支架计算书知识讲解.docx
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支架计算书知识讲解
万州区长江二桥至密溪沟段消落带
生态库岸综合整治工程(三标段)
(桃子园大桥)
连续梁0号块
施
工
专
项
方
案
审批人:
审核人:
编制人:
编制单位:
苏州市政园林工程集团有限公司
编制时间:
2016年9月
一工程概况
桃子园大桥桥型布置为左幅桥上部结构为(55+100+55)m+(3x25)m预应力混凝土连续梁,左幅桥全长295m,右幅桥为(55+100+55)m预应力混凝土连续梁,右幅桥全长220m。
桥墩下部结构为11号主墩基础采用6根φ1.8m钻孔灌注桩,桩基呈行列式布置:
横向间距4.5m、纵向间距4.5m;桩底高程147.728m,左右幅桥桩长均为30m;桥墩基础设计为端承桩基础。
承台为矩形承台,平面尺寸为12.6m×8.1m。
承台厚3.5m。
墩身采用等截面矩形实体花瓶墩,墩高左幅桥为10.5m,右幅桥为9m,桥墩截面尺寸3×7.26m,四周设r=0.3m的倒角。
12号主墩基础采用6根φ1.8m钻孔灌注桩,桩基呈行列式布置:
横向间距4.5m、纵向间距4.5m;左右幅桥桩长均为30m;桥墩基础设计为端承桩基础。
承台为矩形承台,平面尺寸为12.6m×8.1m。
承台厚3.5m。
墩身采用等厚度矩形实体花瓶墩,墩高左幅桥为20m,右幅桥为16.5m,单幅墩标准截面3×7.26m,四周设r=0.3m的倒角。
主桥上部结构为(55+100+55)m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁,采用分离的上、下行独立的两幅桥,单幅桥采用单箱双室截面,跨中箱梁中心高度为2.5m,支点处箱梁中心梁高6.5m,由距主墩中心2.5m处往跨中方向46.5m段按1.8次抛物线变化。
箱梁根部底板厚80cm,跨中底板厚28cm,箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次抛物线变化。
箱梁腹板根部厚75cm,跨中厚50cm,箱梁腹板厚度在腹板变化段按直线段渐变,由厚75cm变至至50cm。
箱梁顶板厚度30cm。
箱梁顶宽18.49m,底宽9.786m,顶板悬臂长度外侧2.5m内侧2.4m,悬臂板端部厚18cm,根部厚65cm。
箱梁顶设有2%的单向横坡。
箱梁浇筑分段长度依次为:
12m(0号段)+3×3.0m+4×3.5m+5×4.0m。
0号块箱梁长12m(墩柱中心线两边各6米),设计为单箱双室截面,顶宽18.49m、顶板悬臂长度外侧2.5m内侧2.4m,底宽9.786m,梁高6.5m,底板厚80cm,顶板厚度30cm,腹板厚度75cm,悬臂板端部厚18cm,根部厚65cm,箱梁顶设有2%的单向横坡。
二专项施工方案概况
0号块支架采用钢管柱贝雷梁结构。
墩身两侧各设置2排3根钢管柱,靠近墩身处钢管布置在承台上,外侧钢管置于C30砼基础基础或φ120钻孔桩上(12号墩靠中跨侧)。
基础尺寸为3.0×3.0×1.0m;支撑柱顶一次主梁采用2根Ⅰ50b工字钢组合梁,横桥向布置,长18米。
二次分配梁采用14排单层普通型贝雷梁,顺桥向布置。
每两排之间用90cm或135cm跨横撑连接,墩身外侧翼缘板处3排贝雷梁按12米通长布置,墩身处贝雷梁靠墩身布置,多余部分作为操作平台。
贝雷梁上横向布置Ⅰ14工字钢,间距60cm,悬段处设置顶托支架,翼板下搭设盘扣支架。
在纵向铺设Ⅰ14工字钢分配梁,横向铺设10cm×10cm@20木枋,铺设12mm竹胶模板。
三专项施工工艺及主要施工方法
0号块现浇支架采用钢管贝雷膺架,墩身两侧各设置2排3根钢管柱,靠近墩身处钢管布置在承台上,外侧钢管置于C30砼基础基础或φ120钻孔桩上(12号墩靠中跨侧)。
基础尺寸为3.0×3.0×1.0m。
外侧模用钢模板,内模采用钢管脚手架竹胶模板。
砼采用商品砼,罐车运输,臂架泵输送入模,0号块分两次浇筑,第一次浇筑4.5,底二次浇筑2米。
1)施工工艺流程
2)施工方法
(1)临时基础地基处理
外侧钢管除12号墩靠中跨段采用钻孔灌注桩外,其余采用3.0×3.0×1.0m基础,地基承载力不小于0.25Mpa;内侧钢管设置承台上。
