18471850现浇梁支架验算.docx
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18471850现浇梁支架验算
1847-1850现浇梁支架验算
1、依据
1.1、《无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁(双线)》施工图(京沪高徐施图(桥参)-21)
1.2、工作联系单《关于33+48+33连续梁设计图的通知》(四设京沪蚌分指【2008】212号)
1.3、建筑结构荷载规范GB50009-2001,中华人民共和国建设部
1.4、钢结构设计规范GB50017-2003,中华人民共和国建设部
1.5、装配式公路钢桥使用手册
1.6、铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范,TB10002.3-2005,J462-2005,中华人民共和国铁道部
1.7、铁路桥涵地基和基础设计规范,TB10002.5-2005,J464-2005,中华人民共和国铁道部
1.8、公路桥涵地基与基础设计规范,JTJ024-85,中华人民共和国交通部
2、支架设计情况
2.1、地基处理
本连续梁北边河中33m跨采用搭设贝雷片梁,为保证支架的稳定,采用钻孔桩基础,在河中设置一排钻孔桩,每排设置4根直径1m、深30.5m的钻孔桩。
位于河滩上的48+33m跨,采用满堂支架,支架基础在清表压实后填筑50cm厚5%灰土与20cm厚C20砼面层进行硬化处理。
施工时,沿桥梁纵向至桥墩后1m,横桥向为13.4m宽,控制K30下沉系数不小于120,平整度不大于10mm,并设置1%范围内单向横坡。
对承台基坑回填范围内要用压路机以及打夯机多次处理,达到120的下沉系数要求,避免不均匀沉降。
为了防止流水软化支架的地基,浇筑20cm厚C20砼作封闭层,设置1%单向横坡,在两墩中心设纵向涨缩缝,砼施工完毕后封闭硬化场地,禁止车辆通行。
地基处理完后,在支架搭设范围地基基础四周80~160cm范围内设顺桥向排水沟(水沟横断面为:
60×80cm),排水沟根据现场情况设置好排水坡纵,确保地基基础不受雨水浸泡。
2.2、满堂支架
在混凝土硬化好的基础顶面安设立杆可调底座,在已放置好的底座上搭设WDJ碗扣式多功能钢支架,支架布置主要分三个区域进行设计:
①一般结构区底板立杆按0.6×0.9m进行布置,即立杆纵向间距0.6m,横向间距0.9m,步距1.2m;腹板处立杆按0.6×0.3m进行布置,即立杆纵向间距0.6m,横向间距0.3m,步距0.6m;
②梁端及支点区长度为1.2m,渐变段长2.3m,延桥梁方向梁端3.5m范围内立杆按0.6×0.9m进行布置,即与腹板设置相同;
③翼板宽2.65m,翼板立杆按0.6×0.9m进行布置,即立杆纵向间距0.6m,横向间距0.9m,步距1.2m。
为增大体系稳定,支架外围四周设剪刀撑,内部沿桥梁纵向每4排立杆搭设一排横向剪刀撑,横向剪刀撑间距不大于5m,支架高度通过可调托座和可调底座调节。
2.3、贝雷片支架
在桩顶设置高1.5m、宽1.2m、长12.6m的系梁,系梁顶搭设8根φ630mm螺旋钢管,墩顶横向设置I28a工字钢,在工字钢上横向布置14组双排单层贝雷片。
具体布置见支架平面图及立面图。
3、荷载
3.1、荷载
32.65+48+32.65m箱梁混凝土1438.6m3,26×1438.6/113.7=328.97kN/m
腹板最大厚度3.25m:
26×3.25=84.5kN/m2
平均腹板宽度1.2m,面积2.51m2,26×2.51/1.2=54.38kN/m2
箱内混凝土:
顶底板最大厚度0.54+0.36m,26×0.9=23.4kN/m2
单翼缘板混凝土:
1.24m3/m,26×1.24/2.7=11.9kN/m2
3.2、施工荷载
1kN/m2,计12.0kN/m
3.3、模板及支撑
内外模采用竹胶板、钢管支撑,内外模板设拉杆。
标准值:
模板30kN/m,托梁5.0kN/m,内支撑10kN/m,合计45kN/m
