长沙理工大学特大桥48m支架计算.docx
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长沙理工大学特大桥48m支架计算
附件1理工大学特大桥(32+48+32)m连续梁支架计算书
一、材料选择
木胶合板厚:
18mm,抗弯强度:
20Mpa,弹性模量:
5200Mpa;
木楞宽:
100mm,高:
150mm抗弯强度:
11Mpa,抗剪强度:
1.9Mpa,弹性模量:
9000Mpa;
二、荷载计算
1、本计算书以两联连续梁中墩最高的99#-102#墩跨高云路连续梁为基础。
2、箱梁钢筋混凝土容重26KN/m3。
3、在〖铁路桥涵工程施工安全技术规程〗中规定支架应采用不小于1.1倍施工总荷载的荷载预压,我部决定将系数定为1.2。
4、施工荷载按2.5KN/㎡计算。
5、混凝土振捣荷载按2KN/㎡计算。
三、受力计算
钢管布置,横向:
腹板下间距为30cm,底板中部和翼缘板位置间距为60cm。
纵向间距60cm。
支架立面图
⑴、底模板分布方木(10×10cm)验算:
方木横桥向布置间距为20cm,计算跨径腹板下为30cm,底板中部为60cm。
计算时按简支梁受力考虑,分别验算腹板对应位置和跨中对应位置。
①、腹板对应位置间距为20cm的方木受力验算:
(取30cm的跨径进行计算)
底模处砼箱梁荷载:
P1 = 3.486×26= 90.6kN /m2 (按3.486m砼厚度计算)
模板荷载:
P2 = 200kg/m2=2kN/m2
设备及人工荷载:
P3 =250kg/m2= 2.5kN/m2
砼浇注冲击及振捣荷载:
P4 = 200kg/m2= 2kN/m2
则有P = (P1 + P2 + P3 + P4)=97.1kN/m2
W = bh2/6 = 10×100/6 =167cm3
由梁正应力计算公式得:
σ = qL2/ 8W = (97.1×0.2)×1000×0.32 / 8×167×10-6
= 1.2Mpa <[σ] =8Mpa 强度满足要求;
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:
τ = 3Q/2A = 3×(97.1×0.2)×103×(0.3/2)/ 2×10×10×10-4
= 0.44Mpa< [τ] = 1.9Mpa(参考一般木质)
强度满足要求;
由矩形简支梁挠度计算公式得:
E = 0.09×105Mpa; I = bh3/12 = 833cm4
f max = 5qL4/384EI= 5×(91.7×0.2)×103×103×0.34/384×833×10-8×1×1010
= 0.24mm< [f] = 0.75mm( [f] = L/400 ) 刚度满足要求。
②、底板中部对应位置间距为20cm的方木受力验算:
(取60cm的跨径进行计算)跨中底板和顶板砼总厚度为1.27m,考虑内模支撑和内模模板自重,木枋间距30cm,则有:
底模处砼箱梁荷载:
P1 = 1.27×26 =33.02kN /m2
内模支撑和模板荷载:
P2 = 400kg/m2= 4kN /m2
设备及人工荷载:
P3 = 250kg/m2= 2.5kN /m2
砼浇注冲击及振捣荷载:
P4 = 200kg/m2= 2kN /m2
则有P = (P1 + P2 + P3 + P4)= 41.52 kN/m2
W =bh2/6 = 10×100/6 =167cm3
由梁正应力计算公式得:
σ = qL2/ 8W = (41.52×0.2)×1000×0.62 / 8×167×10-6
= 2.24 Mpa < [σ] = 8Mpa 强度满足要求;
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:
τ = 3Q/2A = 3×(41.52×0.2)×103×(0.6/2)/ 2×10×10×10-4
= 0.37Mpa< [τ] =1.9Mpa(参考一般木质)
强度满足要求;
由矩形简支梁挠度计算公式得:
E = 0.09×105 Mpa; I = bh3/12 = 833cm4
f max = 5qL4 /384EI = 5×(41.52×0.2)×103×0.64/ 384×833×10-8×1×1010
= 0.17mm< [f] =1.5mm( [f] = L/400 )
⑵、顶托纵梁(10cm×15cm方木)验算:
根据支架布置,顶托纵梁的计算跨径为60cm,为简化计算按简支梁受力进行验算,实际为多跨连续梁受力,计算结果偏于安全,仅验算底模下腹板对应位置即可:
纵梁受力验算:
(跨径60cm,荷载分布宽度30cm)
根据腹板部位荷载为P=97.1kN/m2 ,跨中部位荷载为P= 41.52kN /m2;
取荷载P=97.1kN/m2 进行验算:
W = bh2/6 = 10×152/6 =375 cm3
由梁正应力计算公式得:
σ =qL2/8W =(97.1×0.3)×1000×0.62/8×375×10-6
= 3.5Mpa < [σ] =8Mpa 强度满足要求;
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:
