项目盖梁支架安全验算.docx

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项目盖梁支架安全验算

盖梁支架安全验算书

一、支架搭设说明

桥梁共7座，全部为墩柱式结构，上部为盖梁，盖梁施工采用抱箍法。

侧模采用6mm厚钢板，背肋采用[10槽钢，间距100cm；对拉杆采用Ф16mm圆钢；底模采用1.5cm厚竹胶板，分配梁采用10×10cm方木，间距30cm，在墩柱处采用I10#工钢加强；横梁采用25b工字钢，长5m（预留操作平台位置），间距0.6m；纵梁采用56a双拼工钢，长18m（上庄大桥左线长20m），间距1.9～2.5m（工钢离开墩身25cm）；抱箍采用两块半圆弧型钢板（板厚t=16mm，A3钢）制成，高1300cm，并设4道1.6cm厚三角形劲板，同时劲板作牛腿面使用，采用56根M24的高强螺栓（10.9级）连接，螺栓的扭矩要求M≥67kg·m。

抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力，是主要的支承受力结构。

为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面保护，在墩柱与抱箍之间设一层2～3mm厚的橡胶垫。

二、支架计算

墩柱间距5.6m，墩帽梁尺寸为及浇筑的混凝土方量如下：

从表中可以看出，正交时盖梁的最大浇筑方量为70.74方。

斜交时最大方量为：

84.85方。

计算中取左幅1#墩进行检算。

1、受力检算

1.1侧模（需计算最大侧压力）

侧模采用6mm厚钢板，背肋采用[10槽钢，间距100cm；对拉杆采用Ф16mm圆钢；

根据公式：

公式1：

公式2：

式中：

F--新浇混凝土对模板的最大侧压力

h---有效压头高度（m）

V---混凝土浇筑速度（m/h），暂定为1m/h

t0---新浇混凝土的初凝时间（h）,暂定为2h

γ---混凝土体密度（KN/m3），取26KN/m3

K1---外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺缓凝

作用的外加剂时取1.2。

本次计算取1.2。

K2---混凝土塌落度影响修正系数，塌落度小于30mm时，取

0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15。

本次计算取1.15

根据公式1：

P=15.7872KN；

公式2:

h=0.6072m

1.2底模

底模采用1.5cm厚竹胶板，分配梁采用10×10cm方木，间距20cm，在墩柱处采用I10#工钢加强；横梁采用25b工字钢，长5m（预留操作平台位置），间距0.6m；纵梁采用56a双拼工钢，长18m（上庄大桥左线长20m），间距1.9～2.5m（工钢离开墩身25cm）。

2.1、竹胶板验算

竹胶板力学参数（竹胶板取100cm）：

I=48.6cm4W=54cm3S=40.5cm3

验算过程所要考虑的荷载（横桥向长度取1m计算）：

施工人员荷载：

q1=2.5×1=2.5KN/m

振捣荷载:

q2=2.0×1=2KN/m

梁体自重：

q3=（2.691×0.85+1.9×0.15）×26=66.8811KN/m

q=q1＋q2＋q3=1.4×（2.5＋2）＋1.2×66.8811=88.62KN/m

按简支梁计算：

Mmax=1/8×q×l2=1/8×66.8811×0.12=0.0836KN·m

σ=M/W=（0.0836×106）/（54×103）=1.548MPa<[σ]=40MPa（取A类较小值）

2.2、方木验算

10cm×10cm方木力学参数：

I=833.3cm4W=166.7cm3A=100cm2S=125cm3

（1）墩柱中间方木受力验算：

验算过程所要考虑的荷载：

施工人员荷载：

q1=2.5×0.2=0.5KN/m

振捣荷载:

q2=2.0×0.2=0.4KN/m

梁体自重：

q3=2.691×0.2×26=13.9932KN/m

q=q1＋q2＋q3=1.4×（0.5＋0.4）＋1.2×13.9932=18.052KN/m

按简支梁计算：

Mmax=1/8×q×l2=1/8×18.052×0.62=0.81234KN·m

σ=M/W=0.81234×106/（166.7×103）=4.873MPa<[σ]=11MPa（取强度等级TB11）

抗弯强度符合要求

V=1/2ql=1/2×18.052×0.6=5.42KN

τ=V·S/（I·tw）

=5.42×1000×125×103/（833.3×104×100）

=0.813MPa＜fv=1.3MPa（取强度等级TB11）

抗剪强度符合要求。

ω=5×q×l4/（384×E×I）=5×18.052×6004/（384×7000×833.3×104）=0.52mm

挠度符合要求.

