Sta20+536桥现浇预应力钢筋砼箱梁支架纵横梁模板的方案及检算Word文档格式.docx
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5.85
(一)、支架单根立杆稳定承载力计算:
不组合风荷载时:
Nd=φAf=0.458×
427×
205=40091N=40.09KN
A——单根立杆的截面积,A取427mm2;
f——钢材强度设计值,对Q235钢取205N/mm2
φ——轴心受压杆件的稳定系数,按λ=l0/r查表取值。
表C 稳定系数φ表
1、立杆中间部分,l0=kμh;
k取值1.0;
μ取值1.27;
h(步距)取1.5m。
l0=kμh=1*1.27*1.5=1.905m
λ1=1905/16=119,
2、处于顶端自由端时,l0=kμh;
k取值2.0;
h取自由端高度0.5m。
l0=kμh=2*1.27*0.5=1.27m
λ2=1270/16=79.4
λ取1、2式中最大值,所以λ=119
查表φ取0.458;
(二)、荷载分析及支架布置:
1、梁端和跨中截面砼荷载
截面图
混凝土面积:
s1=0.892m2、s2=2.355m2、∑s3=2.848m2
每平米钢筋砼荷载:
q1=0.892×
26÷
2.65=8.75KN/m2;
q2=2.355×
1.8=34.02KN/m2;
q3=2.848×
3.6=20.57KN/m2
2、张拉底板加厚段截面砼荷载
底板加厚段截面图
s1=0.892m2、s2=4.737m2、∑s3=4.171m2
q3=4.171×
3.6=30.12KN/m2
3、施工荷载:
按4KN/m2考虑。
4、模板及背带钢支架等荷载:
按6KN/m2考虑。
5、脚手架及其附件荷载:
钢管1米47.7N
水平杆10.6米/根28.2N
水平杆20.9米/根39.7N
6m高支架单根立杆自重合计:
0.6×
0.6组合:
47.7*6+(28.2+28.2)*6/(1.5*0.36)=0.913kN
0.9×
47.7*6+(39.7+28.2)*6/(1.5*0.54)=0.786kN
0.9组合:
47.7*6+(39.7+39.7)*6/(1.5*0.81)=0.678kN
(三)、组合荷载作用下稳定性检算:
由于采用敞开式满堂支架,风荷载对支架结构受力影响非常小,在组合荷载的受力分析中不予考虑。
1、跨中部分:
(1)、箱梁跨中悬挑部分(S1):
立杆间距设为0.9×
0.9m。
每根立杆受力面积为0.9×
0.9=0.81m2;
每根立杆的轴向受压荷载N=1.2∑NGK+1.4∑NQK
=1.2×
0.678+1.4×
(8.75+4+6)×
0.81
=22.08KN<Nd=40.09KN,稳定。
(2)、梁跨中梗肋部分(S2):
立杆间距设为0.6×
每根立杆受力面积为0.6×
0.9=0.54m2;
0.786+1.4×
(34.02+4+6)×
0.54
=34.22KN<Nd=40.09KN,稳定。
(3)、箱梁跨中底板部分(S3):
每根立杆的轴向受压荷载N=1.2∑NGK+1.4∑NQK
(20.57+4+6)×
0.54
=24.05KN<Nd=40.09KN,稳定。
2、箱梁跨中底板加厚段部分:
箱梁跨中底板部分(S3):
每根立杆架的轴向受压荷载N=1.2∑NGK+1.4∑NQK
(30.12+4+6)×
=31.27KN<Nd=40.09KN,稳定。
(四)、立杆的受压变形量计算:
1、立杆的受压变形计算:
ΔL=LN/fE
L为立杆的长度,计算长度6m;
Nmax为立杆受力最大处所承受的组合压力荷载34.22KN;
f为钢管抗拉、抗压、抗弯的强度设计值205N/mm2;
E为钢管的弹性模量2.06×
105N/mm2;