施工前,先平整施工场地,再进行砼基础和钻孔灌注桩测量放样。
扩大基础必须置于原状土上,保证地基承载力需要,基础周围做好排水处理,周边设置排水沟。
在钢管立柱的对应位置预埋80×80cm厚度10cm的底座钢板,钢板焊接4根长的φ25钢筋,锚固长度50cm,采用塞焊。
(2)支架安装
钢管质量验收合格后,切割下来制作支撑柱。
钢管接长采用内衬外套钢管对接焊接方式接长,确保支撑柱上下同心。
支架柱采用汽车吊拼装就位、焊接组装。
依次拼装钢管立柱、桁撑,钢管柱上座板采用80×80cm厚度20cm钢板,钢管柱的上下座板各设4块1cm厚15×15cm的三角加劲板。
钢管安装时要求横、纵向钢管中心在一条直线上,并保证钢管的垂直度。
支撑柱安装后架设一次主梁(2根Ⅰ50工字钢组合梁)。
横联采用焊接1cm后10×30cm钢板,达到整体效果,工字钢接长采用1cm厚拼接板搭接焊等强连接。
贝雷梁航姐按设计图逐根组装,每2片为一组,中间设置标准桁撑,以求稳定防侧,然后使用吊车逐根吊装就位。
贝雷梁上设置Ⅰ14工字钢分配梁,间距60cm,悬臂部分搭设顶托,翼板部分搭设盘扣钢管,再铺设Ⅰ14工字钢分配梁,10×10cm木枋、底模。
(3)支架拆除
待预应力形成后,开始拆除支架。
拆除支架先松顶托,之后拆除模板,拆除Ⅰ14工字钢,将贝雷梁桁架滑移至箱梁外侧—掉下—解开,拆下一次主梁,最后拆除支撑柱。
四支撑架设计验算
(一)施工方案编制依据
1)施工方案编制依据
1)施工设计图;
2)交通部交计发[1998]23号《交通部国防交通储备器材管理规定》的通知(装配式公路钢桥使用手册);
3)《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008;
4)《建筑施工模板安全设计规范》JGJ162-2008
5)《钢结构设计规范》GB50017-2003
6)《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
(二)施工方案设计参数
1、钢材弹性模量E=2.1×105Mpa;
2、Q235钢材抗拉、抗压设计控制强度f=210Mpa,剪切强度fv=125Mpa,贝雷梁桁架的允许压应力及弯应力为f=273Mpa,剪切强度fv=208Mpa;
3、钢筋砼容重rc=26KN/m;
4、结构安全系数K=1.3;
5、二次分配梁允许桡度[ω]=L/500;
6、恒载系数1.2,活载系数1.4;
7、施工人员及机械荷载约100KN;
8、模板重量q=2.5KN/m2。
(三)荷载计算
1、计算梁横截面积
梁段支撑部分标准横断面如下:
2、荷载计算
箱梁全宽B=18.49m,梁高h=6.05m,按0B断面积A=262511cm2,12米长共计315方。
0号块砼为530方,墩顶部分砼220方,悬臂部分砼为310方。
①结构横载q1=1.05rcA=716.7KN/m;
②模板重量q2=2.5B=46.25KN/m;
③支架重量q3=15%q1=107.5KN/m,(暂按以往经验估算);
④施工人员和机械荷载q4=100/12=8.33KN/m;
设计计算荷载:
q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=1056.2KN/m,
计算荷载放大系数:
K=1.47
3、荷载分配
经Midas计算结果为:
弯矩:
Mmax=704.1KN.m,Mmin=-1408.3KN.m;
剪力:
Qmax=2112.4KN,Qmin=-2112.4KN;
支点反力:
RA=RD=2165.2KN,RB=RC=4172KN。
(四)内力计算及结构设计
1、钢管支撑柱
根据荷载计算的支点反力结果判定,纵向钢管支撑柱RB(或RC)点的分担荷载最大。
故以此为计算设计对象。
纵向钢管支撑柱RB及RC点的横断面支撑结构如图。
横向每个支撑点布置3根φ600、壁厚10mm钢管柱。
钢管柱按等面积荷载布置,为设计计算简便,以受载最大的RB及RC截面支撑点为基准计算。
将横截面面积分三等分,每根支撑柱置于对应面积重心位置,实现等面积荷载分配布置法,每一支撑柱分担的标准横断面积为8.75m2,对应分担的最大计算荷载为R=1391KN。
