 荷载类型 FZ(KN) q(KN/m) R(KN) 2 恒载 -0.73034 -1.78231 -11.1394 3 恒载 10.72487 26.17276 163.5797 4 恒载 8.226629 20.0765 125.4781 5 恒载 17.15986 41.87836 261.7397 6 恒载 13.32087 32.50762 203.1726 7 恒载 8.268312 20.17471 126.0919 8 恒载 8.268312 20.17471 126.0919 9 恒载 13.32087 32.50762 203.1726 10 恒载 17.15986 41.87836 261.7397 11 恒载 8.226629 20.0765 125.4781 12 恒载 10.72487 26.17276 163.5797 13 恒载 -0.73034 -1.78231 -11.1394 双拼36b工字钢做分配梁,426×8mm钢管支撑,受力分析图如下: 图7双拼36b工字钢受力分析图 图836b工字钢弯矩图 图936b工字钢剪力图 图1036b工字钢变形图 36b工字钢,[σ]=2×215=430mpa,I=2×16530cm4,E=2.1×105Mpa,W=2×919cm3 由图11可知,工字钢的最大弯矩Mmax=101kN·m则: σw=Mmax/W=98.5×103/(2×919)=53.59<[σ]=430MPa Qmax=221KN<[σ]=430mpa,满足要求 双拼工字钢截面可简化为箱型截面,由图10可以看出,工字钢最大挠度为2.69mm<2700/400=6.75mm,满足要求。 根据支架方案,在两侧的翼板下增加立杆,间距900mm,可显著提高该部位的方木受力特性。 5.6钢柱计算 钢管支柱顶端承受的压力为550.38kN。 支架钢柱采用直径426mm,t=8mm的钢立柱,其中钢立柱的截面特性为: A=105.06cm2,I=22952.91cm4,W=1487.89cm3,i=14.781cm 受压构件强度: σ=N/An=[550.38/(105.06×10-4)]×10-3=52.387MPa<215MPa(Q235钢) 受压构件长细比验算: L/i=18m/0.14781=121.78<[150](最高墩约18m) 受压构件局部稳定性: 外径/壁厚=426/8=53.25<100(235/fy)=100 结论: 钢立柱的应力和稳定性均满足要求。 5.7基础承载力验算 a、钢管下端与混凝土预制块接触处设550×550×10mm钢板,混凝土预制块厚度为40cm,强度等级定为C30,轴向抗压强度设计值为14.3MPa,抗拉强度设计值为1.43Mpa。 钢管支柱顶端承受的最大压力为550.38kN,单根钢管重18m×82.468kg/m/1000×9.8=14.55KN。 σ=F/A=(550.38+14.55)×103/(600×600)=1.868MPa<11MPa,满足要求。 地基处理采用600㎜厚碎石,压实度93%,经过试验,地基承载力不小于200Kpa。 取[σ]=200kpa。 基础支撑面积为2.0×2.0m,A=4.0㎡,钢筋混凝土基础板自重=2.0×2.0×0.4×25=40.0KN,不考虑刚性角。 则: σ=F/A=(550.38+14.55+40.0)/(2.0*2.0)=151.233kPa<[σ]=200kPa b、水中钢管桩基础: 用60t振动锤插打至不动及地质勘探图进入持力层双控。 钢管桩插打深度如下表 桥跨 施工插打深度(m) ZL26-ZL29 24 ZL11-ZL12 20 ZR10-ZR11 16 ZR26-ZR28 16 ZL10-ZL11 20 ZR12-ZR13 20 A5-A8 24 B0-B2 24 E28-E29 24 D4-D6 12 H11-H13 24 E13-E15 17 结论: 基础满足要求 6结论 通过计算,该支架满足安全要求。
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