ΔL=6×
103×
34.22×
1000÷
(205×
2.06×
105)=4.86mm。
取5mm作为弹性变形量。
2、整个支架系统的非弹性变形:
底托与立杆、立杆与立杆、立杆与顶托、顶托与横梁、横梁与纵梁,纵梁与模板,在施工过程中,由于在加荷载前不可能完全密贴,加载以后可能会产生非弹性变形而压紧密贴,由此产生的非弹性变形,根据以往施工经验,暂定为5mm。
3、总变形量:
总变形量=非弹性变形+弹性变形
=5+5=10mm。
四、上部槽钢(横梁)检算:
支架顶采用双[14a槽钢为横向支撑梁,上铺纵向工字型木制背带,然后铺设20mm竹胶板作为模板。
检算时按照单根槽钢计算,确保安全。
[14a槽钢,截面抵抗矩Wx=80.5×
103mm3,Ix=564×
104mm4。
按最大受力处简支均布荷载计算,
计算荷载:
qmax=(最大处钢筋砼荷载+施工荷载+模板背带荷载)×
0.6m
qmax=(68.42+4+6)×
0.6=47.05KN/m
Mmax=1/8qMaxl2=1/(8×
47.05×
0.62)=2.12KN•m
1、强度检算:
σ=Mmax/WX=2.12×
106/80.5×
103=26.34N/mm2<205N/mm2满足要求(简支梁)
2、挠度检算:
E=2.06×
1011N/m2,
f=5NmaxL4/384EIX=5×
0.64/(384×
1011×
564×
10-8)
=6.83×
10-5m<
[f]=L/400=0.6/400=0.0015m,满足要求。
五、工字型木背带(纵向梁)检算:
(一)、梁端部位及跨中部位:
横断面砼荷载分布(单位:
KN/m2)
工字型木背带断面(单位:
mm)
纵桥向工字型木背带,底板全部按间距0.3m布置在横向槽钢上,翼缘板处按照间距0.4米布置。
工字木按照简支梁计算,根据工字木产品的技术参数如下:
IX=4613cm4;
WX=461cm3;
E=1.0×
104N/mm2;
[Q]=11.0KN;
[M]=5.0KN.m
梁端部位及跨中均按照跨度为0.6m的简支梁进行计算;
1、腹板对应底板部分检算:
砼荷载按照最大64.24KN/m2;
模板荷载按照2.5KN/m2;
人和机具活动荷载按照4KN/m2;
梁自重N1=64.24×
0.3=11.56(KN)
模板的荷载N2=2.5×
0.3=0.45(KN)
人及机具活载N6=4.0×
0.3=0.72(KN)
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
均布荷载:
q=1.2×
(11.56+0.45+0.72)/0.9=16.97kN/m;
最大弯距:
Mmax=ql2/8=16.97×
0.92/8=1.72kN.m;
最大剪力Qmax=ql/2=16.97×
0.9/2=7.64kN;
(1)、抗弯承载能力检算:
工字木抗弯允许值[M]=5.0KN.m
Mmax=1.72<[M]=5.0KN.m,
则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。
(2)、抗剪承载能力检算:
工字木抗剪力允许值[Q]=11.0KN
Qmax=7.64<[Q]=11.0KN,
(3)、挠度检算:
取挠度[f]=L/400=0.6/400=1.5mm
f1=5ql4/384EIx=5×
16.97×
0.94/(384×
1.0×
1010×
4613×
=0.00031m
=0.31mm<[f]
所以腹板底工字木间距30cm布置完全能满足要求。
2、除对应腹板以外的底板部分检算:
工字木间距0.3米;
砼荷载按照最大30.12KN/m2;
梁自重N1=30.12×
0.3=8.13(KN)
0.3=6.75(KN)
