现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案.doc

现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案.doc

《现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案.doc（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案

一、设计说明

1、设计依据：

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）

《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-85）

《公路设计通用规范》

《公路桥涵施工手册》

2、参考资料

《公路桥涵施工技术规范》

《公路施工手册》

《简明施工计算手册》

《新型脚手架与模板支撑架》

《材料力学》

《结构力学》

3、材料强度、弹性模量：

钢管：

规格Ф48mm×3.5mm

[ó]=215N/mm2E=2.06×105N/mm2A=489mm2I=12.19×104mm4W=5080mm3

r=15.79mm

二、荷载计算

1.竖向荷载

（1）恒荷载

砼自重：

取26KN/m2

模及板背楞：

取5KN/m2

支架钢管自重：

取1.1KN/根（取6m计算）

（2）活荷载

施工人员走动、施工机具运输、材料堆放：

取2.5KN/m2

振捣砼，倾倒、泵送砼：

取2KN/m2

2.水平荷载计算

泵送砼时产生的水平冲击荷载取6.0Kpa（参见《公路桥涵施工技术规范》），考虑到泵送砼时，产生水平荷载只作用在正在浇注的侧面上，而不是整个侧面上，所以要进行折减计算（受力面积折减1/3计算）。

产生荷载为：

1/3×35×1.0×6.0=70KN

风载产生的水平荷载为：

梁部：

ω=K0K1K22K3K25W0（见《公路桥涵设计通用规范》）

=1.0×1.02×1.3×1.0×1.02×0.5

=0.65KN/m2

产生荷载为：

0.65×35×1.8=40.95KN

支架部分：

ω=ηK0K1K22K3K25W0（见《公路桥涵设计通用规范》）

=0.45×0.8×1.02×1.0×1.0×1.02×0.5

=0.18KN/m2

产生荷载为：

0.18KN/m2×35×6=37.8KN

梁部荷载、施工荷载及模板自重因倾斜而产生的水平力：

P=（26+5+4.5）×35×14×2%=347.9KN

荷载组合

竖向荷载：

Σq=1.2×恒荷载+1.4×活荷载

=1.2×（26+5）+1.4×（2+2.5）

=43.5KN/m2

水平荷载：

（作用于支架下端）

横向水平力：

Σq=70+40.95+37.8+347.9

=496.65KN

沿跨长方向的均布荷载q=496.65÷35=14.19KN/m

（此项水平力有钢管下端与枕木之间的摩擦力承担）

水平荷载：

（作用与支架上端）

横向水平力：

Σq=70+40.95+347.9=458.85KN

沿跨长方向的均布荷载：

q=458.85÷35=13.11KN/m

三、支架设计及受力验算

1、受力分析

初步布设立杆顺、横桥间距为90×90cm，步距为120cm。

取跨中单杆支撑分析，如图所示，根据受力特点分别取A、B两部分进行受力验算。

A部分：

简化为下端固定，上端自由端，其同时受到竖向荷载和水平荷载作用，如图示。

N

N=43.5×0.9×0.9=35.24KNP

P=13.11×0.9/（1980/90+1）=0.513KN

P为每根钢管上端所受水平荷载（每排钢

管所受水平荷载为：

13.11×0.9=11.8KN,每根钢管所受水平荷载为：

11.8/（1980/90+1）=0.513KN）

l0=2l=2×0.6=1.2m

λ=l0/15.79=76

查表得：

φ1=0.676

说明：

l取0.60m考虑了上调节托撑的最大调节长度以及和钢管连接长度。

ó=N/A/φ1+M/μW

=35.24×103/489/0.676+0.31×106/（5080×0.652）

=200.2KN/mm2<[ó]=215N/mm2

其中：

M=P×0.6=0.31KN.MN

μ=（1-n1×N×λ2/2/E/A）×mAP

=（1-1.7×35.24×103×762/3.142×2.06×105×489）×1

=0.652

B部分：

简化为上下端铰接，为二力杆，受力如图示。

B

N=43.5×0.9×0.9=35.24KNN

l0=l=1.2mB

λ=l0/i=1200/15.78=76.05

查表φ1=0.676

单杆稳定性验算：

N

ó=N/ΨA=35.24×103/（0.676×489）单杆图

=106.61N/mm2<[ó]=215N/mm2，满足单杆总稳定要求。

腹板处单杆剪力强度验算

单杆由于受新浇筑砼时模板的侧压P1以及水平力P2作用，受剪力，可简化为均布受力杆。

P1＝rh＝24×1＝24KN（h取1米计）

P2＝14.19×1.2＝17.028KN

合力P＝P1+P2＝24+17.0281＝41.028KN

Q＝ql/2＝（41.028×0.9）/2＝18.46KN

S＝2tR²（R＝（48-3.5）/2＝22.25mm）

