xx快速路xx标现浇连续梁模板支架检算书.docx
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xx快速路xx标现浇连续梁模板支架检算书
现浇连续箱梁梁模板支架计算书
一、计算说明
根据项目总体施工组织设计和现场的实际情况,标段内的现浇连续箱梁支架除跨兴业大道处采用型钢支架外,其余均采用碗扣式支架。
现根据施工组织设计布置的方案,对现浇连续箱梁施工模板及支架进行施工荷载受力计算。
1.1、计算依据
1.1.1、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》
1.1.2、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范结构设计详解》
1.1.3、《建筑施工脚手架构造与计算》
1.1.4、《路桥施工计算手册》;
1.1.5、《钢结构设计与计算》;
1.1.6、《建筑施工简易计算》
1.1.7、《地基基础设计施工手册》;
1.1.8、《广东省地基处理技术规范》‘
1.1.9、设计文件图纸;
1.1.10、广州地区其他类似工程工程计算书。
1.2、计算内容
1.2.1、模板工程计算
1.2.2、碗扣式脚手架支架计算
1.2.3、型钢支架计算
二、模板工程计算
2.1、概述
标段内共有现浇连续箱梁10联,其中6联位于主线之上,箱梁高度为1.8米,宽度为13.8米,翼板宽度为2.5米,底板宽度为8.8米。
横隔梁的高度同梁高,为1.8米,边横隔梁宽度为1.5米,中横隔梁宽度为2米。
腹板厚度由0.75渐变至0.45,底板、顶板厚度由0.45米渐变至0.25每米。
另外4联现浇连续箱梁位于匝道之上,其中A匝道第一联(0#台~3#墩)和B匝道第一联(8#台~5#墩)的箱梁高度为1.4米,宽度为8.5米,翼板宽度为2.0米,底板宽度为4.5米。
箱梁内横隔梁的高度同梁高,为1.4米,边横隔梁宽度为1.5米,中横隔梁宽度为2米。
腹板厚度由0.75渐变至0.45,底板、顶板厚度由0.45米渐变至0.25每米。
A匝道第二联(3#墩~8#台)和B匝道第二联(5#墩~0#台)的箱梁高度由1.4米渐变至1.8米,宽度为8.5米,翼板宽度为2.0米,底板宽度为4.5米。
箱梁内横隔梁的高度同梁高,为1.4米,边横隔梁宽度为1.5米,中横隔梁宽度为2米。
腹板厚度由0.75渐变至0.45,底板、顶板厚度由0.45米渐变至0.25每米。
为统一施工方案,简化计算程序,标段现浇连续箱荷载和受力计算,均按箱梁高度1.8米计算,主线和匝道的支架和模板布置也按下列方法进行。
1、模板均为18㎜厚酚醛覆膜镜面木胶板;
2、小楞的规格为100*100*2000㎜枋木,横桥向350㎜等间距布置,间距向350㎜;
3、大楞的规格为100*100*2000㎜枋木,纵桥向布置,间距同碗扣支架;
4、碗扣支架在横隔梁和腹板下间距为(纵桥向*横桥向:
600*600㎜),在翼板和底板下缘间距为(纵桥向*横桥向:
600*900㎜)
模板工程由模板,大楞和小楞组成,模板由双层10*10cm方木作为支撑,下层木方作为大楞,安放在顶托之上,大楞安装方向和桥面轴线平行。
上层木方作为小楞,安放于大楞之上,用于承载和固定模板,上层木方轴线间距为35㎝,模板为18mm厚酚醛覆膜镜面木胶板。
在现浇连续箱梁横隔板和腹板下缘处,立杆间距为(纵桥向*横桥向:
60*60㎝),在翼板和底板下缘处立杆间距为60*90。
2.2、计算项目
2.2.1、现浇箱梁横隔梁和腹板下缘处(立柱间距为60*60㎝)模板、大楞和小楞强度和刚度计算;
2.2.2、现浇箱梁翼板和底板处(立柱间距为60*90㎝)模板、大楞和小楞强度和刚度计算。
2.3、已知数据:
2.3.1、现浇箱梁横隔梁和腹板下缘处最大混凝土厚度1.8m;
2.3.2、现浇箱梁翼板和底板段最大混凝土厚度0.9m;
2.3.3、模板计算跨度为0.30m(小楞轴线间距0.35m,模板净跨为0.25。
小楞规格:
10*10cm,模板板厚为1.8㎝,假定模板端头在小楞上支撑长度为2.5㎝,则模板计算跨度为0.30m,模板实际受力为连续梁形式,为简化计算,按简支梁计算);
2.3.4、小楞在实心段、底板板厚渐变段和腹板下缘处计算长度为0.6m、在翼板和底板非板厚渐变段处计算长度为0.9m;
2.3.5、大楞和小楞的长度均为2米,模板的规格为1.22*2.44*0.018m
横桥向
纵桥向
模板支架结构示意图(图1)
2.3.5、大楞计算长度均为0.6米;
2.3.6、木材参数[σ]=12Mpa,[τ]=1.3Mpa,E=9.5*103Mpa
