连续梁支架设计与地基处理计算书.docx
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连续梁支架设计与地基处理计算书
新建南京至杭州铁路客运专线NHZQ-1标段
XXX特大桥XXX墩连续梁
支架设计与地基处理计算书
计算:
复核:
审核:
宁杭客运专线
2009年10月
目录
1、编制目的3
2、编制依据3
3、设计概述3
4、参数选定4
⑴计算荷载4
⑵材料力学性能指标4
5、支架计算6
6、纵横分配梁计算7
⑴纵向分配梁(10×10cm方木)计算7
⑵横向分配梁(【10槽钢)计算10
7、模板计算12
8、腹板模板、外楞及拉杆计算14
⑴新浇混凝土对模板最大侧压力计算14
⑵腹板模板各部分结构计算14
⑶对拉螺栓计算16
9、地基承载力计算16
1、编制目的
为了确保句容河特大桥17#-20#墩连续梁支架设计、地基基础处理方案安全、可靠,更好的指导该处连续梁施工,编制此计算书。
2、编制依据
⑴句容河特大桥17#-20#墩连续梁支架现浇施工方案;
⑵《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社江正荣2006.4;
⑶好意懂结构分析器软件分析、计算结果。
3、设计概述
句容河特大桥17#-20#墩设计为(40+72+40)m的连续梁,根据现场实际情况,选定满堂支架方案现浇连续梁。
支架布置形式为:
顺桥向立杆按60cm布置,横桥向立杆底板处按60cm布置,腹板处按30cm布置,翼板处按60cm布置,立杆步距按120cm布置。
纵横方面每隔5m设置剪刀撑,剪刀撑与地面夹角为45°-60°。
在支架横桥方向设置[16a槽钢,间距同支架横桥向立杆布置间距一致。
顺桥向铺设方木,腹板按15×15cm方木满铺,底板按10×10cm方木间距0.2m布置,翼板按10×10cm方木间距0.3m布置.
连续梁模板采用厚度18mm竹胶板。
腹板拉杆采用直径20mm圆钢。
地基处理形式为:
清除表面种植土后压实,回填5%石灰改良土,分层碾压每层厚度不大于30cm,铺设20cm碎石,浇筑20cm厚C20
混凝土垫层基础。
4、参数选定
⑴计算荷载
①梁体荷载
连续梁最大混凝土高度:
腹板高6.2m,底板厚1.0m,顶板厚0.4m,翼板端厚0.28m。
混凝土高6.2m处:
F1=6.2×26=161.2KN/m2;
混凝土高1.4m处:
F2=1.4×26=36.4KN/m2;
混凝土高0.5m处:
F3=0.5×26=13.0KN/m2;
图1连续梁自重荷载分布图
②施工荷载
施工人员机具荷载:
取F4=3.5KN/m2
振捣混凝土产生荷载:
取F5=3KN/m2
③支架模板自重
模板:
取F6=2.0KN/m2
支架:
取F7=2.5KN/m2
⑵材料力学性能指标
①φ4.8×3.5mm钢管:
截面惯矩:
[I0]=1.215×105mm4
杆截面积:
[A]=4.893cm2
截面抵抗矩:
[W]=5.078×103mm3
回转半径:
i=1.578cm
单位重量:
3.841kg/m
②10×10cm和15×15cm方木:
落叶松容许抗弯应力[σ]=14.5MPa,弹性模量E=11×103MPa。
截面惯性矩:
I(10×10cm)=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
I(15×15cm)=bh3/12=0.15×0.153/12=4.22×10-5m4
截面抵抗矩:
W(10×10cm)=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
W(15×15cm)=bh2/6=0.15×0.152/6=5.63×10-4m3
截面积:
A(10×10cm)=bh=0.1×0.1=0.01m2
A(15×15cm)=bh=0.15×0.15=0.0225m2
③【10槽钢:
截面惯矩:
[Ix]=198cm4
截面面积:
[A]=12.7cm2
截面抵抗矩:
[Wx]=39.7cm3
回转半径:
ix=3.95cm
单位重量:
10kg/m
④t=18mm竹胶板
弹性模量E=1.0×104MPa
强度[σ]=11Mpa
截面惯性矩:
I=bh3/12=1×0.0183/12=4.86×10-7m4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=1×0.0182/6=5.40×10-5m3
