0号块及边跨合龙段计算书.docx
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0号块及边跨合龙段计算书
南通市钟秀大桥A标段工程
钟秀大桥0号块及边跨现浇段
支架验算计算书
中交二公局第一工程有限公司项目经理部
2010年12月
目录
第一篇0号块支架验算-4-
第一章设计结构说明-4-
第二章非悬臂处支架验算-4-
1荷载计算(按照单位框格0.6×0.3m面积内计算)-4-
2竹胶板计算-5-
3纵向方木计算-5-
4横向I10型钢计算-5-
5支架立杆计算-5-
6地基承载力的验算:
-6-
第三章悬臂处支架验算-6-
1计算模型-6-
2荷载计算-7-
2.1F1计算-7-
2.2F2计算-8-
2.3F3、F4计算-8-
3验算支架整体稳定性-8-
第四章翼板处支架验算-11-
1面板计算-11-
2支架计算-12-
2.1荷载计算-12-
2.2地基承载计算-12-
第二篇边跨现浇段支架验算-13-
第一章设计结构说明-13-
第二章边跨现浇时支架验算-13-
1荷载计算(按照单位框格0.6×0.3m面积内计算)-13-
2竹胶板计算-13-
3纵向方木计算-14-
4横向I10型钢计算-14-
5支架立杆计算-14-
5.1竖向承压验算-14-
5.2立杆稳定性验算-15-
6地基承载力的验算-15-
第三章边跨合拢时支架验算-15-
1支架立杆顶部受力计算-15-
1.1计算模型-15-
1.2计算荷载-15-
1.3支点计算-15-
2支架体系计算-16-
2.1竖向承压验算-16-
2.2立杆稳定性验算-16-
2.3地基承载力的验算-16-
钟秀大桥0号块及边跨现浇段现浇支架验算计算书
第一篇0号块支架验算
第一章设计结构说明
支架结构详见《钟秀大桥0号块及边跨现浇段施工组织设计》中附图ZDZJ-1、2、3。
第二章非悬臂处支架验算
按照最不利荷载计算,验算腹板底部的支架受力情况(腹板底部的支架间距为顺桥向0.60m,横桥向0.30m):
1荷载计算(按照单位框格0.6×0.3m面积内计算)
1.1混凝土自重:
按照最不利的荷载计算,混凝土自重荷载N1采用腹板砼的自重。
N1=0.6×0.3×5.582×2.5×9.8=24.6KN;
1.2模板及支架自重
竹胶板0.6×0.3×0.015×9.8=0.026KN;
纵向方木0.1×0.15×0.6×0.5×9.8=0.044KN;
横向I10型钢0.6×11.249/1000=0.003KN;
支架自重38.39N/m,38.39×21.3/1000=0.818KN。
计算模板时,N2=0.026KN;
计算方木时,N2=0.026+0.044=0.071KN;
计算型钢时,N2=0.026+0.044+0.003=0.074KN;
计算支架时:
N2=0.026+0.044+0.003+0.818=0.892KN。
1.3倾倒混凝土产生的荷载:
0KN砼厚度大于1m,此时不计此荷载。
1.4振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2,N4=0.6×0.3×2.0=0.36KN。
1.5人员、材料和机具运输、堆放荷载:
计算模板、方木时,均布荷载取2.5KN/m2,N5=0.6×0.3×2.5=0.45KN。
计算型钢和支架时,均布荷载取1.5KN/m2,N5=0.6×0.3×1.5=0.27KN。
以上五项荷载总计为:
计算模板时,N总=24.6+0.026+0+0.36+0.45=25.436KN;
计算方木时,N总=24.6+0.071+0+0.036+0.045=25.497KN;
计算型钢时,N总=24.6+0.074+0+0.036+0.27=25.321KN;
计算支架时,N总=24.6+0.892+0+0.036+0.27=26.138KN。
2竹胶板计算
腹板处2根方木条中心间距为30cm,面板实际净间距为15cm,取0.6m板宽验算。
按5跨连续梁计算。
压应力为:
25.436/0.3/0.6=141KN/m2=0.141N/mm2
均布荷载:
q=0.141×600=84.6N/mm
截面抗矩:
W=bhh/6=600×15×15/6=22500mm3
截面惯性矩:
I=bhhh/12=600×15×15×15/12=168750mm4
查《路桥施工计算手册》附表2-11得Km=0.078,Kf=0.644
面板应力:
σ=Km*q*l*l/W=0.078×84.6×150×150/22500=6.6MPa∠[σ]=12MPa,安全系数为12/6.6=1.82。