大楞、小楞:
b*h=10*10㎝模板:
h*b=1.8*100(取一米为计算宽度)㎝
2.3.7、计算方程式
M=1/8PL2W=bh²/6I=bh³/12(矩形)ω=5qL4/384EI
大楞、小楞:
I=10*103/12=833.3㎝4W=10*102/6=166.7㎝3
模板:
I=100*1.83/12=48.6㎝4W=100*1.82/6=54㎝3
2.3.8、荷载
a、横隔板和腹板下缘处混凝土自重:
q=1.8*26=46.8KN/㎡
b、翼板和底板处混凝土自重:
q=0.9*26=23.4KN/㎡
c、钢筋混凝土容重γ=26KN/m3
d、施工荷载=4KN/㎡(施工荷载包括施工人员和机具荷载、震动荷载、混凝土浇筑冲击荷载)
e、静荷载系数:
1.2
f、动荷载系数:
1.4
2.3.9、荷载组合:
a、p1=46.8*1.2+4*1.4=61.75KN/㎡(横隔梁和腹板下缘处)
b、p2=23.4*1.2+4*1.4=33.68KN/㎡(翼板和底板处)
2.4、木胶合板计算
因木胶合板下小楞的轴线间距均为0.35m,故本次只计算在横隔梁和腹板下缘处板材的强度和刚度,因该部承担的荷载最大。
2.4.1、底板模板计算
a、强度计算:
p=p1*L=61.75*0.30=18.525KN/m=18525N/m=185.3N/cm
L=30㎝W=100*1.82/6=54㎝3
M=1/8pL2=1/8*185.3*302=20846.25N.cm
σ=M/W=20846.25N.cm/54㎝3=386.04N/cm2=3.86N/㎜2
σ=3.86Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
b、刚度计算:
ω=5pL4/384EI
=5*185.3N/cm*30㎝4/384*9.5*103Mpa*48.6㎝4
=750465000㎝3/384*9500N/㎜2*48.6㎝4
=750465000㎝3/384*950000N/cm2*48.6㎝4
=0.042㎝<[ω]=L/400=30/400=0.075满足要求
2.4.2、侧向模板计算
a、混凝土侧压力计算
Pm=0.22γt0K1K2υ1/2=0.22*26*1.2*1.0*0.50.5=4.85KPa
γ=26(混凝土容重26KN/m3)
K1=1.2(因混凝土掺缓凝剂,故外加剂修正系数取1.2)
K2=1.0(混凝土坍落度为110㎜,故坍落度修正系数取1.0)
υ=0.5(混凝土浇筑速度0.5m/h)
施工及振动荷载4KPa
总荷载:
Pm=4.67*1.2+4*1.4=11.204KPa
b、强度计算
侧模背后小楞间距0.35m,侧模按简支梁计算,将Pm化为线荷载,取1m模板计算:
p=1*11.204=11.204KN/m=11204N/m=112.04N/㎝木材[σw]=12MPaWn=54cm3I=100*1.83/12=48.6㎝4
M=pl2/8=112.04*352/8=17156.125N.㎝
σw=M/Wn=17156.125N.㎝/54cm3=317.71N/㎝2
=317.71N/㎜2=3.1771MPa
σw=3.1770MPa<[σw]=12MPa满足要求
c、刚度计算
ω=5pL4/384EI
=5*112.04N/cm*35㎝4/384*9.5*103Mpa*48.6㎝4
=840650125㎝3/384*9500N/㎜2*48.6㎝4
=840650125㎝3/384*950000N/cm2*48.36㎝4
=0.048㎝<[ω]=35/400=0.0875㎝满足要求
2.5、小楞计算
2.5.1、小楞在横隔梁和腹板下缘处受力计算
计算跨度L=60㎝计算承载宽度b=35㎝(小楞间距为35㎝)
a、强度计算:
P=p1*bm=61.75*0.35=21.61KN/m=21610N/m=216.1N/cm
L=60㎝W=10*102/6=166.7㎝3I=10*103/12=833.3㎝4
M=1/8PL2=1/8*216.1*602=97245N.cm
σ=M/W=97245N.cm/166.7㎝3=583.4N/cm2=5.834N/㎜2
σ=5.834Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
b、刚度计算:
ω=5pL4/384EI
=5*216.1N/cm*60㎝4/384*9.5*103Mpa*833.3㎝4
=14003280000㎝3/384*9500N/㎜2*833.3㎝4