Z＝（QS）/（2tI）=74.97N/mm2<[τ]=85N/mm2

满足剪力强度要求。

2、变形计算（按支架高6.5m）

δ=Nl/（EA）=35.24×103×6.5×103÷（2.06×105×489）=2.27mm

3、支架整体稳定性验算

将支架整体简化为矩形受力结构，集中作用结构

N＝43.5×35×22＝33495KN

P＝14.19×7.8×35＝3873.87KN

根据受力分析，整体支架受竖向力N和水平力P的作用，绕A轴倾斜。

M+＝NL/2＝33495×22/2＝368445KN·m

M-＝Ph/2＝3873.87×7.8/2＝15108.093KN·m

M+>M-所示整体稳定

4、满堂红支架布置

经上述受力验算，钢管布置按照90×90×120cm（顺横桥及纵向布设），布置满足受力及整体稳定性要求。

考虑到现场施工时可能遇到的不可见影响，以及支座处横向张拉等因素，为了施工安全，现场满堂红脚手架布置如下：

1）顺桥向距桥墩、台4.5米范围内，立杆间距离为60cm，其余为90cm。

2）横桥向：

箱梁底板下15米范围内，立杆间距为80cm，两侧翼板为100cm。

3）纵向步距为120cm，其中上端可调顶托撑可调部分及与钢管连接部总长不大于60cm。

4）为了增加整体抗剪能力及稳定性，顺桥方向为3米加设一道剪刀撑。

四、模板设计及验算

1、材料选择：

模板采用2440×1220×12mm的木胶合板，

方木采用15×15cm和8×8cm两种断面。

2、模板下背楞铺设及其受力验算

根据支架设计：

立杆顺横桥间距为90×80cm，模板下背楞铺设两层。

底层架设在可调顶托上，顺桥向铺设采用15×15cm断面方木。

上层横桥向铺设在底层方木上，方木采用断面形式为8×8cm。

1）说明：

（如图所示）

A：

表示顺桥向底层背楞方木15×15cm。

B：

表示横桥向上层背楞方木8×8cm。

C：

表示支架可调顶托撑。

2）A背楞方木受力验算（简化为受均布荷简支架）

q＝43.5×0.9×0.8/0.9＝34.8KN

[σw]＝12N/mm²[τ]＝1.9N/mm²

E＝9×108N/mm²I＝1504/12＝4.22×107mm4

W＝1503/6＝5.63×105mm3A＝2.25×104mm²

弯曲强度：

M＝ql²/8＝（34.8×0.9²）/8＝3.52KN·m＝3.52×106N·mm

σw＝M/W＝（3.52×106）/（5.63×105）＝6.25N/mm²<[σw]＝12N/mm²

满足弯曲强度要求

剪切强度：

Q＝ql/2＝（34.8×0.9）/2＝15.66KN

τ＝3Q/2A＝（3/2）×[15.66×10³/（150×150）]＝1.04N/mm²<[τ]＝1.9N/mm²

弯形：

δ＝1.3×10-2×（ql4/EI）＝1.3×10-2×[（34.8×10³×9004）/（9×108×4.22×107）]

=0.03mm

3）B背楞木受力验算

简化为受均布荷载作用的简支梁，如图示

沿顺桥向布置间距为25cm（方木中对中间距）

q＝43.5×0.25＝10.875KN/m

M＝ql²/8＝10.875×0.8²/8＝0.87KN·m

I＝804/12＝3.41×106mm4A＝80×80＝6.4×103mm2

W＝803/6＝8.53×104mm3

弯曲强度:

σ＝M/W＝0.87×106/8.53×104＝10.2N/mm²<[σw]＝12N/mm²

剪力强度：

Q＝ql/2＝（10.875×0.8）/2＝15.66KN

τ＝3Q/2A＝（3×4.35×10³）/（2×6.4×10³）＝1.02N/mm²<[τ]＝1.9N/mm²

B背楞满足弯曲及剪切强度要求。

变形：

δ＝1.3×10-2×（ql4/EI）＝1.3×10-2×[（10.875×10³×8004）/（9×108×3.41×106）]

＝1.3×10-2×[（10.875×10³×8004）/（9×108×3.41×106）]

＝0.019mm

3、侧模验算说明

侧模施工时受到新浇筑砼侧压力P1和振捣砼水平力P2的作用

P1＝rh＝24KN/m³×1m＝24KN/m²（h取1米计）

P2＝6KN（规范取值）

因此合力P＝P1+P2＝24+6＝30KN

按照底板A背楞计算满足各强度要求，因此不另验算，布置时采用A背楞布置间距，现场施工时,根据实际情况可缩小布置间距。

4、内模支撑设计及验算

1）受力分析计算

顶面受力

砼自重P1＝26×0.22＝5.72KN/m²

模板背肋取2.0KN/m²

施工机具及人员取2.5KN/m²

振捣砼倾倒砼取2.0KN/m²

合力P＝5.72+2.0+2.5+2.0＝12.22KN

侧面受力：

新浇筑砼对模板的侧压力P＝rh＝24×1.43＝34.32KN/m²（h取1.43米）

振捣砼产生的侧压力取4.0KN/m²（规范取值）

合力P＝34.32+4＝38.32KN/m²

2）材料选择：

支撑所用8×8cm的方木

A＝80×80＝6.4×10³mm²

3）支撑布置及验算

内模支撑横杆、方杆如图布置，纵向间距为1.0。

分别取②和⑤杆进行受力分析

②杆受力分析

N＝38.32×0.4×1.0＝15.28KN＝15.28×10³N

σ＝N/A＝（15.28×10³）/（6.4×10³）＝2.39N/mm<[σ]＝12N/mm²

满足应力强度要求。

⑤杆受力分析

N＝12.22×1.4＝17.11