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2021-12-25 08:56:56 | 分类:默认分类 | 标签:

1、支架、模板方案

5.1.1模板

箱梁底模、侧模和内模均采用δ=15 mm的竹胶板。竹胶板容许应力[σ0]=14.5MPa,弹性模量E=6×103MPa。


5.1.2纵、横向方木

纵向方木采用A-1东北落叶松,顺纹弯矩应力为14.5MPa,截面尺寸为8×13.5cm。截面参数和材料力学性能指标:

W= bh2/6=80×1352/6=2.43×105mm3

I= bh3/12=80×1353/12=1.64×107mm3

横向方木采用A-1东北落叶松,顺纹弯矩应力为14.5 MPa,截面尺寸为8×8cm。截面参数和材料力学性能指标:

W= bh2/6=80×802/6=85333mm3

I= bh3/12=80×803/12=3.41×106mm3

考虑到现场材料不同批,为安全起见,方木的力学性能指标按湿材乘0.9的折减系数取值, 则[σ 0 ]=14.5×0.9=13.05MPa,E=9×10 3 ×0.9=8.1×10 3 MPa,容重6KN/m 3 。

纵横向方木布置:纵向方木或[10槽钢(I10工钢)布置间距等同于支架横向间距,横向方木间距一般为30cm,在腹板和端、中横隔梁下为20cm。


5.1.3支架

采用碗扣支架,碗扣支架钢管为φ48、t=2.6mm,材质为Q235A级钢,轴向容许应力[σ0]=140 MPa。详细数据可查表5.01。


碗扣支架钢管截面特性 表5.01

外径

d(mm)

壁厚

t(mm)

截面积

A(mm2)

惯性矩

I(mm4)

抵抗矩

W(mm3)

回转半径

i(mm)

每米长自重

(N)

48

2.6

3.708×102

9.585×104

4.0×103

16.52

29.1N/m

碗扣支架立、横杆布置:立杆纵、横向间距一般为90×90cm,在端、中横隔梁下为60×60cm、30×60cm,腹板下30×90cm、60×90cm。横杆除顶端及底端步距为60cm外,其余横杆步距为120cm。连接支杆和竖向剪刀撑见图。


2、荷载取值及荷载组合

5.2.1荷载取值

(1)模板、支架自重:

竹胶板自重取0.15KN/m2。

8*8方木每米自重6*0.08*0.08*1=0.04 KN/m。按照间距20cm考虑,则每平米重量为0.04*5=0.2 KN。

8*13.5方木每米自重6*0.08*0.135*1=0.0648 KN/m。按照间距30cm考虑,则每平米重量为0.0648*3.33=0.22 KN。

查五金手册可知,[10槽钢每米自重10.0Kg,则为0.1 KN/m,I10工钢每米自重11.2Kg,则为0.112 KN/m,均小于8*13.5方木自重,偏安全考虑计算模板自重时全部按照8*13.5方木的自重计算。

计算支架时,模板及纵横向方木按照均布荷载计算,荷载大小为0.15+0.2+0.22=0.57 KN/m2,取1KN/m2进行计算。

内模板(含内支架)均布荷载取2KN/m2

(2)新浇筑钢筋砼自重

参照《路桥施工计算手册》第172页,按配筋率,则钢筋砼自重取值26KN/m3。

(3)施工人员和施工料具运输、堆放荷载

①计算模板及直接支撑模板的小楞时,均布荷载取2.5kN/m2,另以集中荷载2.5KN进行验算;

②计算直接支撑小楞的梁或拱架时,均布荷载可取1.5 kN/m2;

③计算支架立柱及支撑拱架的其它结构构件时,均布荷载可取1.0 kN/m2。

(4)振捣混凝土时产生的荷载:取2 kN/m2。


5.2.2荷载分项系数

计算脚手架及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。

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。


5.2.3荷载组合

计算底模板及支架强度时,荷载组合为:(1)+(2)+(3)+(4);

验算底模板及支架刚度时,荷载组合为:(1)+(2);


5.3模板及支架计算

5.3.1支架布置

(1)横、顺桥向布置详见附图3-01、3-02

(2)横杆竖向步距均按1.2m布设置


5.3.2立杆承载力计算

(1)荷载的计算

单肢立杆轴向力计算公式根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.6.2如下式5-1所示。

N = [1.2(Q1+ Q2 )+ 1.4 (Q3+Q4)]×Lx×Ly  (5-1)