支架最大高度为23米,模板、分配工字钢及贝雷梁的总高度为2.5米,支撑柱受压杆高度为20.5米。
(1)钢管柱几何参数
钢管柱直径φ600、壁厚10mm钢管,其截面特性为:
Ix=80634cm4,A=185.26cm2,ix=41.725cm;长细比λ=49.13<150,满足要求,属于短压杆,折减系数ψ=0.86。
支撑柱按两端铰接结构设置,自由受压系数μ=1。
(2)强度简算
允许支撑能力[R]=ψfvA=3341KN,安全系数K=2.4,满足要求。
(3)压缩量
△h=Rh/EA=1391=7.3mm。
(4)扩大基础计算
①基底应力计算
单根钢管桩上部荷载176.5×1.1=194.2t,扩大基础自重为(3×3×0.6+1.5×1.5×0.4)×2.4=11.88t,钢管桩及平联自重为0.128×21+0.061×4×3=3.42t。
地基承受的总荷载为194.2+11.88+3.42≈209.5t,基底应力:
,
为保证支架安全,因此要求地基承载力不小于0.25MPa。
若地基承载力小于0.25MPa。
支架基础大小应作适度调整。
②基础抗冲切计算
应计算两个地方的抗冲切能力,一是计算钢管桩底部与基础顶面交界处基础的抗冲切能力,二是计算基础变阶处的抗冲切能力。
计算基础的抗冲切能力时,应扣除相应砼的自重。
砼的抗剪强度一般按抗拉强度值的0.7倍考虑。
A、柱与基础顶交界处的抗冲切能力
作用在基础顶面的荷载F=194.2+3.42=197.6t=1976KN,扩散角45°。
参照2002版《建筑地基基础设计规范》,交界面C30砼可承受的冲切力:
,基础顶面满足抗冲切要求!
B、基础变阶处的抗冲切能力
基础变阶处的荷载计算时,应考虑变阶顶面的砼,F=1976+1.5×1.5×0.4×24=1998kN,扩散角45°。
,基础变阶处满足抗冲切要求!
③基底抗弯计算
基底的压应力为0.23MPa,将基础倒置,计算模型简化为悬臂梁,如下图:
计算悬臂端根部的最大应力为:
C30素砼的抗拉强度设计值为1.43MPa,因此基础素砼即满足抗弯要求!
考虑到基础砼性能可能较差,存在离析,厚度不够等情况,要求基础底板构造性双向配筋,钢筋型号根据工地现场废旧材料确定,暂且按φ10@30cm配筋。
遇软硬不均地基时,为防止基础裂断,要求基础底板及顶板双向构造性配筋。
2、一次主梁
由于纵向钢管支撑柱RB(或RC)点支撑分担荷载最大,横向主梁在此处分担的荷载也最大,经Midas软件计算,最大内力为:
最大负弯矩Mmin=-571.8KN.m;最大正弯矩Mmax=152.7KN.m:
最大剪切内力Tmax=743.2KN。
一次主梁选用Ⅰ50b工字钢,材质Q235。
其几何特性:
横截面积A=129.25cm2,横截面惯性距Ix=48556cm4,Ix/Sx=42.3cm,d=14mm。
工字钢水平放置。
①求所需Ⅰ50b工字钢数量
假设需要n跟。
以最大负弯矩Mmin=571.8KN.m为控制值,采用允许应力法求所需根数n。
由公式σ=kMmaxYmax/nIx≤f得到:
nIx=72830cm4,所需根数n=1.5根,选用2根Ⅰ50b工字钢。
②验算剪应力
最大截面剪应力:
τmax=Tmax/nd(Ix/Sx)=62.7Mpa<fv=125MPa,满足要求。
③验算扰度ω
a、外悬臂端(Mmax=-571.8KN.m)下扰度(L=385cm)
由力法可得:
在q=1状态下,M1=-ql2/2=-7411250,ω1=ql4/8EI=0.09。
由ω/Mmax=ω1/M1,ω=ω1Mmax/M1=6.9mm,小于L/500=7.7mm。
满足要求。
b、跨中最大正弯矩(Mmax=152.7KN.m)最大扰度(L=251cm)
由力法可得:
在q=1状态下,M1=ql2/8=787500,ω1=5ql4/384EI=0.003。
由ω/Mmax=ω1/M1,ω=ω1Mmax/M1=0.6mm,小于L/500=5mm。
满足要求。
3、贝雷梁计算
(1)贝雷梁的物理参数
型号
几何特征
容许内力
单排单层不加强型
Ix(cm4)
W(cm3)
弯矩(KN.m)
剪力(KN)
抗压应力f(Mpa)
剪应力fv(Mpa)
250497.2
3578.5
788.2
245.2
经常光顾□偶尔会去□不会去□273
208
大学生对手工艺制作兴趣的调研
