桥梁满堂支架计算书说明书.docx
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桥梁满堂支架计算书说明书
满堂支架及模板方案计算说明书
西滨互通式立体交叉地处厦门市翔安区西滨村附近,采用变形苜蓿叶型方案,利用
空间分隔的方法消除翔安大道和窗东路两线的交叉车流的冲突,使两条交叉道路的直行
车辆畅通无阻。
Q匝道桥为窗东路上与翔安大道相交的主线桥梁,桥跨布置为5X28+5
X28+(28+2X35+34+33+3X27m预应力砼连续箱梁,梁高2.0m,箱梁顶宽为8.0〜18.58m,箱梁采用C50混凝土。
以Q桥左线第一联为例,梁高2m顶宽13.5m,支架最高6m跨径5X28m支架米用碗扣式多功能脚手杆(①48X3.5mm搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调顶托,墩旁两侧各3.0m范围内的支架采用60X60X120cm的布置形式,墩旁外侧3.0m〜8m范围内、纵横隔板梁下1.5m的支架采用60X90X120cm的布置形式,其余范围内(即跨中部分)的支架采用90X90X120cm的布置形式支架及模板方案。
立杆顶设二层方木,立杆顶托上纵向设10X15cm方木;纵向方木上设10X10cm的横向方木,其中在端横梁和中横梁下间距0.25m,在跨中其他部位间距0.35m。
1荷载计算
1.1荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴q1――箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2――箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算
取q2=1.0kPa(偏于安全)。
⑶q3施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及其下
肋条时取2.5kPa;当计算肋条下的梁时取1.5kPa;当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4――振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6――倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kPa。
⑺q7支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:
表1.1-1满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距X立杆纵桥向间距X横杆步距
支架自重q7的计算值(kPa)
60cmX60cmX120cm
2.94
60cmX90cmX120cm
2.21
90cmX90cmX120cm
1.84
1.1.1荷载组合
表1.1-2模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
何载组合
强度计算
刚度检算
底模及支架系统计算
⑴+⑵+⑶+⑷+⑺
⑴+⑵+⑺
侧模计算
⑸+⑹
⑸
1.1.2荷载计算
⑴箱梁自重q1计算
根据Q匝道现浇箱梁结构特点,我们取I-I截面、U—U截面、川―川截面(墩顶及横隔板梁)等三个代表截面进行箱梁自重计算,并对三个代表截面下的支架体系进
C匝道桥I-I截面
图1.1-1C匝道桥I—I截面
行检算,首先分别进行自重计算
①I—I截面处5计算
单位:
cm
根据横断面图,贝U:
WYcA26852.0(0.321.2250.525.331
q1=二匕==23.09kPa
BB8.5
注:
B—箱梁底宽,取8.5m,将箱梁道部重量平面到底宽范围内计算偏于安全②11—^截面处q1计算
单位:
cm
250
850
图1.1-2Q匝道桥n-n截面根据横断面图,贝U:
=W=丄=268520(0.321.2250.525.°3)=24^3
BB85
注:
B—箱梁底宽,取8.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全
③m-m截面处qi计算
C匝道桥川-m截面
B
B
8.5
单位:
cm
注:
B—箱梁底宽,取8.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
⑵新浇混凝土对侧模的压力q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑,在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控
制,砼入模温度T=28C控制,因此新浇混凝土对侧模的最大压力
q5=PmKrh
K为外加剂修正稀数,取掺缓凝外加剂K=1.2
当V/t=1.2/28=0.043>0.035
h=1.53+3.8V/t=1.69m
q5=PmKrh1.2251.6950.7KPa
2结构检算
2.1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“卜”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%^上,甚至超过35%
本工程现浇箱梁支架立杆强度及稳定性验算,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的强度及稳定性计算公式进行分析计算(碗扣架用钢管规格为©48X3.5mm)。
⑴I—I截面处
跨中14m范围内,碗扣式钢管支架体系采用90X90X120cm的布置结构,如下图5.1—6。
图2.1-1脚手架90X90X120cm布置图
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷
载为]N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13—5碗口式构件设计荷载)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(N31K+NG2K)+0.85X1.4工Nk(组合风荷载时)
于是,有:
N31K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
N32K—构配件自重标准值产生的轴向力
工NQ—施工荷载标准值;
Ns1K=0.9X0.9X5=0.9X0.9X23.09=18.7KN
Ns2k=0.9X0.9Xq2=0.9X0.9X1.0=0.81KN
艺NqK=0.9X0.9X(q3+q4+q7)=0.81X(1.0+2.0+1.84)=3.92KN
则:
N=1.2(N31K+N32K+0.85X1.4艺Nq=1.2X(18.7+0.81)+0.85X1.4X3.92=28.07KN
v[N]=30KN,强度满足要求。
②、立杆稳定性验算根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算
公式:
N/①A+MWWf
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(N31+N32K)+0.85X1.4工NQk(组合风荷载时),同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mrf参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—支架立杆的截面积A=489口血取©48mnX3.5mm钢管的截面积)。
1一轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比入查表即可求得①。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i
=15.8mm。
长细比入=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,入二L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C
