高墩盖梁剪力销法支架受力计算

高墩盖梁剪力销法支架受力计算1 工程概况某高速公路某大桥位于贵州黔东南山区，桥址区为中低山沟谷地形地貌，呈“V”字型，纵向地形起伏大，横向方向山坡陡峭。桥梁上部为6*50m预应力混凝土T型梁，桥梁位于某服务区的匝道上，桥梁左幅为加宽段，单幅桥面宽度为17m，桥墩最大高度为65m，属于高墩；墩柱形式为双柱式变截面圆形墩（台阶式），墩柱中心间距为9.0m，盖梁底部墩柱最大直径为3.0m。由于桥梁左幅处于加宽段，盖梁尺寸相应较普通桥梁的尺寸大；且墩柱高度大，施工难度较大。最大盖梁尺寸（长*宽*高）为1610cm*320cm*220cm，混凝土工程量为109.56m3。2 高墩盖梁剪力销法初步施工方案根据实际情况，某大桥盖梁初步施工方案采用剪力销法支架施工。在盖梁底模下以50cm间距横向铺设I25a工字钢纵梁（共布置23根），每根长度5.0m；纵梁下方在墩柱两侧（纵桥向）各布设2I50b工字钢横梁（共布置4根），每根长度18m，横梁工字钢跨度为3.32m（包含工字钢翼板宽度）；横梁下方设钢楔子，方便拆模，钢楔子支撑在剪力销（直径110mm的Q235钢棒）上。在双圆形墩柱施工时在距墩顶适当位置埋设剪力销预留孔，当预留孔与墩柱钢筋发生交叉时，对钢筋间距进行适当调整或进行预弯处理，尽量不截断墩柱钢筋；并在预留孔下方墩柱外侧增设加强钢筋网片，确保墩柱外观质量。待墩柱施工完成后，即可进行剪力销安装以及盖梁支架、模板等安装，安装过程中钢楔子下方与剪力销支撑处设置限位钢板，确保支架稳定。3 施工方案3.1 支架某大桥下部构造为双圆形柱式墩，盖梁模板支架采用在墩柱上预埋剪力销作支撑牛腿，上放工2I50b工字钢作横梁，横梁上方设分配梁。3.2 模板模板采用大块钢模板，根据盖梁尺寸设异形模板，以满足盖梁模板安装要求。模板的标高调整和卸落采用钢楔子。模板安装与拆除施工采用塔吊。3.3 钢筋钢筋的下料制作在钢筋加工场地进行，运至工地，塔吊吊装就位，绑扎成型。3.4 混凝土浇注混凝土采取集中拌和，其原材料质量必须符合技术规范要求。使用罐车运至现场，利用坐地泵输送入模，浇注从低往高推进，且分层浇筑，连续进行，插入式振捣密实。盖梁混凝土施工要注意预埋钢筋及预埋件的位置准确，另外也要控制支座垫石顶标高。混凝土浇注完成及拆模后要及时覆盖养生。3.5 盖梁施工工艺流程 图3-1 盖梁施工工艺流程图4 盖梁支架设计计算 某大桥盖梁支架采用剪力销和工字钢等材料拼装而成，为方便手工计算，简化计算过程，采用简支梁计算方法，具体见图4-1和图4-2。 图4-1 盖梁支架立面图 图4-2 盖梁支架侧面图4.1 盖梁支架材料数据（1）、查取材料截面力学数据，计算参数由查阅相关资料取得，采用Q235钢材。I25a工字钢参数：Ix=5017 cm4，Wx=401.4 cm3， A截面积=48.51 cm2，38.08kg/m；I50b工字钢参数：Ix=48556 cm4，Wx=1942.2 cm3， A截面积=129.25 cm2，101.46kg/m；Q235钢材弹性模量E=2.1*105MPa，密度=7850kg/m3。