0.3=1.08(KN)
(8.13+6.75+1.08)/0.9=21.3kN/m;
Mmax=ql2/8=21.3×
0.92/8=2.16kN.m;
最大剪力Qmax=ql/2=21.3×
0.9/2=9.59kN;
Mmax=2.16<[M]=5.0KN.m,
Qmax=9.59<[Q]=11.0KN,
取挠度[f]=L/400=0.9/400=2.25mm
21.3×
=1.6×
10-4m
=0.16mm<[f]
所以除腹板以外的底板工字木按照间距30cm布置完全能满足要求。
3、翼缘板检算:
翼缘板部分工字型木背带按照间距0.4米布置;
砼荷载按照最大12.9KN/m2;
梁自重N1=12.9×
0.4=4.64(KN)
0.4=0.90(KN)
0.4=1.44(KN)
(4.64+0.90+1.44)/0.9=9.31kN/m;
Mmax=ql2/8=9.31×
0.92/8=0.94kN.m;
最大剪力Qmax=ql/2=9.31×
0.9/2=4.19kN;
(1)抗弯承载能力检算:
Mmax=0.94KN.m<[M]=5.0KN.m,
则工字型的木背带间距按照40cm布置完全能满足要求。
(2)抗剪承载能力检算:
Qmax=4.19KN<[Q]=11.0KN,
(3)挠度检算:
9.31×
=1.7×
=0.17mm<[f]
(三)、侧模部位工字木背带检算:
根据模板侧压力计算公式F1=0.22rct0β1β2.
和F2=rcH两个公式的计算值,取较小的一个。
rc砼的密度,一般取24KN/m3;
t0砼的初凝时间,一般泵送砼取8小时;
β1外加剂影响系数,掺有高效减水剂或缓凝剂的取1.2;
β2砼坍落度影响系数,取1.15;
V砼浇注速度m/h;
H侧压力计算位置到新浇筑砼顶面的高度m;
简化以后梁公式变为:
F1=0.22rct0β1β2
=58.29
F2=rcH=24H
V取0.8m/h,H取梁截面高度最大值3.5米计算,F1=52.14KN/m2;
F2=84KN/m2。
取其较小者F=F1=58.29KN/m2作为计算荷载。
侧模板压力产生的荷载,按照0.9米简支梁计算,工字型木背带间距0.3米计算;
N=F×
0.3=58.29×
0.3=15.74KN
机械振捣动荷载N2=2.5×
0.3=0.675KN
(15.74+0.675)/0.9=21.87KN/m
Mmax=ql2/8=21.87×
0.92/8=2.21kN.m;
最大剪力Qmax=ql/2=21.87×
0.9/2=9.84kN;
Mmax=2.21KN.m<[M]=5.0KN.m,
Qmax=9.84KN<[Q]=11.0KN,
21.87×
=4.1×
=0.41mm<[f]
六、模板检算:
模板(面板自重忽略不计)面板采用竹胶板,铺设在纵向间距0.3m、0.4m的工字型木背带上,按照最不利位置计算。
1、当工字木间距为0.3米时,模板相当于跨度0.3米的简支梁,最不利荷载位于梁端腹板底对应处,最大荷载为98.6KN/m2,
假设模板宽b=1m,则最大线荷载为q线=74.24×
1=64.24KN/m;
跨中产生的最大弯矩为:
M=ql2/8=64.24×
0.32/8=0.72kN.m
木材容许弯应力为[
w]=13Mpa。
则有
模板需要的截面模量:
W=M/[
w]=0.72×
103/(13×
106)=5.54×
10-5m3=5.54×
104mm3
根据W=bh2/6得:
h=
=
=18.23mm<20mm,
所以可以采用20mm竹胶板作为模板。
2、当工字木间距为0.4米时,模板相当于跨度0.4米的简支梁,最不利荷载位于梁翼缘板根部,最大荷载为12.9KN/m2,
假设模板宽b=1m,则最大线荷载为q线=12.9×
