其中,σ--外楞的最大应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N·mm);M=3.13×105N·mm
W--外楞的净截面抵抗矩;W=5.08×103mm3;
f--外楞的强度设计值(N/mm2),[f]=205.000N/mm2;
外楞的最大应力计算值:
σ=3.13×105/5.08×103=61.67N/mm2;
外楞的最大应力计算值σ=61.67N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值f=205.00N/mm2,满足要求!
b.外楞的抗剪强度验算
公式如下:
V=0.65P
其中,P--作用在外楞的荷载:
P=(1.2×40.56+1.4×4)×0.3×0.6/2=4.88kN;
V--外楞计算最大剪力(N);
外楞的最大剪力:
V=0.65×4880=3.17×103N;
外楞截面抗剪强度必须满足:
T=2V/A≤fv
其中,T--外楞的截面的最大受剪应力(N/mm2);
V--外楞计算最大剪力(N):
V=3.17×103N;
A--钢管的截面面积(mm2):
A=489.23mm2;
fv--外楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=120N/mm2;
主楞截面的受剪应力计算值:
T=2×3170/489.23=12.96N/mm2;
外楞截面的受剪应力计算值T=12.96N/mm2小于外楞截面的抗剪强度设计值fv=120N/mm2,满足要求!
c.外楞的挠度验算
根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。
挠度验算公式如下:
ν=1.146ql4/(100EI)≤[ν]=l/400
其中,q--内楞作用在支座上的荷载(kN/m):
P=40.56×0.3×0.60=7.301kN/m;
ν--外楞最大挠度(mm);
l--计算跨度(水平螺栓间距):
l=600.0mm;
E--外楞弹性模量(N/mm2):
E=210000.00N/mm2;
I--外楞截面惯性矩(mm4),I=1.219×105mm4;
外楞的最大挠度计算值:
ν=1.146×7.301×6004/(100×2.10×105×1.219×105)=0.424mm;
外楞的最大容许挠度值:
[ν]=1.5mm;
外楞的最大挠度计算值ν=0.424mm小于外楞的最大容许挠度值[ν]=1.5mm,满足要求!
④、穿墙螺栓的计算
计算公式如下:
N<[N]=f×A
其中N--穿墙螺栓所受的拉力;
A--穿墙螺栓有效面积(mm2);
f--穿墙螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
查表得:
穿墙螺栓的型号:
M14;
穿墙螺栓有效直径:
11.55mm;
穿墙螺栓有效面积:
A=105mm2;
穿墙螺栓最大容许拉力值:
[N]=1.70×105×1.05×10-4=17.85kN;
穿墙螺栓所受的最大拉力:
N=40.56×0.6×0.6=14.602kN。
穿墙螺栓所受的最大拉力N=14.602kN小于穿墙螺栓最大容许拉力值17.85kN。
3、盖梁底模下顺桥向方木验算
本施工方案中盖梁底模底面横桥向采用10×10cm方木,方木按L=60cm进行验算,实际布置跨距均不超过上述该值。
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、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
盖梁按两墩柱净距离7.97m计算,方木顺桥向跨度L=60cm进行验算。
①方木间距计算
q=(q1+q2+q3+q4)×B=(40.56+1.0+2.5+2)×7.97=367.098kN/m
M=(1/8)qL2=(1/8)×367.098×0.62=16.519kN·m
W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3
则n=M/(W×[δw])=16.519/(0.000167×11000×0.9)=9.99(取整数n=10根)
d=B/(n-1)=7.97/9=0.885m
注:
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.885m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0.30m,则n=7.97/0.30=27根。
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)×[(367.098×0.64)/(27×9×106×8.33×10-6×0.9)]=3.40×10-4m<l/400=0.6/400=1.5×10-3m
(挠度满足要求)
③每根方木抗剪计算
δτ=(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)×(367.098×0.6)/(27×0.1×0.1×0.9)=0.453MPa<[δτ]=1.7MPa
符合要求。
6、工字钢平台抱箍体系验算:
在盖梁抱箍上铺设两根I45a工字钢(横桥向)、工字钢上再横铺10cm*10cm方条(顺桥向间距0.3m)。
抱箍法支架体系构造如下图。
验算中将工字钢受力体系简化成如下图计算模式(偏于安全)。
Q=26.65×26=692.9kPa
Q总=Q+q2+q3+q4+q7=699.84kPa
