6、支架受力计算
6.1等截面箱梁支架受力计算
等截面现浇预应力混凝土连续箱梁,其跨径组合分别为4×30m、3×30m、3×32.5m。
截面为大臂单箱四室斜腹板箱梁标准底板宽度16.5m;翼缘板悬臂3.5m,外挑翼缘板厚度23~61cm。
各联均采用预应力混凝土连续箱梁,箱梁顶板厚度27cm,底板厚度24~55cm,腹板厚度45~105cm,梁高为1.71~1.965m。
现取具有代表性的3×30m箱梁进行支架受力计算:
a、桥面净宽b=25.5m;
b、箱梁高度h=1.965m,箱梁底板距地面高度为8.0m~10.0m,取平均高度h=9m计算;
c、一联砼浇筑长度L=3×30=90m。
1、荷载计算
一联砼体积V=1774.33m³,
则一联砼重量G1=V×2.6t/m³=1774.33×2.6=4613.258(t),
根据施工规范,施工荷载的计算按恒载1.2倍+1.4倍动载(人员、砼浇筑时的振动及冲击力等),为简化计算,现取修正系数1.5,
则一联砼自重荷载G=1.5×4613.258=6919.887(t),
每平方砼自重荷载:
G/b×L=6919.887/(25.5×90)=3.02t/m²;
2、根据以上荷载计算,现进行如下构架设计
a、横截面方向箱梁底部用0.9m交叉排列,共29榀门架,具体排列见附图。
b、桥面纵向方向,门架与门架之间以0.9m行距排列共90/(1+0.9)=46排
c、高度方向,用4榀1.9m门架叠加,辅以可调底座,可调托座,调节杆以适应地基、桥梁高度的变化。
d、需特别指出,在桥墩位置,由于应力相对集中,门架与门架之间用0.6m的交叉拉杆连结,以增加支架承载力。
e、根据以上构架进行门架强度校核
一层门架数量N=29×46=1334榀,
则每榀门架承载力G0=G/n=6919.887/1334=5.19(t),
根据厂制造规范及国家标准,每榀门架承载15t,允许使用承载力为7.5t,因5.19t﹤7.5t,故上述支架方案安全、合理。
f、结论:
等截面现浇箱梁,门式脚手架其横桥向步距布置90cm,纵桥向步距布置90cm能满足其承载力等要求。
6.2变截面箱梁支架受力计算
变截面现浇预应力混凝土连续箱梁,其跨径组合30+45+30m。
1、荷载计算:
一联砼体积V=2266m³,
则一联砼重量G1=V×2.6t/m³=2266×2.6=5891.6(t),
根据施工规范,施工荷载的计算按恒载1.2倍+1.4倍动载(人员、砼浇筑时的振动及冲击力等),为简化计算,现取修正系数1.5,
则一联砼自重荷载G=1.5×5891.6=8837.4(t),
每平方砼自重荷载:
G/b×L=8837.4/(25.5×105)=3.31t/m²。
2、根据以上荷载计算,现进行如下构架设计
a、横截面方向箱梁底部用0.9m交叉排列,共29榀门架,具体排列见附图。
b、纵向方向,门架与门架之间以0.6m行距排列共105/(1+0.6)=66排
c、高度方向,用4榀1.9m门架叠加,辅以可调底座,可调托座,调节杆以适应地基、桥梁高度的变化。
d、需特别指出,在桥墩位置,由于应力相对集中,门架与门架之间用0.6m的交叉拉杆连结,以增加支架承载力。
e、根据以上构架进行门架强度校核
一层门架数量N=29×66=1914榀,
则每榀门架承载力G0=G/n=8837.4/1914=4.62(t)
根据厂制造规范及国家标准,每榀门架承载15t,允许使用承载力为7.5t,因4.62t﹤7.5t,故上述支架方案安全、合理。
f、结论:
变截面现浇箱梁,门式脚手架其横桥向步距布置90cm,纵桥向步距布置60cm能满足其承载力等要求。
6.3门架抗压稳定承载力设计值Nd
1、门架等效截面惯性矩
φ57×2.5钢管A=π[(
)2-(
)2]=428.04mm2