=14003280000㎝3/384*950000N/cm2*833.3㎝4
=0.046㎝<[ω]=L/400=60/400=0.150㎝满足要求
2.5.2、小楞在翼板和底板处受力计算
计算跨度L=90㎝计算承载宽度b=35㎝(小楞间距为35㎝)
a、强度计算:
P=p2*b=33.68*0.35m=11.79KN/m=1.179N/m=117.9N/cm
L=90㎝W=10*102/6=166.7㎝3I=10*103/12=833.3㎝4
M=1/8PL2=1/8*117.9*902=119353.5N.cm
σ=M/W=119353.5N.cm/166.7㎝3=715.98N/cm2=7.1598N/㎜2
σ=7.1598Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
b、刚度计算:
ω=5pL4/384EI
=5*117.9N/cm*90㎝4/384*9.5*103Mpa*833.3㎝4
=24341310000㎝3/384*9500N/㎜2*833.3㎝4
=1.351728*1010㎝3/384*950000N/cm2*833.3㎝4
=0.127㎝<[ω]=L/400=90/400=0.225㎝满足要求
2.6、大楞计算
2.6.1、大楞在横隔梁和腹板下缘处受力计算受力计算
计算跨度L=60㎝计算承载宽度b=60㎝
a、强度计算:
按均布荷载:
P=61.75KN/㎡*0.6m=37.05KN/m=37050N/m=370.5N/cm
L=60㎝W=10*102/6=166.7㎝3I=10*103/12=833.3㎝4
M=1/8PL2=1/8*370.5*602=166725N.cm
σ=M/W=166725N.cm/166.7㎝3=1000.2N/cm2=10.002N/㎜2
σ=10.002Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
按集中荷载:
小楞位于大楞跨中
按集中荷载:
q=61.75KN/㎡*0.6m*0.35m=12.97KN
L=60㎝W=10*102/6=166.7㎝3I=10*103/12=833.3㎝4
M=1/4qL=1/4*12.97KN*0.6m=1.9455KN.m=194550KN.㎝
σ=M/W=194550N.cm/166.7㎝3=1167.1N/cm2=11.67N/㎜2
σ=11.67Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
b、刚度计算:
按均布荷载:
ω=5pL4/384EI
=5*370.5N/cm*60㎝4/384*9.5*103Mpa*833.3㎝4
=24008400000㎝3/384*9500N/㎜2*833.3㎝4
=24008400000㎝3/384*950000N/cm2*833.3㎝4
=0.079㎝<[ω]=L/400=60/400=0.150㎝满足要求
按集中荷载:
ω=qL3/48EI
=12.97*103N*60㎝3/48*9.5*103Mpa*833.3㎝4
=2801520000N.㎝3/48*9500N/㎜2*833.3㎝4
=2801520000N.㎝3/48*950000N/cm2*833.3㎝4
=0.0737㎝<[ω]=L/400=60/400=0.150㎝满足要求
2.6.2、大楞在翼板和底板处受力计算
计算跨度L=60㎝计算承载宽度b=90㎝
a、强度计算:
按均布荷载:
P=33.68*0.9=30.312KN/m=30312N/m=303.12N/cm
L=60㎝W=10*102/6=166.7㎝3I=10*103/12=833.3㎝4
M=1/8PL2=1/8*303.12*602=136404N.cm
σ=M/W=136404N.cm/166.7㎝3=818.26N/cm2=8.1826N/㎜2
σ=8.1826Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
按集中荷载:
次龙骨荷载位于小楞跨中
q=33.68*0.9*0.35=10.609KN
L=60㎝W=10*102/6=166.7㎝3I=10*103/12=833.3㎝4
M=1/4qL=1/4*10.609KN*0.6m=1.59138KN.m=15913.8KN.㎝
σ=M/W=15913.8N.cm/166.7㎝3=954.6N/cm2=9.546N/㎜2
σ=9.546Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求
