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(2)连续梁主跨由于地形复杂采用支墩+贝雷梁方式作为上部支撑,主要布置如下:
A、在靠近主墩侧面布置2排直径600mm螺旋钢管,每排5根。
在靠近污水渠一侧均布置螺旋钢管,具体布置参看附图1。
立柱顶部为双支I40a工字钢作为简支梁底座。
B、贝雷梁使用16片。
在靠近北侧翼缘板部位由于跨度较大,需要增加2片贝雷梁。
贝雷梁在翼缘板下以2片为一组,其他均为4片为一组。
C、贝雷梁上部横向布置[14a槽钢,间距0.6m。
上部纵向铺设10*10cm方木在为分配量,间距0.3*0.3m
D、贝雷梁支墩基础为条形基础,基础结构见附图2
2、荷载已知条件
箱梁尺寸:
顶面宽12m,底板宽5.4m,梁高3.334m,梁长112m。
根据设计图纸,主梁重900吨。
(1)施工人员,机具、材料荷载:
P1=1.2kN/m2
(2)砼冲击及振捣砼时产生的荷载:
P2=2kN/m2
(3)梁体钢筋砼自重荷载:
P3=26.5kN/m3
(4)钢模板每延米自重荷载:
P4=4kN/m
碗口支架立杆步距为1.2m时,立杆允许荷载为30KN,轴向应力:
N=30KN。
梁端部:
SI=1.18m2(一侧翼缘板截面积);
SII=4.1m2;
SIII=4.26m2(按照5.4m底板计算)
梁中部:
SII=2.2m2(一侧腹板截面积);
SIII=2.91m2(按照5.4m底板计算)
2、梁端部截面部分支架检算
⑴梁端部荷载分配图(如图所示):
a、I区翼缘板处:
g1=1.18×
1×
26/2.48=12.37kN/m2
b、Ⅱ区腹板处:
g2=59.88kN/m2
c、Ⅲ底板处:
g3=32.12kN/m2
d、Ⅱ区荷载组合
q=1.2(59.88×
1.78+4+1.2)+1.4×
2=136.94kN/m
e、Ⅲ区荷载组合
q=1.2(32.12×
3.46+4+1.2)+1.4×
2=142.4kN/m
(2)Ⅱ区腹板处支架检算
腹板底横向间距30cm,纵向间距60cm。
步距按120cm计算,则单根立杆受力面积为:
0.6×
0.3=0.18m2
单根立杆受压荷载:
136.94/1.78×
0.18=13.85kN<
30kN符合要求
Φ48×
3.5mm钢管,A=489mm2;
钢管回转半径:
I=15.8mm4
①按强度验算:
σ=N/A=13850/489=28.32MPa<
210MPa,符合要求。
(杆件自重产生的应力很小,可以忽略不计)
②稳定性验算
φ值根据长细比λ选取,计算长度:
l0=kμh
上式中k——计算长度附加系数,其值取1.155。
μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,
μ取1.2
h——立杆步距。
模板支架立杆的计算长度l0=1.155×
1.2×
1.2=1.66m
按稳定性计算立杆的受压应力(步距120cm)
长细比:
则轴心受压件的稳定系数Φ=0.491
σ=N/ΦA=13850/(0.491*489)=57.68MPa<
145MPa,符合要求
(3)底板间的满堂支架受力检算
底板间的碗口式脚手架布置按照顺桥向间距60cm,横桥向间距60cm,横杆步距120cm。
底板处满堂支架单根立杆承受压力大小为:
142.2/3.46×
0.36=14.80KN<
30KN
①强度检算:
σ=N/A=14800/489=30.27MPa<
模板支架立杆的计算长度l=1.155×
σ=N/ΦA=14800/(0.491*489)=61.64MPa<
145MPa,符合要求。
由于翼缘板处荷载小于底板荷载,根据经验因此支架也满足要求,无需验算。
3、梁跨中截面部分支架检算
(1)Ⅱ区腹板处支架检算
梁端部荷载分配图(如图所示):
g1=12.37kN/m2
g2=45.76kN/m2
g3=16.7kN/m2
q=1.2(45.76×
1.25+4+1.2)+1.4×
2=77.68kN/m
q=1.2(16.7×
4.54+4+1.2)+1.4×
2=100.02kN/m
底板间5.2m范围的碗口式脚手架布置按照顺桥向间距60cm,横桥向间距60cm,横杆步距120cm。
因为此处支架布置相同,因此只需验算腹板处的荷载即可。
腹板处满堂支架单根立杆承受压力大小为:
77.68/1.25×
0.36=22.37kN
σ=N/A=22370/489=45.75MPa<
σ=N/ΦA=22370/(0.491×
489)=93.17MPa<
由于底板与翼缘板区域荷载小于腹板处荷载,因此不必验算。
箱梁底板下面为10×
