一、箱梁结构
桥梁上部构造为钢筋砼连续现浇箱梁体系。标准跨径为25米,箱梁高2.2m,等宽段箱梁顶宽18m,底板宽12m,箱梁翼缘板挑臂长2.5m,翼缘板端部厚20cm,与腹板交接处加厚到57.5cm;顶板厚25cm,底板厚22cm,跨中截面腹板厚度57.5cm。
二、标准跨径现浇箱梁支架设计
1、支架地基处理
满堂支架大部分搭设在原水泥混凝土路面上,只有局部原绿化带、泥浆池及基坑等范围需要对地基进行处理。绿化带地基处理方法:采取换填处理,具体为挖出腐质土等软弱土层,换填碎石土,进行分层碾压。泥浆池及基坑采取先清除淤泥及杂物,抽水排干后,用碎石土进行分层回填碾压密实或回填海砂用水夯密实。支架地基处理完毕后,在碾压密实的地基上浇筑厚15㎝的C15素砼进行硬化,硬化标高达到原路面标高。 2、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求
支架采用满布式WDJ碗扣支架。为便于高度调节,每根立杆底部和顶部分别设置KTZ50型可调底座和KTC50型可调托撑,可调范围0~50cm。按照施工区处理后的地面高程与梁底高程之差,采用LG-300、LG-240、LG-180、LG-120、HG-60、HG-90、HG-120等规格的杆件进行组合安装。立杆托撑上面纵向设置10cm×15cm方木;横向设置10cm×10cm方木,间距30cm。考虑到支架的整体稳定性,用长杆设置剪刀撑,顺桥向每跨设置4排,横桥向每跨设置7排。满堂支架设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。水平剪刀撑视支架高度而定,支架高于4m,从顶层钢管开始向下每隔2步设置三榀水平剪力撑,即柱两侧和中跨各一榀。施工过程中根据施工情况可适当加密设置。在检查脚手钢管无弯曲,无断裂现象后可实施拼装。拼装时,立杆必须保证垂直。
箱梁端、中横梁基本落在在墩顶范围内(端横梁宽1.40m,过渡墩墩顶宽2.6 m;中横梁宽2.00m,一般墩墩顶宽1.6 m)不必设置钢管,可直接在墩顶设置纵、横向20cm×20cm方木(横梁底板与墩顶距离为40cm),纵、横向方木间距均为30cm。
在两个墩柱间23.5m范围,立杆纵向间距39×60cm,箱梁底板及腹板下横向间距24×60cm,翼板下横向间距2×120cm,步距除地面以上、底板以下2层为60 cm,其余均为120 cm。
WDJ碗扣式满堂支架体系设计详见箱梁现浇支架纵、横向构架图。
三、现浇箱梁支架验算
本计算以1联25m+25m+25m标准跨径等截面单箱单室预应力砼斜腹板连续箱梁为例,对荷载进行计算及对支架体系进行验算。
碗扣式满堂支架体系采用Ф48×3.5㎜钢管,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B钢管截面特性表,钢管截面积A=4.89×102㎜2,截面模量W=5.08 ×103㎜3,自重38.4N/m, 回转半径i=15.78mm,查表5.1.6得钢材的抗压强度设计值 [δ]=205MPa。 ㈠、荷载计算 1、荷载分析
根据本工程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: (1)、q1----箱梁自重荷载,新浇钢筋混凝土密度取26kN/ m3;
(2)、q2----箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,取q2=1.5 kN/ m2; (3)、q3----施工人员、施工材料及设备荷载,按均布荷载计算,计算模板及直接支承模板的小棱时取2.5 kN/ m2,计算直接支承小棱的梁时取1.5 kN/ m2,计算支架立柱时取1.0 kN/ m2;
(4)、q4----振捣荷载,对水平面模板q4= 2.0kN/m2,对垂直面模板q4= 4.0kN/m2;
(5)、q5----新浇混凝土对侧模的压力。
(6)、q6----倾倒混凝土产生的水平荷载,取q6= 2.0kN/m2; (7)、q7----支架自重。 2、荷载组合
模板、支架设计计算的荷载组合
模板结构名称 强度计算 底模及支架 侧模 3、荷载计算
3.1箱梁自重---- q1计算
根据美星立交工程现浇箱梁结构特点,通过认真分析,选取具有代表性及最不利荷载的不同断面、不同部位进行箱梁自重计算,即现浇箱梁I-I断面(跨中)、II-II断面(变截面)、III-III断面(变截面最不利)、IV-IV断面(墩顶中、端横梁)四个断面分别按翼板、腹板、底板等不同部位进行自重计算。
① 现浇箱梁I-I断面(跨中)处q1计算
(1)+(2)+(3)+(4)+(7) (5)+(6) 荷载组合 刚度验算 (1)+(2)+(7) (5) 根据横断面图,计算翼板、腹板、底板等不同部位箱梁自重。 翼板范围箱梁自重:
q1= 26×[(0.18+0.36)/2]=7.02 kN/m2;
腹板范围箱梁自重:单边腹板截面积(截面阴影部分)计算得1.43 m2,此范围支架宽3*0.6m,该范围箱梁自重。
q1= 26×(1.43×1.0)/(1.8×1.0)=20.66 kN/m2; q1-1= 26×(1.43×1.0)/(1.2×1.0)=30.983kN/m2; 箱室下底板范围箱梁自重:顶板厚25cm,底板厚22 cm; q1= 26×(0.22+0.25)=12.22 kN/m2; ② 现浇箱梁II-II断面(变截面)处q1计算
腹板范围箱梁自重:单边腹板截面积(截面阴影部分)计算得1.555 m2,此范围支架宽3*0.6m,该范围箱梁自重。
q1= 26×(1.67×1.0)/(1.8×1.0)=24.12kN/m2; q1= 26×(1.82×1.0)/(1.2×1.0)=39.43kN/m; 箱室下底板范围箱梁自重:顶板厚25cm,底板厚42 cm, q1= 26×(0.25+0.42)=17.42 kN/m2;
③ 现浇箱梁III-III断面(变截面最不利)处q1计算
2
腹板范围箱梁自重:单边腹板截面积(截面阴影部分)计算得1.555 m2,此范围支架宽3*0.6m,该范围箱梁自重。
q1= 26×(1.71×1.0)/(1.8×1.0)=24.7kN/m2; q1= 26×(1.95×1.0)/(1.2×1.0)=42.25kN/m2; 箱室下底板范围箱梁自重:顶板厚45cm,底板厚62 cm, q1= 26×(0.45+0.62)=27.82kN/m2;
④现浇箱梁H-H断面(墩顶中、端横梁)处q1计算
箱室范围箱梁自重:截面阴影部分面积计算得27.84m2,此范围支架宽
23*0.6m+2*0.9m=15m,该范围自重最大。
q1= 26×27.84/(14.801×1.0)=48.905 kN/m2; 3.2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浇筑,每层浇筑高度控制在30 cm以内,在竖向上浇筑速度控制在V=1.2m/h,混凝土初凝时间控制在t0=8h,混凝土容重γ=26kN/ m3,掺加外加剂,K1取1.2,混凝土坍落度180 mm,因此K2取1.15,根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)附录D, pmax=0.22γt0 K1 K2V1/2所以q5= pmax=0.22γt0 K1 K2V1/2
=0.22×26×8×1.2×1.15×1.21/2 =63.15 kN/m2。
3.3支架自重---- q7计算
计算每步脚手架自重:NG1=ht1+t2+t3 式中:h —— 步距(m);
t1—— 立杆每米重量(kN); t2—— 纵向横杆单件重量(kN);
t3—— 内外立杆间斜杆或十字撑重量(kN)。
按最大值进行计算,步距取1.2m,纵、横向距离取0.6m,步数取9步, NG1=ht1+t2+t3
=1.2×0.0384+0.0384×0.6×4+0.0384×√(1.22+0.62) =0.046+0.092+0.052=0.19 kN
q7=9N G1 /A=9×0.19kN/(0.6m×0.6m)=4.75 kN/m2。
4、箱梁自重分析
根据以上箱梁自重荷载计算得: 现浇箱梁I-I断面:
翼板范围箱梁自重q1=7.02kN/m2; 腹板范围箱梁自重q1=20.66 kN/m2; 腹板范围箱梁自重q1-1=30.983 kN/m2; 箱室下底板范围箱梁自重q1=12.22kN/m2; 现浇箱梁II-II断面:
腹板范围箱梁自重q1=24.12kN/m2; 腹板范围箱梁自重q1-1=39.43kN/m2; 箱室下底板范围箱梁自重q1=17.42kN/m2; 现浇箱梁III-III断面:
腹板范围箱梁自重q1=24.7kN/m2; 腹板范围箱梁自重q1-1=42.25kN/m2; 箱室下底板范围箱梁自重q1=27.82kN/m2; 现浇箱梁IV-IV断面:
箱室范围箱梁自重q1=48.905 kN/m2。
综合以上箱梁不同断面、不同部位自重计算及支架布置得出如下结论: ①现浇箱梁I-I断面翼板范围为箱梁翼板受力最差且最具代表性的部位,在此范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为90 cm×120cm×120cm;腹板和底板也具有代表性,其中腹板范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm,底板范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm。因此箱梁F-F断面翼板、腹板、底板均需要进行结构验算。
②现浇箱梁II-II断面腹板处在支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm的范围内;底板处在支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm的范围内。很明显II-II断面腹板、底板自重较大,受力最差,因此箱梁II-II断面腹板、底板需要进行结构验算。
③现浇箱梁III-III断面腹板处在支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm的范围内;底板处在支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm的范围内。很明显III-III断面腹板、底板自重较大,因此箱梁III-III断面腹板、底板需要进行结构验算。
④现浇箱梁IV-IV断面此位置为箱梁中、端横梁,是箱梁自重最大的部位,但由于箱梁端、中横梁基本落在在墩顶范围内,不必设置钢管支架,只需直接在墩顶设置纵、横向20cm×20cm方木(横梁底板与墩顶距离为40cm),因此我们可直接对横向方木及底模板进行验算即可。 ㈡、结构验算
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与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,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管支架稳定承载能力显著高于扣件式钢管支架,一般都高出20%以上,甚至超过35%。本工程现浇箱梁支架按Ф48×3.5㎜钢管扣件式支架进行内力计算,计算结果同样适用与WDJ碗扣式支架,相对于扣件式支架安全系数相当与1.2以上。 1.1现浇箱梁F-F断面
⑴现浇箱梁F-F断面翼板部位,在此范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×120cm×120cm。
① 立杆强度验算
根据《公路施工手册》桥涵下册表13-5碗扣式构件设计荷载,横杆步距为120cm时,每根立杆设计允许荷载[N]=30 kN。
立杆实际承受的荷载为:N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK(组合风荷载) 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; NG2k ----施工荷载标准值产生的轴向力总和。 于是,有:NG1k =0.6×1.2×q1=0.6×1.2×7.02=5.05kN;
NG2k =0.6×1.2×q2=0.6×1.2×1.5=1.08kN;
∑NQK =0.6×1.2×(q3+ q4+ q7)=0.6×1.2×(1.0+2.0+4.75)
=0.72×7.75=5.58kN;
则,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK
=1.2×(5.05+1.08)+0.85×1.4×5.58 =13.996kN<[N]=30kN,强度满足要求。 ② 立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/(φA )+MW/W≤[δ] (组合风荷载)
N-----钢管所承受的垂直荷载,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK,
计算得N =26.65kN;
A为钢管的截面积,A=4.89×102㎜2;W为截面模量,W=5.08 ×103㎜3, φ为轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得φ,
λ=L/i, 回转半径i=15.78mm,L为立杆步距,L=120cm, λ=L/i=120/1.578=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》查附录C得φ=0.744。
MW为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩: MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10
式中MWk ----风荷载标准值产生的弯矩;ωk ----风荷载标准值; la----立杆纵距;h----立杆步距;
ωk=0.7μzμsω0
μz-----风压高度变化系数,本工程邻近海面,地面粗糙度为A类,离地面高度不大于10m,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数得μz =1.38;
μs-----风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载体型系数第36项得μs =1.2;
ω0-----基本风压(kN/m2),查《建筑结构荷载规范》表D.4雪压和风压表,得ω0=0.8 kN/m2,
故:ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.93 kN/m2 la =90cm,h=120 cm
所以,MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10 =(0.85×1.4×0.93×0.9×1.22)/10=0.14 kN.m
故,N/(φA )+MW/W=13.996×10/(0.744×489)+0.14×10×10/(5.08 ×103) =73.25+27.56=100.81 MPa <[δ]=205Mpa
计算结果说明箱梁F-F断面翼板部位支架是安全稳定的。
⑵现浇箱梁F-F断面腹板部位,在此范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为90 cm×60cm×120cm。
① 立杆强度验算
3
3
3
根据《公路施工手册》桥涵下册表13-5碗扣式构件设计荷载,横杆步距为120cm时,每根立杆设计允许荷载[N]=30 kN。
立杆实际承受的荷载为:N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK(组合风荷载) 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; NG2k ----施工荷载标准值产生的轴向力总和。 于是,有:NG1k =0.9×0.6×q1=0.9×0.6×26.3=14.2kN;
NG2k =0.9×0.6×q2=0.9×0.6×1.5=0.81kN;
∑NQK =0.9×0.6×(q3+ q4+ q7)=0.9×0.6×(1.0+2.0+4.75)
=0.54×7.75=4.19kN;
则,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK
=1.2×(14.2+0.81)+0.85×1.4×4.19 =18.01+4.99=23kN<[N]=30kN,强度满足要求。 ② 立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/(φA )+MW/W≤[δ] (组合风荷载)
