现浇箱梁满堂支架方案计算(共27页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上中交三航局大西客专指挥部一项目部祁县跨G208特大桥上跨G208现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书 二一年十二月目 录祁县跨G208特大桥上跨G208国道现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书1编制依据1.1新建铁路大同至西安客运专线施工图设计文件及地勘报告,以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。1.2国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文(城市建设部分),以及现行有关施工技术规范、标准等。1.3参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范、混凝土工程模板与支架技术、铁路桥涵施工手册、建筑施工计算手册。2工程概况本段(40+64+40)m连续梁跨越G208国
2、道。连续段中心里程桩号为DK341+374;绝对标高为772.9773.6m左右;地形较平坦,相对高差较小。主线在该处与G108国道斜交叉,G208国道为沥青路面,路面宽22米,与线路交角129.12度。梁全长145.5m,计算跨度为40+64+40,中支点处梁高6.05m,跨中10m直线段及边跨13.75m直线段梁高位3.05m边支座中心线至梁端0.75m,边支座横桥向中心距5.6m,中支座横桥向中心距5.9m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12.0m,箱梁底宽6.7m。顶板厚度40cm,腹板厚度4080cm,底板厚度4080cm。全联在端支点、中支点及跨中共设5个横隔板,其中
3、端支点横隔板厚105cm,中支点横隔板厚150cm,跨中横隔板厚50cm。全联采用满堂支架法现浇施工。3现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木,立杆顶托上纵向设1515cm方木;纵向方木上设1010cm的横向方木,其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m(净间距0.15m)、在跨中其他部位间距不大于0.3m(净间距0.2m)。模板宜用厚18mm的优质竹胶合板,横板边角宜用4cm厚木板进行加强,防止转角漏浆或出现波浪形,影响外观。采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为60cm60cm90cm支架
4、结构体系,支架纵横均设置剪刀撑,其中横桥向斜撑每1.8m设一道,纵桥向斜撑沿横桥没1.8m道。4现浇箱梁支架验算本计算书分别以中支点最大截面预应力混凝土箱形连续梁(单箱单室)和跨中等截面预应力混凝土箱形连续梁(横隔板)处为例,对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。4.1荷载计算4.1.1荷载分析根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式: q1 箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。 q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算取q21.0kPa(偏于安全)。 q3 施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及其下肋条时取2.
5、5kPa;当计算肋条下的梁时取1.5kPa;当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。 q4 振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa。 q5 新浇混凝土对侧模的压力。 q6 倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kPa。 q7 支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:满堂钢管支架自重立杆横桥向间距立杆纵桥向间距横杆步距支架自重q7的计算值(kPa)60cm60cm90cm3.384.1.2荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算侧模计算4.1.3荷载计算 箱梁自重q1计算根据跨G208国道现浇箱梁结构特点,
6、我们取55截面(中支点横隔板两侧)、66截面(跨中横隔板梁)两个代表截面进行箱梁自重计算,并对两个代表截面下的支架体系进行检算,首先分别进行自重计算。 5-5截面(中支点横隔板梁两侧)处q1计算根据横断面图,用CAD算得该处梁体截面积A=17.15m2则:q1 = 取1.2的安全系数,则q166.551.279.86kPa 注:B 箱梁底宽,取6.7m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 6-6截面(跨中横隔板梁)处q1计算 根据横断面图,用CAD算得梁体截面积A=10.51m2则:q1= 取1.2的安全系数,则q140.7851.248.942kPa 注:B 箱梁底宽,取6.7m,
7、将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 新浇混凝土对侧模的压力q5计算因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑,在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制,砼入模温度T=28控制,因此新浇混凝土对侧模的最大压力q5=K为外加剂修正稀数,取掺缓凝外加剂K=1.2当V/t=1.2/28=0.0430.035 h=1.53+3.8V/t=1.69mq5=4.2结构检算4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后
8、的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%以上,甚至超过35%)。本工程现浇箱梁支架按483.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算,计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架(偏于安全)。 中支点横隔板两侧5-5截面处在中支点横隔板,钢管扣件式支架体系采用606090cm的布置结构,如图:、立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为90cm,立杆可承受的最大允许竖直荷载为N=35kN(参见公路桥涵施工手册中表135碗口式构件设计荷载N=35kN、路桥施工计算手册中表135钢管支架容许荷载N=35.7kN)。立杆实际承受的荷载为:N=1.2(NG1K
9、+NG2K)+0.851.4NQK(组合风荷载时) NG1K支架结构自重标准值产生的轴向力; NG2K构配件自重标准值产生的轴向力 NQK施工荷载标准值;于是,有:NG1K=0.60.6q1=0.60.676.08=27.38KNNG2K=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36KN NQK=0.60.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+3.38)=2.296KN则:N=1.2(NG1K+NG2K)+0.851.4NQK=1.2(27.38+0.36)+0.851.42.296=33.08KNN35kN,强度满足要求。、立杆稳定性验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
10、术规范有关模板支架立杆的稳定性计算公式:N/A+MW/WfN钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.851.4NQK(组合风荷载时),同前计算所得;f钢材的抗压强度设计值,f205N/mm2参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表5.1.6得。 A48mm3.5钢管的截面积A489mm2。 轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比查表即可求得。 i截面的回转半径,查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范附录B得i15.8。 长细比L/i。 L水平步距,L0.9m。于是,L/i57,参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.829。MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
11、MW=0.851.4WKLah2/10WK=0.7uzusw0uz风压高度变化系数,参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38us风荷载脚手架体型系数,查建筑结构荷载规范表6.3.1第36项得:us=1.2w0基本风压,查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.8KN/m2故:WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KNLa立杆纵距0.6m;h立杆步距0.9m,故:MW=0.851.4WKLah2/10=0.0536KNW 截面模量查表建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表B得: W=5.08103mm3则,N/A+MW/W33.08103/(0.829489)+0.
