G匝道桥现浇梁满堂支架计算书.docx
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G匝道桥现浇梁满堂支架计算书
海西高速公路网厦沙线三明段A10合同段
G匝道桥现浇箱梁满堂支架计算书
编制:
张智
复核:
审核:
中铁四局集团有限公司厦沙高速公路A10标项目经理部
二零一四年十一月
目录
1工程概况1
2计算目标2
3计算依据2
4材料特性及参数取值2
5计算过程及结果分析3
5.1荷载集度计算3
5.2立杆承载力计算3
5.3底模板计算5
5.4纵向方木计算6
5.5横向10#工字钢计算6
5.6地基承载力计算8
1工程概况
(1)箱梁构造
G匝道桥起终点桩号为GK0+583~GK0+769,桥长186m,最大桥高约19m,桥面宽10.5m,上部结构采用(2×40+3×31)米等截面预应力混凝土现浇连续箱梁,全桥位于半径R=360m圆曲线及缓和曲线内,墩台基础均采用径向布置。
现浇箱梁为单箱两室形式,本计算书取第二跨现浇梁作支架结构检算。
第二跨箱梁顶宽10.5m,底宽6.5m,悬臂2m,最大梁高2.3m。
箱梁横截面尺寸如下图所示。
图1-1箱梁横截面图
(2)支架构造
碗扣式满堂支架采用规格为Φ48×3.5的杆件,满堂支架自下往上布设为:
水泥稳定碎石垫层+可调底座+立杆+可调顶托+横向10#工字钢+纵向10cm×10cm方木+1.5cm厚优质竹胶板。
立杆横向间距:
腹板及箱室下间距60cm,翼缘板下间距70cm;立杆纵向间距90cm。
水平杆间距为90cm。
纵向剪刀撑每5排设置一道,横向剪刀撑每4排设置一道。
支架高度大于4.8m时,顶端和低部设置水平剪刀撑,中间水平剪刀撑设置间距小于4.8m。
距底部支撑点小于35cm高度内设置扫地杆。
支架布设横截面图如下图所示。
图1-2支架布设横断面图
2计算目标
本计算书的计算目标为:
(1)验算竹胶板的强度和刚度是否满足要求;
(2)验算底模板下方木的强度和刚度是否满足要求;
(3)验算工字钢的强度和刚度是否满足要求;
(4)验算立杆的强度和稳定性是否满足要求;
(5)验算地基承载力是否满足要求。
3计算依据
(1)《路桥施工计算手册》(人民交通出版社,2011)
(2)《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)
(3)《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)
4材料特性及参数取值
(1)材料特性
混凝土自重:
26kN/m3
10#工字钢:
[σ]=205MPa[τ]=125MPaE=2.05×105MPaW=49cm3I=245cm4
立杆:
[σ]=205MPa
方木:
[σ]=17MPaE=104MPa
地基容许应力:
[σ]=140kPa
竹胶板:
[σ]=50MPaE=4000MPa
(2)参数取值
1)竹胶板自重:
取0.15kN/m2
2)10cm×10cm方木每米自重:
8×0.1×0.1×1=0.08kN/m,按间距20cm考虑,则每平方米自重为0.08×5=0.4kN/m2
3)10#工字钢:
11.2kg/m,按间距90cm考虑,则每平方米自重为
4)内模板(含支架)自重:
取2kN/m2
5)混凝土振捣产生荷载:
取2kN/m2
6)施工活载:
取2.5kN/m2
7)计算构件强度时,永久荷载分项系数取1.2,可变荷载分项系数取1.4;计算构件变形时各类分项系数均取1.0。
5计算过程及结果分析
5.1荷载集度计算
翼缘板区自重集度:
q1=0.3×26=7.8kN/m2
腹板区自重集度:
q2=2.3×26=59.8kN/m2
箱室区自重集度:
q3=0.5×26=13kN/m2
模板自重集度:
q4=0.15+0.4+0.13=0.7kN/m2
内模板自重集度:
q5=2kN/m2
混凝土振捣荷载集度:
q6=2kN/m2
施工活载集度:
q7=2.5kN/m2
5.2立杆承载力计算
(1)荷载计算
无风荷载时,单肢立杆轴向力计算公式:
N=[1.2(N1+N2)+1.4(N3+N4)]LxLy
式中:
N1——混凝土自重标准值,kN/m2;
N2——模板支架荷载标准值,kN/m2;
N3——混凝土振捣荷载标准值,kN/m2;
N4——施工活载标准值,kN/m2;
Lx、Ly——单肢立杆纵横向间距,m。
翼缘板区:
N1=[1.2×(7.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.9×0.6=9.0kN
腹板区:
N2=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.9×0.6=42.6kN
箱室区:
N3=[1.2×(13+0.7+2)+1.4(2+2.5)]×0.9×0.6=13.7kN
通过以上计算可知,计算最大应力时取荷载为42.6kN。
(2)立杆力学参数
碗扣式脚手架采用Φ48×3.5立杆,外径D=48mm,内径d=41mm,内外径之比α=d/D=0.854
截面抗弯刚度:
截面惯性矩:
截面面积:
截面回转半径:
(3)立杆强度及稳定性验算
立杆强度验算:
符合要求。
立杆稳定性验算:
立杆步距为90cm,则长细比λ=L/i=900/15.78=57.0,查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录E:
φ=0.829。
符合要求。
由于无风荷载下,立杆强度和稳定性在比较偏安全范围内,故不计算组合风荷载时的承载力验算。
5.3底模板计算
底模板背肋(方木)间距为20cm,竹胶板厚度为1.5cm,铺于纵向方木上,纵向取1m间距计算,为单向板受力。
取荷载最大区域腹板进行验算。
竹胶板弹性模量E=4000MPa,容许应力[σ]=50MPa。
竹胶板厚度δ=15mm
纵向间距L1=1000mm
横向间距L2=200mm
L1/L2=1000/200=5>2(单向板)
则计算跨径L=L2=200mm
模板承受线性荷载为:
q=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×1=78.9kN/m
考虑板的连续性,其强度和刚度可按下式计算:
产生最大弯矩值:
截面抗弯刚度:
截面惯性矩:
最大弯曲正应力:
模板强度满足要求。
考虑竹胶板的背肋为10cm×10cm方木,面板实际净跨径为L0=100mm,故最大挠度为:
模板刚度满足要求。
5.4纵向方木计算
纵向10cm×10cm方木,横向间距为20cm,搭设于间距为90cm的工字钢上,则计算跨径L=0.9m,按简支梁进行计算。
方木容许应力[σ]=17MPa,弹性模量E=104MPa
承受线性荷载:
q=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.2=15.8kN/m
产生最大弯矩:
截面抗弯刚度:
截面惯性矩:
最大弯曲正应力:
方木强度满足要求。
最大挠度:
方木刚度满足要求。
5.5横向10#工字钢计算
10#工字钢横向布设与支架上,为多支承点连续杆件,承受方木传递的间断均布荷载。
为简化计算并偏安全考虑,按满布均布荷载简支梁计算,如图5.5-1所示。
取荷载最大区域腹板进行验算。
10#工字钢力学参数如下表5.5-1。
表5.5-110#工字钢力学特性
材料
[σ](MPa)
[τ](MPa)
E(MPa)
I(cm4)
W(cm3)
S(cm3)
D(mm)
10#工字钢
205
125
2.05×105
245
49
28.2
4.5
图5.5-1工字钢简支受力图
承受线性荷载:
q=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.9=71kN/m
产生最大弯矩:
最大剪力:
最大弯曲正应力:
最大剪力:
工字钢强度满足要求。
最大挠度:
工字钢刚度满足要求。
5.6地基承载力计算
立杆截面承受支架构件的自重荷载按下式计算:
Gk=a×H0×(gk1+gk2+gk3)
式中:
H0——立杆高度,取20m;
a——立杆纵距,0.9m;
gk1——基本构架杆的平均自重荷载,取0.18kPa;
gk2——配件平均自重荷载,取0.15kPa;
gk3——局部杆件平均自重荷载,取0.1kPa。
则Gk=0.9×20×(0.18+0.15+0.1)=7.74kN
杆件自重传给地基的均布荷载:
取Pk=1.5PGk=1.5×14.3=21.5kPa
箱梁自重、模板自重、施工活载等合计均布荷载:
P=1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)=78.9kPa
地基承载力均布荷载为:
PD=P+Pk=21.5+78.9=100.4kPa<[σ]=140kPa
故地基承载力满足满足要求。