N-----钢管所承受的垂直荷载,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK,
计算得N =23kN;
A为钢管的截面积,A=4.89×102㎜2;W为截面模量,W=5.08 ×103㎜3, φ为轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得φ,
λ=L/i, 回转半径i=15.78mm,L为立杆步距,L=120cm, λ=L/i=120/1.578=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》查附录C得φ=0.744。
MW为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩: MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10
式中MWk ----风荷载标准值产生的弯矩;ωk ----风荷载标准值; la----立杆纵距;h----立杆步距;
ωk=0.7μzμsω0
μz-----风压高度变化系数,本工程邻近海面,地面粗糙度为A类,离地面高度不大于10m,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数得μz =1.38;
μs-----风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载体型系数第36项得μs =1.2;
ω0-----基本风压(kN/m2),查《建筑结构荷载规范》表D.4雪压和风压表,得ω0=0.8 kN/m2,
故:ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.93 kN/m2 la =90cm,h=120 cm
所以,MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10 =(0.85×1.4×0.93×0.9×1.22)/10=0.14 kN.m
故,N/(φA )+MW/W=23×103/(0.744×489)+0.14×103×103/(5.08 ×103)
=63.22+27.56=90.78 MPa <[δ]=205Mpa 计算结果说明箱梁F-F断面腹板部位支架是安全稳定的。
⑶现浇箱梁F-F断面箱室下底板部位,在此范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为90 cm×90cm×120cm。
① 立杆强度验算
根据《公路施工手册》桥涵下册表13-5碗扣式构件设计荷载,横杆步距为120cm时,每根立杆设计允许荷载[N]=30 kN。
立杆实际承受的荷载为:N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK(组合风荷载) 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 ----施工荷载标准值产生的轴向力总和。 于是,有:NG1k =0.9×0.9×q1=0.9×0.9×13.78=11.16kN;
NG2k =0.9×0.9×q2=0.9×0.9×1.5=1.22kN;
∑NQK =0.9×0.9×(q3+ q4+ q7)=0.9×0.9×(1.0+2.0+4.75)
=0.81×7.75=6.28kN;
则,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK
=1.2×(11.16+1.22)+0.85×1.4×6.28
=14.86+7.47=22.33kN<[N]=30kN,强度满足要求。 ② 立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/(φA )+MW/W≤[δ] (组合风荷载)
N-----钢管所承受的垂直荷载,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK,
计算得N =21.57kN;
A为钢管的截面积,A=4.89×102㎜2;W为截面模量,W=5.08 ×103㎜3, φ为轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得φ,
λ=L/i, 回转半径i=15.78mm,L为立杆步距,L=120cm, λ=L/i=120/1.578=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》查附录C得φ=0.744。
MW为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩: MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10
式中MWk ----风荷载标准值产生的弯矩;ωk ----风荷载标准值; la----立杆纵距;h----立杆步距;
ωk=0.7μzμsω0
μz-----风压高度变化系数,本工程邻近海面,地面粗糙度为A类,离地面高度不大于10m,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数得μz =1.38;
μs-----风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载体型系数第36项得μs =1.2;
ω0-----基本风压(kN/m2),查《建筑结构荷载规范》表D.4雪压和风压表,得ω0=0.8 kN/m,
故:ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.93 kN/m2 la =90cm,h=120 cm
所以,MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10 =(0.85×1.4×0.93×0.9×1.22)/10=0.14 kN.m
故,N/(φA )+MW/W=22.33×103/(0.744×489)+0.14×103×103/(5.08 ×103)
2
=61.71+27.56=89.27 MPa <[δ]=205Mpa 计算结果说明箱梁F-F断面箱室下底板部位支架是安全稳定的。 综上所述,现浇箱梁F-F断面翼板、腹板、箱室下底板不同部位支架是安全稳定的。
1.2现浇箱梁D-D断面
⑴现浇箱梁E-E断面腹板部位,在此范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×60cm×120cm。
① 立杆强度验算
根据《公路施工手册》桥涵下册表13-5碗扣式构件设计荷载,横杆步距为120cm时,每根立杆设计允许荷载[N]=30 kN。
立杆实际承受的荷载为:N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK(组合风荷载) 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 ----施工荷载标准值产生的轴向力总和。 于是,有:NG1k =0.6×0.6×q1=0.6×0.6×31.89=11.48kN;
NG2k =0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.5=0.54kN;
∑NQK =0.6×0.6×(q3+ q4+ q7)=0.6×0.6×(1.0+2.0+4.75)
=0.36×7.75=2.79kN;
则,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK
=1.2×(11.48+0.54)+0.85×1.4×2.79
=14.42+3.32=17.74kN<[N]=30kN,强度满足要求。 ② 立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/(φA )+MW/W≤[δ] (组合风荷载)
N-----钢管所承受的垂直荷载,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK,