得①=0.744。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
2
MW=0.85X1.4XWKXLaXh2/10
WK=0.7uzXusXw0
uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得:
us=1.2
W0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w°=0.8KN/nf
故:
WK=0.7uzXusXw0=0.7X1.38X1.2X0.8=0.927KN/m2
La—立杆纵距0.9m;
h—立杆步距1.2m,Mw=0.85x1.4XWXLaXh2/10=0.143
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08X103mm3
贝U,N/①A+M/W=28.07X103/(0.744X489)+0.143X106/(5.08X103)
=158.5KN/mrfiWf=205KN/mm
计算结果说明支架是安全稳定的。
⑵n-n截面处
桥墩旁3m^7m范围内,碗扣式钢管支架体系采用60X90x120cm的布置结构,如
下图
立杆
纵向
杆横
、
■J1JLrd+J
m
B:
单
图2.1-2脚手架60X90X120cm布置图
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷
载为]N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5碗口式构件设计荷载)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(N31K+NG2K)+0.85X1.4工Nk(组合风荷载时)
N31K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
N32K—构配件自重标准值产生的轴向力
工NQ—施工荷载标准值;
于是,有:
Ns1K=0.6X0.9X5=0.6X0.9X24.9=13.446KN
Ns2K=0.6X0.9Xq2=0.6X0.9X1.0=0.54KN
艺N^k=0.6X0.9X(q3+q4+q7)=0.54X(1.0+2.0+2.21)=2.813KN
则:
N=1.2(N31K+NG2K)+0.85X1.4艺NQk=1.2X(13.446+0.54)+0.85X1.4X
2.813=20.131KNV[N]=30KN,强度满足要求
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算
公式:
N/①A+MWW^f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NGi+NG2k)+0.85X1.4工NQk(组合风荷载时),
同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mrr参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—支架立杆的截面积A=489mm取©48mX3.5mml冈管的截面积)
1一轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比入查表即可求得①。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B
得i=15.8伽。
长细比入=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,入二L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C
得①=0.744。
M—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85X1.4XWKXLaXh2/10
WK=0.7uzXusXw0
uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得:
us=1.2
W0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w°=0.8KN/nf
故:
WK=0.7uzXusXw0=0.7X1.38X1.2X0.8=0.927KN/m2
La—立杆纵距0.9m;
h—立杆步距1.2mMw=0.85X1.4XWXLaXh2/10=0.143
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08X103mm3
则,N/①A+MW=20.131X103/(0.744X489)+0.143X106/(5.08X103)
=136.6KN/mr^计算结果说明支架是安全稳定的。
⑶m-m截面处
在桥墩旁两侧各3m范围内,碗扣式钢管支架体系采用60X60X120cm的布置结构,
如下图:
大横杆
/
\
—
/
/
1
V'1
\/
-
■-
A
Jf
/\
\
/
\
f
/
\
模板
斜撑
立杆
/
■<
1\
¥、
fjr
\
/
\
/
■■
\
/
X
/
\
/
\
/i
/
\
/
\
/f
\
/
\
\
r
A
/
/
V
/
/
\
/
\1
\*
横向
:
•筌•空•&
单位:
m
图2.1-3脚手架60X60X120cm布置图
1、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷
载为]N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5碗口式构件设计荷载)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(N31K+N32K)+0.85X1.4工NU(组合风荷载时)
N31K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
N32K—构配件自重标准值产生的轴向力
工NQ—施工荷载标准值;
于是,有:
Ns1K=0.6X0.6X5=0.6X0.6X55.7=20.052KN
Ns2K=0.6X0.6Xq2=0.6X0.6X1.0=0.36KN
艺Nqk=0.6X0.6X(q3+q4+s)=0.36X(1.0+2.0+2.94)=2.138KN
故:
N=1.2(N31K+NG2K)+0.85X1.4艺NQk=1.2X(20.052+0.36)+0.85X1.4X2.138=27.039KNv[N]=30KN,强度满足要求。
2、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算
公式:
N/①A+MWW^f
N-钢管所受的垂直荷载,N=1.2(N31K+N32K)+0.85X1.4工NQk(组合风荷载时),
同前计算所得;f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mrf参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全
技术规范》表5.1.6得。
A—支架立杆的截面积A=489口血取©48mm<3.5mm钢管的截面积)
1一轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比入查表即可求得①。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i
=15.8mm。
长细比入=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,入二L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C
得①=0.744。