则盖梁支架工字钢自重 G1=（5*2+13）*5*38.08+18*2*2*101.46）*10/1000=116.843 KN（2）、盖梁C35混凝土容重=26KN/m3（考虑盖梁钢筋密集）；圆柱墩顶部分盖梁混凝土重量由墩柱承担，则盖梁混凝土作用在支架上的重量G2=109.56*26-1/4*3.02*2.2*2*26=2039.915 KN（3）、盖梁底模、侧模均采用面板厚度=7mm的大块钢模，钢模单位重量按1.1KN/m2计算；则模板自重（底模宽度取3.4m，长度取16.5m；横向侧模长度取16.3m，高度取2.3m） G3=（2.3*16.3*2+3.4*16.5+3.2*2.7*2）*1.1=163.196 KN（4）、人员及施工小型机具设备等按浇筑混凝土时有工人及管理人员6名，70kg/人，振动棒2台，25kg/台，其他设备300kg；则人员及施工小型机具设备荷载 G4=（6*70+25*2+300）*10/1000=7.7 KN（5）、混凝土浇筑及振捣荷载竖向取4.0KN/m2，则产生的荷载 G5=（16.1*3.2-1/4*3.02*2）*4=149.531 KN支架总重量G0= G1 + G2+ G3+ G4+ G5=116.843+2039.915+163.196+7.7+149.531=2477.185 KN计算荷载取安全系数1.3，则G=1.3*G0=3220.339 KN4.2 支架纵梁计算盖梁底部支架单位荷载Q=G/A=3220.339/(16.1*3.2-1/4*3.02*2)= 86.145 KN/m2盖梁底模下纵梁I25a工字钢间距为0.5m，横梁2I50a工字钢中心间距为3.32m；单根纵梁平均线性均布荷载 q= 86.145*0.5=43.073 KN/m 图4-3 盖梁支架纵梁（I25a）受力简图1、剪切应力验算两端支承力RA=RB=43.073*3.32/2=71.501 KN，纵梁受剪切力=Q/A=71.501*103/（48.51*100）=14.7 MPa =125 MPa符合要求！2、纵梁强度验算 最大弯矩=1/8*43.073*3.322=59.346 KNm 弯曲应力 =215 MPa符合要求！3、纵梁刚度验算 =L/400=3320/400= 8.3 mm符合要求！4.3 支架横梁计算盖梁支架两根横向2I50b工字钢各承受盖梁一半的重量，均布荷载（单侧） q=G/L=3220.339/2/16.1=100.011 KN/m图4-4 盖梁支架横梁（2I50b）受力简图1、剪切应力验算横梁（剪力销处）支承力RA=RB=3220.339/4=805.085 KN，横梁最大剪切力在剪力销支点处， =125 MPa符合要求！图4-5 盖梁支架横梁（2I50b）剪力简图2、纵梁强度验算 横梁AB段最大弯矩出现在中间处（x=a+l/2=8.05m），a=3.55m，l=9.0m；跨中最大弯矩 =382.417 KNm 横梁CA段和BD段最大弯矩出现在支承点A、B两处，最大弯矩 =-1/2*100.011*3.552=-630.194 KNm图4-6 盖梁支架横梁（2I50b）弯矩简图则横梁最大弯曲应力出现在支承点上，=630.194*106/（1942.2*2*103）=162.2 MPa =215 MPa符合要求！3、横梁刚度验算横梁中跨AB段挠度 =10.6mm =L/400=9000/400= 22.5 mm符合要求！横梁悬臂端CA段、DB段挠度 =6.2mm =3550/400=8.9 mm符合要求！4.4 剪力销横梁计算横梁（剪力销处）支承力RA=RB=3220.339/4=805.085 KN， =125 MPa符合要求！5 结语施工过程中双排I50b工字钢焊接固定，并通过纵向型钢对盖梁两侧的2I50b工字钢横梁进行连接；并对横梁2I50b工字钢（与剪力销交叉处2m范围内）采用厚度=2cm钢板进行加固，确保