计算得N =17.74kN;
A为钢管的截面积,A=4.89×102㎜2;W为截面模量,W=5.08 ×103㎜3, φ为轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得φ,
λ=L/i, 回转半径i=15.78mm,L为立杆步距,L=120cm, λ=L/i=120/1.578=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》查附录C得φ=0.744。
MW为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩: MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10
式中MWk ----风荷载标准值产生的弯矩;ωk ----风荷载标准值; la----立杆纵距;h----立杆步距;
ωk=0.7μzμsω0
μz-----风压高度变化系数,本工程邻近海面,地面粗糙度为A类,离地面高度不大于10m,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数得μz =1.38;
μs-----风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载体型系数第36项得μs =1.2;
ω0-----基本风压(kN/m2),查《建筑结构荷载规范》表D.4雪压和风压表,得ω0=0.8 kN/m2,
故:ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.93 kN/m2 la =60cm,h=120 cm
所以,MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10 =(0.85×1.4×0.93×0.6×1.22)/10=0.10 kN.m
故,N/(φA )+MW/W=17.74×103/(0.744×489)+0.10×103×103/(5.08 ×103)
=48.76+19.69=68.45MPa <[δ]=205Mpa 计算结果说明箱梁D-D断面腹板部位支架是安全稳定的。
⑵现浇箱梁D-D断面箱室下底板部位,在此范围支架设置纵桥向间距×横桥向间距×横杆步距为60 cm×90cm×120cm。
① 立杆强度验算
根据《公路施工手册》桥涵下册表13-5碗扣式构件设计荷载,横杆步距为120cm时,每根立杆设计允许荷载[N]=30 kN。
立杆实际承受的荷载为:N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK(组合风荷载) 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; NG2k ----施工荷载标准值产生的轴向力总和。 于是,有:NG1k =0.6×0.9×q1=0.6×0.9×24.18=13.06kN;
NG2k =0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.5=0.81kN;
∑NQK =0.6×0.9×(q3+ q4+ q7)=0.6×0.9×(1.0+2.0+4.75)
=0.54×7.75=4.19kN;
则,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK
=1.2×(13.06+0.81)+0.85×1.4×4.19
=16.64+4.99=21.63kN<[N]=30kN,强度满足要求。 ② 立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/(φA )+MW/W≤[δ] (组合风荷载)
N-----钢管所承受的垂直荷载,N = 1.2(NG1k + NG2k)+0.85×1.4∑NQK,
计算得N =21.63kN;
A为钢管的截面积,A=4.89×102㎜2;W为截面模量,W=5.08 ×103㎜3, φ为轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得φ,
λ=L/i, 回转半径i=15.78mm,L为立杆步距,L=120cm, λ=L/i=120/1.578=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》查附录C得φ=0.744。
MW为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩: MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10
式中MWk ----风荷载标准值产生的弯矩;ωk ----风荷载标准值; la----立杆纵距;h----立杆步距;
ωk=0.7μzμsω0
μz-----风压高度变化系数,本工程邻近海面,地面粗糙度为A类,离地面高度不大于10m,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数得μz =1.38;
μs-----风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载体型系
数第36项得μs =1.2;
ω0-----基本风压(kN/m2),查《建筑结构荷载规范》表D.4雪压和风压表,得ω0=0.8 kN/m2,
故:ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.93 kN/m2 la =60cm,h=120 cm
所以,MW=0.85×1.4 MWk =(0.85×1.4ωklah2)/10 =(0.85×1.4×0.93×0.6×1.22)/10=0.10 kN.m
故,N/(φA )+MW/W=21.63×103/(0.744×489)+0.10×103×103/(5.08 ×103)
=59.45+19.69=79.14 MPa <[δ]=205Mpa 计算结果说明箱梁D-D断面箱室下底板部位支架是安全稳定的。
综上所述,现浇箱梁D-D断面腹板、箱室下底板等不同部位支架是安全稳定的。
通过以上对本合同段现浇箱梁不同断面、不同部位的支架立杆进行强度和稳定性分析计算,得出该满堂支架是安全稳定的。 2、满堂支架整体抗倾覆分析计算
根据JTJ041—2000《公路桥涵施工技术规范》9.2.3条稳定性要求,支架在自重和风荷载等作用下的抗倾覆稳定时,倾覆稳定系数不得小于1.3。
K0=MW(稳定力矩)/MQ(倾覆力矩)
采用左幅第五联中跨30m验算支架抗倾覆能力:
桥梁宽9.8m,长30m,支架最高不大于10m,支架宽11.1m,支架横向39排,纵向14排,高度取10m。
KTC50型可调托撑共需要39×14=546个; 立杆需要39×14×9=4914 m;
纵向横杆需要14×9(层数)×30=3780 m; 横向横杆需要39×9(层数)×11.1=3896.1 m;
故,钢管总重=(4914+3780+3896.1)×3.84/1000=48.35t;
KTC50型可调托撑总重=546×6.45/1000=3.52t; 所以,G=(48.35+3.52)×9.8=508.33 kN; 稳定力矩,MW =508.33×11.1/2=2821.23 kN.m;
依据以上对风荷载计算ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.93 kN/m2 梁底部支架高与梁高取12m,30m跨迎风面积=12×30=360 m2, 30 m跨共受力P=0.93×360=334.8 kN; 倾覆力矩MQ =334.8×12/2=2008.8 kN.m; 所以,K0=MW/MQ=2821.23/2008.8=1.40>1.3
计算结果说明本方案满堂支架整体满足抗倾覆要求。 3、箱梁底模下横向方木验算
本施工方案除箱梁端、中横梁在墩顶设置横向20cm×20cm方木,间距为30cm,其余范围横向均设置10cm×10cm方木,间距30cm。箱梁翼板下横向方木跨度为120cm,腹板下横向方木跨度为60cm,底板下横向方木跨度为90cm;在墩顶范围方木横向跨度为30cm。