面板绕度:
f=Kf*q*L*L*L*L/100EI=0.644×84.6×150×150×150×150/(100×6500×253125)=0.17mm,安全系数为150/400/0.18=2.21。
3纵向方木计算
查《路桥施工计算手册》附表,得松木顺纹向容许弯应力为[σ]=12.0MPa。
方木上的均布线荷载:
25.497/0.6=42.495KN/m。
弯曲强度:
=
=6.12MPa。
所以,σ<[σ],满足要求。
安全系数为12/6.12=1.96
挠度:
=0.33mm。
容许挠度[f]=L/400=600/400=1.5mm,所以f<[f]。
安全系数1.5/0.33=4.55。
4横向I10型钢计算
腹板底部工字钢只受方木传下来的正压力。
σ=25.321/(0.0045*0.1)/1000=56.268MPa
安全系数140/56.268=2.488。
5支架立杆计算
单根立杆横截面积:
(482-422)×3.14/4=424mm2,立杆的钢构件容许压应力取[σ]=140MPa。
在荷载最不利处单根立杆承受竖向荷载为N=26.138KN。
5.1竖向承压验算:
单根承载能力为:
[N]=[σ]A=140×424/1000=59.36KN。
所以,N<[N],满足承载要求。
安全系数59.36/26.138=2.27。
5.2立杆稳定性验算:
立杆之间的交叉杆高度H=0.6m,长细比
,查《路桥施工计算手册》表13-10,内插得φ=0.925。
所以:
,N=26.138<[N],满足稳定性。
6地基承载力的验算:
立杆地基承载力验算公式为:
N—立杆传至承台顶面。
N/Ad=26.138/(0.1×0.1)×1000=2.614Mpa<30Mpa。
安全系数30/2.614=11.5。
经对整个非悬臂处支架系统最不利处进行验算,支架能满足施工质量、安全要求。
第三章悬臂处支架验算
0号块两端悬臂出承台各0.75m,最不利处在腹板底部。
支架竖向立杆为直径48mm,壁厚3mm的碗扣,其余杆件均为直径48mm,壁厚3mm的无缝钢管。
1计算模型
2荷载计算
2.1F1计算
砼自重:
N1=0.3×0.45×5.5×2.5×9.8=18.191KN
竹胶板自重:
0.45×0.3×0.015×9.8=0.02KN
纵向方木自重:
0.1×0.15×0.45×0.5×1×9.8=0.033KN
型钢自重:
0.3×11.249/1000=0.003KN
支架自重:
50×21.3/1000=1.065KN
计算支架时,N2=1.121KN
砼浇筑厚度大于1m,N3=0KN
振捣产生的荷载,2.0KN/m2,N4=0.45×0.3×2=0.27KN
计算支架时,考虑人员、材料和机具堆放荷载,1.5KN/m2
N5=0.45×0.3×1.5=0.203KN
F1=19.785KN
2.2F2计算
砼自重:
N1=0.3×0.375×5.5×2.5×9.8=15.159KN
竹胶板自重:
0.375×0.3×0.015×9.8=0.0017KN
纵向方木自重:
0.1×0.15×0.375×0.5×1×9.8=0.028KN
型钢自重:
0.3×11.249/1000=0.003KN
支架自重:
50×21.3/1000=1.065KN
计算支架时,N2=1.112KN
砼浇筑厚度大于1m,N3=0KN
振捣产生的荷载,2.0KN/m2,N4=0.375×0.3×2=225KN
计算支架时,考虑人员、材料和机具堆放荷载,1.5KN/m2
N5=0.375×0.3×1.5=0.169KN
F1=(18.191+1.121)×1.2+(0+0.27+0.203)=16.666KN
2.3F3、F4计算
F3=F1=19.785KN
F4=0.5F3=9.893KN
3验算支架整体稳定性
利用Midas_Civil611版建模计算:
支架上部各杆件应力(单位:
KN/m2):
支架中部各杆件应力(单位:
KN/m2):
支架下部各杆件应力(单位:
KN/m2):
最大应力为56.722MPa,为压应力,即σmax=56.722MPa∠140MPa,满足要求。
局部剪力图(单位:
KN):
最大弯矩发生在F3下立杆下端的横杆上,剪力为6KN。
扣件抗滑力一般设计为850KN。
支架上部变形(单位:
mm):
经分析,支架变形主要表现在受压变形,最大变形量为1.7mm∠19785/(195*(PI()×(0.0048^2-0.0042^2)/4×10^9×7.44))=0.0032m=3.2。
满足要求。
因此,悬臂处支架安全。
经过对0号块悬臂处和非悬臂处支架验算,均能满足要求。
