故1.2cm竹胶板满足要求。
2.3横方木检算
q1=66.36×0.20=13.27kN/m;(每米q与方木间距的积)
I=bh3/12=0.05×0.13/12=4.17×10-6m4;
W=bh2/6=0.05×0.12/6=8.33×10-5m3;
M=mql2=0.078×13.27×0.62=0.373kN.m(其中m取五跨均布荷载跨中最不利受力弯矩系数,m=0.078)
σ=M/W=0.373×103/(8.33×10-5)
=4.48MPa<[σ]=13Mpa(可)
f=f15q1l4/(100EI)=0.664×5×13.27×0.64/(100×107×4.17×10-6)
=1.37mm<600/400=1.5mm(可)
故横向方木检算满足要求。
2.4纵向方木检算:
支架纵向方木(0.6×0.9米),按支点断面计算(支点断面梁体最重),如支点断面满足要求则普通断面均满足要求;
q4=66.36×0.9=59.72kN/m;
I=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5m4;
W=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3;
M=mq4l2=0.078×59.72×0.92=3.773kN.m;(其中m取五跨均布荷载跨中最不利受力弯矩系数,m=0.078)
σ=M/W=3.773×103/(3.75×10-4)
=10.06MPa<[σ]=13Mpa
f=f1q4l4/(100EI)=0.664×59.72×0.94/(100×107×2.81×10-5)
=0.93mm<900/400=2.25mm。
故纵向方木满足要求。
2.5碗扣立杆钢管检算
按支点断面计算(支点断面梁体最重),如支点断面满足要求则跨中断面均满足要求;
2.5.1承载力验算
支点碗扣支架设计为立杆间距0.6×0.9m,横杆步距1.2m,取5跨,每跨共计N=8.25×4.5=37.13m2,整跨总受力为F=37.13×69.96=2597.61kN
根据碗扣式脚手架设计荷载:
横杆步距为1.2米时,每根立杆的设计荷载为30kN。
立杆间距0.6m×0.9m,则立杆数为:
n=(int(8.25/0.6)+1)*(int(4.5/0.9)+1)=90根
每根碗扣承载力为:
2597.61/90=28.86kN<[N]=30kN
故满足要求。
2.5.2碗扣立杆稳定性检证:
碗扣钢管规格为内径r=0.021m,外径R=0.024m
则:
I=3.14×(R4-r4)/4=10.78×10-8m4
A=3.14×(R2-r2)=4.24×10-4m2
γ=(I/A)1/2=0.0159m
λ=1.2/0.0159=75
由λ=75,查稳定性系数表中查出:
φ=0.682
则[N]=ΦA[σ]=0.682×424×[215]=62.2kN
钢管承受的重量为:
N=28.86kN<[N]=69.5kN(可)
故稳定性满足要求。
3、普通支架基础及地基承载力验算
地基基层土为新填强风化页岩,容许承载力为[σ]=130Kpa,采用50cm弱风化页岩进行地基加固,经碾压后压实度达93%以上,地基承载力可达600kpa,后采用C20混凝土浇注10cm垫层,支架基础采用35×35×20cm条石垫块(强度达30Mpa以上)。
垫块底σ1=N/A=28.6÷(0.35×0.35)=233.5kpa<kb[σ]=0.5*11000=5500kpa,(kb为地基承载力调整系数,查表取0.5,11000为C20砼轴心抗压强度11Mpa)
冲切角以45o通过混凝土垫层向下扩散到弱风化页岩加固层,则该处地基附加应力为:
σh=LBσ1/[LB+(L+B+4/3*htanθ)×htanθ]
=0.35×0.35×233.5/[0.35×0.35+(0.35+0.35+4/3×0.1×tan45o)×0.1×tan45o]=13.21kpa
弱风化页岩容重按γ=18kN/m3,
σH=σh+γ×h=13.21+18×0.5=22.21kpa,
[σH]≥σh/kb=22.21÷0.5=44.42kpa<[σ]130kpa,[σH]为软基容许承载力
故该方案可行。
二、跨线门洞支架检算
1.支架施工方案
本石佛互通文兴路跨线桥上跨文化至兴隆镇公路,为保证箱梁浇注施工期间车辆和行人正常通行,拟采用碗口式支架、工字钢搭设机动车辆通行门洞(宽度4.5米,高度不小于4.5米)和非机动车辆通行门洞(宽度为2.0米、高度不小于3.0米)各1个。
机动车道门洞支架从上至下依次采用竹胶板(厚1.2cm)+横向方木(5×10cm,间距20cm)+纵向18号工字钢(间距18cm)+横向18号工字钢(间距30cm)+碗扣支架(纵向间距30cm×横向间距60cm,横杆步距为120cm)。
非机动车道门洞支架从上至下依次采用竹胶板(厚1.2cm)+横向方木(5×10cm,间距20cm)+纵向18号工字钢(间距60cm)+横向18号工字钢(间距30cm)+碗扣支架(纵向间距30cm×横向间距60cm,横杆步距为120cm)。
支架施工前地基处理;先完成桥墩、桥台基坑的分层回填,并确保达到的压实密实,然后做根据不同的地面情况进行不同的处理,清表后用50cm厚弱风化页岩摊铺碾压处理,压实度以93%控制,后在门洞两侧碗口支架位置采用C20混凝土浇注50cm基础,详见“箱梁浇注支架示意图”。
2、跨线支架、方木及模板检算
2.1检算依据及主要受力荷载情况
本次机动车道门洞支架验算取文兴跨线桥右幅第二孔箱梁的除翼缘板跨中断面。
