盖梁门式支架施工计算书.docx
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盖梁门式支架施工计算书
盖梁支架设计计算书
一、盖梁支架施工工程概况
1、工程简介
本工程跨线桥盖梁共8个,分A1型和A2型两种,A1型盖梁与路线垂直长度11.75m,跨度8.5m,断面尺寸1.8×1.7m,悬臂最长1.025m;A2盖梁与路线垂直长度13.025m,跨度11.05m,断面尺寸1.8×1.8m,悬臂最长2.025m。
盖梁立柱直径均为1.2m。
本次验算1.8×1.8m盖梁支架系统设计。
盖梁示意图如下:
2、支架系统设计
盖梁支架采用MF1219门式钢管支架,立杆φ42×2.5㎜,支架纵桥向间距均为60㎝,横桥向最大间距60cm。
门式支架布置两层,门架间以斜支撑、水平杆和剪刀撑连接构成整体框架。
盖梁底模、侧模均采用18mm优质胶合板,在侧模外侧采用间距0.8m的2[12.6槽钢作竖带,竖带高2m,在竖带上下各设一条φ20㎜的螺杆作拉杆,在竖带外设φ48×3.5的钢管斜撑,支撑在横梁上。
在底模下部采用10×10cm方木作横梁及纵梁。
盖梁支架设计如下图所示:
二、盖梁支架及模板施工受力验算
1、荷载计算
①钢筋砼自重荷载q1
钢筋砼重力密度取26KN/m3,盖梁梁高为1.8m,不考虑梁端部梁高减小,自重荷载为q1=26×1.8=46.8KN/㎡。
②模板、楞木等荷载q2
胶合板荷载,胶合板容重17KN/m3:
q1’=1.8×1×0.018×3×17/(1.8×1)=0.92KN/㎡。
模板两侧背楞方木荷载,容重8KN/m3:
q2’=0.1×0.1×1×10×8/(1.8×1)=0.45KN/㎡。
模板两侧背楞槽钢荷载,l=200㎝,间距80㎝,单位重0.124KN/m:
q3’=2×0.124/(1.8×0.8)=0.17KN/㎡。
底横梁方木荷载,间距30㎝,容重8KN/m3:
q4’=0.1×0.1×1×8/(1.8×0.3)=0.15KN/㎡。
φ20㎜拉杆荷载,l=240㎝:
q5’=2.4×15.8×2/1000/(1.8×0.8)=0.053KN/㎡。
以上共计荷载:
q2=1.75KN/㎡
③底纵梁方木荷载q3
底纵梁方木荷载,容重8KN/m3:
q4’=0.1×0.1×1×4/(1.8×1)=0.03KN/m。
④门架自重荷载q4
MF1219门架:
0.28KN/m
⑤、振捣砼荷载:
对水平模板f1=2KN/㎡,对垂直模板f1’=4KN/㎡。
倾倒砼荷载:
f2=2KN/㎡。
施工人员及机具荷载:
f3=2.5KN/㎡。
以上共计荷载:
q5=6.5KN/㎡,q5’=8.5KN/㎡。
2、荷载组合
①、模板侧压力计算
Q1=q1×1.2+(f1’+f2)×1.4=46.8×1.2+(4+2)×1.4=64.56KN/㎡。
②、验算底模、横梁
Q2=(q1+q2)×1.2+q5×1.4=(46.8+1.75)×1.2+6.5×1.4=67.36KN/㎡。
③、验算纵梁
Q3=(q1+q2+q3)×1.2+q5×1.4=(46.8+1.75+0.03)×1.2+6.5×1.4=67.4KN/㎡。
3、底模板验算
底模钉在横向方木上,横向方木@30cm,截取1m板宽计算,跨径30cm三等跨连续板计算,计算简图如下
①1×0.018m胶合板截面特点
I=bh3/12=100×1.83/12=48.6cm4=4.86×10-7m4
W=bh2/6=100×1.82/6=54cm3=5.4×10-5m3
Sx=bh2/8=40.5cm3=4.05×10-5m3
[σw]=12MPa
[τ]=1.9MPa
E=9×103MPa
②截面验算
a.弯曲强度验算
Mmax=0.1ql2=0.1×67.36×0.32=0.606kN·m
σw=Mmax/W=0.606/(5.4×10-5)=11.2×106N/m2=11.2MPa<[σw]=12MPa,可。
b.剪切强度验算
Qmax=0.6ql=0.6×67.36×0.3=12.12kN
τmax=QmaxSx/(Ib)
=12.12×103×4.05×10-5/(4.86×10-7×1.0)