（2）墩柱处方木受力验算：

此处方木受力与墩柱间一样，不同的是方木的计算距离

按简支梁计算：

Mmax=1/8×q×l2=1/8×18.052×22=9.026KN·m

σ=M/W=9.026×106/（166.7×103）=45.1MPa>[σ]=11MPa

抗弯强度不符合要求

处理方法：

在方木间加铺10#工钢

10#工钢[σ]=215MPa>45.1MPa，满足受力要求

ω=5ql4/384EI=（5×9.026×20004）/（384×2.1×105×245×104）=3.65mm＜[f]=l/400=5㎜

挠度符合要求。

2.3、25b工字钢的验算

25b工字钢钢力学参数

I=5280cm4W=423cm3q=42.03kg／m

A=53.541cm2S=247.89cm3

验算过程所要考虑的荷载：

施工人员荷载：

q1=2.5×0.6=1.5KN/m

振捣荷载:

q2=2.0×0.6=1.2KN/m

梁体自重：

q3=2.366×0.6×26=36.91KN/m（取最不利情况，即小里程方向）

q=1.4×（1.5＋1.2）＋1.2×36.91=48.072KN/m

按简支梁计算：

Mmax=1/8×q×l2=1/8×48.072×2.32=31.79KN·m

σ=M/W=31.79×106/（423×103）=75.15MPa<[σ]=215MPa

抗弯强度符合要求

V=1/2ql=0.5×48.072×2.3=55.283KN

τ=V·S/（I·tw）

=55.283×1000×247.89×103/（5280×104×10）

=25.955MPa

抗剪强度符合要求

ω=5×q×l4/（384×E×I）=5×48.072×23004/（384×206×103×5280×104）=1.61mm

挠度满足要求。

2.4、56a工字钢的验算

56a工字钢的力学参数：

I=65600cm4W=2340cm3q=106.316kg／m

A=135.435cm2S=1375.262cm3

（1）验算过程所要考虑的荷载：

施工人员荷载：

q1=2.5×2.2=5.5KN/m

振捣荷载:

q2=2.0×2.2=4.4KN/m

支架荷载：

q3=25b工钢荷载+自重=6.7+4.6=11.3KN/m

梁体自重：

q4=84.84/17.782×26=124.05KN/m

q=q1＋q2＋q3＋q4=1.4×（5.5＋4.4）＋1.2×（11.3＋124.05）=176.28KN/m

（2）力学计算模型

建立力学模型如下图所示：

图纵梁计算模型图

（3）结构力学计算

上所示结构体系为一次超静定结构，采用位移法计算。

①计算支座反力RC：

第一步：

解除C点约束，计算悬臂端均布荷载与中间段均布荷载情况下的弯矩与挠度

C点位移量：

C点位移量：

第二步：

计算C点支座反力RC作用下的弯矩与挠度

第三步：

由C点位移为零的条件计算支座反力RC

由假定支座条件知:

∑fc=0

求得：

②计算支座反力Ra、Rb

由静力平衡方程解得：

③弯矩图

根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图：

（4）纵梁结构强度验算

①根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，代入q后

MB=4.771q=4.771×176.28=841.032kN·m

σ=M支/W=841.032×106/（2340×4×103）=89.854MPa<[σ]=215MPa

②纵梁最大挠度

=1.82mm

2.5、抱箍计算

2.5.1抱箍承载力计算

2.5.1.1荷载计算

每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：

支座反力：

RA=RB=[2（l+a）-5.87]q/2=6.62×176.28/2=1166.974kN

RC=5.87q=5.87×176.28=1034.764kN

以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。

2.5.1.2抱箍受力计算

（1）螺栓数目计算

抱箍体需承受的竖向压力N=1166.974kN

抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426页：

M24螺栓的允许承载力：

[NL]=Pμn/K

式中：

P---高强螺栓的预拉力，取225kN;

μ---摩擦系数，取0.3；

n---传力接触面数目，取1；

K---安全系数，取1.7。

则：

[NL]=225×0.3×1/1.7=39.7kN

螺栓数目m计算：

m=N’/[NL]=1166.974/35.5≈33个，取计算截面上的螺栓数目m=34个。

（2）螺栓轴向受拉计算

砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算

抱箍产生的压力Pb=N/μ=1166.974kN/0.3=3889.91kN由高强螺栓承担。

则：

N’=Pb=3889.91kN

抱箍的压力由34条M24的高强螺栓的拉力产生。

即每条螺栓拉力为

N1=Pb/34=3889.91kN/34=114.41kN<[S]=225kN

σ=N”/A=N′（1-0.4m1/m）/A

式中：

N′---轴心力

m1---所有螺栓数目，取：

56个

A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2

σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=3889.91×（1-0.4×56/34）/（56×4.52×10-4）=107.12MPa＜[σ]=140MPa

故高强螺栓满足强度要求。

（3）求螺栓需要的力矩M

①由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1

u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数

L1=0.015力臂

M1=0.15×114.41×0.015=0.258KN.m

②M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°

M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2

[式中L2=0.011（L2为力臂）]

=0.15×114.41×cos10°×0.011+114.41×sin10°×0.011

=0.404（KN·m）

M=M1+M2=0.258+0.404=0.662（KN·m）

=66.2（kg·m）

所以要求螺栓的扭紧力矩M≥66.2（kg·m）

2.5.2抱箍体的应力计算：

（1）抱箍壁为受拉产生拉应力

拉力P1=18N1=18×130.6=2351（KN）

抱箍壁采用面板δ16mm的钢板，抱箍高度为1.3m。

则抱箍壁的纵向截面积：

S1=0.016×1.3=0.0208（m2）

σ=P1/S1=2351/0.0208=113（MPa）＜[σ]=140MPa

满足设计要求。

（2）抱箍体剪应力

τ=（1/2RA）/（2S1）

=（1/2×1166.974）/（2×0.0208）

=14.03MPa<[τ]=85MPa

（3）第四强度理论

σW=（σ2+3τ2）1/2=（1132+3×14.032）1/2

=115.58MPa<[σW]=145MPa

满足强度要求。