连续梁满堂支架计算书.doc
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一、计算依据及参考资料
1、《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-99)
2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
3、《钢结构设计规范》GB50017-2003
4、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术》JGJ166-2008
5、铁四院设计图纸
6、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ213-2005
二、碗扣支架计算
为了保障安全,计算采用MIDAS/Civil软件建立整体模型计算和手工复核的方法。
1、荷载
钢筋砼容重取26kN/m3;
钢模板重量:
双线32.7米单孔两侧模重80t,底模8.5t,内模为11t,共重100t,则每延米按30.6kN/m;
方木容重为7.5kN/m³;施工荷载为2kN/㎡;
倾倒砼产生的荷载为2kN/㎡,倾倒混凝土对侧模冲击产生的水平荷载取6.0kPa;振捣砼产生的荷载取4kN/㎡。
2、碗扣支架钢管手工计算
计算方法采用容许应力法,但考虑恒载的荷载系数为1.2,活载的分项系数为1.4。
(1)支架钢管轴向受力计算
碗扣支架钢管断面为Φ48×3.5mm,其自由长度为。
根据受压稳定原理进行承载力计算。
单根钢管回转半径:
长细比:
查表得:
即单根立杆在步距为1.2m的条件下,最大允许承载力为51kN。
实际计算容许的立杆轴向力采用30kN。
因箱梁腹板处重量最大,碗扣支架立杆纵向间距60cm,腹板下横向间距30cm,水平步距120cm。
按最不利的受力方式计算:
单根立杆承受的重量为60cm×30cm面积上的砼、模板、方木、施工荷载和振捣荷载以及自身的重量,其大小分别为:
箱梁混凝土重:
底模模板重量:
方木重量:
施工荷载及振捣荷载:
作用在箱梁下方单根钢管上的总荷载:
(2)碗扣支架顶部方木的受力计算
碗扣支架顶部的方木大小为15cm×15cm,顺桥向放置,间距与支架立杆间距相同即0.6m,查《桥梁计算手册》得。
材料性质
q木=8×0.2×0.15=0.24kN/m
I=1×10-4m4
A=0.0225m2
w=1×10-3m3
[σ]=9.5Mpa
[τ]=1.7Mpa
抗弯刚度EI=8.5×103MPa×1×10-4m4=850000N×m2
抗拉刚度EA=8.5×103MPa×0.0225m2=2.55×108N
方木的最大跨度按0.6m计算,按简支梁计算置于箱梁腹板底部的方木最不利,其上部荷载包括梁重、模板重、施工荷载、振捣荷载和自重。
方木最不利的受力形式如图1所示:
图1碗扣支架下方木受力图示
按上面计算,单根碗扣支架立柱传下的荷载为21.3kN;
1m长方木自重:
0.15×0.15×1×7.5=0.17KN
以上荷载合计为21.5KN
M=0.25Pl=0.25×21.5×0.6=4.3KN.m
σ=M/w=4.3KN.m/1×10-3m3=4.3Mpa<[σ]=9.5Mpa
Fmax=pl3/(48EI)=21.5kN×(1m)3/(48×850KN×m2)=0.7mm
<1/400=1.5mm满足要求
当集中力总用于方木端部时,其剪力最大。
P=21.5kN
τ=P/S=21.5kN/(300cm2)=0.96Mpa<[τ]=1.7Mpa
3、碗扣支架钢管软件计算
计算软件采用MIDAS/Cilvil2006。
计算时混凝土的比重取26kN/m3,钢材的比重取78.5kN/m3;箱梁截面按变截面建立;模板的外模支架按实际情况建立;模板面板及纵横肋按0.75kN/m2考虑;底模下横桥向为15×15cm方木,其比重取8kN/m3;碗扣支架完全按照设计考虑,没有简化。
倾倒砼产生的荷载为2kN/㎡,倾倒混凝土对侧模冲击产生的水平荷载取6.0kPa;振捣砼产生的荷载取4kN/㎡。
人员及施工机具重量按2kN/㎡。
实际计算时没有直接施加这些荷载,而是将混凝土的比重提高10%。
计算整体模型如图2所示。
图2整体模型
图3碗扣支架的总体变形
图4碗扣支架的杆件应力
图5方木的应力
图6碗扣支架立杆的支撑反力
由计算可知:
1.碗扣支架的最大轴向应力为30MPa<[σ]=140MPa;
2.15×15cm方木的最大组合应力6.5MPa<[σ]=9.5MPa;
3.碗扣支架立杆的最大反力为12.3kN<[P]=30kN。
三、基础计算
地基处理:
将地表腐殖土及软弱土层清除,平整碾压;在压实后的地面上分层填筑灰土,分层碾压,每30cm一层,厚度90cm;碾压稳定后,观察无辙痕、无沉降,再进行地基承载力检测,灰土地基承载力要求大于150Kpa;对于承台四周回填部分,应采用灰土换填压实至地面。
处理后的基础顶面高出原地面不小于30cm,并做1%的横坡便于排水,在地基四周挖好排水沟。
地基处理的宽度为16m,以满足支架搭设需要。
地基处理完毕后其顶面浇筑20cm厚C30混凝土作为地面防水层和地基持力层,以确保支架基础的稳定性。
按手工计算结果单根立柱的最大压力为21.5kN,按MIDAS计算的单根立柱最大压力为12.3kN,这里采用21.5kN。
立杆纵向间距0.6m,由根据上述计算每根立杆传递给垫木的压强为:
垫木满足要求。
每排垫木传递给C30混凝土地基的压强为
C30混凝土基础满足要求。
单排方木承受的重量为60cm×60cm面积上的砼、模板、方木、施工荷载和振捣荷载以及自身重量,则单排方木传递给地基的压强为:
换填灰土地基承载力达到150KPa即可满足要求。
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