永定新河特大桥挂篮体系计算书.docx
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永定新河特大桥挂篮体系计算书
0号块箱梁模板及支架体系计算书
一、荷载计算
1、箱梁荷载:
按单侧荷载计算(需扣除主墩上中横梁重量)
因箱梁为变截面,所以去要进行荷载分配
跨中处箱梁钢筋砼自重:
G=16.88(跨中箱梁面积,除去翼缘板)m2×5×26KN/m3=2191.4KN
渐变段末处箱梁钢筋砼自重:
G=14.74(跨中箱梁面积,除去翼缘板)m2×5×26KN/m3=1916.2KN
跨中箱梁(除翼缘板)荷载均按面荷载简化计算:
F=G÷S=2191.4KN÷(5m×10.5m)=41.74KN/m2
渐变段末处箱梁(除翼缘板)荷载均按面荷载简化计算:
F=G÷S=1916.2KN÷(5m×10.5m)=36.5KN/m2
2、施工荷载:
取F2=2.5KN/m2
3、振捣混凝土产生荷载:
取F3=2.0KN/m2
4、方木及竹胶板重量:
取F6=0.2KN/m2
跨中:
恒载:
41.74+0.2=41.94KN/m2;活载:
2.5+2.0=4.5KN/m2;
梁段:
恒载:
34.8+0.2=36.8KN/m2;活载:
2.5+2.0=4.5KN/m2;
恒载安全系数1.2,活载取安全系数1.4
所以跨中均布面载q=1.2×41.94+4.5×1.4=56.63KN/m2
梁段均布面载q=1.2×36.8+4.5×1.4=50.46KN/m2
腹板处均布荷载qf=1.2×3.4×26+0.2+4.5×1.4=112.66KN/m2
因考虑张拉等因素,均布荷载按56.63计算
5、底模强度计算
(1)箱梁底模采用高强度竹胶板,板厚t=15mm,竹胶板方木背肋间距为300mm,所以验算模板强度采用0.3m宽1m长单向板计算,如图所示。
竹胶板抗弯强度经检测为46Mpa。
(2)用结构力学求解器进行计算
竹胶板各项取值,按0.2m简支梁进行计算
1)底模板均布荷q=56.63KN/m
2)弹性模量E=10400MPa。
3)截面惯性矩:
I=bh3/12=1×0.0153/12=2.8125×10-7m4
抗拉刚度EA=156000KN
抗弯刚度EI=2.925KN×m2
输入求的结果:
弯矩
剪力
反力
4)弯矩计算
跨中最大弯矩:
0.2832KN·m
截面抵抗矩:
W=bh2/6=1×0.0152/6=3.75×10-5m3
抗弯应力:
σ=M/W=0.2832×10-3/3.75×10-5=7.552MPa<[σ]=46MPa
竹胶板板抗弯应力满足要求。
5)竹胶板抗剪计算:
最大剪力:
5.663KN
б=3Q/2A=3×5.663×10-3/2×(1×0.015)=0.5663Mpa<[σ]=2MPa
6)挠度:
最大变形为0.4mm<L/400=0.5mm
竹胶板挠度满足要求。
(3)腹板下竹胶板强度计算
按0.2m简支梁进行计算
底模板均布荷q=112.66KN/m
输入求得计算结果
弯矩
剪力
内力计算数据
位移计算数据
根据前面计算结果,满足要求
综上,竹胶板受力满足要求。
6、顺桥向方木计算
(1)顺桥向方木取荷载最大处既腹板下方木进行计算,按三跨0.6m长,0.3m宽的连续梁计算
截面抵抗矩:
W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
截面惯性矩:
I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
落叶松容许抗弯应力[σ]=15MPa,抗剪应力[fv]=2Mpa,弹性模量E=11×103Mpa
抗拉刚度EA=110000KN
抗弯刚度EI=91.63KN×m2
作用在顺桥向方木上的均布荷载为:
q=q’×0.2=112.66×0.2=22.532KN/m
输入求的结果:
弯矩
剪力
内力计算数值
反力
反力计算数值
变形计算数值
(2)弯矩计算
最大弯矩:
0.811KN·m
方木抗弯应力:
σ=M/W=0.811×10-3/1.67×10-4=4.86MPa<[σ]=15Mpa
(3)方木抗剪计算
最大剪力:
Q=8.112KN
б=3Q/2A=3×8.112×10-3/2×(0.1×0.1)=1.22Mpa<2.0Mpa
(4)变形计算
最大变形为0.22mm<L/400=1.5mm
(5)反力
最大反力为14.871KN
7、横桥向方木计算
(1)横桥向方木间距为60cm,下部杆件为支座,间距60cm,荷载为上部顺桥方木传递,间距20cm,,其他处取值为按三跨连续梁进行计算。
荷载转换为均布荷载为:
q=74.35KN/m
截面抵抗矩:
W=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3
截面惯性矩:
I=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5m4
落叶松容许抗弯应力[σ]=15MPa,抗剪应力[fv]=2Mpa(顺纹),弹性模量E=11×103MPa
抗拉刚度EA=165000KN
抗弯刚度EI=309.1KN×m2
输入求的结果:
弯矩
剪力
反力
变形
内力计算数值
反力计算数值
变形计算数值
(2)弯矩计算
最大弯矩:
2.68KN·m
方木抗弯应力:
σ=M/W=2.68×10-3/3.75×10-4=7.15MPa<[σ]=15Mpa
(3)方木抗剪计算
最大剪力:
Q=26.77KN
б=3Q/2A=3×26.77×10-3/2×(0.1×0.15)=2.7Mpa<6.0Mpa(木材横纹抗剪)
(4)变形计算
最大变形为0.22mm<L/400=1.5mm
(5)反力
最大反力为49.1KN
8、碗扣支架计算
立杆根据上述计算求得最大受力为49.1KN
钢管自重:
支架高为5米,共设4道横杆,所以钢管自重取:
5×3.841+4×0.3×4×3.841=38kg=0.38KN
钢管受力为Nw=49.1+0.38=49.48KN
钢管截面积:
4.89×10-4m2
立杆计算长度L0=h+2a=1.2+2×0.3=1.8m
λ=L0/i=180/1.58=114
钢管长细比查Q235表得:
0.489
钢管允许荷载为N=φ×A×f=0.489×205×103×4.89×10-4=50KN
Nw<N
满足要求
9、侧模计算
(1)载标准值计算
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
其中γ--混凝土的重力密度,取24.00kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间取,6h;
T--混凝土的入模温度,取15.00℃;
V--混凝土的浇筑速度,取0.3m/h;
H--模板计算高度,取3.00m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.20;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.15。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为23.95kN/m2、72kN/m2,取较小值22.62kN/m2作为本工程计算荷载。
计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=23.95kN/m2;
倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=6.00kN/m2。
根据上述底模计算,竹胶板、方木肋均满足要求,这里不再赘述
(2)拉杆计算
计算公式如下:
其中N–拉杆所受的拉力;
A–拉杆有效面积(mm2);
f–拉杆的抗拉强度设计值,取170.000N/mm2;
查表得:
拉杆的型号:
M20;
拉杆有效直径:
16.93mm;
拉杆有效面积:
A=225mm2;
拉杆所受的最大拉力:
N=29.95×1.2×1=35.94kN。
拉杆所受的最大拉力N=34.34kN小于拉杆最大容许拉力值[N]=38.25kN,满足要求。
10、满铺方木计算
(1)满铺方木取最不利状态进行计算,受力最大的单根碗扣支架作用在方木中间。
通过以前计算,算得立杆承受最大荷载为49.48KN,按简支梁集中荷载作用在中间进行模拟。
20×20cm方木性能如下:
截面惯性矩I=bh3/12=133.3×10-6m4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=0.2×0.22/6=13.3×10-4m3
落叶松容许抗弯应力[σ]=15MPa,抗剪应力[fv]=2Mpa,弹性模量E=11×103Mpa
抗拉刚度EA=440000KN
抗弯刚度EI=1466.3KN×m2
输入数据求得计算结果:
弯矩
剪力
内力数值
位移数值
(2)弯矩计算
最大弯矩:
6.19KN·m
方木抗弯应力:
σ=M/W=6.19×10-3/13.3×10-4=4.66MPa<[σ]=15Mpa
(3)方木抗剪计算
最大剪力:
Q=24.74KN
б=3Q/2A=3×24.74×10-3/2×(0.2×0.2)=1Mpa<2.0Mpa
(4)变形计算
最大变形为0.1mm<L/400=1.5mm
(1)因上部支撑体系采用满堂红支架体系,所以计算简便将360工字钢纵梁模拟成受均布荷载。
由上述计算,均布面载q=50.46KN/m2,单侧支架总重量为106KN,换算成面荷载为1.8KN/m2,工字钢自重为0.65KN/m
工字钢间距为50cm,所以作用在工字钢上的线荷载为:
(50.46+1.8×1.2)+0.65×1.2=53.4KN/m