第四章翼板处支架验算
翼板采用钢模板,其面板为5mm厚钢板,纵桥向肋条为槽8,间距30cm。
竖向肋条为槽12,间距为70cm。
模板框架竖、横向为槽12,斜向为槽10。
框架排距为70cm。
1面板计算
纵向肋条槽钢中心间距为30cm,面板横桥向间距取30cm,取0.7m板宽验算。
面板计算时,取最靠近腹板处计算。
砼计算厚度取65cm(偏安全取值)。
按横桥向2跨连续梁计算。
砼压应力为:
0.65×2.5×9.8=15.925KN/m2=0.016N/mm2
面板压应力为:
0.005×7.85×9.8=0.385KN/m2=0.0004N/mm2,过小,忽略不计。
均布荷载:
q=0.016×700=11.2N/mm
截面抗矩:
W=bhh/6=700×5×5/6=2917mm3
截面惯性矩:
I=bhhh/12=700×5×5×5/12=7292mm4
查《路桥施工计算手册》附表2-8得Km=0.07,Kf=0.521
面板应力:
σ=Km*q*l*l/W=0.07×11.2×300×300/2917=24.2MPa∠[σ]=145MPa,安全系数为145/24.2=6.0。
面板绕度:
f=Kf*q*L*L*L*L/100EI=0.521×11.2×300×300×300×300/(100×210000×7292)=0.31mm,安全系数为300/400/0.31=2.4。
经验算,最不利处面板满足要求。
2支架计算
2.1荷载计算
翼板处支架顺桥向有5排支架立杆,横桥向立杆按最大间距60cm计算。
按最靠近腹板的立杆编号为1号立杆,依次向边缘编号为2、3、4、5号。
F1=(151+12.7)×9.8+0.44×0.6×2500×9.8=8072N
F2=(19.7+31.8)×9.8+0.293×0.6×2500×9.8=4812N
F3=(23.7+38.2)×9.8+0.288×0.6×2500×9.8=4840N
F4=(23.7+38.2)×9.8+0.223×0.6×2500×9.8=3885N
F5=21.2×9.8+0.034×0.6×2500×9.8=708N
翼板处支架受力相对于底腹板处较小,支架整体稳定。
由于F1、F2作用在承台上,在这里不作地基验算。
仅针对剩余受力最大的F3作地基验算,该立杆作用在承台外。
N3=4840+0.6×11.248×9.8+24×38.39×9.8=13925N
2.2地基承载计算
立杆地基承载力验算公式为:
N—立杆传至C15砼顶面。
N3/Ad=13925/(0.2×0.3)/1000000=0.232Mpa<15Mpa。
安全系数15/0.232=65.7。
经对翼板处支架验算,翼板处支架整体及地基承载力符合要求。
第二篇边跨现浇段支架验算
第一章设计结构说明
支架结构详见《钟秀大桥0号块及边跨现浇段施工组织设计》中附图BKZJ-1、2、3。
第二章边跨现浇时支架验算
按照最不利荷载计算,验算腹板底部的支架受力情况(腹板底部的支架间距为顺桥向0.60m,横桥向0.30m):
1荷载计算(按照单位框格0.6×0.3m面积内计算)
1.1混凝土自重:
按照最不利的荷载计算,混凝土自重荷载N1采用腹板砼的自重。
N1=0.6×0.3×2.6×2.5×9.8=11.5KN;
1.2模板及支架自重:
竹胶板0.6×0.3×0.015×9.8=0.026KN;
纵向方木0.1×0.15×0.6×0.5×9.8=0.044KN;
横向I10型钢0.6×11.249/1000=0.003KN;
支架自重38.39N/m,38.39×9/1000=0.346KN。
计算模板时,N2=0.026KN;
计算方木时,N2=0.026+0.044=0.071KN;
计算型钢时,N2=0.026+0.044+0.003=0.074KN;
计算支架时:
N2=0.026+0.044+0.003+0.346=0.419KN。
1.3倾倒混凝土产生的荷载:
0KN砼厚度大于1m,此时不计此荷载。
1.4振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2,N4=0.6×0.3×2.0=0.36KN。
1.5人员、材料和机具运输、堆放荷载:
计算模板、方木时,均布荷载取2.5KN/m2,N5=0.6×0.3×2.5=0.45KN。
计算型钢和支架时,均布荷载取1.5KN/m2,N5=0.6×0.3×1.5=0.27KN。
以上五项荷载总计为:
计算模板时,N总=11.5+0.026+0+0.36+0.45=12.336KN;
计算方木时,N总=11.5+0.071+0+0.36+0.45=12.381KN;
