抱箍法盖梁模板验算.docx
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抱箍法盖梁模板验算.docx
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抱箍法盖梁模板验算
惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程Ⅰ标段
K2+250中桥盖梁抱箍支架模板验算
编制人:
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审批人:
审批时间:
年月日
惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程Ⅰ标段
联合体项目部永昌路桥施工处
2011年9月
惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程Ⅰ标段
K2+250中桥盖梁抱箍支架模板验算
K2+250中桥盖梁抱箍支架验算
第一章、编制依据
1、惠东凌坑至碧甲高速公路两阶段施工图,以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。
2、国家有关的政策、法规、施工验收规和工程建立标准强制性条文〔城市建立局部〕,以及现行有关施工技术规、标准等。
3、现场勘察和研究所获得的资料,以及相关补充资料。
4、建立单位、监理单位对本工程施工的有关要求。
5、我单位施工类似工程项目的能力和技术装备水平。
6、参考《建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规》、《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。
第二章、工程概况
本桥上部结构为预应力钢筋砼空心板,下部构造为双柱式桥墩,肋式桥台,灌注桩基。
其中下部结构包括桥台2个,C35砼425.81m3;系梁6片,C35砼33.9m3;墩柱12根,C35砼67m3;盖梁6片,C35砼159.9m3;垫石224块,C35砼3.17m3。
第三章、支架设计要点
1、盖梁结构
盖梁全长13.8m,宽1.6m,高1.3m,砼体积为26.65m3,墩柱Φ1.1m,柱中心间距7.97m。
2、抱箍法支撑体系设计
侧模的背部支撑由木楞和外钢楞组成,直接支撑模板的龙骨为木楞。
用以支撑木楞为外钢楞组成,即外钢楞组装成墙身模板时,通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结,每个穿螺墙栓成为外钢楞组成的支点,水平间距600mm。
盖梁底模下部采用宽×高为0.10m×0.10m的方木作横梁,间距0.30m。
盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑,三角架放在横梁上。
在横梁底部采用45A工字钢连接形成纵梁,纵梁位于墩柱两侧,中心间距1.1m,单侧长度15m。
纵梁底部用四根钢管作连接梁。
横梁直接耽在纵梁上,纵梁之间用销子连接,连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。
抱箍采用两块半圆弧型钢板制成,钢板厚t=16mm,高0.6m,抱箍牛腿钢板厚20mm,宽0.27m,采用12根M24高强螺栓连接。
为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力,同时对墩柱砼面保护,在墩柱与抱箍之间设一层3mm厚的橡胶垫,纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。
抱箍构件形象示意图如图1所示。
第四章、抱箍支架验算
4.1、K2+250中桥盖梁、墩柱、系梁立面图
4.2、荷载计算
1、荷载分析
根据本桥盖梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴q1——盖梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——盖梁底模、侧模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算取q2=1.0kPa〔偏于平安〕。
⑶q3——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2.5kPa;当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kPa。
⑺q7——支架自重,经计算支架在60cm×60cm×120cm形式时其自重为2.94kPa。
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
⑴+⑵+⑶+⑷+⑺
⑴+⑵+⑺
侧模计算
⑸+⑹
⑸
3、荷载计算
