连续梁边跨现浇段支架检算.docx
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连续梁边跨现浇段支架检算
新建京沪高速铁路JHTJ-3标段
罗而庄特大桥跨104国道
40+64+40m连续梁
边跨碗扣支架结构计算书
审批:
审核:
编制:
中国水电集团京沪高速铁路土建工程三标段项目经理部
二OO九年三月
边跨碗扣支架结构计算书
1、编制依据
现浇梁部分设计图纸及相关设计文件
《木结构设计规范》
《钢结构设计规范》
《WDJ型钢管碗扣脚手架技术条件》
2、编制范围
40+64+40m连续梁边跨支架现浇。
本计算书计算见相关图纸。
3、荷载组合
支架法施工主要荷载有以下:
钢筋混凝土自重荷载P1;
模板、支撑自重荷载P2;
人员、设备重P3;
震动器产生荷载P4;
倾倒混凝土产生荷载P5。
箱梁混凝土容重25KN/m3。
模板自重:
每平米1.6KN
根据设计要求,选取荷载大小为:
P3=2.5KN/m;
P4=2.0KN/m;
P5=6.0KN/m.
荷载组合安全系数为:
静荷载1.2,动荷载1.4。
3.1梁I--I截面荷载组合
计算时,按照1-1断面计算荷载。
1)钢筋混凝土自重荷载P1
(注:
此图中1.1、3.3、2.5、2.2m2分别为混凝土截面分段面积。
)
钢筋混凝土容重按照2.5t/m3计算,Q1,Q2,Q3为梁截面分段区,顺桥向取单位米,则荷载为:
Q1区:
P1=1.1×25/2.183=12.6KN/m
Q2区:
P1=3.3×25/1.667=49.5KN/m
Q3区:
P1=(2.5×25+2.2×25)/3.7=31.80KN/m
2)模板、支撑自重荷载P2
P2=1.6KN/m
3)荷载组合
Q1区:
P=P1+P2+P3+P4+P5=(12.6+1.6)×1.2+(2.5+2+6)
×1.4=17.04+14.7=31.74KN/m
Q2区:
P=P1+P2+P3+P4+P5=(49.5+1.6)×1.2+(2.5+2+6)
×1.4=61.32+14.7=76.02KN/m
Q3区:
P=P1+P2+P3+P4+P5=(31.8+1.6)×1.2+(2.5+2+6)
×1.4=34.6+14.7=49.3KN/m
4)荷载组合图
3.3支架布置
支架布置如下图所示:
横断面图
4、内膜支架检算
箱梁内模面板采用15㎜厚122㎝×244㎝竹胶合模板。
根据箱梁结构尺寸现场加工。
用方木作肋木。
钢管支架上搭设横梁方木,横梁方木上搭设纵梁方木。
钢管顶设可调托,托顶沿横向铺10×10cm的方木下分配梁,横向布置,纵向间距为0.6m,下分配梁上铺10cm×10cm的方木上分配梁,纵向布置,横向间距为0.3m。
1)顶板钢筋混凝土自重荷载P1
Q3区:
P1=(2.5×25)/3.7=16.89KN/m
2)模板、支撑自重荷载P2
P2=1.6KN/m
3)荷载组合
Q3区:
P=P1+P2+P3+P4+P5=(16.89+1.6)×1.2+(2.5+2+6)
×1.4=36.89KN/m
4.1竹胶板受力计算
顺桥取0.6米宽度荷载为q=36.89×0.6=22.13KN/m
抵抗惯性矩I=bh3/12=0.6×0.0153/12=1.69×10-7m4。
抵抗矩W=bh2/6=2.25×10-5m3
弹性模量E=6.5×103MPa。
刚度设计容许值[f/L]=1/400
容许弯曲应力[σ]=80MPa
模板计算跨径L=0.3米,荷载和间距布置如下图所示:
荷载分布示意图(单位:
KN/m)
剪力图(单位:
KN)
弯矩图(单位:
KN/m)
根据计算分析得出:
Mmax=0.21KN/m
Nmax=7.53KN
弯曲正应力:
4.2上分配梁受力计算
上分配梁纵向布置,承受的荷载为竹胶板传来的均布荷载:
q=7.53KN/m。
抵抗惯性矩I=bh3/12=0.1×0.103/12=8.33×10-5m4。
抵抗矩W=bh2/6=0.1×0.102/6=1.67×10-4m3
弹性模量E=10×103MPa。
容许弯曲应力[σ]=13MPa
容许剪切应力[τ]=1.3MPa
方木设计容许值[f/L]=1/400
方木截面面积:
0.01m2
计算荷载为均布荷载,计算跨径为下分配梁间距60cm,荷载和间距布置如下图所示:
荷载分布示意图(单位:
KN/m)
剪力图(单位:
KN)
弯矩图(单位:
KN/m)
Mmax=0.34KN/m
Qmax=2.26KN
Nmax=2.26KN
弯曲正应力:
剪切正应力:
4.3下分配梁受力计算
下分配梁横向布置,承受的荷载为上分配梁传来的集中荷载:
N=2.26KN。
抵抗惯性矩I=bh3/12=0.1×0.103/12=8.33×10-5m4。
抵抗矩W=bh2/6=0.1×0.102/6=1.67×10-4m3
弹性模量E=10×103MPa。
容许弯曲应力[σ]=13MPa
容许剪切应力[τ]=1.3MPa
方木设计容许值[f/L]=1/400
方木截面面积:
0.01m2
