0号块支架计算书.docx
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0号块支架计算书
0#块支架计算书
一、工程概况
0#块支架以三根钢管桩及预埋在临时支撑内的双片40#槽钢为支撑,其中钢管桩外径40cm、壁厚6mm。
三根钢管桩中心在一条直线上,距离墩身边线50cm,相邻钢管桩间距3.8m,中间一根位于墩身轴线上。
钢管桩顶上放置两片45#工字钢,临时支撑悬挑出的双片40#槽钢上各放置一片45#工字钢,此四根工字钢作为横梁,横梁上共放置12根28#工字钢作为纵梁,纵梁上再放置15根12#工字钢作为分配梁,分配梁上满铺10cm×10cm的方木,方木上铺1.5cm的新竹胶板作为底模。
具体布置见示意图。
二、支架受力检算
受力检算顺序:
12#工字钢-28#工字钢-45#工字钢-钢管桩-双片40#槽钢
1、12#工字钢
⑴简述
均布荷载q
12#工字钢沿8m底板全宽铺设,相邻工字钢中心间距35cm,为了计算方便,可将工字钢简化成支撑在28#工字钢上受均布荷载的简支梁,简支梁跨度取夹临时支撑的两根28#工字钢中心间距92.2cm,受力简图如下:
12#工字钢参数:
13.987kg/m,Ix=397cm4,Wx=66.2cm3
断面面积17.9cm2
跨度0.922m
反力R2
反力R1
问题:
如何求均布荷载的大小。
通过0#块的纵横断面分析,取距中横梁根部0.75m处高侧腹板处的受力最大。
①混凝土自重
W=(0.8+1.04)/2×0.75×7.372×2.6×10=132.3KN
经计算q1=67KN/m。
②施工人员和施工材料、机具按均布荷载取值1KPa,推出q2=0.35KN/m
③振捣混凝土产生对底板的荷载取值为2KPa,推出q3=0.7KN/m
④工字钢自重13.987×0.922×10=128.96N,推出q4=0.14KN/m
结论:
12#工资钢所受的最大均布荷载q=67+0.35KN+0.7KN+0.14KN=68.19KN/m。
为了计算更加安全q取值70KN/m。
弯曲应力检算:
跨中最大弯矩M=ql2/8=70000×0.922×0.922/8=7.438KN.m
跨中最大弯曲应力σ=M/W=7.438×1000/(66.2×10-6)=112.4MPa<【σ】=145MPa
跨中最大挠度w=5×q×l4/(384×E×I)=5×70000×09224/(384×2×1011×397×10-8)=0.00083m<l/400=0.0023m。
综上所述,12工字钢的强度和刚度满足施工需要。
2、28#工字钢
28#工字钢可简化为支撑在45#工字钢上受集中荷载的连续梁。
13×0.35m
0.2m
根据支架示意图知高侧腹板下28#工字钢受力最大,简化图如下:
0.5m
1.575m
1.35m
1.325m
A
B
E
C
D
F
为了计算方便,将DE段视为悬臂梁,将CD视为简支梁,将AC视为简支外伸梁,集中荷载取平均值。
问题:
平均集中荷载如何计算。
高侧腹板长度4.75m,厚度80cm,整个高侧腹板的重量主要由外侧的两根工字钢承担,靠近临时支墩内侧的工字钢也承担一部分,下面就是计算各自承担的重量。
① 4m段高侧腹板厚度为30cm的重量按下式计算:
28a#工字钢参数:
43.4kg/m,Ix=7114.14cm4,Wx=508.15cm3
断面面积55.45cm2
H6.785=6.785+3.6×0.02=6.857m
H7.3=7.3+3.6×0.02=7.372m
则4m段30cm厚的高侧腹板重量W=(6.857+7.372)/2×4×0.3×2.6×10=222KN
则0.75m段30cm厚的高侧腹板重量W=7.372×0.75×0.3×2.6×10=43.13KN
则剩下4.75m段50cm厚的高侧腹板重量W=(6.857+7.372)×4×0.5×0.5×2.6×10+(0.5+0.9)×0.75/2×7.372=100.6+370KN=471KN
根据分析临时支撑外侧两根工字钢又承担了0.729×471=343.4KN,内侧的一根工字钢又承担了0.271×471=127.64KN,最终得出外侧两根工字钢共承担混凝土自重608.53KN。
则每根工字钢承受304.265KN,得每个平均集中荷载F=20.3KN。
② 每个平均集中荷载再加上此处12#工字钢自重0.113KN
③ 28#工字钢自重0.434KN/m
④ 每个平均集中荷载再加上此处方木重0.168KN
⑤ 施工人员和施工材料、机具按均布荷载取值1KPa,每个平均集中荷载再加上0.284KN。
⑥ 振捣混凝土产生对底板的荷载取值为2KPa,每个平均集中荷载再加上0.568KN。
推出平均集中荷载为F=20.3KN+0.113KN+0.168KN+0.284KN+0.568KN=21.433KN。
则此工字钢受集中荷载和自重共同作用。
DE段计算:
受力简图如右:
q
跨度1.325m
F
固定端剪应力的计算:
剪应力验算:
τ=F合/A=(4×21.433+0.434×1.325)×1000/(55.45×0.0001)=15.6MPa<【τ】=85MPa
固定端弯曲应力的计算:
悬臂梁根部最大弯矩M=21.433×1.325+21.433×0.975+21.433×0.625+21.433×0.275+0.434×1.325×1.325/2=70KN.m
悬臂梁根部最大弯曲应力=70000/(508.15×10-6)=137.75MPa<【σ】=145MPa
端部挠度计算:
(叠加原理)