计算型钢时,N总=11.5+0.074+0+0.36+0.27=12.204KN;
计算支架时,N总=11.5+0.419+0+0.36+0.27=12.549KN。
2竹胶板计算
腹板处2根方木条中心间距为30cm,面板实际净间距为15cm,取0.6m板宽验算。
按5跨连续梁计算。
压应力为:
12.336/0.3/0.6=68.5KN/m2=0.069N/mm2
均布荷载:
q=0.069×600=41.4N/mm
截面抗矩:
W=bhh/6=600×15×15/6=22500mm3
截面惯性矩:
I=bhhh/12=600×15×15×15/12=168750mm4
查《路桥施工计算手册》附表2-11得Km=0.078,Kf=0.644
面板应力:
σ=Km*q*l*l/W=0.078×41.4×150×150/22500=3.2MPa∠[σ]=12MPa,安全系数为12/3.2=3.75。
面板绕度:
f=Kf*q*L*L*L*L/100EI=0.644×41.4×150×150×150×150/(100×6500×253125)=0.08mm,安全系数为150/400/0.08=4.7。
3纵向方木计算
查《路桥施工计算手册》附表,得松木顺纹向容许弯应力为[σ]=12.0MPa。
方木上的均布线荷载:
12.381/0.6=20.635KN/m。
弯曲强度:
=
=2.97MPa。
所以,σ<[σ],满足要求。
安全系数为12/2.97=4.04
挠度:
=0.16mm。
容许挠度[f]=L/400=600/400=1.5mm,所以f<[f]。
安全系数1.5/0.16=0.38。
4横向I10型钢计算
腹板底部工字钢只受方木传下来的正压力。
σ=12.204/(0.0045*0.1)/1000=27.12MPa
安全系数140/27.12=5.16。
5支架立杆计算
单根立杆横截面积:
(482-422)×3.14/4=424mm2,立杆的钢构件容许压应力取[σ]=140MPa。
在荷载最不利处单根立杆承受竖向荷载为N=12.549KN。
5.1竖向承压验算
单根承载能力为:
[N]=[σ]A=140×424/1000=59.36KN。
所以,N<[N],满足承载要求。
安全系数59.36/12.549=4.73。
5.2立杆稳定性验算
立杆之间的交叉杆高度H=0.6m,长细比
,查《路桥施工计算手册》表13-10,内插得φ=0.925。
所以:
,N=12.549<[N],满足稳定性。
6地基承载力的验算
立杆地基承载力验算公式为:
N—立杆传至C15砼顶面。
N/Ad=12.549/(0.2×0.15)×1000=0.418Mpa<15Mpa。
安全系数15/0.418=35.9。
经对边跨现浇时支架系统最不利处进行验算,支架能满足施工质量、安全要求。
第三章边跨合拢时支架验算
按照最不利荷载计算,验算合拢时腹板底部的支架受力情况(合拢时,拆除前端3排支架,腹板底部的支架间距为顺桥向0.60或0.30m,横桥向0.30m):
1支架立杆顶部受力计算
1.1计算模型
1.2计算荷载
q腹砼=0.3×2.6×2500×9.8=19110N/m,腹板宽度取0.3m。
F合=76587/5=15317N,腹板宽度取0.3m。
1.3支点计算
利用结构力学求解器1.5版,相应剪力图如下:
R1=30243N,其余立杆反力均较小,不详细计算
2支架体系计算
由于最前排立杆直接顶住合拢吊架的横向主梁(2槽20a),因此,只验算该排立杆的竖向承压、立杆稳定性及地基承载力。
2.1竖向承压验算
单根立杆横截面积:
(482-422)×3.14/4=424mm2,立杆的钢构件容许压应力取[σ]=140MPa。
在荷载最不利处单根立杆承受竖向荷载为N=30.243KN。
单根承载能力为:
[N]=[σ]A=140×424/1000=59.36KN。
所以,N<[N],满足承载要求。
安全系数59.36/30.243=1.96。
2.2立杆稳定性验算
立杆之间的交叉杆高度H=0.6m,长细比
,查《路桥施工计算手册》表13-10,内插得φ=0.925。
所以:
,N=30.243<[N],满足稳定性。
2.3地基承载力的验算
立杆地基承载力验算公式为:
N—立杆传至C15砼顶面。
N/Ad=30.243/(0.2×0.15)×1000=1.01Mpa<15Mpa。
安全系数15/1.01=14.9。
经对合拢时支架系统最不利处进行验算,支架能满足施工质量、安全要求。
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