计算荷载为均布荷载,计算跨径为碗扣支架横向间距60cm,荷载和间距布置如下图所示:
荷载分布示意图(单位:
KN/m)
剪力图(单位:
KN)
弯矩图(单位:
KN/m)
Mmax=0.23KN/m
Qmax=1.49KN
Nmax=4.98KN
弯曲正应力:
剪切正应力:
5、外膜支架检算
钢管支架采用直径为48mm,壁厚3.0mm的标准碗扣支架,支架横向布置为20×0.6m,纵向布置为10×0.6m。
碗扣支架顶设可调托,托顶沿纵向铺15×15cm的方木为下分配梁,横向间距为0.6m;下分配梁上铺10cm×10cm的方木为上分配梁,纵向间距为0.3m。
箱梁顶板外侧模及上下两圆弧倒角、顶板底模采用厂制定型钢模,不再进行验算。
5.1翼缘、底板、腹板上分配梁受力检算
上分配梁横向布置,纵向间距为30cm,单根上分配梁承受的荷载为:
翼缘:
31.74KN/m×0.3=9.52KN/m
腹板:
76.02KN/m×0.3=22.81KN/m
底板:
49.30KN/m×0.3=14.79KN/m
上分配梁方木:
宽100mm,高100mm
抵抗惯性矩I=bh3/12=0.1×0.103/12=8.33×10-5m4。
抵抗矩W=bh2/6=0.1×0.102/6=1.67×10-4m3
弹性模量E=10×103MPa。
容许弯曲应力[σ]=13MPa
容许剪切应力[τ]=1.3MPa
方木设计容许值[f/L]=1/400
方木截面面积:
0.01m2
计算荷载为均布荷载,计算跨径为下分配梁间距60cm,荷载和间距布置如下图所示:
荷载分布示意图(单位:
KN/m)
剪力图(单位:
KN)
弯矩图(单位:
KN/m)
挠度图
根据计算分析得出:
Mmax=0.72KN/m
Qmax=7.19KN
Nmax=8.62KN翼缘
Nmax=13.98KN腹板
Nmax=10.60KN底板
fmax=0.01mm(跨距60cm)
弯曲正应力:
剪切正应力:
挠度允许值
,故挠度满足要求。
5.2下分配梁检算
下分配梁顺桥布置,计算荷载为上分配梁传递下来的集中荷载,为Nmax=8.62KN翼缘
Nmax=13.98KN腹板
Nmax=10.60KN底板,
在计算中,取腹板位置的最大荷载Nmax=13.98KN。
荷载间距为30cm,计算跨径为支架纵向间距60cm。
下分配梁方木:
宽150mm,高150mm
抵抗惯性矩I=bh3/12=0.15×0.153/12=4.22×10-5m4。
抵抗矩W=bh2/6=0.15×0.152/6=5.63×10-4m3
弹性模量E=10×103MPa。
容许弯曲应力[σ]=13MPa
容许剪切应力[τ]=1.3MPa
方木设计容许值[f/L]=1/400
方木截面面积:
0.0025m2
荷载和间距布置如下图所示:
荷载分布示意图(单位:
KN/m)
剪力图(单位:
KN)
弯矩图(单位:
KN/m)
挠度位移图
根据计算分析得出:
Mmax=1.33KN/m
Qmax=9.21KN
Nmax=30.77KN
fmax=0.08mm
弯曲正应力:
剪切正应力:
挠度允许值
,故挠度满足要求。
5.3支架受力检算
步距1.2m时,单根碗扣支架立柱承受最大允许荷载为30KN。
步距0.6m时,单根碗扣支架立柱承受最大允许荷载为40KN。
计算单根碗扣支架立柱承受的最大力为:
30.77KN
考虑到支架实际高度和安全因素,步距采用0.6m,支架承载力满足设计要求。
6、支架稳定性检算
支架立杆直径为48mm,壁厚3.0mm,布置间距为0.6m×0.6m。
单根立杆允许竖向承载力为40KN.竖向荷载,允许压应力为[σ]=140MPa,容许弯曲应力:
[σw]=165MPa
支架承受的最大竖向荷载为下分配梁最大支座反力:
30.77KN(腹板位置)
单根支架立杆强度检算:
A=3.14/4×(D2-d2)2=4.34×10-4m2
σ1=N/A=30.77/(4.34×10-4)×10-3=71MPa<[σ]=140MPa
单根支架立杆受力及材料强度满足要求。
稳定性检算:
立杆钢管回转半径为:
r=(√(D2+d2))/4=(√(482+412))/4=15.94mm
水平杆件层距0.6m,长细比
λ=L/r=600/15.94=38.0
查<<钢结构设计规范>>(GBJ17-88)附录一,得φ=0.934,则
σ2=σ1×1/0.934=63MPa×1/0.934=67.5MPa<[σw]=165MPa
单根支架立杆稳定性满足要求。
7、地基承载力检算
地基承受由支架传来的轴向压力,在地面铺设15cm厚C15混凝土。
地基采用三七灰土换填1.0米,并分层夯实回填,确保灰土层承载力[P]达到300KPa。
立杆底托下垫0.22m宽的枕木,按混凝土面层向下传递荷载扩散角度为30°计算,则灰土换填层顶面处受到的最大压强为:
(1)立杆线路横向间距为0.6m时,Nmax=30.77KN
P=30.77KN/((0.22+0.15/tg30°)×0.6)/0.75=142KPa<[P]=300KPa。
地基承载力满足要求。