按照现场实际布置情况,将工字钢受力模拟成如下情况:
360b型工字钢参数:
弹性模量E=205000MPa。
截面惯性矩:
I=165.3×10-6m4
截面抵抗矩:
W=919×10-6m3
截面面积矩:
Sx=541.2×10-6m3
钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa
钢材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面积:
83.5×10-4m2
抗拉刚度EA=1711750KN
抗弯刚度EI=33886.5KN×m2
输入软件求得数据:
弯矩
剪力
反力
位移
内力数值
位移数值
反力数值
(2)弯矩计算
最大弯矩:
48.66KN·m
抗弯应力:
σ=M/W=48.66×10-3/919×10-6=52.95MPa<[σ]=205Mpa
(3)抗剪计算
最大剪力:
Q=24.74KN
ζ=QSx/It=94.896×10-3×541.2×10-6/165.3×10-6/0.012=25.89Mpa<85Mpa
(4)变形计算
最大变形为0.78mm<L/400=0.8mm
11、560 双拼工字钢横梁强度验算
根据上述360工字钢计算求得反力为167KN,为简化计算,将集中力转化为均布荷载进行计算,按实际布置情况进行模拟计算
工字钢上的线荷载为:
167×36/17.5=344KN/m
双拼560b型工字钢参数:
弹性模量E=205000MPa。
截面惯性矩:
I=1370.2×10-6m4
截面抵抗矩:
W=4894×10-6m3
截面面积矩:
Sx=1447.2×10-6m3
钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa
刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面积:
146×10-4m2
抗拉刚度EA=2993000KN
抗弯刚度EI=280891KN×m2
输入软件求得数据:
弯矩
剪力
反力
位移
位移数据
(2)弯矩计算
最大弯矩:
622.37KN·m
抗弯应力:
σ=M/W=622.37×10-3/4894×10-6=127.2MPa<[σ]=205Mpa
(3)抗剪计算
最大剪力:
Q=818.87KN
ζ=QSx/It=818.87×10-3×2894.4×10-6/1370×10-6/0.0145/2=59.7Mpa<85Mpa
(4)变形计算
最大变形为2mm<L/400=11.7mm
满足要求
12、圆管撑计算
圆管撑长8m,直径Ø600mm,壁厚1cm。
根据上述计算求得最大反力既作用在单根圆管撑上最大的力为1602.07KN
查表得回转半径i=20.862cm
长细比为800/20.862=38.34
根据长细比查的轴心受压杆件稳定系数为:
φ=0.906
截面积:
A=3.14×0.32-3.14×2.92=0.019m2
φ×A×f=0.906×0.019×205×103=3529KN
N<φ×A×f
满足要求
悬浇梁模板计算书
一、荷载计算
以最重块件即2#号块作为本次计算块件,2#号块箱梁浇重量152t,箱梁一次性浇筑,构件承担的。
它是由侧模、内模、底模共同承担,所以有必要对其重量进行分配。
荷载分部如下
计算时需按照荷载分部原则进行计算
因4号面板为最厚面板,所以箱梁面板只计算4号处荷载
1号翼缘板面载:
G=0.4×26=10.4KN/m2
2号腹板面载:
G=2.8×26=72.8KN/m2
3号面板面载:
G=0.3×26=7.8KN/m2
4号面板面载:
G=0.6×26=15.6KN/m2
施工荷载:
取F2=2.5KN/m2
振捣混凝土产生荷载:
取F3=2.0KN/m2
恒载安全系数1.2,活载取安全系数1.4
所以
1号翼缘板均布面载q1=1.2×10.4+4.5×1.4=18.78KN/m2
2号腹板均布面载q2=1.2×72.8+4.5×1.4=93.66KN/m2
3号面板均布面载q3=1.2×7.8+4.5×1.4=15.66KN/m2
4号面板均布荷载q4=1.2×15.6+0.2+4.5×1.4=25.22KN/m2
二、底模强度计算
(1)箱梁底模采用钢板,板厚t=6mm,槽钢横肋间距为25cm,且面板约束长边与短边比大于3,所以验算模板强度采用宽0.25m长0.7m(腹板厚度)的单向板进行计算。
(2)用结构力学求解器进行计算
按0.25m简支梁进行计算
钢板各项取值,
1)底模板均布荷按最大荷载即腹板下荷载进行计算,q=93.66×0.7=65.56KN/m
2)弹性模量E=210000MPa。
3)钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa,刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面惯性矩:
I=bh3/12=0.7×0.0063/12=0.13×10-7m4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=4.2×10-6
抗拉刚度EA=307500KN
抗弯刚度EI=2.665KN×m2
输入求的结果:
荷载
弯矩
剪力
变形
位移数据
4)弯矩计算
跨中最大弯矩:
0.51KN·m
抗弯应力:
σ=M/W=0.51×10-3/4.1×10-6=124.4MPa<[σ]=205MPa
竹胶板板抗弯应力满足要求。
5)竹胶板抗剪计算:
最大剪力:
8.2KN
б=3Q/2A=3×8.2×10-3/2×(0.7×0.006)=2.93Mpa<[σ]=85MPa
6)挠度:
最大变形为0.53mm<L/400=0.625mm
面板挠度满足要求。
三、横肋槽钢计算
横肋实际情况如图所示:
纵横肋布置图
(1)腹板处横梁计算按三跨连续梁进行计算
1)各项参数
横梁间距:
25cm,腹板下纵梁间距为15cm
腹板下荷载进行计算,q=93.66×0.25=23.4KN/m
2)弹性模量E=210000MPa。
3)钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa,刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面惯性矩:
I=1.98×10-6m4
截面抵抗矩:
W=39.7×10-6m3
截面面积矩;:
Sx=23.5×10-6m3
抗拉刚度EA=266700KN
抗弯刚度EI=415.8KN×m2
输入求的结果:
荷载
弯矩
剪力
位移数据,可忽略不计
(1)面板处横梁计算按实际布置情况进行计算
1)各项参数
横梁间距:
25cm,腹板下纵梁既支座间距如示意图
腹板下荷载进行计算,q=25.22×0.25=6.305kN/m
2)弹性模量E=210000MPa。
3)钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa,刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面惯性矩:
I=1.98×10-6m4
截面抵抗矩:
W=39.7×10-6m3
截面面积矩;:
Sx=23.5×10-6m3
抗拉刚度EA=266700KN
抗弯刚度EI=415.8KN×m2
输入求的结果:
荷载
弯矩
剪力
位移数据
根据上述计算,求得最大弯矩为1.1KN.m,最大剪力为3.72KN,最大位移为0.38mm。
4)弯矩计算
跨中最大弯矩:
1.1KN·m
抗弯应力:
σ=M/W=1.1×10-3/39.7×10-6=27.7MPa<[σ]=205MPa
抗弯应力满足要求。
5)抗剪计算:
最大剪力:
3.72KN
ζ=QSx/It=3.72×10-3×23.5×10-6/(1.98×10-6×0.0053)=8.33Mpa<[σ]=85MPa
6)挠度:
最大变形为0.38mm<L/400=2.75mm
横肋方木满足要求
四、侧模钢板计算
(1)载标准值计算
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
其中γ--混凝土的重力密度,取25.00kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间取,6h;
T--混凝土的入模温度,取15.00℃;
V--混凝土的浇筑速度,取0.3m/h;
H--模板计算高度,取3.00m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.20;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取1.15。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为24.95kN/m2、62.4kN/m2,取较小值24.95kN/m2作为本工程计算荷载。
计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=24.95kN/m2;
倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=6.00kN/m2。
根据上述底模面板、肋板计算均满足要求,这里不再赘述
(2)拉杆计算
计算公式如下:
其中N–拉杆所受的拉力;
A–拉杆有效面积(mm2);
f–拉杆的抗拉强度设计值,取170Mpa;
查表得:
拉杆的型号:
M20;
拉杆有效直径:
16.93mm;
拉杆有效面积:
A=225mm2;