截面积:
A=bh=1×0.018=0.018m2
5、支架计算
⑴支架受力计算
①底板下单个钢管支架受力计算
P=(3.5+3.0+2.0+2.5)×0.6×0.6+26×1.4×0.6×0.6=17.1KN
②腹板下单个钢管支架受力计算
P=(3.5+3.0+2.0+2.5)×0.3×0.6+26×6.2×0.3×0.6=31.0KN
③翼板下单个钢管支架受力计算
P=(3.5+3.0+2.0+2.5)×0.6×0.6+26×0.5×0.6×0.6=8.6KN
查《建筑施工计算手册》8模板工程立杆容许荷载[N]表,横杆布距1.25m时,φ48×3.5mm钢管对接立杆容许受力33.1KN,单杆最大受力为31.0KN<33.1KN,满足要求。
⑵支架稳定性计算
根据计算腹板下单根钢管受力最大为31.0KN,根据现场实际情况,支架搭设最大高度为14m,考虑扣件、横杆、斜杆、托架等的重量,则单根钢管最大轴力为:
N=31.0+14×0.0384×2=32.1KN
①单根钢管最大轴力:
32.1KN;回转半径:
i=15.8mm。
②计算长细比λ=l/i=0.6m/15.8mm=38
③查表知轴心受压构件稳定系数ψ=0.8
④单根钢管支架的稳定承载设计值:
Nd=ψ·A·σ=0.8×489×215×10-3=84.1KN>N=32.1kN
(满足要求)。
6、纵横分配梁计算
⑴纵向分配梁(10×10cm方木)计算
①方木受力计算
该处连续梁纵向分配梁采用15×15cm和10×10cm方木,布置腹板布置15×15cm间距0.15m的方木(满铺),底板布置10×10cm间距为0.2m的方木(静距0.1m),翼板布置10×10cm间距为0.3m的方木(静距0.2m),计算跨度0.6m。
作用在横梁上的均布荷载为:
腹板处:
q=F×b=(26×6.2+11)×0.15=25.8KN/m
底板处:
q=F×b=(26×1.4+11)×0.2=9.5KN/m
翼板处:
q=F×b=(26×0.5+11)×0.3=7.2KN/m(按五跨连续建立模型)
计算荷载底板q=9.5KN/m,计算跨度取l=0.6m(10×10cm方木):
②计算结果
③计算结果分析
ⅰ变形:
最大变形出现在2#和10#节点,挠曲变形值为:
1.38mm<600/400=1.5mm,横梁挠度满足规范要求。
ⅱ强度:
最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元,最大弯矩值为:
1.44KN.m,
σ=M/W=1.44×103/(1.67×10-4)
=8.6×106Pa=8.6MPa<[σ]=14.5Mpa,方木强度满足规范要求。
综上,底板10×10cm横梁方木受力满足要求。
计算荷载腹板q=25.8KN/m,计算跨度取l=0.6m(15×15cm方木):
计算结果:
计算结果分析:
ⅰ变形:
最大变形出现在2#和10#节点,挠曲变形值为:
0.74mm<600/400=1.5mm,横梁挠度满足规范要求。
ⅱ强度:
最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元,最大弯矩值为:
3.91KN.m,
σ=M/W=1.44×103/(5.63×10-4)
=2.6×106Pa=2.6MPa<[σ]=14.5Mpa,方木强度满足规范要求。
综上,腹板15×15cm横梁方木受力满足要求。
⑵横向分配梁(【10槽钢)计算
①型钢受力计算
作用在纵梁上的均布荷载为每腹板处0.05m一道、底板处0.2m一道和翼板处0.3m一道从横向方木传递的力:
腹板处:
F=172.2×0.05×0.3=2.6KN
底板处:
F=47.4×0.2×0.6=5.7KN
翼板处:
F=24.0×0.3×0.6=4.3KN(按五跨连续建立模型)
计算荷载取F=5.7KN,计算跨度取l=0.6m:
②计算结果
③计算结果分析
ⅰ变形:
最大变形出现在2#和10#节点,挠曲变形值为:
0.3mm<600/400=1.5mm,横向槽钢挠度满足规范要求。
ⅱ强度:
最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元,最大弯矩值为:
1.62KN.m,