⑴盖梁自重——q1计算
根据K2+250中桥连盖梁结构特点,取盖梁最大截面为例,对盖梁自重计算,并对最大截面下的支架体系进展检算,首先进展自重计算。
盖梁最大截面处q1计算
根据横断面图,那么:
q1=
=
=
取1.2的平安系数,那么q1=33.8×1.2=40.56kPa
注:
B——盖梁底宽,取1.6m,将盖梁全部重量平均到底宽围计算偏于平安。
⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算
因现浇盖梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑,在竖向上以V=0.8m/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r=26KN/m3;
h=0.22×4×1.0×1.15×(1.5)1/2=1.239m取1.3m;
q5=
4.3、结构检算
1、底模板计算:
盖梁底模采用胶合板,铺设在纵向间距0.3m的纵桥向方木上,进展受力分析,并对受力结构进展简化〔偏于平安〕如以下图:
盖梁底模板计算
q=(q1+q2+q3+q4)l=(40.56+1.0+2.5+2)×0.3=13.818kN/m
那么:
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1220×2440×15mm规格的胶合板。
2、侧模验算
⑴、侧模根本参数
侧模的背部支撑由木楞和外钢楞组成,直接支撑模板的龙骨为木楞。
用以支撑木楞为外钢楞组成,即外钢楞组装成墙身模板时,通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结,每个穿墙螺栓成为外钢楞组成的支点,水平间距600mm。
模板面板厚度h=15mm,弹性模量E=6000N/mm2,抗弯强度[f]=11N/mm2。
抗剪强度设计值[v]=1.5N/mm2。
楞采用方木,截面100×100mm,每道楞1根方木,间距300mm。
外楞采用圆钢管48×3.5,每道外楞2根钢楞,间距600mm。
穿墙螺栓水平距离600mm,穿墙螺栓竖向距离600mm,直径14mm。
⑵、侧模板厚度计算
楞采用方木,截面100×100mm,每道楞1根方木,按间距300mm计算。
q=(q4+q5)l=(4.0+40.56)×0.3=13.37kN/m
那么:
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1220×2440×15mm规格的胶合板。
根据施工经历,为了保证盖梁底面的平整度,侧面垂直度,通常胶合板的厚度均采用12mm以上,因此模板采用1220×2440×15mm规格的胶合板。
⑶、侧模板、外楞的计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
①、新浇混凝土侧压力:
q5=
②、侧模板楞的计算
楞直接承受模板传递的荷载,通常按照均布荷载的三跨连续梁计算。
本算例中,楞采用木楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3;
I=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4;
q〔kN/m〕
楞计算简图
a.楞的抗弯强度验算
楞跨中最大弯矩按下式计算:
M=0.107ql2
其中,M--楞跨中计算最大弯距(N·mm);
l--计算跨度(外楞间距):
l=600.0mm;
q--作用在楞上的线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1:
1.2×40.56×0.3×0.90=13.141kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值q2:
1.4×4.00×0.3×0.90=1.512kN/m,其中,0.90为折减系数。
q=13.141+1.512=14.653kN/m;
楞的最大弯距:
M=0.107×14.653×600.0×600.0=5.64×105N.mm;
楞的抗弯强度应满足下式:
σ=M/W 其中,σ--楞承受的应力(N/mm2); M--楞计算最大弯距(N·mm); W--楞的截面抵抗矩(mm3),W=16.67×104; f--楞的抗弯强度设计值(N/mm2);f=11.000N/mm2; 楞的最大应力计算值: σ=5.64×105/16.67×104=3.386N/mm2; 楞的抗弯强度设计值: [f]=11N/mm2; 楞的最大应力计算值σ=3.386N/mm2小于楞的抗弯强度设计值[f]=11N/mm2,满足要求! b.