跨中箱梁除翼缘板截面面积S=6.53m2,则:
梁体自重q/a=6.53×26/8.25=20.58kN/m2;
混凝土振捣q/b=3kN/m2;
模板自重q/c=2kN/m2;
施工人员及机具q/d=3.5kN/m2;
支架自重q/e=3kN/m2。
总荷载:
Ga=20.58+3+2+3.5=29.08kN/m2;
qc=29.08×1.2=34.9kN/m2(取1.2安全系数)(用于模板、方木、横杆检算)
总荷载:
Gb=20.58+3+2+3.5+3=32.08kN/m2;
qd=32.08×1.2=38.50kN/m2(取1.2安全系数)(用于支架立杆检算)
2.2模板检算
通道处模板形式和普通支架断面一样,已在普通支架中经过验算,满足要求,不再重复计算。
2.3横向方木验算
通道处横向方木形式、间距和普通支架断面一样,已在普通支架中经过验算,满足要求,不再重复计算。
2.4机动车道门洞纵向[18工字钢验算:
q2=qa×L=38.5(跨中断面)×0.18=6.93kN;(L为工字钢横向间距)
18#工字钢截面惯性矩:
I=0.1669×108mm4;
截面抵抗矩:
W=1.854×105mm3;
容许应力:
[σ]=170Mpa;
弹性模量:
E=2.1×105Mpa;
M=[(g1+g2)×L1×L22]/8=[38.5×0.18×4.52]/8=17.54KN.m
弯曲强度:
σ=M/W=17.54×106/1.854×105=94.6Mpa<[σ]=170Mpa,满足要求。
验算扰度:
f=[5(g1+g2)×L1×L24]/384EI=5×38.5×0.18×45004/(384×2.1×105×0.1669×108)=10.56mm<4500/400=11.25mm
满足要求。
2.5非机动车道门洞纵向[18工字钢验算:
本次非机动车道门洞支架验算取文兴跨线桥右幅第二孔箱梁的除翼缘板支点断面。
q2=qa×L=69.96(支点断面)×0.6=41.98kN;(L为工字钢横向间距)
18#工字钢截面惯性矩:
I=0.1669×108mm4;
截面抵抗矩:
W=1.854×105mm3;
容许应力:
[σ]=175Mpa;
弹性模量:
E=2.1×105Mpa;
M=[(g1+g2)×L1×L22]/8=[69.96×0.6×22]/8=20.99KN.m
弯曲强度:
σ=M/W=20.99×106/1.854×105=113.21Mpa<[σ]=170Mpa,满足要求。
验算扰度:
f=[5(g1+g2)×L1×L24]/384EI=5×69.96×0.6×20004/(384×2.1×105×0.1669×108)=2.5mm<2000/400=5.0mm
满足要求。
2.6机动门洞碗扣立杆钢管检算
2.6.1承载力验算
通道处支架设计为立杆间距0.3×0.6m,横杆步距1.2m,为保证安全,取计算门洞支架宽度7.0米,梁体除翼板截面积为14.85m2(支点断面),加荷载总重:
按支点断面计算(实际操作是跨中断面,支点断面梁体最重)(14.85×26+3+2+3.5)×7.0=2762.2KN;
2762.2×1.2=3314.64KN(安全系数取1.2);
根据碗扣式脚手架设计荷载:
横杆步距为1.2米时,每根立杆的设计荷载为30kN。
立杆根数:
N=15(根)×4(排)×2(侧)=120根
每根承载力:
3314.64KN÷120=27.622KN<[N]=30KN
故可行。
2.6.2稳定性验算
碗扣钢管规格为内径r=0.02m,外径R=0.024m
则:
I=3.14×(R4-r4)/4=13.48×10-8m4
A=3.14×(R2-r2)=5.53×10-4m2
γ=(I/A)1/2=0.0156m
λ=1.2/0.0156=77
由λ=77,查稳定性系数表中查出:
φ=0.739
则[N]=ΦA[σ]=0.739×553×[170]=69.5kN
钢管承受的重量为:
N=27.622kN<[N]=69.5kN(可)
故稳定性满足要求。
2.7非机动门洞碗扣立杆钢管检算
2.7.1承载力验算
通道处支架设计为立杆间距0.3×0.6m,横杆步距1.2m,取计算门洞支架宽度4.5米,梁体除翼板截面积为14.85m2(支点断面),加荷载总重:
(14.85×26+3+2+3.5)×4.5=1775.7KN;
1775.7×1.2=2130.84KN(安全系数取1.2);
根据碗扣式脚手架设计荷载:
横杆步距为1.2米时,每根立杆的设计荷载为30kN。
立杆根数:
N=15(根)×3(排)×2(侧)=90根
每根承载力:
2130.84KN÷90=23.68KN<[N]=30KN
故可行。
2.7.2稳定性验算
钢管承受的重量为:
N=23.68kN<[N]=69.5kN(可)
故稳定性满足要求。
3、门洞支架基础及地基承载力验算
门洞地基部分为老路基,地基承载力可达800kpa,部分为强风化页岩土,容许承载力为[σ]=130Kpa,采用弱风化页岩进行地基加固,经碾压后压实度达93%以上,地基承载力可达600kpa,后采用C20混凝土浇注50cm垫支架基础。
验算取支点断面,梁体截面积16.25m2,跨径12m,安全系数取1.2。
支架基础σ1=N/A=(16.25×12×26×103)×1.2÷(43.9×1.2+45.2×2.1+43.4×1)=31.85kpa<kb[σ]=0.5*11000=5500kpa,(kb为地基承载力调整系数,查表取0.5,11000为C20砼轴心抗压强度11Mpa)
31.85kpa<地基容许承载力为[σ]=600Kpa
故该方案可行。