拉杆所受的最大拉力:
N=30.95×1.2×1=37.14kN。
拉杆所受的最大拉力N=37.14kN小于拉杆最大容许拉力值[N]=38.25kN,满足要求。
悬浇梁挂篮计算书
一、计算原则
为简化计算,按照箱梁整体荷载平均至面荷载,腹板处按照腹板荷载进行计算。
1、外模及翼缘板重量由外模总量承受
2、箱梁箱室及腹板荷载由小纵梁承受
3、前下横梁及前上横梁各承受箱梁一般重量。
二、主要技术参数
砼自重G砼=26kN/m3;
钢材弹性模量E钢=2.1×105Mpa
节段浇注重量最大:
152t
单个挂篮重量为50t
内外模板重量为20t
另加2%的施工负荷:
(152+95+20)×2%=5.34t
三、荷载取值
1、箱梁荷载:
按单侧荷载计算。
跨中处箱梁钢筋砼自重:
G=14.74(箱梁面积,除去翼缘板)m2×4×26KN/m3=1532.96KN
F=G÷S=1532.96KN÷(4m×10.5m)=36.5KN/m2
2、施工荷载:
取F2=2.5KN/m2
3、振捣混凝土产生荷载:
取F3=2.0KN/m2
4、底板模板重量:
取F6=53KN(底模重量)÷10.5÷4=1.262KN/m2
恒载:
36.5+1.262=37.8KN/m2;活载:
2.5+2.0=4.5KN/m2;
恒载安全系数1.2,活载取安全系数1.4
所以跨中均布面载q=1.2×37.8+4.5×1.4=51.66KN/m2
腹板处均布荷载qf=1.2×3.4×26+1.262+4.5×1.4=113.64KN/m2
四、底模下小纵梁计算
小纵梁受力实际情况如下图所示:
小纵梁长5.4m,受荷载长度为3.66米
腹板下小纵梁间距0.15m,底板下间距为1.18米
1、面板下小纵梁荷载计算
1)各项参数
受线荷载为51.66×1.18=60.96KN/m
钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa,刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面惯性矩:
I=173.8×10-6m4
截面抵抗矩:
W=1086×10-6m3
截面面积矩;:
Sx=636.2×10-6m3
抗拉刚度EA=1022700KN
抗弯刚度EI=36498KN×m2
输入软件求得结果:
荷载
弯矩
剪力
反力
变形
变形数据
根据上述计算,求得最大弯矩为177.84KN.m,最大剪力为147.5KN,最大位移为0.95mm。
4)弯矩计算
跨中最大弯矩:
177.84KN·m
抗弯应力:
σ=M/W=177.84×10-3/1086×10-6=163.8MPa<[σ]=205MPa
抗弯应力满足要求。
5)抗剪计算:
最大剪力:
147.5KN
ζ=QSx/It=147.5×10-3×636.2×10-6/(173.8×10-6×0.016)=33.8Mpa<[σ]=85MPa
6)挠度:
最大变形为0.95cm<L/400=1.35cm
满足要求
求得作用于后下横梁上的反力为147.5KN,前下横梁反力为75.61。
2、腹板下小纵梁计算
1)各项参数
受线荷载为113.64×0.15=17.1KN/m
钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa,刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面惯性矩:
I=86.9×10-6m4
截面抵抗矩:
W=543×10-6m3
截面面积矩;:
Sx=328.1×10-6m3
抗拉刚度EA=1022700KN
抗弯刚度EI=18249KN×m2
输入软件求得结果:
荷载
弯矩
剪力
反力
变形
变形数据
根据上述计算,求得最大弯矩为49.89KN.m,最大剪力为41.38KN,最大位移为0.72mm。
根据面板处计算,满足要求,这里不再重复
求得
求得作用于后下横梁上的反力为41.38KN,前下横梁反力为21.21。
五、外模纵梁计算
实际受力如下图所示
按连续梁进行计算,吊点为支座
1、面板下小纵梁荷载计算
1)各项参数
纵梁为双拼300型槽钢
模板重量为:
46(模板重量)/4/3=3.83KN/m2
翼缘板处荷载为:
26×1.2(翼缘板面积)/4/3=2.6KN/m2
翼缘板处均布面载q=1.2×(3.83+2.6)+4.5×1.4=14.06KN/m2
受线荷载为14.06×3=42.18KN/m
钢材抗弯强度:
[σ]=205Mpa,刚材抗剪强度:
fv=85Mpa
截面惯性矩:
I=173.8×10-6m4
截面抵抗矩:
W=1086×10-6m3
截面面积矩;:
Sx=636.2×10-6m3
抗拉刚度EA=1022700KN
抗弯刚度EI=36498KN×m2
输入软件求得结果:
荷载
弯矩
剪力
反力
位移
位移数据
根据上述计算