W1=FL3/(3EI)=21433×1.3253/(3×2×1011×7114.14×10-8)=0.00117m。
W2’=FL3/(3EI)=21433×0.9753/(3×2×1011×7114.14×10-8)=0.000465m。
θ2=FL2/(2EI)=21433×0.9752/(2×2×1011×7114.14×10-8)=0.000716m。
则W2=0.000465+0.000716×0.35=0.00072m
W3’=FL3/(3EI)=21433×0.6253/(3×2×1011×7114.14×10-8)=0.000123m。
θ3=FL2/(2EI)=21433×0.6252/(2×2×1011×7114.14×10-8)=0.000294m。
则W3=0.000123+0.000294×0.7=0.00033m
W4’=FL3/(3EI)=21433×0.2753/(3×2×1011×7114.14×10-8)=0.00001m。
θ4=FL2/(2EI)=21433×0.2752/(2×2×1011×7114.14×10-8)=0.000057m。
则W4=0.00001+0.000057×1.05=0.00007m
W5=qL4/(8EI)=434×1.3254/(8×2×1011×7114.14×10-8)=0.000012m。
结论推出悬臂端挠度=0.00117m+0.00072m+0.00033m+0.00007m+0.000012m=2.3mm
AC段验算:
将AC段简化成外伸简支梁,经分析AC段受力受力满足要求的话,其他也满足要求,受力如下图:
0.5m
1.575m
反力RB
反力RC
q
F
求反力RA及RB
由静力平衡原理可得RA=40.144KN,RB=109.887KN
跨中最大弯矩M=10.71KN.M
跨中最大应力=M/W=10710/(508.15×10-6)=21MPa<【σ】=145MPa
3、45#工字钢
经分析45#工字钢简化成简支梁,受力图如右:
6.6m
0.522m
0.522m
F1
2×F2
F12×
2×F2
F3
F3
6×F4
R
R
经分析可将4.75m的块段纵向分成1.29m+1.46+2m,分别由三根45#工字钢承担。
⑴、1.29m段的混凝土自重
0.75m顶板的重量:
W0.75=(0.28*2.4*0.75+0.4*0.75*0.5*2.4+(0.28+0.65)*2*0.5*2+0.55)*2.6*10=85.124KN
0.75m底板的重量:
W0.75=5.136*2.6*10=133.536KN
0.75m腹板的重量523.85KN
0.54m顶板的重量:
35.55KN
0.54m底板的重量:
71.81KN
0.54m腹板的重量:
163.2KN
则得出1.29m段混凝土自重1013.07KN
⑵1.46m段的混凝土自重
顶板自重=96.1KN
底板自重=194.2KN
腹板自重=433.4KN
则得出1.46m段混凝土自重723.7KN
⑶2m段的混凝土自重
顶板自重=131.7KN
底板自重=266KN
腹板自重=575.12KN
则得出2m段混凝土自重972.82KN
经分析外侧的45#工字钢受力最大,受力简图如上,整根工字钢承受2m段的腹板,顶板、底板及内模,外侧模和翼缘板的重量,各段重量计算如下:
①、2m段腹板的重量
30cm厚腹板的重量:
107.83KN。
50cm厚腹板的重量:
179.71KN。
12#工字钢重量:
0.68KN
28#工字钢重量:
1.7KN
施工人员和施工材料、机具按均布荷载取值1KPa,则集中荷载为0.6KN
振捣混凝土产生对底板的荷载取值为2KPa,则集中荷载为1.2KN
则F1=107.83+0.729×179.71+0.68+1.7+0.6+1.2=243KN
②、2m段顶板、底板、内模的重量
顶板重量:
131.7KN
底板重量:
266KN
内模重量:
35KN
12#工字钢重量:
4.87KN
28#工字钢重量:
6.94KN
方木重量:
6.96KN
施工人员和施工材料、机具按均布荷载取值1KPa,则集中荷载为11.6KN
振捣混凝土产生对底板的荷载取值为2KPa,则集中荷载为23.2KN
则F4=(131.7+266+35+4.87+6.94+6.96+11.6+23.2)/8=60.8KN
则F3=60.8+0.271×179.71=109.5KN
③2m段外侧模和翼缘板的重量:
翼缘板的重量:
71.8KN
外侧模的重量:
30KN
28#工字钢的重量:
5.64KN
施工人员和施工材料、机具按均布荷载取值1KPa,则集中荷载为7.5KN
振捣混凝土产生对底板的荷载取值为2KPa,则集中荷载为15KN
则F2=(71.8+30+5.64+7.5+15)=65KN
45a#工字钢参数:
80.38kg/m,Ix=32241cm4,Wx=1432.9cm3
断面面积102.4cm2
综上所述可以推出反力R=665KN
支撑处的剪力373KN
跨中最大弯矩M=87.04KN.M
跨中最大弯曲应力=M/W=61MPa<【σ】=145MPa
4、钢管桩
钢管桩长度4.72m
钢管桩的长细比为34,小于129.5,属于强度破坏。
经分析每根钢管桩最大承受104吨中重量,而实际钢管桩最大只有40吨,满足要求
5、双片40#槽钢
只验算剪应力
槽钢承受的最大剪力:
665KN,双片40#槽钢面积150.08cm2
则最大剪应力=665000/0.015008=44.31MPa<【τ】=85MPa
经上分析,支架满足受力要求。