根据以上箱梁不同断面、不同部位自重计算及箱梁模板下横向方木布置情况,通过综合分析,可以得出现浇箱梁F-F断面翼板范围(代表整跨箱梁翼板)、现浇箱梁D-D断面腹板范围、箱室下底板范围、H-H断面箱室范围,以上为整跨箱梁不同断面、不同部位自重最大值、受力最差的位置,因此有必要进行横向方木受力验算。
通过上面计算得:现浇箱梁F-F断面翼板范围箱梁自重q1=11.4 kN/m2;现浇箱梁D-D断面腹板范围箱梁自重q1=31.89 kN/m2,箱室下底板范围箱梁自重q1=24.18 kN/m2,现浇箱梁H-H断面箱室范围箱梁自重q1=41.1 kN/m2。
木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时多为力学性能优于杉木的松木。查《路桥施工计算手册》表8-6各种常用木材的容许应力和弹性模量表,得杉木的力学性能:顺纹弯应力[δW]=11.0Mpa,弯曲剪应力[τ]=1.7Mpa,弹性模量E=9×103Mpa。 3.1现浇箱梁F-F断面翼板范围横向方木计算
翼板横向方木计算简图
横向方木计算时,按2跨等跨连续梁计算,受力分析见翼板横向方木计算简
图。查《路桥施工计算手册》附表2-8第1项,得:
Mmax=-0.125 q L2 Qmax=0.625q L f=0.521 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁翼板下横向方木跨度L=1.2m,间距B=0.3m,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
q=[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.3 =[1.2×(11.4+1.5)+1.4(2.5+2.0)] ×0.3 =(15.48+6.3)×0.3=6.534 kN/m Mmax=-0.125 q L2
=-0.125×6.534×1.22=-1.176 kN.m W= bh2/6=(0.1×0.12)/6=1.67×10-4m3
δW= Mmax/W=1176/1.67×10-4=7.04 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,翼板横向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4 f=0.521qL4/(100EI)
=0.521×6.534×103×1.24/(100×9×103×106×8.33×10-6)
=7.059/7497=9.42×10-4m=0.94mm<L/400=1200/400=3.00 mm 经计算,翼板横向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=0.625q L=0.625×6.534×1.2=4.9 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(4.9×103)/(0.9×0.1×0.1)=0.54 Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,翼板横向方木抗剪满足要求。 3.2现浇箱梁D-D断面横向方木计算
⑴现浇箱梁D-D断面腹板范围横向方木计算
腹板横向方木计算简图
横向方木计算时,按4跨等跨连续梁计算,受力分析见腹板横向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=-0.107q L2 Qmax=0.607q L f=0.632 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁腹板下横向方木跨度L=0.6m,间距B=0.3m,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
q=[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.3 =[1.2×(31.89+1.5)+1.4(2.5+2.0)] ×0.3 =(40.07+6.3)×0.3=13.91kN/m Mmax=-0.107 q L2
=-0.107×13.91×0.62=-0.54 kN.m W= bh2/6=(0.1×0.12)/6=1.67×10-4m3
δW= Mmax/W=540/1.67×10-4=3.23 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,腹板横向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4 f=0.632qL4/(100EI)
=0.632×13.91×103×0.64/(100×9×103×106×8.33×10-6)
=1.139/7497=1.52×10-4m=0.15mm<L/400=600/400=1.50 mm
经计算,腹板横向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=0.607q L=0.607×13.91×0.6=5.07 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(5.07×103)/(0.9×0.1×0.1)=0.56Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,腹板横向方木抗剪满足要求。
⑵现浇箱梁D-D断面箱室下底板范围横向方木计算
箱室下底板横向方木计算简图
横向方木计算时,按4跨等跨连续梁计算,受力分析见箱室下底板横向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=-0.107q L2 Qmax=0.607q L f=0.632 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁箱室下底板下横向方木跨度L=0.9m,间距B=0.3m,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
q=[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.3 =[1.2×(24.18+1.5)+1.4(2.5+2.0)] ×0.3 =(30.82+6.3)×0.3=11.14 kN/m Mmax=-0.107 q L2
=-0.107×11.14×0.92=-0.97 kN.m W= bh2/6=(0.1×0.1)/6=1.67×10m
2
-4
3
δW= Mmax/W=970/1.67×10-4=6.06 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa
经计算,箱室下底板横向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4 f=0.632qL4/(100EI)
=0.632×11.14×103×0.94/(100×9×103×106×8.33×10-6)
=4.619/7497=6.16×10-4m=0.62mm<L/400=900/400=2.25 mm 经计算,箱室下底板横向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=0.607q L=0.607×11.14×0.9=6.09 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(6.09×103)/(0.9×0.1×0.1)=0.68Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱室下底板横向方木抗剪满足要求。 3.3现浇箱梁H-H断面箱室范围横向方木计算
箱室底板横向方木计算简图
横向方木计算时,按4跨等跨连续梁计算,受力分析见箱室底板横向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=-0.107q L2 Qmax=0.607q L f=0.632 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁箱室范围横向方木跨度L=0.3m,间距B=0.3m,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