3.4、单层贝雷桁架自重
标准值按4.5kN/m2,
3.5、合计
3.5.1、现浇混凝土工况:
⑴标准值:
腹板范围最大84.5+1+45/12+4.5=93.8kN/m2;
平均腹板54.38+1+45/12+4.5=63.6kN/m2;
箱内23.4+1+45/12+4.5=32.7kN/m2;
翼缘板范围平均11.9+1+45/12+4.5=21.2kN/m2;
⑵设计值:
腹板范围最大1.4×93.8=131.3kN/m2;
平均腹板1.4×63.6=89.0kN/m2;
箱内1.4×32.7=45.8kN/m2;
翼缘板范围平均1.4×21.2=29.7kN/m2;
3.5.2、拆除外侧模工况
荷载作用于底板范围内。
⑴标准值:
329.23/5.4+1+45/12+4.5=70.2kN/m2
⑵设计值:
1.4×70.2=98.3kN/m2。
4、装配式钢梁支架
各杆件极限承载力
弦杆2[10,Nj=600kN
斜腹杆I8,Nj=160kN
竖腹杆I8,Nj=218kN
边跨27m桁架梁12m+15m组合跨度,布置单层桁架,二排一组,
4.1、底腹板范围内支架
最不利工况:
拆除侧模
平均每排q0=26.7kN/m,
杆件轴力(单位:
kN)
支点反力(单位:
kN)
挠度(单位:
mm)最大挠度16mm
弦杆最大594kN<Nj=600kN
斜腹杆最大133kN<Nj=160kN
竖腹杆最大192kN<Nj=218kN
跨中最大挠度16mm,挠跨比=1/930<1/400
4.2、翼缘板范围膺架
最不利工况:
现浇混凝土工况,不均匀系数1.1,
平均每排q0=1.1×80.19/4=22.05kN/m,<26.7kN/m
翼缘板范围18m桁架梁,布置单层桁架,极限承载力22.4kN/m
最不利工况:
现浇混凝土工况,不均匀系数1.1,
平均每排q0=1.1×80.19/4=22.05kN/m,
杆件轴力(单位:
kN)
支点反力(单位:
kN)
挠度(单位:
mm)最大挠度22mm
弦杆最大599kN<Nj=600kN
斜腹杆最大138kN<Nj=160kN
竖腹杆最大209kN<Nj=218kN
跨中最大挠度22mm,挠跨比=1/810<1/400
5、钢管立柱顶横梁
单根I32b,W=726.7cm3,
5.1、15m跨单排桁架梁
支点反力200kN,间距67.5cm/2排
5.1.1、桁架梁端横梁选用2I32b
换算均布荷载2×200/0.675=592.6kN/m
横梁跨度按L=1.5cm计
跨中弯矩M=592.6×1.52/8=166.7kN·m
横梁弯曲应力
σ=166.7×106/(2×726.7×103)=115MPa<215MPa
满足要求!
横梁支点剪力R=592.6×1.5/2=444.5kN
I32b腹板高25cm,腹板厚1.15cm
两根横梁腹板面积2×25×1.15=57.5cm2
横梁腹板最大剪应力444.5×103/(57.5×10-4)=77.3MPa<125MPa
满足要求!
5.1.2、桁架梁中部横梁选用3I32b
换算均布荷载4×200/0.675=1185.2kN/m
横梁跨度按L=1.5cm计
跨中弯矩M=1185.2×1.52/8=333.3kN·m
横梁弯曲应力
σ=333.3×106/(3×726.7×103)=153MPa<215MPa
满足要求!
横梁支点剪力R=1185.2×1.5/2=888.9kN
I32b腹板高25cm,腹板厚1.15cm
三根横梁腹板面积3×25×1.15=86.3cm2
横梁腹板最大剪应力888.9×103/(86.3×10-4)=103.1MPa<125MPa
满足要求!
5.2、27m跨连续桁架梁
5.2.1、桁架梁端横梁选用2I32b
单排桁架支点反力141.3kN,间距67.5cm/2排
换算均布荷载2×141.3/0.675=418.7kN/m
横梁跨度按L=1.5m计
跨中弯矩M=418.7×1.52/8=117.8kN·m
横梁弯曲应力
σ=117.8×106/(2×726.7×103)=81.1MPa<215MPa
满足要求!