45a工字钢基本数据为:
E=210Gpa,W=1432.9cm3,I=32241cm4,[σ]=145Mpa。
理论重量=80.38Kg/m
盖梁简支中间段长度为7.97米,两端悬臂长度为2.92米。
为简化计算,荷载按均布荷载考虑,单根工字钢承受的均布荷载为:
699.84/13.81/2=25.36KN/m。
Ra=Rb=ql/2=25.36*13.81/2=175.11KN
(1)、最大弯曲应力验算:
Ma=Mb=ql2/2=25.36*1000*2.922/2=108.11KN.m
M中=RaL/2-ql2/2=175.11*7.97/2-25.36*6.912/2=92.37KN.m
σmax=Mmax/W=108.11*1000/(1432.9*10-6)=75.448Mpa<[σ]=145Mpa
(2)、挠度验算:
①、只考虑中间段荷载时:
y=-(5*ql4)/(384EI)=(5*25.36*7.974)/(384*210*109*32241*10-8)
=19.6mm
②、悬臂端弯矩对跨中截面产生的上挠度:
y=ML2/16EI=(25.36*1000*3.352*3.352/2*7.972)/(16*210*322410)=8.43mm
跨中最终挠度为:
19.6-8.43=11mm方向向下
f=11<[f]=7970/400=20mm
验算通过。
③、悬臂端挠度:
y=ql4/8EI=25.36*10000*2.924/(8*210*322410)=3.50mm
f=3.50<[f]=2920/400=7.3mm
验算通过
(3)、结论:
受力和变形均满足
7.抱箍验算
抱箍能否承受盖梁的重力取决于抱箍与柱子的摩擦力,验算时摩擦力取滑动摩擦力,此处最大滑动摩擦力N取值为Rc=175.11KN。
(1)、高强螺栓数目计算
高强螺栓的容许承载力公式:
[NL]]=Pμn/K,
式中:
P—高强螺栓的预拉力,取225KN;
μ—摩擦系数,取0.3;
n—传力接触面数目,取1;
K—安全系数,取1.7。
则:
[NL]=225×0.3×1/1.7=39.7KN
螺栓数目m计算:
m=N/[NL]=175.11/39.7=4.4个,本构件取m=6个。
(2)、螺栓抗剪、抗拉应力验算
每条高强螺栓承受的抗剪力:
Nj=N/10=175.11/6=29.2KN<[NL]=39.7KN,满足抗剪要求。
抱箍体对墩柱体的压力:
Ny=K*N/μ=1.2×175.11/0.3=700.44KN
每条螺栓拉力:
N1=Ny/6=116.7KN<[S]=225KN,满足抗拉要求。
式中:
μ—抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数,取值0.3
K—荷载安全系数,取值1.2
[NL]—每个高强螺栓的容许承载力
[S]—高强螺栓的预拉力,M24高强螺栓取值225KN
(3)、螺栓需要的终拧力矩验算
每条螺栓拉力为:
N1=116.7KN,
每个螺栓的终拧扭矩R=k*N1*d=227.55N·m
式中:
k—螺栓连接处的扭矩系数平均值,取0.13,
L1—力臂,M24螺栓取0.015m
(参考《基本作业》p609)
(4)、抱箍体构件的应力验算
抱箍体承受螺栓的拉力:
P1=5Nl=5×116.7=583.5KN
抱箍体钢板的纵向截面积:
S1=0.016×0.6=0.0096m2
抱箍体拉应力:
σ=P1/S1=60.781MPa<[σ]=140MPa,满足抗拉要求。
抱箍体剪应力:
τ=(1/2RC)/πr/S1=(1/2×175.11)KN/1.727m/0.0096m2
=5.28MPa<[τ]=85MPa,满足抗剪要求。
(5)、抱箍体钢板长度计算
抱箍钢板伸长量:
ΔL=(σ/E)*L=5.5×10-4m
抱箍体钢板长度(半个):
L=πr-ΔL=1.726m,
两半抱箍牛腿间距取20mm,则L=1706mm(半个)。
8、抱箍法施工方法
(1)、施工工序
①在墩柱群四周搭设简易支架,高度以不超过盖梁顶板为宜,并搭设人行爬梯,围好安全网;
②用水准仪在墩柱上作一水平标志,根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记;
③用吊车将抱箍底托安装在墩柱上,使底托顶面与抱箍底沿标记等高,再将抱箍安装就位,用带响扳手拧紧连接螺栓,施工时,可在扳手手柄上套一根50cm长、Φ48的钢管,人踩钢管直到所需扭矩为止,再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可;
④用吊车将两根40A工字钢放在抱箍上,并用3~4根d16螺栓和扣件将两条工字钢锁成一个整体;
⑤在工字钢上摆放方木横梁,安装盖梁底模,并检查标高,有必要时用钢板或木楔调整;
⑥首次使用本工法施工时,为确保抱箍所承受压力达到设计值,
需进行荷载预压试验。
在盖梁底模上堆放重物68.9吨,且堆放形式尽量接近施工实际情况。
24小时后,用水准仪复测底模标高,若下沉过大,则应继续紧固连接螺栓,直到底模下沉小于5mm则认为可行,记录下螺栓进距作为参考值;
⑦卸下预压重物,安装盖梁钢筋和模板,在侧模四周按要求做好安全防护装置,浇注砼;
⑧拆除模板时,先拆侧模、端模,再拆底模,最后拆下横、纵梁、抱箍,至此,抱箍法盖梁施工完成一个循环。
(2)、施工注意事项
①墩柱砼强度达到设计强度的75%以上后方可施工盖梁;
②在抱箍钢板内侧附一层3mm橡胶垫,可增强钢板与砼之间的摩擦系数,也起到保护墩柱的作用;
③抱箍体钢板、牛腿厚度应不小于设计值,螺栓孔应可能紧凑,在竖直方向上,每隔2~3排螺栓孔应在牛腿与钢板之间设置加劲肋;
④螺栓施拧前,应根据带响扳手