q=[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.3 =[1.2×(41.1+1.5)+1.4(2.5+2.0)] ×0.3
=(51.12+6.3)×0.3=17.23 kN/m Mmax=-0.107 q L2
=-0.107×17.23×0.32=-0.17 kN.m W= bh2/6=(0.2×0.22)/6=0.8×10-4m3
δW= Mmax/W=170/0.8×10-4=2.1Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,箱室范围横向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.2×0.23)/12=133.33×10-6m4 f=0.632qL4/(100EI)
=0.632×17.23×103×0.34/(100×9×103×106×133.33×10-6)
=0.0882/119997=0.010×10-4m=0.01mm<L/400=300/400=0.75 mm 经计算,箱室范围横向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=0.607q L=0.607×17.23×0.3=3.14 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(3.14×103)/(0.9×0.2×0.2)=0.08Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱室范围横向方木抗剪满足要求。
通过以上对本合同段现浇箱梁不同断面、不同部位的模板下方木进行强度、抗剪力和挠度分析计算,得出该满堂支架模板下方木设置满足要求。 4、支架立杆顶托上顺桥向方木验算
本施工方案中立杆顶托上顺桥向采用10cm×15cm方木,在墩柱前后各4.2 m范围,顺桥向方木跨度为60cm,其余顺桥向方木跨度为90cm。箱梁翼板下横向方木跨度为120cm,腹板下横向方木跨度为60cm,底板下横向方木跨度为90cm。
根据以上箱梁不同断面、不同部位自重计算及箱梁模板下横向方木布置情况及顺桥向方木布置情况,通过综合分析,可以得出现浇箱梁F-F断面翼板、腹板、箱室下底板范围、现浇箱梁D-D断面腹板范围、箱室下底板范围,以上为整跨箱梁不同断面、不同部位自重最大值、受力最差的位置,因此有必要进行顺桥向方
木受力验算。
通过上面计算得:现浇箱梁F-F断面翼板范围箱梁自重q1=11.4 kN/m2,腹板范围箱梁自重q1=26.3 kN/m2,箱室下底板范围箱梁自重q1=13.78 kN/m2;现浇箱梁D-D断面腹板范围箱梁自重q1=31.89 kN/m2,箱室下底板范围箱梁自重q1=24.18 kN/m2。
木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时多为力学性能优于杉木的松木。查《路桥施工计算手册》表8-6各种常用木材的容许应力和弹性模量表,得杉木的力学性能:顺纹弯应力[δW]=11.0Mpa,弯曲剪应力[τ]=1.7Mpa,弹性模量E=9×103Mpa。
4.1现浇箱梁F-F断面支架立杆顶托上顺桥向方木验算 ⑴现浇箱梁F-F断面翼板范围支架立杆顶托上顺桥向方木验算
单位:翼板顺桥向方木计算简图
顺桥向方木计算时,按3跨等跨连续梁计算,受力分析见翼板顺桥向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-9第11项,得:
Mmax=-0.267PL Qmax=1.267P f=1.883PL3/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁翼板下顺桥向方木跨度L=0.9m,间距B=1.2m,共由3根横向方木支承,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
P={[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×1.2×0.9}/3 ={[1.2×(11.4+1.5)+1.4(1.5+2.0)] ×1.2×0.9}/3 ={[15.48+4.9]×1.2×0.9}/3=7.34kN Mmax=-0.267PL
=-0.267×7.34×0.9=-1.76 kN.m W= bh2/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
δW= Mmax/W=1760/3.75×10-4=4.693 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,箱梁翼板下顺桥向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.153)/12=28.13×10-6m4 f=1.883PL3/(100EI)
=1.883×7.34×103×0.94/(100×9×103×106×28.13×10-6)
=9.068/25317=3.58×10-4m=0.36mm<L/400=900/400=2.25 mm 经计算,箱梁翼板下顺桥向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=1.267P =1.267×7.34=9.30 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(9.30×103)/(0.9×0.1×0.15)=0.69 Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱梁翼板下顺桥向方木抗剪满足要求。 ⑵现浇箱梁F-F断面腹板范围支架立杆顶托上顺桥向方木验算
单位:腹板顺桥向方木计算简图
顺桥向方木计算时,按3跨等跨连续梁计算,受力分析见腹板顺桥向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-9第11项,得:
Mmax=-0.267PL Qmax=1.267P f=1.883PL3/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁腹板下顺桥向方木跨度L=0.9m,间距B=0.6m,共由3根横向方木支承,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
P={[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.6×0.9}/3 ={[1.2×(26.3+1.5)+1.4(1.5+2.0)] ×0.6×0.9}/3 ={[33.36+4.9]×0.6×0.9}/3=6.89 kN Mmax=-0.267PL
=-0.267×6.89×0.9=-1.66 kN.m W= bh2/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
δW= Mmax/W=1660/3.75×10-4=4.43 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,箱梁腹板下顺桥向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.153)/12=28.13×10-6m4 f=1.883PL3/(100EI)
=1.883×6.89×103×0.94/(100×9×103×106×28.13×10-6)
=8.512/25317=3.36×10-4m=0.34mm<L/400=900/400=2.25 mm 经计算,箱梁腹板下顺桥向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=1.267P =1.267×6.89=8.73 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(8.73×103)/(0.9×0.1×0.15)=0.65 Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱梁腹板下顺桥向方木抗剪满足要求。