12、0536106/(5.08103)92.153 KN/mm2f205KN/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算依据公路桥涵技术施工技术规范实施手册第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时,倾覆稳定系数不得小于1.3。K0=稳定力矩/倾覆力矩=yNi/Mw采用跨中64m验算支架抗倾覆能力:跨中支架宽16m,长64m采用606090cm跨中支架来验算全桥:支架横向27排;支架纵向106排;高度11m;顶托TC60共需要27106=2862个;立杆需要2710611=31483m;纵向横杆需要2711/0.964=21120m;横向横杆需要10611/0.916=2
13、8728m;故:钢管总重(40608+26880+26737)3.84=312.311t; 顶托TC60总重为:28627.2=20.606t;故q=312.3119.8+20.6069.8=3262.58KN;稳定力矩= yNi=83262.58=26100.64KN.m依据以上对风荷载计算WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KN/ m2跨中64m共受力为:q=0.9271164=652.6KN;倾覆力矩=q5=652.65=3263KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=26100.64/3263=7.991.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求4.2.3箱梁底
14、模下横桥向方木验算本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用1010cm方木,方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L60cm进行受力计算,在中支点截面及跨中横隔板梁处按L60cm进行受力计算,实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构(偏于安全),木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。 中支点5-5截面(墩顶及横隔梁)处按中支点截面处3米范围进行受力分析,按方木横桥向跨度L60cm进行验算。 方木间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4)B(66.55+1.0+2.5+2)3=216.15kN/mM(1/8) qL2=
15、(1/8)216.150.629.7kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.m3则: n= M/( Ww)=9.7/(0.110000.9)=5.8(取整数n6根) dB/(n-1)=3/5=0.6m 注:0.9为方木的不均匀折减系数。 经计算,方木间距小于0.6m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,方木间距d取0.3m,则n3/0.310。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4 则方木最大挠度: fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(265.80.64)/(1291068.3310-
16、60.9)=5.5410-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算= MPa=1.7MPa符合要求。4.2.4扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用1515cm方木,方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L60cm(横向间隔l60cm布置)进行验算,横桥向方木顺桥向布置间距在中支点桥墩两侧均按0.25m(中对中间距)布设,在箱梁跨中部位均按30cm布设,如下图布置,将方木简化为如图的简支结构(偏于安全)。木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。 中
17、支点两侧截面(按55截面受力)处 方木抗弯计算p=lq/nl(q1+ q2+ q3+ q4)B/n0.6(29.1+1.0+2.5+2)24/80=6.228kNMmax(a1+a2)p(0.45+0.15)6.228=3.74kNmW=(bh2)/6=(0.150.152)/6=5.610-4m3= Mmax/ W=3.74/(5.610-4)=6.68MPa0.9w9.9MPa(符合要求)注:0.9为方木的不均匀折减系数。 方木抗剪计算Vmax=3p/2=(36.228)/2= 9.342kN= MPa0.91.70.9=1.53MPa符合要求。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3
18、)/12=(0.150.153)/12=4.210-5m4 则方木最大挠度:fmax= =4.91210-50.9L/400=0.90.9/400m=2.02510-3m 故,挠度满足要求 4.2.5底模板计算箱梁底模采用竹胶板,取各种布置情况下最不利位置进行受力分析,并对受力结构进行简化(偏于安全)如下图: 通过前面计算,横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置,则有:竹胶板弹性模量E5000MPa方木的惯性矩I=(bh3)/12=(1.00.0153)/12=2.812510-7m4 55截面处底模板计算 模板厚度计算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(83.1+1
19、.0+2.5+2)0.25=22.15kN/m则:Mmax=模板需要的截面模量:W=m2模板的宽度为1.0m,根据W、b得h为: h=因此模板采用1220244018mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.90.25/400m=6.2510-3m 故,挠度满足要求4.2.6侧模验算根据前面计算,分别按1010cm方木以25cm和30cm的间距布置,以侧模最不利荷载部位进行模板计算,则有: 1010cm方木以间距30cm布置 模板厚度计算q=( q4+ q5)l=(4.0+50.7)0.3=16.41kN/m则:Mmax=模板需要的截面模量:W=m2模板的宽度为1.0m,根据W、b得h为:
20、 h=因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.90.3/400m=7.510-3m 1010cm方木以间距25cm布置 模板厚度计算q=( q4+ q5)l=(4.0+50.7)0.25=13.675kN/m则:Mmax=模板需要的截面模量:W=m2模板的宽度为1.0m,根据W、b得h为: h=根据施工经验,为了保证箱梁底面的平整度,通常竹胶板的厚度均采用12mm以上,因此模板采用1220244018mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.90.25/400m=6.2510-3m 4.2.7跨中工字钢平台支架体系验算本桥施工方案中跨中的门式通道采取钢
21、管柱和工字钢平台支架体系,工字钢平台支架体系由门式立柱上铺设I45a工字钢横向分配梁,横向分配梁上铺设I45a工字钢(横桥向间距0.6m)、工字钢上横向满铺1515cm方木、横向满铺方木上顺桥向铺设地梁(2025cm方木,间距0.6m,对应工字钢位置)及搭设满堂扣件式钢管支架。门式通道支架体系构造图另见附图。工字钢梁强度及刚度验算 工字钢强度验算验算中将工字钢受力体系简化成如下图计算模式(偏于安全)。A、工字钢间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4+ q7)B(76.08+1.0+1.0+2+2.21)16=1284kN/mM(1/8) qL2=(1/8)1284625085kNm查桥涵计算
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