现浇梁边跨现浇段门式支架计算书.docx
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现浇梁边跨现浇段门式支架计算书.docx
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现浇梁边跨现浇段门式支架计算书
下坞口边跨现浇段门式支架计算书
一、工程概况:
下坞口大桥40m+60m+40m预应力混凝土变截面连续箱梁,位于右偏的缓和曲线上,主跨S317省道,梁体类型为单箱单室、变高度、变截面结构。
箱梁顶宽12.5m,底宽6.5m,边中跨比为2/3,墩顶处梁高为3.8m,高跨比为1/15.8,跨中梁高为2m,高跨比为1/30,梁高呈1.8次抛物线变化,线型方程y=0.004618x1.8+2.0。
边跨现浇段长8.94m。
边跨现浇段采用门式支架和贝雷片支架浇筑,因贝雷片支架在0#块施工计算书中计算过,固本计算书只进行门式支架计算。
门式支架现浇布置图如下:
门式支架横断面布置图
门式支架纵断面布置图
二、计算依据
1、《建德寿昌至开化白沙关(浙赣界)第20合同两阶段施工图设计》
2、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);
3、《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
4、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011);
5《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》(JT128-2010);
6、《路桥施工设计计算手册》周水兴编著;
7、《混凝土模板用竹材胶合板》(LY/T1574-2000);
8、《建筑结构荷载规范》;
9、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》
三、门式支架介绍
本方案采用门式支架施工:
在硬化的基础上面安装100cm×190cm门式支架,门架顶托上横向布设两根Ф48×3.5mm钢管作为纵向分配梁,纵向分配梁上布设10cm×10cm木方模板面板背肋,背肋上铺设15mm厚竹胶板作为模板面板。
根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标,通过计算确定,每孔支架立杆布置:
横梁和腹板位置处支架加密为60cm×60cm×190cm,箱梁空腹和翼缘板位置门架布置为60cm×90cm×190cm见附图。
支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑在桥墩上;立杆顶部安装可调节顶托,立杆底部支立在底托上,确保地基均衡受力。
四、门式支架特性
门架每根立杆上设有5个锁销,上端两个下端三个,一定长度的交叉拉杆通过选用门架上两个不同的锁销进行组合可调节两片门架之间的跨距,两片门架之间的跨距根据需要可设为0.6m、0.9m、1.2m。
门架主要由Q235钢管构成,立杆及横杆均为Ф48mm×3.5mm钢管,A=489mm2、I=10.78×104mm4、回转半径i=1.58cm。
综上所述,可以根据施工需要把门架搭设成一定的高度和密度,以满足施工要求,而且调整非常方便。
门式支架搭设要求:
1、交叉支撑应在每列门架两侧设置,并应采用锁销与门架立杆锁牢,施工期间不得随意拆除
2、水平架或脚手板应每步设置。
顶步作业层应满铺脚手板,并应采用可靠连接方式与门架横梁固定。
3、水平加固杆应在满堂脚手架的周边顶层、底层及中间每5列、5排通长连续设置,并应采用扣件与门架立杆扣牢。
4、剪刀撑应在满堂脚手架外侧周边和内部每隔10m间距设置,剪刀撑宽度不应大于4个跨距或间距,斜杆与地面倾角宜为45°-60°。
5、满堂脚手架距墙或其他结构物边缘距离应小于0.5m,周围应设置栏杆。
6、满堂脚手架中间设置通道时,通道处底层门架可不设纵横方向水平加固杆,但通道上部应每步设置水平加固杆。
7、满堂脚手架高度超过10m时,上下层门架间应设置锁臂,外侧应设缆风绳与地面拉结牢固,本工程未有10m高的。
五、材料性质
表1主要材料性质
序号
材料
规格
截面积(cm2)
惯性矩(cm4)
备注
1
竹胶板
厚15mm
150
28.125
1m宽
2
方木
10cm×10cm
100
833.333
采用tc17-a类材料
3
钢管
Ф48×3.5mm
4.89
12.19
回转半径i=15.78mm
4
门式架
Mf100
5
混凝土容重取26kN/m3,含钢筋
六、荷载分析计算
★使用数据
竹胶板容许拉应力:
[σ]=12N/mm2弹性模量E=1*104MPa
锯材松木容许拉应力:
[σ]=10N/mm2弹性模量=1*104Mpa
A3钢材:
容许拉应力[σ1]=140N/mm2
弯曲应力[σ2]=145N/mm2
剪应力[σ3]=85N/mm2
弹性模量E=2.1×105MPa=2.1×107N/cm2
★计算依据
矩形截面特征:
I=bh3/12W=bh2/6
简支梁均布荷载计算公式:
Mmax=ql2/8σ=Mmax/Wf=5ql4/384EI
风荷载标准值计算:
ωk=0.7μz·μs·ω0
不组合风荷载时作用于一榀门架的轴向力设计值计算公式:
N=1.2(Ngk1+Ngk2)H+1.4∑Nqik
组合风荷载时作用于一榀门架的轴向力设计值计算公式:
N=1.2(Ngk1+Ngk2)H+0.85×1.4×(∑Nqik+2×Mk÷b)
1、箱梁恒载计算
总荷载=砼体积×砼容重,每平方米荷载=总荷载/总面积,砼容重2.6T/m3(包括钢筋)
94.8*2.6=246.48T
246.48/(8.94*12.5)*10=22.056kn/m2
2、施工活荷载
捣固荷载:
2.0kpa
混凝土的冲击荷载:
2.0kpa
施工人员、施工料具运输、堆放荷载;计算模板及方木取2.5KN/m2计算立杆支架时取1KN/m2
(一)、模板计算(忽略模板自重)
1、强度验算
连续箱梁单位面积结构自重g1=22.056kPa,施工人员等荷载gr=2.5kPa,倾倒砼时产生的冲击荷载按2kPa计算,捣固砼产生的荷载按2kPa计算,模板宽度b=1.22m,跨度0.3米,取1.3系数。
故模板上的荷载为:
g=1.3*(g1+gr+2+2)×b=1.3*(22.056+2.5+2+2)×0.3=11.137KN/m
跨中弯矩M1/2=gl2/10=(11.137×0.32)/10=0.1002KN·m
I=bh3/12=(1.22×0.0153)/12=3.43×10-7
W=bh2/6=(1.22×0.0152)/6=4.58×10-5
σ=M1/2/(1.2×W)=0.1002/(1.2×4.58×10-5)=1.8225MPa<[σ]
故模板强度满足要求。
2、挠度验算
ωmax=5gl4/384EI=(5×11.137×0.34)/(384×8.5×106×3.43×10-7)=0.403mm
[ω]=l/400=0.3/400=0.75×10-3m=0.75mm
因ωmax<[ω],故挠度合格。
3、侧模拉杆验算
(1)、侧压力计算
设T=30℃,砼浇筑速度为6m/s,
则
侧模最大侧压力Pmax=KγH,
式中——K为外加剂影响修正系数,不加时K=1,
γ为砼的容重,取26KN/m3,
H为梁高,本工程H=2.065m,
故
Pmax=KγH=1×26×2.065=53.69kPa
考虑振动荷载2kPa,则P=53.69+2=55.69kPa
(2)、按强度要求计算
立档间距为300mm,将侧压力化为线布荷载q=45.5×0.3=13.65Kn/m
弯矩系数与底板相同
Mmax=gl2/10=(11.137×0.32)/10=0.1002KN·m
需要Wh=Mmax/13=0.1002×106/13=7693.84mm3
选用侧模板的截面尺寸为15×1000mm,
则
截面抵抗矩W=1/6×1000×152=37500mm3
因Wh<W,故强度满足要求。
(3)、按刚度要求计算
I=bh3/12=1000*153/12=281250
ωmax=5gl4/384EI=(5×11.137×3004)/(384×8.5×106×281250)=0.491mm
[ω]=l/400=300/400=0.75mm
因ωmax<[ω],故刚度满足要求。
(4)、拉杆拉力验算
拉杆横向间距为0.5m,纵向间距为0.6m,
拉杆承受的拉力
F=P×0.5×0.6=45.5×0.5×0.6=13.65KN
选用拉杆为Ф12的钢筋,螺栓直径为D=12mm(Ф12光圆钢筋的屈服强度27kn,极限强度42kn)故拉杆强度满足要求。
(二)、方木计算(自重忽略):
1、受弯强度验算:
按简支梁计算:
腹板处跨度0.6m、其余0.9米(按大跨度算),间距0.3米,规格10*10cm。
纵梁单位荷载:
g=1.3*(22.056+6.5)×0.3=11.137KN/m
跨中弯矩:
M1/2=(g×L2)/8=(11.137×0.92)/8=1.1276KN·m
I=bh3/12=(0.1×0.13)/12=8.333×10-6m4
W=bh2/6=(0.1×0.12)/6=1.667×10-4m3
故方木受弯应力为:
σ=M1/2/(1.2×W)=1.1276/(1.2×1.667×10-4m3)=5.637MPa<[σ]=10MPa