(2)计算所需贝雷桁架梁数量
秘诀:
好市口+个性经营根据荷载分布简图计算得到各个支撑点分担荷载为:
RA=RD=2165.2KN,RB=RC=4172KN,根据支撑架布置,RA及RD支点的贝雷桁架承载能力每片为310KN,RB及RC的贝雷桁架承载能力每片为620KN。
“碧芝”隶属于加拿大的beadworks公司。
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迪美有300多家商铺,不包括柜台,现在这个商铺的位置还是比较合适的,位于中心地带,左边出口的自动扶梯直接通向地面,从正对着的旋转式楼拾阶而上就是人民广场中央,周边4、5条地下通道都交汇于此,从自家店铺门口经过的90%的顾客会因为好奇而进看一下。
A及D点需要贝雷桁架梁:
n=7片。
2、消费者分析B及C点需要贝雷桁架梁:
n=7片。
在实际布置中,考虑外侧翼缘板下外悬臂较大以及两片横向连接形成稳定结构,实际按14片布置。
众上所述,我们认为:
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(3)验算贝雷桁架整体抗弯能力
二、大学生DIY手工艺制品消费分析经计算,贝雷桁架截面最大弯矩为RB及RC支撑处的柱顶负弯矩,为Mmax=1408.3KN.m。
14排贝雷桁桁架的总抗弯能力为:
M抗=14M1=14×788.2=11034.8KN.m,远大于荷载最大弯矩,满足要求
(4)抗剪切能力验算
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“品牌效应”是商家梦寐以求的制胜法宝。
经计算,贝雷桁架截面最大剪力Tmax=2112.4KN,14排贝雷桁桁架的抗剪允许应力[τ]=14×245.2=3432.8KN.m>Tmax,满足要求。
“碧芝”隶属于加拿大的beadworks公司。
这家公司原先从事首饰加工业,自助首饰的风行也自西方,随着人工饰品的欣欣向荣,自制饰品越来越受到了人们的认同。
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迪美有300多家商铺,不包括柜台,现在这个商铺的位置还是比较合适的,位于中心地带,左边出口的自动扶梯直接通向地面,从正对着的旋转式楼拾阶而上就是人民广场中央,周边4、5条地下通道都交汇于此,从自家店铺门口经过的90%的顾客会因为好奇而进看一下。
(5)验算最大扰度ω
验算向下弯曲扰度,向下最大弯矩Mmax=704.1KN.m。
由力法可得:
在q=1状态下,M1=-ql2/8=20000,ω1=5ql4/384EI=0.0063。
由ω/Mmax=ω1/M1,ω=ω1Mmax/M1=2.2mm,小于L/500=8mm。
满足要求。
(6)贝雷桁架梁的布置
横断面全幅宽度共计14片贝雷桁架梁,按等面积布置。
3、贝雷梁上横向分配梁
贝雷桁架梁上横向分配梁采用Ⅰ14工字钢,间距60cm,最大支撑跨度135cm,每根工字钢承担的荷载Q=0.6×1056.2=634KN。
Ⅰ14工字钢几何特征:
横截面积A=21.5cm2,横截面积惯性矩Ix=712cm4。
经Midas计算,Ⅰ14工字钢最大弯矩Mmax=6.5KN.m,最大剪力Tmax=39.9KN。
①验算弯曲应力
最大弯曲应力:
σ=MmaxYmax/Ix=73.03MPa<f=210Mpa,满足要求。
②验算剪应力
最大剪切应力:
τ=Tmax/A=3.02Mpa<fv=125Mpa,满足要求。
③验算扰度ω
a、外悬臂端(Mmax=-1KN.m)下扰度(L=85cm)
由力法可得:
在q=1状态下,M1=-ql2/2=-361250,ω1=ql4/8EI=0.04。
由ω/Mmax=ω1/M1,ω=ω1Mmax/M1=0.1mm,小于L/500=1.7mm。
满足要求。
b、跨中最大正弯矩(Mmax=6.5KN.m)最大扰度(L=135cm)
由力法可得:
在q=1状态下,M1=ql2/8=227813,ω1=5ql4/384EI=0.029。
由ω/Mmax=ω1/M1,ω=ω1Mmax/M1=0.8mm,小于L/500=2.7mm。
满足要求。
(五)结论
以上验算结果均满足相关规范要求,设计方案安全可行。