⑶现浇箱梁F-F断面箱室下底板范围支架立杆顶托上顺桥向方木验算
单位:箱室下底板板顺桥向方木计算简图
顺桥向方木计算时,按3跨等跨连续梁计算,受力分析见箱室下底板顺桥向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-9第11项,得:
Mmax=-0.267PL
Qmax=1.267P f=1.883PL3/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁腹板下顺桥向方木跨度L=0.9m,间距B=0.9m,共由3根横向方木支承,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
P={[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.9×0.9}/3 ={[1.2×(13.78+1.5)+1.4(1.5+2.0)] ×0.9×0.9}/3 ={[18.34+4.9]×0.9×0.9}/3=6.27 kN Mmax=-0.267PL
=-0.267×6.27×0.9=-1.51 kN.m W= bh2/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
δW= Mmax/W=1510/3.75×10-4=4.03 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,箱梁箱室底板下顺桥向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.153)/12=28.13×10-6m4 f=1.883PL3/(100EI)
=1.883×6.27×103×0.94/(100×9×103×106×28.13×10-6)
=7.746/25317=3.06×10-4m=0.31mm<L/400=900/400=2.25 mm 经计算,箱梁箱室底板下顺桥向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=1.267P =1.267×6.27=7.94 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(7.94×103)/(0.9×0.1×0.15)=0.59Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱梁箱室底板下顺向方木抗剪满足要求。 4.2现浇箱梁D-D断面支架立杆顶托上顺桥向方木验算 ⑴现浇箱梁D-D断面腹板范围支架立杆顶托上顺桥向方木验算
单位:腹板顺桥向方木计算简图
顺桥向方木计算时,按4跨等跨连续梁计算,受力分析见腹板顺桥向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=0.169PL Qmax=-0.661P f=1.079PL3/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁腹板下顺桥向方木跨度L=0.6m,间距B=0.6m,共由2根横向方木支承,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
P={[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.6×0.6}/2 ={[1.2×(31.89+1.5)+1.4(1.5+2.0)] ×0.6×0.6}/2 ={[40.07+4.9]×0.6×0.6}/2=8.09 kN Mmax=0.169PL
=0.169×8.09×0.6=0.82 kN.m
W= bh2/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
δW= Mmax/W=820/3.75×10-4=2.19 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,箱梁腹板下顺桥向方木强度满足要求。 ②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.153)/12=28.13×10-6m4 f=1.079PL3/(100EI)
=1.079×8.09×103×0.64/(100×9×103×106×28.13×10-6)
=1.131/25317=0.45×10-4m=0.04mm<L/400=600/400=1.5 mm
经计算,箱梁腹板下顺桥向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=-0.661P =-0.661×8.09=-5.35 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(5.35×103)/(0.9×0.1×0.15)=0.40 Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱梁腹板下顺桥向方木抗剪满足要求。
⑵现浇箱梁D-D断面箱室下底板范围支架立杆顶托上顺桥向方木验算
单位:箱室下底板顺桥向方木计算简图
顺桥向方木计算时,按4跨等跨连续梁计算,受力分析见箱室下底板顺桥向方木计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=0.169PL Qmax=-0.661P f=1.079PL3/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁箱室下底板顺桥向方木跨度L=0.6m,间距B=0.9m,共由2根横向方木支承,方木不均匀折减系数取0.9。
①每根方木强度计算
P={[1.2(q1 + q2)+1.4(q3+ q4)] ×0.6×0.9}/2 ={[1.2×(24.18+1.5)+1.4(1.5+2.0)] ×0.6×0.9}/2 ={[30.82+4.9]×0.6×0.9}/2=9.64 kN Mmax=0.169PL
=0.169×9.64×0.6=0.98 kN.m
W= bh2/6=(0.10×0.152)/6=3.75×10-4m3
δW= Mmax/W=980/3.75×10-4=2.61 Mpa<[δW] ×0.9=11.0×0.9=9.9Mpa 经计算,箱梁箱室下底板范围顺桥向方木强度满足要求。
②每根方木挠度计算
I=bh3/12=(0.1×0.153)/12=28.13×10-6m4 f=1.079PL3/(100EI)
=1.079×9.64×103×0.64/(100×9×103×106×28.13×10-6)
=1.348/25317=0.53×10-4m=0.05mm<L/400=600/400=1.5 mm 经计算,箱梁箱室下底板范围顺桥向方木刚度满足要求。 ③每根方木抗剪计算
Qmax=-0.661P =-0.661×9.64=-6.37 kN
τmax= Qmax /(0.9A)=(6.37×103)/(0.9×0.1×0.15)=0.47Mpa<[τ]=1.7Mpa 经计算,箱梁箱室下底板范围顺桥向方木抗剪满足要求。
通过以上对本合同段现浇箱梁不同断面、不同部位的支架顶托上面的方木进行强度、抗剪力和挠度分析计算,得出该满堂支架顶托上方顺桥向方木设置满足要求。 5、箱梁底模验算
本施工方案除箱梁端、中横梁在墩顶设置横向20cm×20cm方木,间距为30cm,其余范围横向均设置10cm×10cm方木,间距30cm。根据以上箱梁不同断面、不同部位自重计算及箱梁模板下横向方木布置情况,通过综合分析,可以得出现浇箱梁D-D断面腹板范围、H-H断面箱室范围,为整跨箱梁不同断面、不同部位自重最大值、受力最差的位置,因此有必要进行底模板受力验算。
通过上面计算得:现浇箱梁D-D断面腹板范围箱梁自重q1=31.89 kN/m2,现浇箱梁H-H断面箱室范围箱梁自重q1=41.1 kN/m2。
本方案箱梁底模采用一类一等品规格为2440mm×1220mm×15mm竹胶板,竹胶板下横向方木间距均为30cm。查《公路施工手册》(桥涵下册)表13-17竹编胶合板力学性能,得,弯曲强度[δW]=90.0Mpa,弹性模量E=6×103Mpa。 5.1现浇箱梁D-D断面腹板范围底模板计算