10cm方木作为分配梁,方木间距为30cm,跨径有30cm和60cm两种。
10×
10cm方木截面特性如下:
方木弹性模量E(N/mm2):
10000;
方木抗弯强度设计值(N/mm2):
13;
方木抗剪强度设计值(N/mm2):
1.4;
方木的间隔距离(mm):
300;
方木的截面宽度(mm):
100;
方木的截面高度(mm):
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为
W=10×
10*10/6=166.67cm3
I=10×
103/12=833.33cm4
A=10×
10=100cm2
(1)间距为0.3m横向分配梁,跨径0.6m。
(梁端部)
由于方木上部为竹胶板,因此方木荷载按照均布荷载,简支梁跨度为0.6m计算,上部荷载仍按钢管支架荷载组合值计算。
按照腹板处最不利荷载计算。
(1)抗弯承载能力检算:
q=136.94/1.78×
0.3=23.08kN/m
M=ql2/8=23.08×
0.6/8=1.04kN.m
σ=M/w=1.04×
103/166.67=6.23Mpa<[σ]=8mpa
(2)抗剪承载能力检算:
τ=3Q/(2A)
=3×
6924/(2×
0.1×
0.1)=1.03N/mm2<[τ]=1.4N/mm2
(3)挠度检算:
取挠度[f]=L/400=300/400=0.75mm
f1=5ql4/384EI=5*23080*0.64/(384*10000*8.3333)=0.47mm<[f]=1.5mm
(2)间距0.6m横向分配梁(按照梁中部腹板处荷载计算)
间距为0.6m横向分配梁验算以腹板处作为计算依据,由于其他部位荷载均小于此处荷载,因此其他部位不必验算。
上部荷载仍按钢管支架荷载组合值计算。
(1)抗弯承载能力检算:
q=77.68/1.25×
0.3=37.29kN/m
M=ql2/8=37.29×
0.6/8=1.68kN/m
σ=M/w=1.68×
103/166.67=10.07Mpa>
[σ]=8pa不符合要求,仍然按照0.3m间距布置。
纵桥向方木采用10×
15cm方木作为上部荷载的承重梁,由于上部荷载为横向分配量,验算是按照集中荷载验算。
(3)间距0.6m纵向分配梁(按照梁中部腹板处荷载计算)
本施工方案中支架顶顶托上横桥向分配梁采用10cm*15cm方木,间距0.6m。
600;
150;
15×
15/6=375cm3
153/12=2813cm4
15=150cm2
腹板下则按照跨度为0.6m的简支梁进行计算;
支撑方木按照集中荷载简支梁荷载计算,上部荷载仍按钢管支架梁端部荷载组合值计算。
0.3=13.847kN
M=ql/4=13.847×
0.6/4=2.08kN/m
σ=M/w=2.08×
103/375=5.55Mpa<[σ]=8Mpa
(2)抗剪承载能力检算:
Q=q/2=6923.5kN
6923.5/(2×
100×
150)=0.69N/mm2<[τ]=1.4N/mm2
取挠度[f]=L/400=600/400=1.5mm
f1=ql3/48EI=13847*6003/(48*10000*2813*10000)=0.23mm<[f]
符合要求
5、贝雷梁上部横向槽钢验算
由于贝雷梁横向之间间距最大达1m,因此使用[14a槽钢做为横梁,间距0.6m跨径1m。
截面特性如下:
Ix=564cm4Wx=80.5cm3A=18.5m2
腹板下荷载组合(箱梁跨中)按照集中荷载验算,即最不利荷载。
P=77.68×
0.6/1.25=37.28KN。
M=ql/4=37.28×
0.6/4=5.59kN/m
σ=M/w=5.59×
103/80.5=69.4Mpa<[σ]=145Mpa
(3)抗剪承载能力检算:
Q=q/2=18.64kN
18640/(2×
1850)=15.11N/mm2<[τ]=85N/mm2
f1=ql3/48EI=37280*6003/(48*2.1*105*103*564*10000)=0.2mm<[f]
符合要求。
由于本计算为箱梁跨中计算值,由结果可看出,安全系数比较大,在施工时可把跨中间距变为70cm,在梁端部变为40cm。
三、I40a钢梁设计验算
1、双支工字钢梁
立柱上部为横桥向双支I40a工字钢梁,验算是按照最大跨径3m计算。
计算时按照翼缘板、腹板、底板三个区域分配荷载,纵向按照10m的荷载汇总后,横向分配到横向工字钢上部,工字钢按照均布荷载计算。
本计算按照单根工字钢计算。
翼缘板按照1m均布荷载计算,腹板按照1.5m均布荷载计算,底板按照2m均布荷载计算。
I40a工字钢截面特性:
Ix=21720cm4
Wx=1090cm3
A=86.1cm2
荷载分配:
翼缘板:
45.85×
10/1=458.5KN/m
腹板:
77.68×
10/1.5=517.9KN/m
底板:
100.02×
10/2=500.1KN/m
由迈达斯结构计算软件计算如下:
(1)抗弯承载力验算:
由上图可知最大弯矩M=164.27KN.m,则σ=M/w=164.27×
103/1090=150.71Mpa<[σ]=205pa。
(具体分析数据见附表)
(2)挠度验算
由上图可知最大位移发生在底板下立柱两侧,挠度控制值:
[f]=L/400=7.5mm,f1=1.19mm<[f]=7.5符合要求。
(3)剪力验算
由图可知最大剪力:
Q=468.24KN/m,
468.24×
103/(2×
86.1×
100)=81.57N/mm2<[τ]=85N/mm2,符合要求。
(4)立柱承载力验算
螺旋钢管截面特性如下:
圆管φ630*8Wx(cm3):
2400.39
ix(cm):
21.993
A(cm2):
156.326
有上图可知最大反力在底板下立柱,N=936.48KN,
强度:
σ=N/A=936.48×
103/156.326×
10-4=59.9MPa<
140MPa,符合要求。
稳定性:
按稳定性计算钢管立柱的受压应力(步距按10m计算)
查表得轴心受压件的稳定系数Φ=0.876
σ=N/ΦA=936.48×
103/(0.876×
156.326×
10-4)=68.3MPa<
140MPa,符合要求。
由计算可知如果施工按照一根I40a工字钢风险较大,实际施工时按照双支工字钢施工。
四、基础验算
本处基础经现场测定承载力,0-30cm为140kpa,30-60cm160kpa,挖出地表30cm后使用37灰土压实并硬化地面后承载力可达230Kpa。
1、碗口支架立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
根据计算公式:
σ=
N—脚手架立杆传至基础顶面的轴心力,22KN;
Ad—立杆基础的计算底面积,Ad=0.6×
0.6=0.36m2;
K—脚手架地基承载力调整系数,因有15cm厚C20砼垫层,取1.0;
fak—地基承载力特征值,230KPa;
求得:
σ=61KPa≤Kfak=230KPa(可)
2、条形基础支墩验算按照底板下最大荷载验算,即N=936.48KN
根据以上公式:
σ=936.48/4.8=195≤Kfak=230KPa(可)
五、贝雷梁的设计验算:
双排单层
四排单层
在图示10#-17#立柱之间翼缘板按照四排单层布置
2、验算见附表2
贝雷梁验算数据表
贝雷片参数表
I40工字钢各断面验算数据表
贝雷计算表(梁中)
部位
砼主荷载(KN/m2)
宽度
材料(KN/m2)
振捣(KN/m2)
模板(KN/m)
荷载q(KN/m)
跨度(m)
弯矩M(KN.m)
剪力(KN)
计算片数(单排单层)
理论片数
计划片数
单层扰度f(mm)
控制扰度(f)
1.2
2
4
0.00
翼缘板
12.37
2.48
45.85
20
2292.66
458.53
26.26
50
19
2069.12
435.60
2.62
3
46.22
47.5
18
1857.05
412.68
45
17
1656.44
389.75
2.10
29.62
42.5
16
1467.30
366.82
40
15
1289.62
343.90
37.5
14
1123.40
320.97
35
13
968.65
298.05
1.20
16.21
32.5
12
825.36
275.12
11.77
30
10
573.16
229.27
1
5.67
25
腹板
45.76
1.25
77.68
3884.00
776.80
3505.31
737.96
3146.04
699.12
2806.19
660.28
3.56
5
40.15
2485.76
621.44
2184.75
582.60
2.77
30.42
1903.16
543.76
1640.99
504.92
2.05
17.16
1398.24
466.08
971.00
388.40
底板
16.7
4.54
100.02
5001.08
1000.22
4513.47
950.21
4050.87
900.19
3613.28
850.18
3200.69
800.17
2813.11
750.16
2450.53
700.15
2112.96
650.14
2.68
22.10
1800.39
600.13
1250.27
500.11
贝雷计算表(梁端)
扰度f(mm)
6.60
5.37
4.33
3.44
2.70
2.09
1123.