=1.01×106N/m2=1.01MPa<[τ]=1.9MPa,可。
c.挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
=0.677×67.36×103×0.34/(100×9×103×106×4.86×10-7)
=0.00084m﹥[f]=l/400=0.3/400=0.00075m,考虑到结构计算的安全储备,故挠度基本满足要求。
4、横梁方木验算
横向方木采用10×10cm,方木长度2m,@0.3m,盖梁下方木最大跨径0.6m。
按三不等跨连续梁计算。
分布荷载:
q=67.36×0.3m=20.21kN/m,
计算简图如下
①10×10cm松木方截面特性
I=0.14/12=8.33×10-6m4
W=0.13/6=1.67×10-4m3
Sx=0.1×0.12/8=1.25×10-4m3
[σw]=12MPa
[τ]=1.9MPa
E=9×103MPa
②截面强度验算
a.弯曲强度验算
Mmax=0.64kN·m(结构力学求解器计算)
σw=Mmax/W=0.64×103/(1.67×10-4)
=3.83MPa<[σw]=12MPa(满足要求)
b.剪切强度验算
Qmax=7.04kN
τmax=QmaxSx/(Ib)
=7.04×103×1.25×10-4/(8.33×10-6×0.1)
=1.06MPa<[τ]=1.9MPa(满足要求)
c.挠度验算
fmax=0.00028m<[f]=l/400=0.0015m(满足要求)
5、纵梁方木验算
纵向方木采用10×10cm,跨径0.6m,可按均布荷载三等跨连续梁来计算。
分布荷载按最大跨径0.6m:
q=67.4×0.6=40.44kN/m
计算简图如下:
①10×10cm松木方截面特性
I=0.14/12=8.33×10-6m4
W=0.13/6=1.67×10-4m3
Sx=0.1×0.12/8=1.25×10-4m3
[σw]=12MPa
[τ]=1.9MPa
E=9×103MPa
②截面验算
a.弯曲强度验算
Mmax=0.1ql2=0.1×40.44×0.62=1.46kN·m
σw=Mmax/W=1.46×103/(1.67×10-4)=8.74×106N/m2=8.74MPa<[σw]=12MPa,可。
b.剪切强度验算
Qmax=0.6ql=0.6×40.44×0.6=14.56kN
τmax=QmaxSx/(Ib)
=14.56×103×1.25×10-4/(8.33×10-6×0.1)
=0.22×106N/m2=0.22MPa<[τ]=1.9MPa,可。
c.挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
=0.677×40.44×103×0.64/(100×9×103×106×8.33×10-6)
=0.00047m﹤[f]=l/400=0.6/400=0.0015m,可。
6、门式支架稳定性验算
门式支架的单肢按最大纵向间距@60cm、横向间距@60cm,故一个立杆所承担的荷载面积为0.6×0.6=0.36m2。
MF1219门架自重荷载为:
0.28KN/m
一榀门架单肢立杆承担的荷载:
N=Q3×0.36+1.2×0.28×1.93=24.9KN
σ=N/A=24.9×103/310=80.3Mpa<[σ]=205MPa。
为门架立杆的稳定系数,按
,查表得=0.177,Nd=·A1·f=0.177×310×205/103=11.2KN﹤24.9KN,不能满足要求。
在中间加一道钢管连接,则有h0=965㎜,
,查表得=0.588,Nd=·A1·f=0.588×310×205/103=37.4KN﹥24.9KN,满足要求。
7、侧模板验算
①、混凝土对模板的侧压力计算:
采用内部振捣器时,新浇混凝土作用干模板的最大侧压力可按下列二式计算,并取二式中的较小值:
式一:
F=0.22Vct0β1β2V½
式二:
F=Vc·H,
式中:
F—新浇混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2)
Vc—混凝土的重力密度(KN/m2)
t0—新浇混凝土的初凝时间(h),可按实测确定,当缺乏实验资料时,可采用t=200/(T+15)计算;
