现浇箱梁满堂支架方案计算范例Word文件下载.docx
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⑺q7——支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:
满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距×
立杆纵桥向间距×
横杆步距
支架自重q7的计算值(kPa)
90cm
3.38
4.1.2荷载组合
模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度检算
底模及支架系统计算
⑴+⑵+⑶+⑷+⑺
⑴+⑵+⑺
侧模计算
⑸+⑹
⑸
4.1.3荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
根据现浇箱梁结构特点,取B-B截面(中支点横隔梁两侧)具有代表截面进行箱梁自重计算,并对两个代表截面下的支架体系进行检算,首先分别进行自重计算。
1B-B截面(中支点横隔梁两侧)处q1计算
根据横断面图,用CAD算得该处梁体截面积A=10.3885-0.775*2=8.84m2,则:
q1=
=
=
取1.2的安全系数,则q1=37.62×
1.2=45.14kPa
注:
B——箱梁底宽,取6.11m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层25cm高度浇筑,在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制,砼入模温度T=18℃控制,因此新浇混凝土对侧模的最大压力
q5=
K为外加剂修正数,取掺外加剂K=1.2
当V/t=1.2/18=0.067>0.035
h=1.53+3.8V/t=1.53+3.8*0.067=1.78m
4.2结构检算
4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%以上,甚至超过35%)。
本工程现浇箱梁支架按φ48×
3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算,计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架(偏于安全)。
⑴中支点横隔梁两侧B-B截面处
在中支点横隔梁,钢管扣件式支架体系采用60×
60×
90cm的布置结构,如图:
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为90cm,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=35.7kN(路桥施工计算手册中表13-5钢管支架容许荷载[N]=35.7kN)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×
1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.6×
0.6×
q1=0.6×
45.14=16.25KN
NG2K=0.6×
q2=0.6×
1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×
0.6(q3+q4+q7)=0.36×
(1.0+2.0+3.38)=2.297KN
则:
1.4ΣNQK=1.2×
(16.25+0.36)+0.85×
1.4×
2.297=22.67KN<[N]=35.7kN,强度满足要求。
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×
1.4ΣNQK(组合风荷载时),同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—φ48mm×
3.5㎜钢管的截面积A=489mm2。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i=15.8㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=0.9m。
于是,λ=L/i=57,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ=0.829。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×
WK×
La×
h2/10
WK=0.7uz×
us×
w0
uz—风压高度变化系数,参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得:
us=1.2
w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故:
w0=0.7×
1.38×
1.2×
0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.6m;
h—立杆步距0.9m,
h2/10=0.0536KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08×
103mm3
则,N/ΦA+MW/W=22.67×