b、刚度计算:
均布荷载
ω=5qL4/384EI
=5*190.8N/cm*60㎝4/384*9.5*103Mpa*833.3㎝4
=12363840000㎝3/384*9500N/㎜2*833.3㎝4
=12363840000㎝3/384*950000N/cm2*833.3㎝4
=0.041㎝<[ω]=L/400=60/400=0.150㎝满足要求
集中荷载
ω=qL3/48EI
=10609N*60㎝3/48*9.5*103Mpa*833.3㎝4
=2291544000N.㎝3/384*9500N/㎜2*833.3㎝4
=2291544000N.㎝3/384*950000N/cm2*833.3㎝4
=0.06㎝<[ω]=L/400=60/400=0.150㎝满足要求
三、碗扣式支架受力计算
标段内除跨兴业大道采用型钢支架外,其余全部采用Ф4.8*3.5m碗扣式钢管满堂支架。
在现浇连续箱梁横隔梁、腹板下缘处,立杆间距为(纵桥向*横桥向:
60*60㎝),在翼板和底板段处立杆间距为60*90。
因发现市场上有少量碗扣支架立杆的壁厚为3.0㎜,为保证工程万无一失,特在立杆承载能力计算时,按壁厚为3.0计算。
荷载组合:
q1=混凝土重量*荷载系数+模板支架重量*荷载系数+施工荷载*荷载系数=1.8*26*1.2+4*1.4+2.9*1.2=65.25KN/㎡(横隔梁和腹板下缘处)
q2=混凝土重量*荷载系数+模板支架重量*荷载系数+施工荷载*荷载系数=0.5*26*1.2+4*1.4+2.9*1.2=24.7KN/㎡(翼板和底板处)
备注:
现浇箱梁横隔梁和腹板下缘处最大高度1.8米,混凝土容重26KN/㎡
现浇箱梁翼板和底板处最大高度0.9米,混凝土容重26KN/㎡
施工荷载=4KN/㎡(施工荷载包括施工人员和机具荷载、震动荷载、混凝土浇筑冲击荷载)
模板+支架荷载:
2.9KN/㎡
单根立柱在不同区域承受的荷载
在横隔梁和腹板下缘处立柱间距为60*60㎝,单根碗扣立杆承担荷载为:
q=0.6*0.6*65.25=23.49KN
在翼板和非板厚渐变段处立柱间距为60*90㎝,单根碗扣立杆承担荷载为:
q=0.6*0.9*24.7=13.388KN
通过以上比较可知,立杆在隔梁和腹板下缘处,承担的荷载较大,为此把该处作为碗扣式支架计算模型
3.1、立杆承载能力计算
已知:
钢管立杆纵向间距为0.6m,横向间距为0.6m横杆步距:
1.2m
壁厚:
3㎜碗扣立杆外径:
48㎜回转半径:
15.75㎜
A=(48-3/2)*3.14*3=438.03㎜2
a=0.3m
f=205N/㎜2
碗扣立杆计算长度:
k*(h+2a)=1.155*(1.2+0.3*2)*1000=2079㎜
长细比:
2990/15.95=130.3
轴心受压杆件稳定系数:
0.396
单根立杆最大荷载:
N=23.49KN
0.396*205*438.03=35559>N=23.49KN
故合格
3.2、考虑风荷载作用钢管立柱稳定计算
若考虑作用于脚手架及模板支撑架上的水平风荷载标准值,则按下式计算:
式中:
WK——风荷载标准值(KN/m2)
UZ——风压高度变化系数,取1.14此处属于郊区,建筑高度在15米以下。
Us——风荷载体型系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定竖直面取0.8
W0——基本风压(KN/m2),0.7KN/m2
本算例
组合风荷载单根立杆承载力计算:
式中:
MW——单根立杆弯矩(KN.m)
a——立杆纵向间距,取0.6m
Wk——风荷载标准值(KN/m2)
L0——立杆计算长度(m),取1.8m
本算例
单根立杆轴向力按下式计算:
Nw=23.49KN
立杆压弯强度按下式计算:
式中:
β——有效弯矩系数,采用1.0
NE——欧拉临界力,
γ——截面塑性发展系数,钢管截面为1.15
W——立杆截面模量
I=π(4.84-4.24)/64/=10.78cm4;
W=π(4.84-4.24)/64/2.4=4.49cm3;
υ——杆件长度系数,取1.0
l——杆件计算几何长度,取1.8m
=23.49*103/0.396*438.03+0.9*1.0*0.122/[(1.15*4.49*103)/(1-0.8*23.49*103/161.235*103)]