式中:
T—混凝土的温度(°)
V—混凝土的浇灌速度(m/h)
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度
β1—外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。
β2—混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时取0.85,50—90mm时取1.0,110—150mm时取1.15。
有效压头高度h(m)按下式计算:
h=F/Vc
式中:
h—有效压头高度(m)
H—混凝土浇灌高度(m)
盖梁高1.8m,计算混凝土对模板的侧压力F=0.22Vct0β1β2V½
式中:
β1=1.2,β2=1.15,V=1m/h,Vc=26KN/m3,
t0=200/(T+15)=200/(25+15)=5h;
代入上式得:
F=0.22×26×5×1.2×1.15×√1=39.47KN/m2;
而F′=Vc·H=26×1.8=46.8KN/m2;
按取最小值,故最大侧压力为39.47KN/m2,
有效压头高度为h=39.47/26=1.52m。
②、模板及其支架设计计算的荷载组合为:
F组=F×1.2+(f1’+f2)×1.4=39.47×1.2+(4+2)×1.4=55.76KN/m2;
③、对拉螺栓的设置计算
背楞为竖向2根[12.6槽钢,拉杆竖向间距1.85m,横向间距0.8m。
背楞最大线荷载:
q=39.47×0.8=44.61KN/m,受力荷载图如下:
底下拉杆受力最大:
Rmax=30.25KN
故选取M20对拉螺杆(容许拉力为38.2KN)可满足强度要求。
④模板面板的计算
面板支承在方木小楞上,小楞间距30cm,面板计算简图如下图:
A、抗弯强度验算
弯矩图如下:
面板的最大弯距:
Mmax=0.4KN.m;
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中,σ--面板承受的应力(N/mm2);
M--面板计算最大弯距(N.mm);
W--面板的截面抵抗矩:
b:
面板截面宽度,h:
面板截面厚度;
W=0.8×0.0182/6=4.32×10-5m3;
f--面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13MPa;
面板截面的最大应力计算值:
σ=M/W=0.4×103/4.32×10-5=9.26MPa﹤[f]=13MPa,满足要求。
B、抗剪强度验算
剪力图如下:
面板的最大剪力:
∨max=8.03KN;
截面抗剪强度必须满足:
其中,τ--面板截面的最大受剪应力(N/mm2);
∨--面板计算最大剪力;
b--构件的截面宽度;
hn--面板厚度;
fv--面板抗剪强度设计值:
fv=1.5N/mm2;
面板截面的最大受剪应力计算值:
τ=3×8.03×103/(2×0.8×0.018)=0.84N/mm2﹤[T]=1.5N/mm2,满足要求。
C、挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载:
q=44.61KN/m
l--计算跨度(内楞间距):
l=300mm;
E--面板的弹性模量:
E=6500N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=80×1.83/12=38.88cm4;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×44.61×103×0.34/(100×6500×106×38.88×10-8)=0.96mm﹥[ω]=l/400=300/400=0.75mm,由于荷载按最大取值,安全储备大,因此挠度基本满足要求。
8、侧模次背楞验算(方木)
次背楞支承在槽钢主背楞上,间距为0.3m,槽钢间距0.8m。
次背楞分布荷载:
q=55.76×0.3=16.73KN/m
计算简图如下图所示:
①、抗弯强度验算
弯矩图如下:
次背楞最大弯距:
Mmax=1.07KN.m;