(式中[σ]为方木顺纹容许受弯应力)
故受弯强度满足要求。
2、挠度验算
ωmax=5gl4/384EI=(5×11.137×9004)/(384×10000×8.333×106)=1.142mm
[ω]=l/400=0.9/400=2.25mm
因ωmax<[ω],故挠度合格。
跨度60cm布置,验算方法同上。
经验算可知,受弯及抗剪强度均满足要求,具体计算略。
(三)、顶托上钢管计算(Ix=12.19cm4,Wx=4.89cm3)
按简支梁计算:
最大跨度0.6米,间距腹板处0.6米(其余0.9米)。
1、强度验算:
g1=0.9*0.6*26=14.04KN/m
g=g1+2+2+2.5=14.04+6.5=20.54KN/m
σ=gl2/10W=20.54*6002/(10*4.493*103)=164.576MPa<215MPa
满足要求
2、刚度验算:
f=gl4/150EI=20.54×6004/(150×2.1×105×1.215×105)=0.6955mm 同理间距0.6米的满足要求 (四)、立杆稳定性计算: 1、门架静荷载计算: 门架静荷载标准值包括以下内容: (1)、每米高度脚手架自重产生的轴向力NGK1: Ngk1=0.35KN/m《建筑施工脚手架使用手册》表5—11 (2)、每米高度附件产生的轴心力标准值NGK2: Ngk2=0.1KN/m《建筑施工脚手架使用手册》表5—12 则静荷载标准值总计: Ng=0.450KN/m。 2、托梁传递荷载: 箱梁模板、方木及其它附件荷载统一按箱梁最大恒载的20%计算: 22.056×20%=4.4112KN/m2作用在支架上荷载总和: Q=1项+2项=28.77+6.5=35.27kPa 托梁传递荷载为一榀门架两端点产生的支点力总和。 经计算得到,托梁传递给每根立杆端部的荷载取值为: 传递到一榀门架荷载值: Nq=35.27×门架长度×门架宽度=35.27KN/m2×1.0m×0.6m=21.162KN。 3、立杆的稳定性计算: (1)、不组合风荷载时 作用于一榀门架的轴向力设计值计算公式: N=1.2(Ngk1+Ngk2)H+1.4∑Ngik 其中: Ng——每米高脚手架的静荷载标准值,Ng=0.450KN/m; Nq——托梁传递荷载,Nq=21.162KN/m; H——脚手架的搭设高度,按H=9.5m检算。 经计算得到,一榀门架立柱: N=1.2×0.450×9.5+1.4×21.162=34.757KN。 (2)、组合风荷载时 作用于一榀门架的轴向力设计值计算公式: N=1.2(Ngk1+Ngk2)H+0.85×1.4×(∑Nqik+2×Mk÷b) 其中: NG——每米高脚手架的静荷载标准值,NG=0.450KN/m; Nq——托梁传递荷载,Nq=21.162KN/m; H——脚手架的搭设高度,按H=9.5m检算。 地面粗糙度为B类,查表的风压高度变化系数μz=1.0;基本风压ω0取(衢州市50年一遇)值0.4;风荷载整体系数μs=1.0。 μs=挡风面积/迎风面积。 ωk=0.7μz·μs·ω0=0.7×1.0×1.0×0.4=0.28KN/m2 qk=ωk·L=0.28×0.9=0.252KN/m Mk=(qk×H2)/10=(0.252×9.52)/10=2.274KN·m 经计算得到,一榀门架立柱: N=1.2×0.450×9.5+0.85×1.4×(21.162+2.274×2÷1)=35.7249KN。 《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》(JT128-2010)表B、0、5查得: 一榀门架稳定承载力设计值Nd=74.38KN: 满足要求 (四)、地基承载力计算: 立杆下的可调底座尺寸为15cm×15cm,地基处理形式从下到上为换填25cm宕渣并夯实,在宕渣上浇注10cm厚的C20素混凝土。 计算考虑扩散角考虑45度,宕渣重度取18KN/m3。 则混凝土面的应力为: σmax=N/A=35.7249/0.152=1.588MPa<20Mpa 宕渣上层面的作用面积为: A=(0.15+0.1*2)*(0.15+0.1*2)=0.1225m2 则应力为 σmax=N/A=35.7249/0.1225+0.1*24=249.032KPa 宕渣底的作用面积为 A=(0.15+0.35*2)*(0.15+0.35*2)=0.7225m2 则应力为 σmax=N/A=35.7249/0.7225+0.1*24+0.25*18=56.35KPa<90KPa 故地基承载力满足要求。
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