腹板下底模板计算简图
由于模板的连续性,在均匀荷载的作用下,计算时按4跨等跨连续梁计算,受力分析见腹板底模板计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=-0.107q L2
f=0.632 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁腹板下模板跨度L=0.3m。 ①模板弯曲强度计算 q=1.0(q1+q2+q3+q4) ×0.3
=[1.0×(31.89+1.5+2.5+2.0)] ×0.3 =37.89×0.3=11.37 kN/m Mmax=-0.107 q L2
=-0.107×11.37×0.32=-0.11 kN.m 模板计算宽度取b=1.0m,
W= bh2/6=(1.0×0.0152)/6=0.375×10-4m3
δW= Mmax/W=110/0.375×10-4=2.93 Mpa<[δW] =90.0Mpa 经计算,腹板底模板弯曲强度满足要求。 ②模板挠度计算
I=bh3/12=(1.0×0.0153)/12=0.28×10-6m4 f=0.632qL4/(100EI)
=0.632×11.37×103×0.34/(100×6×103×106×0.28×10-6)
=58.21/168000=0.35×10-3m=0.35mm<L/400=300/400=0.75 mm 经计算,腹板底模板挠度满足要求。 5.2现浇箱梁H-H断面箱室范围底模板计算
箱室下底模板计算简图
由于模板的连续性,在均匀荷载的作用下,计算时按4跨等跨连续梁计算,受力分析见箱室范围底模板计算简图。查《路桥施工计算手册》附表2-10,得:
Mmax=-0.107q L2
f=0.632 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6
箱梁箱室范围模板跨度L=0.3m。 ①模板弯曲强度计算 q=1.0(q1+q2+q3+q4) ×0.3
=[1.0×(41.1+1.5+2.5+2.0)] ×0.3 =47.1×0.3=14.13 kN/m Mmax=-0.107 q L2
=-0.107×14.13×0.32=-0.14 kN.m 模板计算宽度取b=1.0m,
W= bh2/6=(1.0×0.0152)/6=0.375×10-4m3
δW= Mmax/W=140/0.375×10-4=3.73 Mpa<[δW] =90.0Mpa 经计算,箱室范围底模板弯曲强度满足要求。 ②模板挠度计算
I=bh3/12=(1.0×0.0153)/12=0.28×10-6m4 f=0.632qL4/(100EI)
=0.632×14.13×103×0.34/(100×6×103×106×0.28×10-6)
=72.33/168000=0.43×10-3m=0.43mm<L/400=300/400=0.75 mm 经计算,箱室范围底模板挠度满足要求。
通过以上对本合同段现浇箱梁不同断面、不同部位的底模板进行弯曲强度、和挠度分析计算,得出该满堂支架底模板设置满足要求。 6、箱梁侧模验算
本方案箱梁侧模采用一类一等品规格为2440mm×1220mm×15mm竹胶板,竹胶板下设置10cm×10cm间距30cm的方木。查《公路施工手册》(桥涵下册)
表13-17竹编胶合板力学性能,得,弯曲强度[δW]=90.0Mpa,弹性模量E=6×103Mpa。
计算时按4跨等跨连续梁计算,查《路桥施工计算手册》附表2-10,得: Mmax=-0.107q L2
f=0.632 qL4/(100EI) I=bh3/12,W= bh2/6 箱梁侧模板跨度L=0.3m。 ①模板弯曲强度计算 q=1.0(q4+q5)×0.3
=[1.0×(4.0+51.88)] ×0.3 =55.88×0.3=16.76 kN/m Mmax=-0.107 q L2
=-0.107×16.76×0.32=-0.16 kN.m 模板计算宽度取b=1.0m,
W= bh2/6=(1.0×0.0152)/6=0.375×10-4m3
δW= Mmax/W=160/0.375×10-4=4.27 Mpa<[δW] =90.0Mpa 经计算,侧模板弯曲强度满足要求。 ②模板挠度计算
I=bh3/12=(1.0×0.0153)/12=0.28×10-6m4 f=0.632qL4/(100EI)
=0.632×16.760×103×0.34/(100×6×103×106×0.28×10-6)
=85.80/168000=0.51×10-3m=0.51mm<L/400=300/400=0.75 mm 经计算,侧模板挠度满足要求。
通过以上对本合同段侧模板进行弯曲强度、和挠度分析计算,得出该满堂支架侧模板设置满足要求。
7、碗扣节点、立杆顶托、立杆底座承载力验算
根据以上箱梁自重荷载计算得,现浇箱梁F-F断面:翼板范围箱梁自重
q1=11.4 kN/m2;腹板范围箱梁自重q1=26.3 kN/m2;箱室下底板范围箱梁自重q1=13.78 kN/m2。现浇箱梁D-D断面:腹板范围箱梁自重q1=31.89 kN/m2;箱室下底板范围箱梁自重q1=24.18 kN/m2。现浇箱梁H-H断面:箱室范围箱梁自重q1=41.1 kN/m2。通过以上比较得,箱梁混凝土自重最大为H-H断面箱室范围箱梁自重,其值为41.1 kN/m2。 7.1碗扣节点承载力验算
碗扣节点承载力按下式验算:
Nmax ≤Qb
Qb——下碗扣抗剪强度设计值不小于60 kN,取60 kN。
Nmax=(q1+ q2+ q3+q4+q7)×A
=(41.1 +1.5+1.0+2.0+4.75) kN/m2×0.6 m×0.9m =27.19 kN,安全系数取0.8,
Nmax==27.19 kN ≤0.8×Qb = 0.8×60 kN=48 kN,满足碗扣抗剪强度要求。 7.2立杆顶托承载力验算
立杆顶托承载力按下式验算:
Nmax≤Qt
Qt——顶托设计值不小于40 kN,取40 kN。
Nmax=(q1+ q2+ q3+q4)×A
=(41.1 +1.5+1.0+2.0) kN/m2×0.6 m×0.9m =24.62 kN,安全系数取0.8,
Nmax=24.62 kN ≤0.8×Qt = 0.8×40 kN=32 kN,满足顶托强度要求。 7.3立杆底座承载力验算
立杆底座承载力按下式验算:
Nmax≤Qz
Qz——底座设计值不小于40 kN,取40 kN。
Nmax=(q1+ q2+ q3+q4+q7)×A
=(41.1 +1.5+1.0+2.0+4.75) kN/m2×0.6 m×0.9m =27.19 kN,安全系数取0.8,
Nmax=27.19 kN ≤0.8×Qz = 0.8×40 kN=32 kN,满足顶托强度要求。
8、地基承载力验算 8.1支架地基处理
支架范围的地基大部分地质情况良好。在支架施工前,首先用挖掘机将地基整平,然后用14T压路机碾压,碾压至。局部地段采取换填处理,具体为挖出腐质土等软弱土层,换填碎石土,进行分层碾压。泥浆池及基坑采取先清除淤泥及杂物,抽水排干后,同样用碎石土进行分层回填碾压密实。以上压实度达到95%以上,根据经验压实度达到95%以上,地基承载力达到[fk]=200kPa~250kPa(参考《建筑施工计算手册》),根据动力触探地基承载力试验,地基承载力实测值达250KPa以上(详见《动力触探地基承载力试验报告》)。支架地基碾压处理完毕后,在碾压密实的地基上浇筑厚20㎝的C15砼进行硬化; 8.2地基承载力验算
地基承载力验算
由以上立杆底座承载力计算得,按照最不利荷载, Nmax=27.19 kN,立杆可调底座面积AB=0.15×0.15=0.0225m2,立杆底座下混凝土基础承载力:
δ= Nmax /AB=27190÷0.0225=1.21Mpa δ=1.21Mpa<[δ]= 15.0Mpa
所以,立杆底座下混凝土基础强度满足要求。 底座放置在混凝土上,按照力传递面积计算:
A=(2×0.15×tg450+0.15)2=0.2025 m2
按照最不利荷载考虑:
fmax= Nmax /AB=24.31÷0.2025=120kpa fmax =120kpa<[fk]=250kPa
通过计算该方案地基承载力满足施工要求。
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容