楞的抗剪强度验算 最大剪力按均布荷载作用下的五跨连续梁计算,公式如下: ∨=0.607ql 其中,V-楞承受的最大剪力; l--计算跨度(外楞间距): l=600.0mm; q--作用在楞上的线荷载,它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×40.56×0.3×0.90=13.141kN/m; 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×4.00×0.3×0.90=1.512kN/m,其中,0.90为折减系数。 q=13.141+1.512=14.653kN/m; 楞的最大剪力: V=0.607×14.653×600.0=5336.6N; 截面抗剪强度必须满足下式: T=3V/(2bhn)≤fv 其中,T--楞的截面的最大受剪应力(N/mm2); V--楞计算最大剪力(N): V=533.6N; b--楞的截面宽度(mm): b=100.0mm; hn--楞的截面高度(mm): hn=100.0mm; fv--楞的抗剪强度设计值(N/mm2): fv=1.500N/mm2; 楞截面的受剪应力计算值: T=3×5336.6/(2×100.0×100.0)=0.800N/mm2; 楞截面的受剪应力计算值T=0.800N/mm2小于楞截面的抗剪强度设计值fv=1.5N/mm2,满足要求! c.楞的挠度计算 根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。 挠度验算公式如下: v=0.632ql4/(100EI)<[v]=l/400 其中,ν--楞的最大挠度(mm); q--作用在楞上的线荷载(kN/m): q=40.56×0.3=12.168kN/m; l--计算跨度(外楞间距): l=600.0mm; E--楞弹性模量〔N/mm2〕: E=6000.00N/mm2; I--楞截面惯性矩(mm4): I=8.33×106mm4; 楞的最大挠度计算值: ν=0.632×12168×6004/(100×6000×8.33×106)=0.009mm; 楞的最大容许挠度值: [ν]=1.5mm; 楞的最大挠度计算值ν=0.009mm小于楞的最大容许挠度值[ν]=1.5mm,满足要求! ③、侧模板外楞的计算 外楞承受楞传递的荷载,按照集中荷载下的三跨连续梁计算。 本算例中,外楞采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 外钢楞的规格: 圆钢管48×3.5; 外钢楞截面抵抗矩W=5.08cm3; 外钢楞截面惯性矩I=12.19cm4; qqq 600600600 外楞计算简图 a.外楞的抗弯强度验算 外楞跨中弯矩计算公式: M=0.107ql 其中,作用在外楞的荷载: q=(1.2×40.56+1.4×4)×0.3×0.6/2=4.88kN; 外楞计算跨度(对拉螺栓水平间距): l=600mm; 外楞最大弯矩: M=0.107×4880×600.00=3.13×105N·mm; 强度验算公式: σ=M/W 其中,σ--外楞的最大应力计算值(N/mm2) M--外楞的最大弯距(N·mm);M=3.13×105N·mm W--外楞的净截面抵抗矩;W=5.08×103mm3; f--外楞的强度设计值(N/mm2),[f]=205.000N/mm2; 外楞的最大应力计算值: σ=3.13×105/5.08×103=61.67N/mm2; 外楞的最大应力计算值σ=61.67N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值f=205.00N/mm2,满足要求! b.外楞的抗剪强度验算 公式如下: V=0.65P 其中,P--作用在外楞的荷载: P=(1.2×40.56+1.4×4)×0.3×0.6/2=4.88kN; V--外楞计算最大剪力(N); 外楞的最大剪力: V=0.65×4880=3.17×103N; 外楞截面抗剪强度必须满足: T=2V/A≤fv 其中,T--外楞的截面的最大受剪应力(N/mm2); V--外楞计算最大剪力(N): V=3.17×103N; A--钢管的截面面积(mm2): A=489.23mm2; fv--外楞的抗剪强度设计值(N/mm2): fv=120N/mm2; 主楞截面的受剪应力计算值: T=2×3170/489.23=12.96N/mm2; 外楞截面的受剪应力计算值T=12.96N/mm2小于外楞截面的抗剪强度设计值fv=120N/mm2,满足要求! c.外楞的挠度验算 根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。 