明挖基础(含承台:
733.7
42
CFG桩
293.63
43
涵身及附属
658.1
44
双孔D>5m(4座)
明挖基础(含承台:
3879.8
45
CFG桩
1403.67
46
工程量小计
12540.69
47
以上各项目工程量累计
1006775.03
3.施工模板验算
3.1.承台模板验算
3.1.1.模板设计构件规格及布置
1、面板:
S6;
2、肋:
10#曹钢,布置间距为300mm;
3、背楞:
双14#曹钢,布置间距为913mm;
4、边框:
S14。
3.1.2.荷载分析
1、计算假定
新浇筑混凝土初凝时间(h)取to=2OO/(20+15)〜5.71(h);混凝土的浇筑速度v=2.0m/h;取混凝土侧压力计算位置处,至新浇混凝土顶面总高度为
2.5X5.71=14.275m;浇注速度控制为2m/h,容重为25KN/m3,坍落度
16〜20cm,混凝土入模温度为5C〜30C,取平均值20C。
计算参数:
混凝土的浇注速度为2m/h;
混凝土的温度T=20C;
外加剂影响修正系数B1=1.2;
坍落度影响修正系数B2=1.15;
混凝土的湿重度v=25KN/m3
混凝土的初凝时间t0可按下式求得:
t0=200/(T+15)。
2、基本荷载
1)砼最大侧压力按如下浇筑条件:
水平侧压力标准值:
F1=0.22vX[200/(T+15)]X^1X32XV1/2
=0.22X25X[200/(20+15)]X1.2X1.15X21/2=61.3KN/m2
F2=vXH
=25X14.275=357KN/m2
水平侧压力取值F1=61.3KN/m2=0.061N/mm2
2)振捣砼荷载:
q振=4KN/m2
3、荷载组合
系数取值:
k活=1.4,k恒=1.2
q侧计=k恒qmax+k活q=1.2X61.3+1.4X4
振
=79.2KN/m2=0.079N/mm2
3.1.3.承台模板刚度分析
1、面板分析
(1)计算单元选取,在最大侧压力区选择1mm宽度(方便计算,实际计
算结果与取值无关)分析:
=2.7(mm3)
(2)受力简图:
仅按平模分析基本为连续多跨,这里偏大按连续三跨分析,
L=300-48=252(48为10#槽钢宽度)
面
(3)强度分析
q线=0.079N/mm2
M面=0.1Xq线L2=0.1X0.079X2520?
=501.7N•mm
(T=M面/W面=501.7/2.7=188N/mm2v[c]=215N/mm2
(4)刚度分析
q线=0.061N/mm2
\/序0.677q线l4
V面max=线
100EI
二需鳥畀驚=0.45(mm)v[V面]=0.8mm
故面板刚度合格。
2、肋刚度分析(按两端悬臂单跨向支梁分析)
(1)基本数据
对10#曹钢
I肋=1.98X106mm4
W肋=3.966X104mm3
因背楞宽度为
b=2X58+35=151mm
L=1200—b=1049mm
b
m=400—2=324.5
受力简图:
按两端肋承载宽度=300+300/2=450mm分析
q肋=450X0.06仁27.5N㈣;q肋'=45X0.079=35.6N㈣。
(3)强度分析
肋下端为悬臂,最大弯距在下端支座处
M肋=q肋'l(1—4^2)=35.61049(1-4324.5)
8l810492
=3022440N•mm
(T=M肋/W肋=3022440/3.966X104=76.2N/mm
=215N/mm2
(4)刚度分析
324.5
1024
=0.32
5-24入2=2.54
-1+6入2+3入=-0.29
4
(2)背愣强度分析
肋下端为悬臂,最大弯距在下端支座处
.22
=2745000N•mm
M肋=q肋a=73X300
22
(T=M肋/W肋=2745000/8.05X105=3.4N/mm2
=215N/mm2
(3)刚度分析
500
1200
=0.4
5-24X2=0.56
24
V=^肋二79X000域0.56
肋中=l4(524X)3842.061055.64106
384EI肋
=0.1(伽)V[V肋]=0.7伽
故肋刚度合格。
3.1.4.结论
按照承台模板设计方案所选S6面板,10#曹钢肋,以及双14#曹钢背楞刚度合格,符合设计及施工要求。
3.2.墩身模板验算
3.2.1.模板设计构件规格及布置
模板面板为6mm厚钢板,竖肋为[10#钢,水平间距为300〜350mm,小横肋为6mm厚钢板,高80mm,竖向间距500mm,背带采用2[28a,最大间距为1000mm,采用①25精轧螺纹钢对拉螺栓,水平间距最大为1000mm。
JtWizHi'tkt:
3.22荷载分析
1、载荷:
砼的浇注速度为V=2m/h,浇注温度T=15°,则初凝时间为