M—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
2
M=0.85X1.4XVWXLaxh/10
WK=0.7uzXusXw0
uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得:
us=1.2w—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4W0=0.8KN/m"
故:
WK=0.7uzXusXw0=0.7X1.38X1.2X0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.6m;
h—立杆步距1.2m,
故:
MW=0.85X1.4XWKXLaXh2/10=0.095KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08X103mm3
贝U,N/①A+MW=27.039X103/(0.744X489)+0.095X106/(5.08X103)
=93.02KN/mm=f=205KN/mm
计算结果说明支架是安全稳定的。
2.2满堂支架整体抗倾覆验算
依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时,倾覆稳定系数不得小于1.3。
&=稳定力矩/倾覆力矩=yXN/工Mw
按Q匝道桥第一联140m长度验算支架抗倾覆能力:
桥梁宽度13.5m,长140m采用90X90x120cm跨中支架来验算全桥:
支架横向156排;
支架纵向15排;
高度6m
顶托TC60共需要156X15=2340个;
立杆需要156X15X6=14040m;
纵向横杆需要156X6/1.2X15=11700m
横向横杆需要15X6/1.2X140=10500m
故:
钢管总重(14040+11700+10500X3.84=139.161t;
顶托TC60总重为:
2340X7.2=16.848t;
故q=139.161X9.8+16.848X9.8=1528.888KN;
稳定力矩=yXN=6.75X1528.888=10319.994KN.m
依据以上对风荷载计算W=0.7uzXusXwb=0.7X1.38X1.2X0.8=0.927KN/m
Q匝道第一联140m共受力为:
q=0.927X6X140=778.68KN
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)考虑到箱梁模板横桥向的风荷载,将该风荷载加载于支架上,安全。
梁高2m横桥向箱梁模板风荷载q1=1kPaX2mX136m=272KN
倾覆力矩=qX4=(778.68+272)X4=4202.72KN.m
&=稳定力矩/倾覆力矩=10319.994/4202.72=2.46>1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求。
2.3箱梁底模下横桥向方木验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10X10cm方木,方木横桥向跨度在跨中截面
处按L=90cm进行受力计算,在桥墩顶横梁截面及横隔板梁处、桥墩顶及墩旁各7m范
围内按L=60cm进行受力计算,实际布置跨距均不超过上述两值。
如下图将方木简化为
如图的简支结构(偏于安全),木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算。
q(KN/m)
q(KN/m)
IJ
1JJ
J1
^/////
r*—
90(60)
—
尺寸单位:
cm
方木材质为杉木,
w]=11MPa
[St]=17MPa
E=9000MPa
图2.3-1底模下横桥向方木受力简图
⑴I—I截面处
按桥每跨中I—I截面14.0m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=90cm进行验算。
1方木间距计算
q=(q计q2+q3+q4)xB=(23.09+1.0+2.5+2)x14=400.26kN/m
M=(1/8)qL2=(1/8)x400.26x0.92=40.526kN・m
W=(bh)/6=(0.1)/6=0.0001667m3
贝U:
n=M/(WX[SW)=40.526/(0.0001667X1000X0.9)=24.6(取整数n
=25根)
d=B/(n-1)=14/24=0.583m
注:
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.58m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,
方木间距d取0.35m,贝Un=14/0.35=40根。
2每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1x0.1)/12=8.33x10-6m
则方木最大挠度:
fma=(5/384)x[(qL)/(EI)]=(5/384)x[(400.26x0.9)/(40x9x106x8.33x10-6):
=1.14x10-3m3每根方木抗剪计算
2
Sm=001058=010^5X.m2m10—5m
=QSn—qlSm
—5
nImb1402Imb
40
1
x2x8.33x10-6x0.1)
8
=0.676MPav0.9X[t]=0.9x1.7MPa=1.53MPa
符合要求。
®n-n截面处
按桥墩旁m-m截面处5.0m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=90cm进
行验算。
1方木间距计算
q=(q1+q2+q3+q4)XB=(24.9+1.0+2.5+2)X5=152kN/m
M=(1/8)qL2=(1/8)X152X0.92=15.29kN-m
W=(bh)/6=(0.13)/6=0.0001667m3
贝U:
n=M/(WX[SW)=15.29/(0.0001667X1000X0.9)=9.3取整数n=10
根)
d=B/(n-1)=5/9=0.56m
注:
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.56m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,
方木间距d取0.35m,贝Un=5/0.35=15根。
2每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1X0.13)/12=8.33X10-6m
则方木最大挠度:
fma=(5/384)X[(qL4)/(EI)]=(5/384)X[(152X0.94)/(15X9X106X8.33X
10-6)]=1.15X10-3m3每根方木抗剪计算
2
Sm=001058=0102,5X.00-2m10—5m
8
3
Im=(0-°5/l^=8733X420-6m46m
12
nS囑恤x14O0429
null
10—56
2X8.30.5510X0.1)=0.684MPav0.9
0.05
x[t]=0.9X1.7MPa=1.53MPa
符合要求。
⑶m-m截面处
桥墩顶截面处2.0m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=60cm进行验算
1方木间距计算
q=(q计q2+q3+q4)XB=(55.7+1.0+2.5+2)X2=122.4kN/m
M=(1/8)qL2=(1/8)X122.4X0.62=5.508kN-m
W=(bh)/6=(0.13)/6=0.0001667m3
则:
n=M/(WX[SW)=5.508/(0.0001667X11000X0.9)=3.3(取整数n=4根)
d=B/(n-1)=2/3=0.67m
注:
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.67m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,
方木间