挠度验算公式如下: ν=1.146ql4/〔100EI〕≤[ν]=l/400 其中,q--楞作用在支座上的荷载(kN/m): P=40.56×0.3×0.60=7.301kN/m; ν--外楞最大挠度(mm); l--计算跨度(水平螺栓间距): l=600.0mm; E--外楞弹性模量〔N/mm2〕: E=210000.00N/mm2; I--外楞截面惯性矩(mm4),I=1.219×105mm4; 外楞的最大挠度计算值: ν=1.146×7.301×6004/(100×2.10×105×1.219×105)=0.424mm; 外楞的最大容许挠度值: [ν]=1.5mm; 外楞的最大挠度计算值ν=0.424mm小于外楞的最大容许挠度值[ν]=1.5mm,满足要求! ④、穿墙螺栓的计算 计算公式如下: N<[N]=f×A 其中N--穿墙螺栓所受的拉力; A--穿墙螺栓有效面积(mm2); f--穿墙螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2; 查表得: 穿墙螺栓的型号: M14; 穿墙螺栓有效直径: 11.55mm; 穿墙螺栓有效面积: A=105mm2; 穿墙螺栓最大容许拉力值: [N]=1.70×105×1.05×10-4=17.85kN; 穿墙螺栓所受的最大拉力: N=40.56×0.6×0.6=14.602kN。 穿墙螺栓所受的最大拉力N=14.602kN小于穿墙螺栓最大容许拉力值17.85kN。 3、盖梁底模下顺桥向方木验算 本施工方案中盖梁底模底面横桥向采用10×10cm方木,方木按L=60cm进展验算,实际布置跨距均不超过上述该值。 如以下图将方木简化为如图的简支结构〔偏于平安〕,木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进展计算,实际施工时如油松、松等力学性能优于杉木的木材均可使用。 盖梁按两墩柱净距离7.97m计算,方木顺桥向跨度L=60cm进展验算。 ①方木间距计算 q=(q1+q2+q3+q4)×B=(40.56+1.0+2.5+2)×7.97=367.098kN/m M=(1/8)qL2=(1/8)×367.098×0.62=16.519kN·m W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3 那么n=M/(W×[δw])=16.519/(0.000167×11000×0.9)=9.99(取整数n=10根) d=B/(n-1)=7.97/9=0.885m 注: 0.9为方木的不均匀折减系数。 经计算,方木间距小于0.885m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0.30m,那么n=7.97/0.30=27根。 ②每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4 那么方木最大挠度: fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]=(5/384)×[(367.098×0.64)/(27×9×106×8.33×10-6×0.9)]=3.40×10-4m<l/400=0.6/400=1.5×10-3m (挠度满足要求) ③每根方木抗剪计算 δτ=(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)×(367.098×0.6)/(27×0.1×0.1×0.9)=0.453MPa<[δτ]=1.7MPa 符合要求。 6、工字钢平台抱箍体系验算: 在盖梁抱箍上铺设两根I45a工字钢〔横桥向〕、工字钢上再横铺10cm*10cm方条〔顺桥向间距0.3m〕。 抱箍法支架体系构造如以下图。 验算中将工字钢受力体系简化成如以下图计算模式〔偏于平安〕。 Q=26.65×26=692.9kPa Q总=Q+q2+q3+q4+q7=699.84kPa 45a工字钢根本数据为: E=210Gpa,W=1432.9cm3,I=32241cm4,[σ]=145Mpa。 理论重量=80.38Kg/m 盖梁简支中间段长度为7.97米,两端悬臂长度为2.92米。 为简化计算,荷载按均布荷载考虑,单根工字钢承受的均布荷载为: 699.84/13.81/2=25.36KN/m。 〔1〕、最大弯曲应力验算: Ma=Mb=ql22 M中=RaL/2-ql22/2=92.37KN.m σmax=Mmax/W=108.11*1000/〔1432.9*10-6〕=75.448Mpa<[σ]=145Mpa 〔2〕、挠度验算: ①、只考虑中间段荷载时: y=-〔5*ql44〕/〔384*210*109*32241*10-8〕 =19.6mm ②、悬臂端弯矩对跨中截面产生的上挠度: y=ML22〕/〔16*210*322410〕=8.43mm 跨中最终挠度为: 19.6-8.43=11mm方向向下 f=11<[f]=7970/400=20mm 验算通过。 ③、悬臂端挠度: y=ql44/〔8*210*322410〕=3.50mm f=3.50<[f]=2920/400=7.3mm 验算通过 〔3〕、结论: 受力和变形均满足 7.抱箍验算 抱箍能否承受盖梁的重力取决于抱箍与柱子的摩擦力,验算时摩擦力取滑动摩擦力,此处最大滑动摩擦力N取值为Rc=175.11KN。 