式中:

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距(m);

Q1——支撑架模板自重标准值;

Q2—— 新浇砼及钢筋自重标准值;

Q3—— 施工人员及设备荷载标准值;

Q4—— 振捣砼产生的荷载。


由于碗扣支架的纵、横向间距不一样,并且承受的荷载也不一样,因此分区域进行计算:

1)翼缘板根部区域:取最大支架间距验算(横向0.6m×纵向0.9m):

N1=[1.2×(1+26×0.55)+

1.4×(2.5+2)] ×0.6×0.9=13.32kN

2)翼缘板端部区域:取最大支架间距验算(横向0.9m×纵向0.9m):

N2=[1.2×(1+26×0.22)+

1.4×(2.5+2)] ×0.9×0.9=11.63kN

3)腹板区域:横向0.6m×纵向0.9m,区域内按照2根立杆承受荷载考虑,区域内荷载为整个腹板的重量+相邻的顶底板荷载,如下图阴影部分所示:

N3={[1.2×1+1.4×(1+2)]

 ×1.35×0.9+1.2×26×2.23×0.6}/2=24.15kN


4)箱室区域:横向0.9m×纵向0.9m,该区域顶、底板最厚处为60cm:

N4=[1.2×(1+26×0.6)+

1.4×(2.5+2)] ×0.9×0.9=21.24kN

通过以上计算可知,钢管最大承载力为24.15KN。根据WDJ碗扣支架设计使用说明书知:步距为120cm时,单根钢管可承担的承载力为30KN,所以以上支架布设满足承载力要求。


4、跨XX路门洞验算

1、荷载取值

模板木带荷载:1.5kN/m2 (重量取0.15吨/m2,查《路桥施工手册》)

内模板、钢管扣件自重:2 kN/m2    箱梁钢筋砼自重为26KN/m3,

活载大小为:

人员、机械自重取1.0 kN/m2

振捣产生的荷载:2.0 kN/m2

(1)箱梁混凝土自重

在贝雷梁支架区域,箱梁底板宽度、厚度及梁高均为变值,为简化计算,取箱梁砼断面最大时进行计算,底板宽度方向为3291cm,箱梁高度取最大值232cm,断面面积为35.01m2,底板厚度为27cm。

贝雷梁区域梁体自重g1=35.01*26=910.26 KN/m

(2)模板重量g2=1.5×42.5=63.75KN/m(顺桥向每米重量)

(3)贝雷钢架主梁重量:g3=24×58×2.7/3=1252.8KN(纵桥向贝雷梁共计58道,每道24米,单片贝雷梁长为3米)

(4)支架重量: g4= 

(55*24/0.9*6+42.5*5*24/0.9+55*24*5)*5.94 =1251.36KN

(碗口支架每米重量5.94Kg/m,支架总高度按12米计算,扣去门洞高度总计6米,则上方支架均高按6.0米计算。)

(5)活载:g5=4.5KN/㎡×42.5m=191.25KN/m

荷载分项系数,恒载按1.2,活载按1.4

      

2、贝雷梁上方双拼10#工字钢受力检算

仅对最不利荷载下工字钢受力进行计算:

(1)翼缘板下贝雷梁90cm间距内跨中受力(按简支梁保守计算)

M=P*L/4=13.32*0.9/4=2.997KN*m

(2)腹板下贝雷梁75cm间距内跨中受力(按简支梁保守计算)

M= P*L/4=24.15*0.75/4=4.53KN*m

(3)箱室下贝雷梁90cm间距内跨中受力(按简支梁保守计算)

 M= P*L/4=21.24*0.9/4=4.78KN*m

取最大值M=4.78KN*m进行检算

10#工字钢力学特性如下:

[σw]=205Mpa,E=2.05×105Mpa

W=49cm3=49000mm3

I=245cm4=2450000mm4

EI=2.05×105Mpa×245cm4=502250N.m2

σ=M/W=4.78*106/2/49000=48.78Mpa<[σw]=205Mpa

满足要求


3、贝雷梁受力检算

根据贝雷梁布置形式,选取中腹板及箱室区域对贝雷梁弯矩、剪力、挠度进行检算,根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》,贝雷梁容许内力为:

桥型

容许内力

不加强桥梁

单排单层

双排单层

三排单层

双排双层

三排双层

弯矩(kN.m)

788.2

1576.4

2246.4

3265.4

4653.2

剪力(kN)

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

桥型

容许内力

加强桥梁

单排单层

双排单层

三排单层

双排双层

三排双层

弯矩(kN.m)

1687.5

3375

4809.4

6750

9618.8

剪力(kN)

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

容许挠度取L/400


a、取腹板区域贝雷钢架主梁进行验算,腹板宽60cm,取断面最高处梁高2.32米,贝雷钢架主梁间距75cm, 按偏安全考虑,腹板砼全部支承于一组贝雷钢架主梁上,为简化计算并偏于安全考虑,按简支梁计算,将贝雷钢架主梁上方承受荷载简化为线荷载计算:

每米腹板区域一组贝雷钢架主梁承受的砼重量为:2.32×0.6×26=36.19KN/m

每米腹板区域一组贝雷钢架主梁承受的模板重量为:1.5KN/㎡×0.6m2/m=0.9KN/m

每米腹板区域一组贝雷钢架主梁承受的支架重量取为:1KN/m

单组双排单层贝雷梁自重:(2.7*2+0.21*2)/3=1.94KN/m,取2KN/m;

每米腹板区域一组贝雷钢架主梁承受的活载为:3*0.6=1.8KN/m

则腹板区域一组贝雷钢架主梁每米承受的线荷载为:

q=1.2*(36.19+0.9+1+2)+1.4*1.8=50.62KN/m

贝雷钢架主梁计算跨径为9.0米

Mmax=ql2/8=50.62×9.02/8=512.53kN.m<1576.4kN.m,满足要求(具体参数查贝雷梁容许内力)

一组贝雷钢架主梁承受的总荷载为:50.62KN/m*9.0m=455.58KN

则一组贝雷钢架主梁承受的最大剪力为455.58/2=227.79KN<490.5KN满足要求(具体参数查贝雷梁容许内力表)。

贝雷钢架主梁挠度:

fmax=5ql4/(384EI)

=5×50.62×9.04/(384×206000×0.0577434)

=0.36mm <[f]=9000/400=22.5mm   所以腹板区域贝雷钢架主梁满足要求。   


b、取箱式区域贝雷钢架主梁进行验算,箱式区宽度取90cm,混凝土上下桥面厚按0.6米,贝雷钢架主梁间距90cm, 按偏安全考虑,箱式区砼全部支承于一组贝雷钢架主梁上,为简化计算并偏于安全考虑,按简支梁计算,将贝雷钢架主梁上方承受荷载简化为线荷载计算:

每米箱式区域一组贝雷钢架主梁承受的砼重量为:0.9×0.6×26=14.0KN/m

每米箱式区域一组贝雷钢架主梁承受的模板重量为:1.5KN/㎡×0.9m2/m=1.35KN/m

每米腹板区域一组贝雷钢架主梁承受的支架重量取为:2KN/m

单组双排单层贝雷梁自重:(2.7*2+0.21*2)/3=1.94KN/m,取2KN/m;

每米腹板区域一组贝雷钢架主梁承受的活载为:3*0.9=2.7KN/m

则腹板区域一组贝雷钢架主梁每米承受的线荷载为:

q=1.2*(14.0+1.35+2+1.8)+1.4*2.7=26.52KN/m

贝雷钢架主梁计算跨径为9.0米

Mmax=ql2/8=26.52×9.02/8=268.5kN.m<1576.4kN.m,满足要求(具体参数查贝雷梁容许内力)

一组贝雷钢架主梁承受的总荷载为:26.52KN/m*9.0m=238.68KN

则一组贝雷钢架主梁承受的最大剪力为238.68/2=119.34KN<490.5KN满足要求(具体参数查贝雷梁容许内力表)。

贝雷钢架主梁挠度:

fmax=5ql4/(384EI)

=5×26.52×9.04/(384×206000×0.0577434)