按以下公式进行抗弯强度验算:
其中,σ--背楞承受的应力(N/mm2);
M--计背楞算最大弯距(N.mm);
W--背楞的截面抵抗矩:
b:
背楞截面宽度,h:
背楞截面厚度;
W=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3;
f–方木截面的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13MPa;
构件截面的最大应力计算值:
σ=M/W=1.07×103/1.67×10-4=6.41MPa﹤[f]=13MPa,满足要求。
②.抗剪强度验算
剪力图如下:
构件的最大剪力:
∨max=8.03KN;
截面抗剪强度必须满足:
其中,τ—构件截面的最大受剪应力(N/mm2);
∨--构件计算最大剪力;
b--构件的截面宽度;
hn—构件厚度;
fv—构件抗剪强度设计值:
fv=1.5N/mm2;
构件截面的最大受剪应力计算值:
τ=3×8.03×103/(2×0.1×0.1)=1.2N/mm2﹤[T]=1.5N/mm2,满足要求。
③.挠度验算
c.挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载:
q=16.73KN/m
l--计算跨度(内楞间距):
l=800mm;
E—构件的弹性模量:
E=6500N/mm2;
I—构件的截面惯性矩:
I=10×103/12=833.3cm4;
构件的最大挠度计算值:
ω=0.677×16.73×103×0.84/(100×6500×106×833.3×10-8)=0.86mm﹤[ω]=l/400=800/400=2mm,满足要求。
9、侧模主背楞验算(槽钢)
主背楞槽钢为2[12.6,间距为0.8m,上下拉杆间距1.85m。
主背楞分布荷载:
q=55.76×0.8=44.61KN/m
计算简图如下图所示:
①、抗弯强度验算
弯矩图如下:
主背楞最大弯距:
Mmax=9.51KN.m;
按以下公式进行抗弯强度验算:
其中,σ--背楞承受的应力(N/mm2);
M--背楞计算最大弯距(N.mm);
W--背楞的截面抵抗矩(两根槽钢):
W=62.1×2=124.2㎝3
f–方木截面的抗弯强度设计值(N/mm2);f=205MPa;
构件截面的最大应力计算值:
σ=M/W=9.51×103/124.2×10-6=76.57MPa﹤[f]=205MPa,满足要求。
②.抗剪强度验算
剪力图如下:
构件的最大剪力:
∨max=27.13KN;
截面抗剪强度必须满足:
τ=VSx/Iδ
其中,τ—构件截面的最大剪应力;
∨--构件计算最大剪力;
Sx--构件的截面静矩,为36.4㎝3;
I—构件的截面惯性矩,为391㎝4;
δ—构件腹板厚度,为5.5㎜;
槽钢截面的最大剪应力计算值:
τ=27.13×103×0.5×36.4×10-6/(391×10-8×5.5×10-3)=23N/mm2﹤[τ]=85N/mm2,满足要求。
③.挠度验算
c.挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
其中,q--作用在构件的线性荷载:
q=44.61KN/m
l--计算跨度:
l=1.85m;
E—构件的弹性模量:
E=2.1×105N/mm2;
I—构件的截面惯性矩:
I=391cm4;
构件的最大挠度计算值:
ω=0.677×44.61×103×1.854/(2×100×2.1×105×106×391×10-8)=2.2mm﹤[ω]=l/400=1850/400=4.6mm,满足要求。
三、地基验算
搭设支架前,必须对地基进行处理,清除表面的淤土、松土,平整压实,用18t压路机静压4~6遍,压实后测定承载力。
根据支架验算结果,可调底座的集中力为24.9kN,施工采用20×5cm垫木来扩散集中力,传递面积为0.12m2(0.6×0.2m),则要求地基承载力为:
24.9/0.12=208kPa
当地基承载力R≥210kPa即可符合承载力的要求,可用静力触探仪测定。
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