103/(0.829×
489)+0.0536×
106/(5.08×
103)=66.47KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
4.2.2箱梁底模下横桥向方木验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×
10cm方木,方木横桥向跨度在中支点截面处按L=60cm进行受力计算。
如下图将方木简化为如图的简支结构(偏于安全),木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时如油松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
⑴中支点B-B截面(墩顶及横隔梁)处
按中支点截面处3米范围进行受力分析,按方木横桥向跨度L=60cm进行验算。
①方木间距计算
q=(q1+q2+q3+q4)×
B=(45.14+1.0+2.5+2)×
3=151.92kN/m
M=(1/8)qL2=(1/8)×
151.92×
0.62=6.8kN·
m
W=(bh2)/6=(0.1×
0.12)/6=0.000167m3
n=M/(W×
[δw])=6.8/(0.000167×
11000×
0.9)=4.1(取整数n=4根)
d=B/(n-1)=3/3=1m
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于1m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,方木间距d取0.3m,则n=3/0.3=10。
②每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×
0.13)/12=8.33×
10-6m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×
[(qL4)/(EI)]=(5/384)×
[(265.8×
0.64)/(12×
9×
106×
8.33×
10-6×
0.9)]=5.54×
10-4m<l/400=0.6/400=1.5×
10-3m(挠度满足要求)
③每根方木抗剪计算
τ=
MPa<[τ]=1.7MPa
符合要求。
4.2.5底模板计算
箱梁底模采用竹胶板,取各种布置情况下最不利位置进行受力分析,并对受力结构进行简化(偏于安全)如下图:
通过前面计算,横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置,则有:
竹胶板弹性模量E=5000MPa
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(1.0×
0.0153)/12=2.8125×
10-7m4
⑴5-5截面处底模板计算
①模板厚度计算
q=(q1+q2+q3+q4)l=(83.1+1.0+2.5+2)×
0.25=22.15kN/m
Mmax=
模板需要的截面模量:
W=
m2
模板的宽度为1.0m,根据W、b得h为:
h=
因此模板采用1220×
2440×
18mm规格的竹胶板。
②模板刚度验算
fmax=
<0.9×
0.25/400m=6.25×
10-3m
故,挠度满足要求
4.2.6侧模验算
根据前面计算,分别按10×
10cm方木以25cm和30cm的间距布置,以侧模最不利荷载部位进行模板计算,则有:
⑴10×
10cm方木以间距30cm布置
q=(q4+q5)l=(4.0+50.7)×
0.3=16.41kN/m
15mm规格的竹胶板。
0.3/400m=7.5×
⑵10×
10cm方木以间距25cm布置
4.2.7立杆底座和地基承载力计算
⑴立杆承受荷载计算
在中支点两侧立杆的间距为60×
60cm,每根立杆上荷载为:
N=a×
b×
q=a×
(q1+q2+q3+q4+q7)
=0.6×
(45.14+1.0+1.0+2.0+3.38)=18.91kN
⑵立杆底托验算
立杆底托验算:
N≤Rd
通过前面立杆承受荷载计算,每根立杆上荷载最大值为:
(q1+q2+q3+q4+q7)
底托承载力(抗压)设计值,一般取Rd=40KN;
得:
18.91KN<40KN立杆底托符合要求。
⑵立杆地基承载力验算
地基薄弱地段分层换填隧道弃渣并碾压密实,根据经验及试验,地基承载力达到[fk]=200~250Kpa(参考《建筑施工计算手册》。
立杆地基承载力验算:
≤K·
k
式中:
N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值;
Ad——为立杆底座面积Ad=15cm×
15cm=225cm2;
按照最不利荷载考虑,立杆底拖下砼基础承载力:
,底拖下砼基础承载力满足要求。
底托坐落在15cm砼层上,按照力传递面积计算:
k为地基承载力标准值;
试验锤击数
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
k(Kpa)
105
145
190
235
280
325
370
435
515
600
680
K调整系数;
混凝土基础系数为1.0
按照最不利荷载考虑:
[
k]=1.0×
235KPa
经过计算,地基处理要求贯入试验垂击数必须达到11下。
将混凝土作为刚性结构,按照间距60×
60cm布置,在1平方米面积上地基最大承载力F为:
F=a×
=1.0×
1.0×
(45.14+1.0+1.0+2.0+3.38)=52.52kN,即52.52kpa.
则,F=52.52kpa<[
235Kpa
经过地基处理后,可以满足要求。
4.2.9支架变形
支架变形量值F的计算:
F=f1+f2+f3
①f1为支架在荷载作用下的弹性变形量
由上计算每根钢管受力为18.91KN,φ48mm×
3.5㎜钢管的截面积为489mm2。
于是f1=б×
L/E
б=18.91÷
489×
103=38.67N/mm2,
则f1=38.67×
10÷
(2.06×
105)=1.88mm。
②f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量
支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩δ1和方木对方木压缩δ2两部分,分别取经验值为2mm、3mm,即f2=δ1+δ2=5mm。
③f3为支架地基沉降量计算:
支架地基沉降量按《GBJ7-89规范》推荐地基最终沉降量公式计算:
f3=
A、基础底面附加应力计算
根据前面计算结果,支架基础(C15加筋砼)底面以上最大荷载为F=52.52+3.9=56.42KN/m2,同理基础底面的附加压力为P0=F=56.42KN/m2。
B、地基土分层
根据现场地质情况(以地勘报告AK14地质柱状图为例),将地基土按压缩性分层,设压缩层厚度为3m,其中换填砂夹石土层厚1.5m、压缩模量7.0MPa,中液限粘质土层厚1.5m、压缩模量6.2MPa。
C、各分层的压缩量计算
根据最不利荷载受力部位支架布置,将满堂支架基础底面积转化为0.6×
0.6基础进行计算分析。
a、换填砂夹石土层:
该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Z0=0m及Z1=1.5m处,则:
于是换填砂夹石土层的压缩量
为:
b、中液限粘质土层:
该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Z1=1.5m及Z1=3.0m处,则:
于是中液限粘质土层的压缩量
D、确定压缩层厚度
先计算深度Zn=3.0m处向上取0.3m的土层压缩量
:
则,
于是得:
故压缩厚度可取为3.0m(从C15加筋砼基础底面算起)。
E、地基最终沉降量计算
压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值ESP为:
因4<
ESP≤7,查表取
,则地基最终总沉降量S为:
故支架变形量值F为:
F=f1+f2+f3=3.28+5+6.31=14.59mm
5支架搭设施工要求及技术措施
现浇箱梁支架采用满堂扣件钢管脚手架或碗口式钢管架搭设。
搭设时,先在混凝土放置15cm×
15cm钢板垫在钢管底下,垫板下用中粗砂找平。
支架顶部设置顶托,顶托上设纵梁和横梁,其上铺设梁体模板。
支架纵横向设置剪力撑,以增加其整体稳定性,支架上端与墩身间用方木塞紧。
支架采用同种型号钢管进行搭设,剪力撑、横向斜撑谁立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设
上报监理检查,经监理同意后,进行支架预压:
按箱梁重量120%、模板重量及施工荷载组合,确定压载系数,采用砂袋(或水袋)均匀布设堆压于支架上进行堆载预压,预压前在底模和地基上布好沉降观测点,对支架预压及沉降观测。
5.1模板支架立杆、水平杆的构造应符合下列要求
(1)每根立杆底部应设置底座或垫板,并规定尺寸设置纵、横扫地杆。
(2)严格按照设计尺寸搭设,立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置,立杆步距不得大于设计要求,并应设置纵横水平拉杆。
(3)立杆接长必须采用对接扣件连接,严禁搭接连接,严禁不同直径混合施用。
(4)确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求。
(5)当梁模板支架立杆采用单根立杆时,立杆应设在模板中心线处,其偏心距不应大于25毫米。
(6)钢管脚手架要排列整齐和顺直,并要及时设好纵横水平拉杆、剪刀撑等。
上下层立杆采用的对接扣件应按规范要求交错布置。
(7)为保证支架整体稳定及安全,应按支架设计要点,在荷载集中处加密支架支撑。
(8)确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的,每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m,钢管不能选用已经长期使用发生变形的;
(9)地基支座的设计要满足承载力的要求。
5.2满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定
(1)立杆应按设计纵横向间距设置,不得改变间距。
(2)剪刀撑应纵横设置,按设计间距布置,不得遗漏。
(3)满堂模板支架剪刀撑应由底至顶连续布置。
(4)高于4米的模板支架,其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。
剪刀撑的构造应符合有关规定。
(5)组架前认真测量框架底脚距离,准确铺设方木及安放底托。