横梁支点剪力R=418.7×1.5/2=314kN
I32b腹板高25cm,腹板厚1.15cm
两根横梁腹板面积2×25×1.15=57.5cm2
横梁腹板最大剪应力314×103/(57.5×10-4)=54.6MPa<125MPa
满足要求!
5.2.2、桁架梁中部横梁选用2I32b
单排桁架支点反力219.2kN,间距67.5cm/2排
换算均布荷载2×219.2/0.675=649.5kN/m
横梁跨度按L=1.5m计
跨中弯矩M=649.5×1.52/8=182.7kN·m
横梁弯曲应力
σ=182.7×106/(2×726.7×103)=125.7MPa<215MPa
满足要求!
横梁支点剪力R=649.5×1.5/2=487.1kN
I32b腹板高25cm,腹板厚1.15cm
两根横梁腹板面积2×25×1.15=57.5cm2
横梁腹板最大剪应力487.1×103/(57.5×10-4)=84.7MPa<125MPa
满足要求!
6、钢管立柱
6.1、单管荷载:
15+12m跨:
边墩单管2×314=628kN
中墩单管2×487.1×2=2×974.2=1948.4kN
6.2、螺旋管
Φ600,t=8mm,H=600cm
A=148.79cm2,i=20.93cmλ=58,ψ=0.86
N=0.81×14879×215/1000=2591kN>1948.4kN
1847#~1848#墩间钢管立柱均选用Φ600,t=8mm
7、临时墩桩基础
27m跨临时墩单桩荷载
钢管立柱荷载标准值2×1948.4/1.3=2998kN
承台混凝土26×(1.5×1.2×3.0)=141kN
合计2998+141=3139kN
1847#~1848#墩间27m连续梁跨中临时墩4根桩,单桩荷载3139kN桩顶标高21.61m,桩长30.5m。
地层编号
地层名称
层底标高m
分层厚度
(m)
层底深度(m)
侧阻力
(kPa)
侧阻力综合修正系数
(kN)
(1)
粉土
11.61
10
10
37.3
1.37
802.3
(2)
粘土
3.36
8.25
18.25
66.22
1.00
857.7
(4)
粘土
-8.89
12.25
30.5
138.66
0.666
1776.1
合计
3436.1
8、满堂支架地基承载力验算
梁体全部荷载G1=1435*2.6/113.7×80.65t=3731t;
梁体钢筋重量:
G2=340t
箱梁模板重量:
G3=120t
脚手架重量:
G4=600t
地基硬化砼:
G5=752t
合计重量:
G=G1+G2+G3+G4+G5=5543t
按1.2的安全系数考虑G=6651.6t.
地基承受力σ=G/(13.2*114)
=6651.6/(13.2*114)
=44.2KPa<[σ]=180KPa
9、满堂支架验算
9.1、腹板处支架验算
腹板处混凝土每平方米砼自重量:
g1=高3.278m*宽0.67m*26KN/m3÷0.67m
=3.278*26
=85.23KN/m2
倾倒砼产生的荷载:
g2=6KN/m2
振捣砼产生的荷载:
g3=2KN/m2
施工机具及人员荷载:
g4=2.5KN/m2
模板荷载:
g5=2.7KN/m2
则每平米荷载:
G1=1.2g1+g2+1.4(g3+g4)+2.7
=1.2*85.23+6+1.4*4.5+2.7
=117.3KN/m2
9.1.1、纵梁强度计算
纵梁采用8#槽钢,跨径为0.6m,间距为0.3m。
截面抵抗矩:
W=25.3cm3
截面惯性矩:
I=101cm4
作用在纵梁上的均布荷载为:
q=G1*0.3=117.3*0.3=35.19KN/m
跨中最大弯矩:
M=ql2/8=35.19*0.62/8=1.584KN.m
A3钢抗弯设计值为215N/mm2,弹性模量E=2.06*105N/mm2
⑴纵梁弯拉应力
σ=M/W=1.584/25.3*1000=62.6N/mm2<215N/mm2,纵梁弯拉应力满足要求。
⑵纵梁挠度
f=5ql4/384EI=0.29mm<L/400=1.5mm,纵梁挠度满足要求。
9.1.2、支架受力计算
⑴立杆承重计算
采用横杆步距为60cm,支架立杆设计承重为30KN/根。
每根立杆承受钢筋砼和模板重量:
N1=0.3*0.6*G1=0.3*0.6*117.3=21.114KN
横梁施加在每根立杆上的重量:
N2=0.3*2*0.1*0.1*7.5=0.045KN
纵梁施加在每根立杆上的重量:
N3=0.6*0.1*0.15*7.5=0.068KN
支架自重(按7m高算):
立杆单位重0.04KN/m,横杆单位重:
0.04KN/m
每根立杆上的支架自重:
N4=7*0.04+11*0.04*0.3=0.412KN
每根立杆总承重:
N=N1+N2+N3+N4
N=21.114+0.045+0.068+0.412=21.64KN<30KN,立杆承重满足要求。
⑵支架稳定性验算
立杆长细比λ=L/i=600/[0.35*(48+41)/2]=38.5
由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数ψ=0.945
立杆截面积Am=π*(242-20.52)=489mm2
由钢材容许应力表查得弯向容许应力[σ]=145MPa
立杆轴向荷载[N]=Am*ψ*[σ]=489/1000*0.945*145=67.0KN>N=21.64
支架稳定性满足要求。
9.2、底板处支架验算
底板处混凝土每平方米砼自重量:
g1=高(0.475m+0.3)*宽5.4m*26KN/m3÷5.4m
=20.15KN/m2
倾倒砼产生的荷载:
g2=6KN/m2
振捣砼产生的荷载:
g3=2KN/m2
施工机具及人员荷载:
g4=2.5KN/m2
模板荷载:
g5=2.7KN/m2
则每平米荷载:
G1=1.2g1+g2+1.4(g3+g4)+2.7
=1.2*20.15+6+1.4*4.5+2.7
=39.18KN/m2
9.2.1、纵梁强度计算
纵梁采用8#槽钢,跨径为0.6m,间距为0.9m。
截面抵抗矩:
W=25.3cm3
截面惯性矩:
I=101cm4
作用在纵梁上的均布荷载为:
q=G1*0.9=39.18*0.9=35.26KN/m
跨中最大弯矩:
M=ql2/8=35.26*0.62/8=1.587KN.m
A3钢抗弯设计值为215N/mm2,弹性模量E=2.06*105N/mm2
⑴纵梁弯拉应力
σ=M/W=1.587*1000/25.3=62.7N/mm2<215N/mm2,横梁弯拉应力满足要求。
⑵纵梁挠度
f=5ql4/384EI=0.29<L/400=1.5mm,横梁挠度满足要求。
9.2.2、支架受力计算
⑴立杆承重计算
横杆步距为120cm,支架立杆设计承重为30KN/根。
每根立杆承受钢筋砼和模板重量:
N1=0.6*0.9*G1=0.6*0.9*39.18=21.16KN
横梁施加在每根立杆上的重量:
N2=0.9*3*0.1*0.1*7.5=0.202KN
纵梁施加在每根立杆上的重量:
N3=0.6*0.1*0.15*7.5=0.068KN
支架自重(按7m高算):
立杆单位重0.04KN/m,横杆单位重:
0.04KN/m
每根立杆上的支架自重:
N4=7*0.04+8*0.04*0.9=0.57KN
每根立杆总承重:
N=N1+N2+N3+N4=21.16+0.202+0.068+0.57=22KN<30KN
立杆承重满足要求。
⑵支架稳定性验算
立杆长细比λ=L/i=1200/[0.35*(48+41)/2]=77.04
由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数ψ=0.8
立杆截面积Am=π*(242-20.52)=489mm2
由钢材容许应力表查得弯向容许应力[σ]=145MPa
立杆轴向荷载[N]=Am*ψ*[σ]=489/1000*0.8*145=56.72KN>N=22KN
支架稳定性满足要求。
9.3、立杆的地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
地基承载力设计值:
fg=fgk×Kc=500.000kN/m2;
其中,地基承载力标准值:
fgk=500.000kN/m2;
因有20cm厚C20砼垫层脚手架地基承载力调整系数:
kc=1;
立杆基础底面的平均压力,p=N/A=244.44kN/m2;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:
N=22kN;基础底面面积(m2):
A=0.090m2。
p=244.44≤fg=500.000kN/m2。
地基承载力的计算满足要求。