τ = 3Q/2A = 3×(97.1×0.3)×103×(0.6/2)/ 2×10×15×10-4
=0.87Mpa< [τ] = 1.9Mpa(参考一般木质)
强度满足要求;
由矩形简支梁挠度计算公式得:
E = 0.09×105 Mpa; I = bh3/12 =2812.5cm4
f max=5qL4/384EI= 5×(97.1×0.3)×103×103×0.64/384×2812.5×10-8×1×1010
= 0.17mm< [f] = 1.5mm( [f] = L/400 )
⑶、立杆强度验算:
钢管立杆(φ48×3.5)的纵向间距为60cm,横向间距腹板下为30cm,底板中部为60cm,因此单根立杆的最大承受力为:
底板中部区域:
41.52×0.6×0.6=14.9KN;腹板区域:
97.1×0.3×0.6=17.5KN箱梁荷载由纵梁集中传至杆顶。
根据受力分析,不难发现立杆最大受力在腹板区域,故以间距为30cm×60cm立杆作为受力验算杆件。
由于大横杆步距为1.2m,长细比为λ=ι/ i = 1200 / 15.78 = 76,查表可得φ= 0.610 ,则有:
[ N ] = φA[σ] =0.610×489×215×10-3 = 64.1 kN
而Nmax =17.5 kN,可见[ N ] > N,
抗压强度满足要求。
另由压杆弹性变形计算公式得:
(按最大高度18.5m计算)
△L = NL/EA =17.5×103×18.5×103/2.1×105×4.89×102
=3.2mm 压缩变形很小
⑷、地基容许承载力验算:
支架钢管底托钢板垫10*10cm的方木的受力面积为300cm2,立杆最大受力17.5KN,单杆地基承载力要求达到583Kpa。
为了增加支架的安全性,对地基换填处理,用振动压路机碾压至无明显轮迹,在处理过的地基上铺30cm的级配碎石,用振动压路机压实,处理后的地基承载力达到800Kpa以上。
在碎石上浇筑15cm的水泥稳定层再次补强,地基承载力达到2000Kpa以上,可以满足了地基承载力要求。
附件2安全防护棚架计算书
1、架体荷载计算
①、预应力钢筋砼箱梁自重(混凝土容重26KN/m3),按变截面箱梁线性及门洞设置位置,取其最大的纵断面处于最不利荷载位置,该断面箱梁的参数如下表:
门洞
梁高
顶板厚
底板厚
腹板厚
底板宽
断面面积
2.771
0.37
0.342
0.45
5.3
8.7
设置跨路门洞最不利荷载断面处的梁体混凝土截面积最大值为:
8.7m2;
梁体每延米混凝土自重P1=8.7m2×26KN/m3=226.2KN/m;
②、模板荷载:
P2=200kg/m2=2kN/m2
③、设备及人工荷载:
P3=250kg/m2=2.5kN/m2
④、砼浇注冲击及振捣荷载:
P4=200kg/m2=2kN/m2
2、支架受力荷载组合
P总=226.2KN/m×5.3m+(2KN/m2+2.5KN/m2+2KN/m2)×5.3m×3.6×4m=1292.5KN
3、过车通道支架受力计算
①、I32b工字钢做纵梁计算(按简支梁计算)
I32b工字钢弹性模量:
E=2.1×105MPa;弯曲容许应力:
[
]=205Mpa;截面惯量W=727cm3;惯性矩Ix=11626cm4;
箱梁底板工字钢间距为60cm,可布置11根,可视为简支梁,受力分析简图如下:
则每根工字钢上受力为:
q=1292.5×1.2/(6×11)=23.5KN/m(取不均匀分配系数为1.2)
工字钢在最不利荷载时的最大弯矩为:
M=0.8ql2(1-4(0.25/5.5)2)/8=65.5KN*m
弯曲应力为:
=90.1MPa≤[
]
挠度计算:
f=ql4(5-24(0.25/5.5)2)/384EIx=9.8mm〈13.3mm(l/400)
②、垫梁受力计算
2I40b工字钢弹性模量:
E=2.1×105MPa;弯曲容许应力:
[
]=205Mpa;截面惯量W=1139cm3;惯性矩Ix=22781cm4;
I32b工字钢每根受力为23.5KN/m,底板处布距60cm,跨径3.6m,翼缘板处布距90cm,跨径3.6cm。
工字钢垫梁底板位置q1=23.5*3.6*11/(6×2)=77.6KN/m;
工字钢垫梁翼板位置q2=23.5*3.6*5/(6×2)=35.3KN/m;
此时,利用结构力学求解器计算可得:
M=93.03KN*m
弯曲应力计算:
挠度计算:
③、钢管立柱受力计算:
钢管立柱最高高度为5m;
单个钢管立柱最大荷载:
P=(77.6*2*6)/3=310.4KN;
根据钢管受力情况,检算其压应力和压杆稳定性:
a)钢管压应力:
b)钢管压杆稳定检算:
确定压杆柔度值:
惯性半径:
压杆柔度系数:
根据柔度λ=63.3,查得稳定系数φ=0.871,
计算压杆的稳定许用应力为:
[σ]st=φ[σ]=0.871×205=178.6MPa
压杆压应力为:
σ=19.8MPa<[σ]st=178.6MPa故压杆稳定。
④支架基础承载力计算
钢管立柱基础承载力计算
=310.4×5/(16.4×1)=94.6KPa≤[P0]
式中:
P上部结构传给基础顶面的压值,取钢管立柱荷载最大时,
Ab基底面积,取16.4m×1m=16.4m2
[P0]设计承载力值25MPa。
(基础为C25混凝土)
通过验算,支架结构形式安全、可靠,满足施工需要。