h0=1900mmh1=1000mm
I0=
(D4-d4)=
(574-524)=316516.7mm4
(注:
d=D-2×2.5=57-2×2.5=52)
φ26.5×1.5钢管
I1=
(D4-d4)=
(26.54-23.54)=18464.67mm4
故等效截面惯性距为:
I=I0+I1
=316516.7+18464.67×
=326235mm4
2、求门架立杆回转半径
i=
=
=27.607mm
3、求门架立杆稳定系数¢
长细比:
λ=
=
=68.823
查表得:
¢=0.817
4、门架拼装高度h=9.0m,查表得调整系数k=0.8,因此,一个门架稳定承载力的设计值为:
Na=K·¢·A·f,其中:
A为立杆的截面积,A=2A1=2×428.04mm2
f为材料的强度200×10-3N/mm2
=0.8×0.817×2×428.04×200×10-3
=111.9KN=11.19t﹥5.19t,故门架满足抗弯失稳要求。
6.4支架支撑加固
支撑方案门架叠加仅为三层,故在加扣纵、横向水平扫地杆、封口杆外另加两层水平加固杆,每隔三排门架设一道剪刀撑即可满足支架稳定性要求。
6.5搭设和拆除及安全事项
1、支架搭设前,工程技术负责人应按照《规范》要求和方案向施工人员进行技术标准和安全作业要求交底。
2、对支架使用的各类构配件进行查验,对有疑虑或不合格的构配件,严禁使用。
3、地基处理好后,必须按照施工方案要求的平面尺寸,定出门架位置线,以准确控制底座的安放位置。
4、门架的安装应从一端向另一端延伸,要保证横梁与箱体结合部位支架加密的合理稳固连接。
并及时检查调整水平度、垂直度,托座上方的工字钢或方木必须正放在托座卡口槽内对角线中心上,并楔紧,预防偏心而造成支架倾倒。
5、支架搭设的安全管理不容忽视,工人的劳保用品必须佩戴,顶层搭设完毕后,必须及时搭设四周的围挡,并设置安全网。
6、预压材料必须均匀平衡向后推进,不得集中堆放。
7、在浇筑砼时,必须派专人观察地基、支架、模板等的变化,并准备好相应的补救措施和材料,严禁在脚手架上固定、架设砼泵、泵管及起重设备等。
8、当浇筑好的砼达到规定拆模强度后,拆除支架前,应清除上面堆放的材料、工具和杂物,并设置警戒区。
7、地基受力计算
7.1地基承载力
设计图纸所提供的地质资料及现场调查表明,地表土质为砂土,无软弱下卧层。
地基承载力σ=P/A=6919.887/(25.5×90)=30.15Kpa,故地基处理后其承载力100Kpa以上均可。
砼扩大基础垫层承压计算:
σ=P/A=51800/0.0225=2.3Mpa﹤7.5Mpa
7.2地基沉降计算
(1)假设条件:
E0在整个地层中无变化,计算地层按一层考虑
(2)按照弹性理论方法计算沉降量,公式如下:
s=pbω(1-μ2)/E0
s——地基土最终沉降量
p——基础顶面平均压力,取最大值30.2KPa
b——矩形基础宽度,0.9m
ω——沉降影响系数,取1.12
μ、E0——分布为土的泊松比及弹性模量,μ=0.2,E0=[1-2μ2/(1-μ)]Es,Es=10.05MPa,E0=[1-2×0.22/(1-0.2)]×10.05=9.05MPa
最终沉降量s=30.2×0.9×1.12×(1-0.22)/9.05=3.1mm。
通过以上计算支架强度及稳定性等均满足施工规范要求。
结论:
故现浇箱梁支架拟采用如下方案
1、对等截面实腹式段:
门架横桥步距@=90cm,顺桥向步距@=90~60cm。
2、对等截面空腹式段:
门架顺桥向步距@=90cm,横桥向步距@=90cm。
3、对变截面箱梁:
门架顺桥步距@=90cm,横桥向步距@=60cm。
4、在靠墩附近腹板变截面段,门架内采用增加48mm钢管加密,以提高其承载力。
8、附件
8.1等截面箱梁支架布置图
8.2变截面箱梁支架布置图