σ=M/W=1.62×103/(3.97×10-5)
=40.8×106Pa=40.8MPa<[σ]=175Mpa,槽钢强度满足规范要求。
综上所述,横向槽钢受力满足要求。
7、模板计算
①模板受力计算
底模板均布荷载为:
161.2+6.5=167.7kN/m2,
q=F×b=167.7×1=167.7KN/m(按五跨连续建立如下模型)
(腹板处方木按0.2m间距铺设建立模型)
②计算结果
③结果分析
ⅰ变形:
以跨中最大变形为准,出现在2#和10#节点,挠曲变形值为:
0.36mm<200/400=0.50mm。
竹胶板挠度满足规范要求。
ⅱ强度:
最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元,最大弯矩值为:
0.71KN.m,
σ=M/W=0.71×103/(6.67×10-5)
=10.6×106Pa=10.6MPa<[σ]=11Mpa,竹胶板强度满足规范要求。
综上所述,竹胶板受力满足要求。
8、腹板模板、外楞及拉杆计算
⑴新浇混凝土对模板最大侧压力计算
Pmax=γcH
(1)
Pmax=0.22γct0β1β2V1/2
(2)
采用内部振捣器振捣时,新浇注的混凝土作用于模板的最大的侧压力,可按上述二式计算,并取二式中的较小值。
γ—混凝土的容重,取26kN/m3
t0—混凝土初凝时间,取8小时;
β1—外加剂影响系数;
β2—坍落度影响系数;
V—混凝土浇筑速度,取0.3m/h(每小时浇筑0.3米)。
Pmax=0.22×26×8×1.2×1.15×0.30.5=35KPa
Pmax=26×6.2=161.2KPa
取Pmax=35KPa:
采用计算对模板的最大侧压力
Pmax=1.2×Pmax=1.2×35=42KPa。
⑵腹板模板各部分结构计算
ⅰ竖向肋板间距计算(采用挠度控制计算)
面板选用厚18㎜的木胶板;取10cm宽单元计算;
I=bd3/12=100×1.83/12=48.6cm4
q=p×b=42×0.1=4.2KN/m
l=(128×E×I/(400×q))1/3=(128×9000×48.6/400/4.2)1/3=0.32m,现场按间距0.3m进行布置。
ⅱ竖向肋板断面和横向钢管间距计算
竖向肋板采用10cm×10cm方木
I=bh3/12=10×103/12=833cm4
q=p×b=42×0.1=4.2KN/m
l=(128×E×I/(400×q))1/3=(128×9000×833/400/4.2)1/3=0.83m
采用0.6m,直径48mm,壁厚3.5mm的钢管。
M=ql2/8=4.2×0.62/8=0.189KN.m
W=1/6×10×102=167cm3
σ=M/W=0.189/167=1.1MPa<[14.5]MPa,满足要求;
ⅲ横向钢管承载力计算
横向钢管为集中荷载下的连续梁
P=0.1×0.6×42=2.52KN
M=Pl/4=2.52×0.1/4=0.063KN.m
σ=M/W=0.063/5078=12.4MPa<[175]MPa,满足要求;
f=pl3/(48EI)=2.52×0.63/(48×2.1×1.215)=0.44mm<0.6/400=1.5mm,满足要求。
ⅳ、木面板计算
选用厚18㎜的竹胶板,取1cm宽,1m长的板带进行计算
P=42×0.01=0.42KN/m
M=pl2/8=0.42×1×1/8=0.053KN.m
W=1/6×1×1.82=0.54cm3
σ=M/W=0.053/0.54=0.1MPa<[11MPa],满足要求.
⑶对拉螺栓计算
ⅰ采用计算对模板的最大侧压力
Pmax=42KPa
ⅱ拉杆承受的最大拉力
拉杆采取竖向1.5m,横桥向1.5m布置。
F=Pmax·A=42KPa×1.5×1.5=94.5KN
ⅲ对拉螺杆直径选择(拟选用φ20圆钢,2根圆钢并排放置)
A=F/fy=94.5KN÷210N/mm2=450mm2
Ad=3.14×202/4×2=628mm2>450mm2,满足要求。
9、地基承载力计算
根据计算单根钢管支架的最大受力为31.0kN,取其垫板单元尺寸为:
0.3m×0.6m。
σ=31.0/(0.3×0.6)=172.2KPa
17#-20#连续梁基础处理方式为:
采用5%石灰改良土+20cm碎石换填做垫层使地基基本承载力达到300KPa,在垫层上再浇注一层厚度20cm的C20混凝土垫层基础,总上所述,地基承载力满足要求。