=135.42+2.40700*10-5=135.42MPa 结论: 综合以上计算结果,考虑风荷载对立杆产生弯矩作用,立杆压弯强度仍比立柱抗弯强度设计值小得多,故该支架稳定性满足要求。 3.3、地基承载力计算 根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.5.2要求,当地基为岩石或混凝土是,可不进行计算,但应保证立杆底座与基底均匀传递荷载。 因标段部分支架基础为回填土,为安全起见,进行地基承载力计算 N=23.49KN 已知: 立杆底托下垫板厚50㎜,宽200㎜,长2000㎜,木板刚性角为45o; 混凝土板厚度150㎜,混凝土摩擦角(刚性角)为45o; 水泥稳定碎石基层厚度200㎜,水泥稳定碎石摩擦角(刚性角)为30o; 因部分地基为回填土,故承载系数0.4。 立杆底托钢板规格: 100*100㎜ 承载面积A=(100+(50*tan45o)*2+(150*tan45o)*2+(200*tan30)*2)*(100+(50*tan45o)*2+(150*tan45o)*2+(200*tan30)*2)=730*730㎜=532900㎜2 实际承载面积: 立杆底托理论承载面积为730*730㎜,此尺寸以超过了立杆间距600*600㎜,比较可知,立杆间理论承载面积已有重叠。 故立杆基础承载面积取600*600㎜=360000㎜2 f=N/A/承载系数=23.49KN/360000㎜2/0.4 =23.49KN/0.36㎡/0.4 =163KN/m2 经过上述计算可知,当地基承载力达到163KN/m2,即可满足施工需求,故此在基础施工前,用轻型触探确定地基承载力,承载力若满足要求,即可施工,若不满足,则进行地基处理。 3.4、浆喷桩复合地基承载力验算 复合地基承载力特征值 面积置换率 -单桩竖向承载力特征值 -桩的截面积 -桩间土天然地基承载力特征值 -桩间土承载力折减系数 -桩的周长 -桩长范围的图层数 -桩周第i层的侧阻力特征值qp-桩端土承载力特征值 li-第i层土层的厚度a-桩端天然地基土的承载能力折减系数 水泥搅拌桩间距为1.5米,呈正三角形布置,可知,单根水泥搅拌桩承载面积为A=1.5*sin60*1.5=1.95㎡ 水泥搅拌桩面积: 0.252*3.14=0.196㎡水泥搅拌桩周长: 0.5*3.14=1.57 水泥搅拌桩验算模型: 水泥搅拌桩在淤泥质土深度为8米,后根植于亚粘土之中最少一米以上。 根据工程地质祥勘报告,淤泥质土容许承载力为50Kpa,桩周极限摩阻力25Kpa。 亚粘土的容许承载力为180Kpa,桩周极限摩阻力60Kpa。 B=0.3fsk=50Kpa M=0.196/1.95=0.1 =(0.5*3.14)*(25*8+60*1)+180*0.252*3.14*0.8 =1.57*260+28.26 =436.46KN/m2 fspk=0.1*436.46/0.196+0.3*(1-0.1)*50 =236.18KN/m2 经验算,现浇连续箱梁支架在软土路基段的地基经水泥搅拌桩处理后,复合地基承载力达到236.18KN/m2,大于支架产生的最大荷载163KN/m2,故软土路基经水泥搅拌桩处理后,满足施工需要。 四、型钢支架计算 4.1、纵梁计算 纵梁采用贝雷片拼装,跨度10m,纵梁间距分别为0.6和0.9m,边腹板、中腹板和底板处纵梁承载现浇箱梁断面分为1.71㎡、1.84、0.45,上述面积下所承载的纵梁分别是2条、2条、1条。 边腹板处单条纵梁承载的混凝土截面为: 1.71/2=0.0.855㎡ 中腹板处单条纵梁承载的混凝土截面为: 1.84/2=0.92㎡ 底板处处单条纵梁承载的混凝土截面为: 0.45/1=0.45㎡ 经计算,中腹板处纵梁承受荷载最大,以此作为纵梁计算目标。 模板及施工荷载=4KN/m2;混凝土容重=26KN/m3; 恒载系数=1.2;动载系数=1.2; 根据《装配式公路钢桥多用途使作手册》中提供的参数: 梁体为单层单排不加强型 贝雷片自重: 2KN/mIx=250497.2cm4E=200*103Mpa=20000000N/㎝2Wn=3578.5cm3[M]=788KN.M[Q]=490KN 单条H型钢纵梁上的均布荷载: q=26*0.92*1.2+4*0.6*1.4+2*1.4=34.864KN/m M=ql2/8=34.864KN/m*10m2/8=435.8KN.m; Q=ql/2=34.864KN/m*10m/2=174.3KN; 强度计算: M=ql2/8=34.864KN/m*10m2/8=435.8KN.m =435.8KN.m<[M]=788KN.m经计算、强度满足要求 抗剪计算: Q
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