〔1〕、高强螺栓数目计算 高强螺栓的容许承载力公式: [NL]]=Pμn/K, 式中: P—高强螺栓的预拉力,取225KN; μ—摩擦系数,取0.3; n—传力接触面数目,取1; K—平安系数,取1.7。 那么: [NL]=225×0.3×1/1.7=39.7KN 螺栓数目m计算: m=N/[NL]=175.11/39.7=4.4个,本构件取m=6个。 〔2〕、螺栓抗剪、抗拉应力验算 每条高强螺栓承受的抗剪力: Nj=N/10=175.11/6=29.2KN<[NL]=39.7KN,满足抗剪要求。 抱箍体对墩柱体的压力: Ny=K*N/μ=1.2×175.11/0.3=700.44KN 每条螺栓拉力: N1=Ny/6=116.7KN<[S]=225KN,满足抗拉要求。 式中: μ—抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数,取值0.3 K—荷载平安系数,取值1.2 [NL]—每个高强螺栓的容许承载力 [S]—高强螺栓的预拉力,M24高强螺栓取值225KN 〔3〕、螺栓需要的终拧力矩验算 每条螺栓拉力为: N1=116.7KN, 每个螺栓的终拧扭矩R=k*N1*d=227.55N·m 式中: k—螺栓连接处的扭矩系数平均值,取0.13, L1—力臂,M24螺栓取0.015m 〔参考《根本作业》p609〕 〔4〕、抱箍体构件的应力验算 抱箍体承受螺栓的拉力: P1=5Nl=5×116.7=583.5KN 抱箍体钢板的纵向截面积: S1=0.016×0.6=0.0096m2 抱箍体拉应力: σ=P1/S1=60.781MPa<[σ]=140MPa,满足抗拉要求。 抱箍体剪应力: τ=〔1/2RC〕/πr/S1=〔1/2×175.11〕KN/1.727m/0.0096m2 =5.28MPa<[τ]=85MPa,满足抗剪要求。 〔5〕、抱箍体钢板长度计算 抱箍钢板伸长量: ΔL=〔σ/E〕*L=5.5×10-4m 抱箍体钢板长度〔半个〕: L=πr-ΔL=1.726m, 两半抱箍牛腿间距取20mm,那么L=1706mm(半个)。 8、抱箍法施工方法 〔1〕、施工工序 ①在墩柱群四周搭设简易支架,高度以不超过盖梁顶板为宜,并搭设人行爬梯,围好平安网; ②用水准仪在墩柱上作一水平标志,根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记; ③用吊车将抱箍底托安装在墩柱上,使底托顶面与抱箍底沿标记等高,再将抱箍安装就位,用带响扳手拧紧连接螺栓,施工时,可在扳手手柄上套一根50cm长、Φ48的钢管,人踩钢管直到所需扭矩为止,再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可; ④用吊车将两根40A工字钢放在抱箍上,并用3~4根d16螺栓和扣件将两条工字钢锁成一个整体; ⑤在工字钢上摆放方木横梁,安装盖梁底模,并检查标高,有必要时用钢板或木楔调整; ⑥首次使用本工法施工时,为确保抱箍所承受压力到达设计值, 需进展荷载预压试验。 在盖梁底模上堆放重物68.9吨,且堆放形式尽量接近施工实际情况。 24小时后,用水准仪复测底模标高,假设下沉过大,那么应继续紧固连接螺栓,直到底模下沉小于5mm那么认为可行,记录下螺栓进距作为参考值; ⑦卸下预压重物,安装盖梁钢筋和模板,在侧模四周按要求做好平安防护装置,浇注砼; ⑧拆除模板时,先拆侧模、端模,再拆底模,最后拆下横、纵梁、抱箍,至此,抱箍法盖梁施工完成一个循环。 〔2〕、施工考前须知 ①墩柱砼强度到达设计强度的75%以上前方可施工盖梁; ②在抱箍钢板侧附一层3mm橡胶垫,可增强钢板与砼之间的摩擦系数,也起到保护墩柱的作用; ③抱箍体钢板、牛腿厚度应不小于设计值,螺栓孔应可能紧凑,在竖直方向上,每隔2~3排螺栓孔应在牛腿与钢板之间设置加劲肋; ④螺栓施拧前,应根据带响扳手进展螺栓扭矩系数的试验,为克制扭矩系数离散偏大,可在初拧时重复施拧,即先初拧,再拧松,再初拧;螺栓紧固时应按先排后外排的顺序,并使螺栓均匀受力; ⑤浇注盖梁砼时,应有专人检查抱箍、螺栓有无松动情况,每浇注一层砼均应复紧一次螺栓,确保施工平安和质量。 9、平安保证措施 为杜绝重大事故和人身伤亡事故的发生,把一般平安事故减少到最低限度,确保施工的顺利进展,特制定如下措施: 〔1〕、利用各种宣传工具,采取多种教育形式,使职工结实树立“平安第一〞的思想,不断强化平安意识,建立平安保证体系,使平安管理制度化,教育经常化。 〔2〕.各级领导在下达生产任务时,必须同时下达平安技术措施。 检查工作时,必须同时检查平安技术措施执行情况。 总结工作时,必须同时总结平安生产情况,提出平安生产要求,把平安生产贯穿到施工的全过程。 〔3〕.认真坚持执行定期平安教育、平安讲话、平安检查制度,设立平安监视岗,充分发挥平安人员的作用,对发现的事故隐患和危及工程、人身平安的事项,作到立即处理,做出记录,限期改正,落实到人。 〔4〕.施工人
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