(6)支架拼装每3层检查每根立杆底座下是否浮动,否则应旋紧可调座或用薄铁片垫实,在支架拼装头3层,每层用经纬仪、水平仪、线坠随时检查立杆的垂直度及每层横杆的水平,随时检查随时调整。
(7)支架拼装时要求随时检查横杆水平和立杆垂直度外,还应随时注意水平框的直角度,不致使脚手架偏扭,立杆垂直度偏差小于0.25%,顶部绝对偏差小于0.05m。
(8)浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。
5.3支架拆除要求
(1)支模的拆除必须经验算复核并符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)及其它有关规定,严格控制拆模时间,拆模前必须有拆模申请及经审批。
(2)质检拆除时应遵循先上后下,后搭先拆,一步一清的原则,部件拆除的顺序与安装顺序相反,严禁上下同时进行,拆除时应采用可靠的安全措施。
(3)卸料时应由作业人员将各配件逐次传递到地面,严禁抛掷。
(4)运至地面的构配件应及时检查、整修与保养,清除杆件及螺纹上的沾污物,变形严重的,送回修整;
配件经检查、修正后,按品种、规格分类存放,妥善保管。
(5)拆除杆件时,要互相告知,协调作业,已松开连接的杆部件要及时拆除运出,避免发生误扶误靠。
5.4支架预压及沉降观测
支架搭设完后,为保证箱梁浇注混凝土后满足设计的外形尺寸及拱度要求,采取对支架预压的方法以消除变形,具体做法如下:
⑴、设置沉降观测点
支架搭设、立模作业程序完成后,每跨向1/4跨、1/2跨、3/4跨、及前后两支点处设置支架沉降观测截面,每个观测截面沿横向对称设置3个观测点,从而形成一个沉降观测网。
观测点采用吊尺法测量,即在观测点位箱梁底模底部打入一铁钉,测量时将钢卷尺吊在铁钉上进行观测。
另外对应于支架沉降观测截面,在地基处理后的基础混凝土表面同样设置地基沉降观测点,以测量在预压过程中的地基沉降量。
⑵、加载预压及卸载
支架加载预压采用砂袋法辅助水袋法进行。
箱梁的底腹板和翼板模板铺设完成后,在翼板模板边缘堆积砂袋,形成一个槽式空间,然后在箱梁模板和砂袋上铺设0.5mm厚塑料纸2层,再往内注水预压,砂袋和水的总重量为箱梁自重的120%。
加载采取分级进行,使加载过程尽量符合浇混凝土的状态。
本桥加载可分三级进行,每级加载为总压载量的1/3,共加载3次。
第一次加载模拟箱梁底板、腹板钢筋绑扎完成,钢绞线及各种模板和加固措施安装完毕后的荷载;
第二次加载模拟底板、腹板砼浇筑安装完成后的荷载;
第三次加载模拟顶板砼浇筑完成后的荷载。
全部加载后,不可立即卸载,需等压一段时间(一般24~72h)并在地基沉降稳定后,再逐级卸载,卸载后再观测1次,卸载前后的差值可认为是地基及支架的弹性变形,在安装箱梁底模时设预拱度以消除之。
卸载完成后即可按加载顺序浇筑混凝土。
⑶、沉降观测
沉降观测应贯穿于加载及卸载的整个过程,在开始加载前必须进行首次观测,作为沉降观测的零点,,接着加上第一次荷载,加载后立即再观测,得出施加第一次荷载后的瞬间沉降;
施加第二次荷载前再观测,然后施加第二次荷载并立即观测,得出施加第二次荷载后的瞬间沉降;
施加第三次荷载前再观测,然后施加第三次荷载并立即观测,观测工作在等压时间内一直进行,一直到沉降趋于稳定。
加载及卸载必须在整个预压范围内分级进行,在一个连续的预压范围内不得分成几段后逐段一次加载或卸载到位。
每级加载及卸载均应进行测量并详细记录,预压结束卸载完成后,根据沉降观测记录,结合预拱度计算,确定模板高度。
实施过程:
①准确计算各施工区段的箱梁、模板、支架自重,以确定各施工区段的加载重量。
①根据试验数据,绘制纵、横向的弹性变形和非弹性变形图,确定弹性变形调整值。
③加载试验结束后,请有关人员进行检查,确定安全,可行性签证后,方可进行下道工序施工。
6安全防护措施及安全交底
6.1安全防护措施
为杜绝重大事故和人身伤亡事故的发生,把一般安全事故减少到最低限度,确保施工的顺利进行,特制定如下防护措施:
(1)成立以项目经理为组长的安全管理、协调小组,严格执行项目经理部制订的相关管理制度,加强对工人的安全教育,提高职工的安全生产素质,并设专职安全员。
(2)利用各种宣传工具,采取多种教育形式,使职工牢固树立“安全第一”的思想,不断强化安全意识,建立安全保证体系,使安全管理制度化,教育经常化。
在下达生产任务时,必须同时下达安全技术措施。
检查工作时,必须同时检查安全技术措施执行情况。
总结工作时,必须同时总结安全生产情况,提出安全生产要求,把安全生产贯穿到施工的全过程。
(3)认真坚持执行定期安全教育、安全讲话、安全检查制度,设立安全监督岗,充分发挥安全人员的作用,对发现的事故隐患和危及工程、人身安全的事项,作到立即处理,做出记录,限期改正,落实到人。
(4)架子作业人员必须佩戴安全带并站稳把牢,在架子上传递,放置杆件时应注意失衡闪失;
剪刀撑及其它整体性拉杆应随架子高度的上升及时安装,以确保整架稳定;
搭设中应统一指挥,协调作业;
确保支架结构的尺寸。
杆件的垂直度和水平度,各节点构造和紧固程度符合施工规范要求;
禁止使用材质,规格不符合要求的杆配件。
(5)起重指挥应站在能够照顾全面的地点,信号要统一、准确;
严禁任何人员在起重臂和吊起的重物下面停留或行走;
起重物件应使用交互捻制的钢丝绳,有打结、变形、断丝和锈蚀的钢丝绳应及时按规定降低使用标准或报废;
起吊物件应合理设置溜绳。
(6)搭设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
在脚手架上进行电、气焊作业时