to=200/(T+15)=7h,砼的密度rc=24.5KN/m3。
最大侧压力Pi=0.22rctoBiB2V1/2
=0.22*24.5*7*1*1.15*21/2=61.36KN/m2
侧压力取P=61.36KN/m2
震动产生的侧压力P振=4KN/m
组合载荷:
XP=61.36*1.2*0.85+1.4*4*0.85=67.35KN/m
取掉震动P=61.36*1.2*0.85=62.59KN/m
均布载荷刀q=67.35*仁67.35KN/m
q=62.59*1=62.59KN/m
检算标准
强度要求满足钢结构设计规范;
结构表面外露的模板,挠度为模板结构跨度的1/1000;
钢模板面板的变形为1.5mm;
钢面板的钢楞、主梁的变形为5.0mm。
3.2.3.墩身模板刚度分析
1、面板的校核:
取1mm宽面板,A=6mm2,W=6mm3,1=18
mm4,q=67000/1000/1000=0.067N/mm
(1)强度计算
22
Mmax=kmaxqly=0.081*0.067*350=665N*m
cmax=Mmax/丫xWx=665/1*6=111N*mm<215N*mm
面板的强度满足要求。
(2)挠度计算
按最不利情况
平模板宽度取3800,边框竖肋位置
0,325,675,925,1375,1724,2075,2425,2775,3125,3475,3800。
利用《结构力学求解器》得出第1、10单元有最大变形位移1.1mm。
第二和第十竖肋有最大支反力=25.18N。
面板的刚度满足要求。
2、竖肋的校核:
(1)竖肋用[10,支撑间距最大为1000,其l=198.3*10-8m4,W=39.7*10-6m3
232
ql25.18*10*1.0
弯矩M=8=8=3148N.m
3148
弯曲应力(T=M/W=39.7*10
=79.3MPav205MPa
5ql45*25.18*10004
挠度
=384EI=384*2.06*105*198.3*10
=0.8mmv(1000/500=2.0mm)
竖肋的强度和刚度均满足施工要求。
(2)背带的强度校核:
背带采用2-[28a
[28a的截面积S=4002mm2,I=4753*10-8m4,W=340*10-6m3q=67.5*1.0=67.5N/mm
.232
ql67.5*10*2.5
弯矩M=8=8=52734N.m
52734
弯曲应力(T=M/W=2*340*10=78MPav205MPa
434
5ql5*67.5*103*2.54
挠度f二384EI=2*384*206*109*4753*108
=0.0018m=1.8mm<2mm
背带的强度、刚度均满足施工要求。
(3)组合变形:
1.1+0.8+1.8=3.7mm,满足施工要求。
3、连接螺栓的校核:
模板用M20标准件连接
(1)横法兰部位
N=PA=67*0.5X0.3=10KN
M20螺栓截面面积A=245mm2主要受剪
T=px/A=10xi03/245=41N/mm2<[t]=125N/mm2,故满足要求。
(2)圆端与直段连接部位
拉力值
px=67.35XnX1.0X2.0=423KN
M20螺栓截面面积A=245mm2主要受拉
(T=Px/A=423X103/2X16X245=54N/mm2v[c]=215N/mm2,满足要求。
4、对拉螺杆校核
对拉螺栓采用精轧螺纹钢①25,截面面积人=491mm2
Px=67.35X1.0X2.0XV2=191KN
c=Px/A=191X103/491=389N/mm2v[c]=785N/mm2,远满足要求。
4.大体积混凝土结构应力计算
为便于以下温度应力和收缩应力的计算,以C35墩台身混凝土施工配比为例计算。
墩台身C35混凝土的配合比为:
P.O425水泥280kg,粉煤灰120kg,砂743kg,碎石1070kg,水153kg,减水剂4.0kg。
设定大气温度为28r,混凝土入模温度为28r,混凝土的尺寸厚度为
2.5m。
4.1.混凝土绝热温升值计算
式中:
T(t)---在t龄期时混凝土的绝热温升(°C);
Q---每千克胶凝材料水化热量(J/kg),按《铁路混凝土施工技术指南》得,其计算方式为Q=kQo;
Q0---每千克水泥水化热量,k为粉煤灰掺量的调整系数,取0.93;
则Q=0.93:
4二361.52kJ/kg
7/300-3/230
W---每立方米混凝土的胶凝材料用量(kg/m3),据配合比得W=400
kg/m3
C---混凝土比热,一般为0.92〜1.0kJ/(kg•C),一般取0.96kJ/(kg•C)
p--混凝土的质量密度,根据配合比得p=2370kg/m3
m---与水泥品种、浇筑温度有关的系数,0.3〜0.5df1,取夏期温度25C时,据《建筑施工计算手册》表查得m=0.384;
