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在支架设计时要考虑施工过车门洞设置。
二、支架设计
(一)支架设计的有关资料和材料要求
1.支架搭设使用的材料:
采用Q235A(3号)钢焊接钢管,外径¢48毫米,壁厚3毫米。
其化学成份与机械性能符合国家标准《普通碳素钢技术条件》(GB-700-88)中的3号镇静钢的要求。
钢管扣件主要采用直角扣件,作两垂直相交的钢管连接用;
旋转扣件,用于2根任意相交钢管连接;
对接扣件,供对接钢管用。
扣件应符合《可锻铸铁分类及技术条件》(GB978-67)的规定。
机械性能不低于KT33-8的锻铸铁制造要求。
扣件附件:
T形螺栓、螺母、垫圈所采用的材料应符合《普通碳素结构钢技术条件》(GB700-79)中A3的规定;
螺纹要符合《普通螺纹》(GB196-81)的规定;
垫圈要符合《垫圈》(GB96-76)的规定;
单个可调支托设计荷载为30KN。
2.斜腿刚构采用C50砼现浇。
3.底模采用1.5×
1.8m大片刚模和1.5×
0.3m组合钢模,内模采用竹笼制成。
4.支架主杆纵横间距拟为700×
700毫米,竖向步距1200毫米,视计算结果再行调整。
5.中跨跨中预拱度3.5cm,其余点预拱度值按y=4f拱×
(L-X)/L2进行计算。
边跨不设预拱值。
6.地面处理:
主线地面铺装水稳层,设计强度为2.5MPa;
斜坡部分7.5号砂浆砌片石台阶45cm厚。
7.斜腿、主梁构造(见图1、图2、图3):
图1立面
图2
A—A
图3
B—B
(二)支架杆件受力计算
1.荷载计算:
(1)组合钢模板:
G1=0.50KN/m2
(2)竹笼内模(实测0.10KN/m):
G2=2×
0.1×
1/2.5=0.08KN/m2
(3)现浇砼空心梁重:
(2.5×
0.9-3.14×
0.342×
2)×
1×
25=38.00KNG3=38/(1×
2.5)=15.20KN/m2
(4)施工人员及机具荷载:
G4=1.50KN/m2
(5)振动砼产生的荷载:
G6=2.00KN/m2
(6)钢管支架重(33.3N/m):
G6=(5×
1.4+5)×
33.3/(0.7×
0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2
安全系数K=1.2
G=1.2×
∑Gi=1.2×
(0.5+0.08+15.2+1.5+2.0+1.0)=24.34KN/m2
2.大横杆计算:
(1)荷载计算(按均布线荷载考虑):
q=0.7×
G=0.7×
24.34=17.04KN/m
(2)计算简图(按三跨连续梁考虑。
见图4)
图4计算简图
(3)计算
弯曲强度:
σ=Mmax/W=0.1×
qL2/W=0.1×
17.04×
0.72×
106/(4.493×
103)
=185.84MPA<[σ]=215.00MPa
弯曲刚度:
f=qL4/150EI=17.04×
7004/(150×
2.1×
105×
1.078×
105)
=1.21mm<L/250=700/250=2.80mm
满足要求。
3.小横杆计算:
(1)荷载计算(大横杆传给小横杆为集中力):
P=q.L=17.04×
0.7=11.93KN
(2)计算简图(按二跨连续梁最不利荷载考虑。
见图5):
图5计算简图
(3)计算:
σ1=Mmax/W=0.188×
11.93×
0.7×
10/(4.493×
10)
=349.43Mpa>[σ]=215.00Mpa
一根钢管不满足要求,改用两根钢管。
得:
σ2=Mmax/2W=349.43/2=174.72Mpa<[σ]=215Mpa
弯曲刚度(查表):
f=表中系数×
PL3/100EI
=0.911×
0.73×
106/(100×
=1.65mm<700/250=2.8mm
4.立杆计算
(1)计算简图按两端铰接受压构件计算。
(2)每根立杆承受的力:
N=24.34×
0.7=11.93KN/根
立杆承受小横杆传来的荷载,其竖向步距为1200毫米。
λ=L/i=1200/15.95=75,查表得¢=0.682
[N]=¢A[σ]=0.682×
424×
215=62.17KN
N<[N]满足要求。
(3)立杆地基承载力验算:
P=N/Ab=11.93×
103/(3.14×
242×
3)=2.20Mpa<2.50Mpa(地面为水稳层)
(三)过车门洞处理
1.构造处理(见图6):
图6
2.计算简图(见图7):
图7
3.杆件内力计算结果,详见计算结果图8。
图8
说明:
因为结构、荷载对称,所以内力也对称。
故只标注一半杆件内力;
正号为受拉杆,负号为受压杆;
计算过程略。
4.杆件强度验算
Nmax=-30.31KN
L=0.99m,
λ=990/15.95=44,
查表得:
¢=0.76
[N]=¢A[σ]=0.76×
215=69.28KN
Nmax<[N]
满足要求。
(四)过斜腿处横向支架处理
1.构造处理(见图9):
图9
2.计算简图(见图10):
图10
3.杆件内力计算结果,详见计算结果图11。
图11
Nmax=-17.62KN
L=0.7m,
λ=700/15.95=62,
¢=0.867
[N1]=¢A[σ]=0.867×
215=79.04KN
Nmax<[N1]
另外斜杆:
N=-17.62KN(压)
L=0.99m,
λ=990/15.95=62,
[N2]=¢A[σ]=0.867×
N<[N2]
(五)确定支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距
根据以上计算结果支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距可不调整。
(六)支架构造处理
1.斜腿支撑构造处理(图12)。
图12
2.横向剪刀撑(图13)。
图13
(下转第17)(上接第9页)
3.纵向剪刀撑(图14)。
在支架外侧、主梁边各设一道纵向剪刀撑。
4.小横杆与可调支托的连接(图15)。
5.在过车门洞顶设一道水平剪刀撑。
6.纵、横立杆均设扫地杆。
7.过车门洞沿桥方向设扫地杆,并在其上填土100毫米厚,减少砼浇筑凝结过程行车对支架的振动。
三、结论
支架在使用过程中,末发现异常情况;
拆卸后,工程实体量测符合设计和施工规范要求,实践证明该支架强度、刚度和稳定性均满足施工使用要求。
【参考文献】
[1]周永兴,何兆益,邹毅松.《路桥施工计算手册》[S].人民交通出版社.