=0.19mm <[f]=9000/400=22.5mm         所以腹板区域贝雷钢架主梁满足要求。

考虑到砼浇注时自连续梁一端推进到另一端,在砼初浇筑至贝雷梁端头时,存在贝雷梁悬挑的不利工况,为增加贝雷梁支架的安全性,在贝雷梁两端端头处增设三排间距为0.3m的碗扣支架作为附加支撑,碗扣支架自成体系,纵横向设置剪刀撑,下部设置扫地杆,上部用10#工字钢作为分配梁,详见附图。


4、贝雷梁下分配梁受力检算

3根45a工字钢,力学特性如下:

[σw]=205Mpa,

[fv]=125 Mpa

E=2.05×105Mpa

W=3×1430cm3=4290*103mm3

I=3*32240cm4=96720*108mm4

Ix/Sx=38.6cm

tw=11.5mm*3=34.5mm


①取腹板处对45a工字钢进行验算,其中腹板处集中荷载由前面计算知207.5KN,具体计算模型见下方附图:

M1=1.5P×2/2-P×0.45=1.05P=217.875MPa

σ1=M1 /W=217.875×106/(3×1430×103)=50.8MPa< [σ]=140MPa  强度满足要求。

为简化计算,根据挠度叠加原理可知:

F1=3×PL/48EI=3×207.5×103×2000/(48×2.05×105×3×32240)

 =1.3mm<2000/400=5mm   刚度满足要求。


②取箱室处对45a工字钢进行验算,其中箱室处集中荷载由前面计算知108.7KN,具体计算模型见下方附图:


M2=1.5P×2.5/2-P×0.9=0.975P=105.98MPa

σ2=M2 /W=105.98×106/(3×1430×103)=24.7MPa< [σ]=140MPa  强度满足要求。

为简化计算,根据挠度叠加原理可知:

F2=3×PL/48EI=3×108.7×103×2500/(48×2.05×105×3×32240)

             =0.86mm<2500/400=6.25mm   刚度满足要求。

③取翼缘板处对45a工字钢进行验算,其中翼缘板处集中荷载可取箱室处集中荷载108.7KN,具体计算模型见下方附图:


Mmax=1.5P×2.5/2-P×0.9=0.975P=105.98MPa

σ2=M2 /W=105.98×106/(3×1430×103)=24.8MPa< [σ]=140MPa  强度满足要求。

为简化计算,根据挠度叠加原理可知:

F2=3×PL/48EI=3×108.7×103×2500/(48×2.05×105×3×32240)

=0.86mm<2500/400=6.25mm   刚度满足要求。


5、钢管柱受力检算

钢管立柱采用φ529mm钢管,钢管壁厚8mm,钢管高度4.0m。

其截面特性如下:

截面回转半径: i=18.422cm  截面净面积: A=130.941cm2

Q235钢材抗压强度: 205N/mm2

门式支架最大支点反力N=

910.26*12+63.75*12+1252.8/2+1251.36/2)

*1.2+191.25*12*1.4=18741.25KN

腹板下方钢管墩间距为2.0米,箱室下方钢管墩间距为2.5米,翼缘板处钢管墩间距为2.0米,为简化计算,同时偏于安全考虑,除去两侧翼缘板4根钢管立柱,假设跨中共只设16根钢管立柱均匀承担全部荷载。

故单根钢管立柱顶最大荷载=18741.25/16=1171.33KN。

钢管高度4.0m,

则长细比λ=μl/i(μ=1)=1*400/18.422=21.71

查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》附录E:φ=0.941

则[N]

=φA f=0.941×13094.1×205=2525.9kN>Rmax=1171.33KN,满足要求。


6、砼基础计算

采用C30砼基础,宽1.2m,高度0.5m,下层配φ20@300钢筋骨架,增强整体受力。钢管底座采用0.8m*0.8m方形钢板(或钢管柱自带圆形法兰厚2cm),钢板厚10mm, 考虑整体受力,对砼基础计算:

F=1372.14/(0.6*0.6)=3.811Mpa<30Mpa(C30砼抗压强度设计值),满足要求。

砼基础落在水稳层上,竖向力按照45°发散角计算,对水稳层受力计算:

F=1372.14/(1.2*1.2)=0.9Mpa<4Mpa(水稳层设计7d无侧限抗压强度为4Mpa),满足要求。



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