t---混凝土的龄期(d);
e---常数,为2.718;
经计算得混凝土在1d,3d,7d,14d,28d的绝热温升见下表。
表4.1-1混凝土各龄期的绝热温升值(C)
龄期⑴
1d
3d
7d
14d
28d
绝热升温值
20.3
43.5
59.2
63.3
63.6
4.2.各龄期混凝土收缩变形值的当量温度
;y(t)二(Ve.)M1*M2*M3…M11
y
式中;y(t)—龄期为t时混凝土的收缩引起的相对值;
名y—在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值,取3.24X10-4;
M1•M2•M3•••M11—考虑各种非标准条件的修正系数,按《铁路混凝土工程施工技术指南》表D.2.1查得。
M1=1.0,M2=1.35,M3=1.21,M4=1.45,M5=1.09,M6=1.1,M7=1,M8=0.76,M9不修正,M10=0.89,M11=1.02;
各龄期混凝土收缩变形值时的当量温度(C):
y(t)
Ty(t)■
a
式中Ty(t)—各龄期(d)混凝土收缩当量温度(C);a—混凝土的线膨系数,取1.0X10-5o
具体计算结果见下表。
表4.2-1各龄期的混凝土收缩变形值及当量温度(C)
龄期⑴
1d
3d
7d
14d
28d
收缩变形值
6.318X0-6
1.877X0-5
4.29310-5
8.30010-5
1.55110-4
收缩当量温度
0.63
1.88
4.29
8.30
15.51
43各龄期混凝土弹性模量值
各龄期混凝土弹性模量计算式:
E(t)「Eod-e」)
式中E(t)—混凝土龄期为t时,混凝土的弹性模量(N/mm2);
Eo—混凝土的最终弹性模量(N/mm2),一般近似取标准条件下养护28d的弹性模量,按《铁路混凝土施工技术指南》表D.3.1查得,C35混凝土28d的Eo=3.15X104N/mm2;
B—掺合料修正系数,该系数取值应现场实验数据为准,在施工准备阶段和现场无试验数据时,可参考下述方法计算B=Bi2;其中Bi为粉煤灰掺
量对应系数,B2为矿粉掺量对应系数,则B=0.98;
书一系数,应根据所用混凝土试验确定,当无试验数据时,可近似地取
书=0.09。
具体计算结果见下表:
表4.3-1各龄期混凝土的弹性模量(N/mm2)
龄期(t)
1d
3d
7d
14d
28d
弹性模量值
2657
7304
14428
22112
28386
44混凝土的温度收缩应力值计算
式中c—混凝土的温度(包括收缩)应力(N/mm2);
△—混凝土的最大综合温差(C),其计算方法为:
2
T二To•T(t)•Ty(t)—Th
3
To—混凝土的入模温度(C),现取To=28C;
Th—混凝土浇注后达到稳定时的温度(C),一般根据历年气象资料取当年平均气温(C),现取Th=20C;
T(t)—浇筑完t时间后的混凝土的绝热温升值(C),具体值见表4.1-1;
Ty(t)—混凝土的收缩当量温度(C),具体结果见表4.2-1;
R(t)—混凝土的外约束系数,
R(t)二
H--为混凝土浇筑体的厚度,该厚度为块体实际厚度与保温层换算混凝土虚
拟厚度的和(mm);
Cx—外约束介质的水平刚度(N/mm3),取Cx=1.25;
E(t)—混凝土龄期为t时,混凝土的弹性模量(N/mm2),具体结果见见
表4.4-1;
cosh—双曲余弦函数,据《建筑施工计算手册》附表查得;
S(t)—考虑徐变影响的松弛系数,取S(t=1)=0.611,S(t=3)=0.570,S(t=7)=0.502,S(t=14)=0.420,S(t=28)=0.336;
a—混凝土的线膨胀系数,为1.0X10-5;
v—混凝土的泊松比,取v=0.15。
具体计算结果见下表。
表4.4-1各龄期混凝土的温度收缩应力值(N/mm2)
龄期⑴
1d
3d
7d
14d
28d
最大综合温差
20.84
38.21
50.74
55.55
59.53
外约束系数
0.716
0.431
0.267
0.189
0.152
温度收缩应力值
0.285
0.807
1.154
1.147
1.015
4.5.混凝土抗拉强度值及控制温度裂缝的条件计算
4.5.1.混凝土抗拉强度计算
ftk(t)=ftk(1-eYt)
ftk(t)--混凝土龄期为t时的抗拉强度标准值(N/mm2);
ftk—混凝土的抗拉强度标准值(N/mm2),C35混凝土为2.2;
Y—系数,近似取0.3。
具体计算结果见下表。
表4.5-1各龄期混凝土的抗拉强度值(N/mm2)
龄期(t)
1d
3d
7d
14d
28d
抗拉强度值
0.57
1.31
1.93
2.17
2