1=12.9KN/m;
M=ql2/8=12.9×
0.42/8=0.258kN.m
w]=0.258×
106)=1.98×
10-5m3=1.98×
=10.90mm<20mm,
七、脚手架地基处理:
桥墩台施工完成后,应对基坑进行分层碾压回填,回填土的密实度不低于95%,接近顶层50cm范围内更应加强碾压,并尽量平整,碾压平整范围为墩台中心线两侧各7.5米范围,确保地基顶面能够均匀稳定的承受来自支架系统传来的荷载。
为了保证地基承载能力达到要求,可在地基顶面以下30~50cm范围内换填块石、片石或碎石土、石灰土、水泥土等填料对地基进行改良,石灰或者水泥含量不小于10%。
如果不具备换填改良条件,可在碾压平整后的地基顶面浇筑厚不小于15cm的C15砼作为持力层。
如果能够保证连续梁施工能够避开雨季,地基两侧可不设置排水沟;
如果施工周期较长,可能延续到雨季施工,则墩台中心两侧7.5米以外必须设置排水沟,排水沟深度不应小于30cm,宽度不应小于60cm,并与自然排水系统连通。
在雨季开始前,排水沟还应做好防止渗漏措施,防止水渗入到地基里,造成地基沉陷,危及支架系统的安全。
八、模板支撑系统的预压:
脚手架及支撑、模板安装好以后,应对整个系统进行预压,以校核整个系统的弹性变形和非弹性变形量,根据预压测量结果进行统计、计算和分析,及时调整预留变形的值。
(一)、支架系统预压的施工程序:
1、支架、模板安装到位以后,沿梁底模板两侧及翼缘板边缘每5米设置一个测量观测点(即每个横断面设置4个点位),并做好标记。
2、先测量好每个点位的高程,做好记录。
3、加载。
可采用吊车吊装沙袋、预制砼块等进行加荷,加荷过程应均匀,加荷可按照梁体重量的50%、100%、120%&
150%(第三级加载为翼缘板120%、底板150%)分三级施加,每加完一级荷载,及时测量各点位的高程值,并做好记录。
加荷过程中严禁荷载占据点位位置。
4、120%&
150%的荷载添加完成后,每隔12小时测量一次各点位高程,并做好记录。
如果两次测量结果差值不大于1mm,可结束预压。
5、卸载。
卸载采用吊车完成,卸载过程应连续一次完成。
当卸载完成后对各测量点位再进行一次测量,并做好记录。
6、为了减少倒运次数,提高工作效率,预压可分跨进行,第一跨完成后,将荷载转移到第二跨,既可节约时间,又可减少人员、机械设备的使用次数,这既提高了工作效率,又节约了施工成本。
(二)、预压数据的整理:
1、统计、计算加载前和各级加载后的高程变化量,确定出总变形量及各级加载后变形量的变化情况,绘制出变形变化曲线。
2、统计、计算卸载前和卸载后的高程变化量,确定出在荷载作用下的弹性变形量。
3、根据总变形量和弹性变形量,确定出支架系统的非弹性变形量值。
4、根据支架系统的组成、实际高度、弹性变形量、非弹性变形量,确定在本支架系统材料组合条件下,支架的高度及组合情况产生的弹性与非弹性变形参数,为以后类似施工积累经验。
(三)、支架系统的高程调整:
1、根据设计的箱梁底高程,及预压后取得的支架系统变形量数值,对支架系统的高程进行微量调整,确保砼浇筑后,箱梁底高程符合设计值。
2、调整箱梁高程应以调整支架顶托为主,调整后的高程应为设计高程值与各点对应的弹性变形值之和,由于非弹性变形在预压过程中基本完成,在高程调整中可不予考虑。
(四)、预压过程中需要注意事项:
1、预压过程中的测量水准点必须稳定,与观测点距离适中,这是预压成败的关键。
测量过程必须力求精确,以确保测量数据的是支架变形的真实反映。
2、预压过程中需要人员与吊装设备配合完成,所以吊装设备的操作使用和现场指挥至关重要,这是施工顺利与否和安全的重要保障。
九、附图:
1、Railwaybridgesta.20+915falseworkdetail(fivepiecese)。