盖梁施工支撑体系计算.doc

. . . .盖梁施工支撑体系计算书本标段盖梁分为双柱式和三柱式盖梁，由于盖梁尺寸不同，分别各选取盖梁尺寸及跨中最大的一种进行计算。等截面矩形双柱式盖梁采用抱箍法或钢棒法施工，墩柱完成后，在墩柱上安装抱箍，方柱抱箍分为四片分别进行安装；钢棒法施工墩柱施工时盖梁下部墩身预埋110PVC管，内穿100mm高强钢棒。然后在抱箍或钢棒上上安装横向的I63a工字钢，工字钢上铺4m/5m长15cm15cm的方木或25a槽钢，然后方木/槽钢上铺设定型钢模。盖梁侧模、底模（前后左右面）均采用定型钢模，盖梁端部定制模板时已包含支架。由于双柱式盖梁单侧要放置单层两排63a工字钢才能满足受力要求，考虑抱箍侧面平面布置问题，本标段盖梁全部采用内穿钢棒法施工，抱箍根据现场情况自行确定是否使用，本计算书对于采用两种形式均进行计算。盖梁验算，盖梁立面图如下：一、工字钢验算 63a工字钢计算参数如下：E=2.1105MPa，W=2980cm3，I=93900cm4，单位重为154.658kg/m1、受力分析（1）、双柱式盖梁工字钢长度为18.6m，盖梁长16.1m。（2）、三柱式盖梁工字钢长度为23.3m，盖梁长20.8m。工字钢受力示意图如下：2、荷载计算作用于工字钢的荷载有：（1）、施工时钢筋混凝土重量双柱式盖梁：116.68m26KN/m=3033.7KN，三柱式盖梁：83.28m26KN/m=2165.3KN；（2）、模板及方木、钢管重量；双柱式盖梁： 侧模、底模定型钢模重量：总面积为104.6，重量为139KN； 铺设5cm厚脚手板重量：面积为45.0，重量为15.8KN； 工字钢上满铺1215方木重量：长度496m，重量62.5KN；合计为217.3KN；三柱式盖梁：侧模、底模定型钢模重量：总面积为87.6，重量为96.1KN；铺设5cm厚脚手板重量：面积为55.0，重量为19.3KN； 工字钢上满铺1215方木重量：长度625m，重量78.8KN；合计为194.2KN或用25槽钢重量为：16.1/0.3227.4310=88.76KN（差值10KN，荷载系数已考虑）；（3）、施工时人员、设备重量10KN；（4）、振捣砼时产生荷载双柱式：2KN/16.1m2.8m=90.2KN，三柱式：2KN/20.8m2.1m=87.4KN；（5）总荷载双柱式：总荷载为1.23033.7+1.2217.3+1.410+1.490.2=4041.5KN。（分别乘以荷载系数i）每根工字钢的均布荷载q=4041.5/（416.1）=62.76KN/m。三柱式：总荷载为1.22165.3+1.2194.2+1.410+1.487.4=2967.8KN。（分别乘以荷载系数i）每根工字钢的均布荷载q=2967.8/（220.8）=71.34KN/m。3、受力验算（1）、抗弯强度验算（一）双柱式盖梁弯矩图由计算可知跨中处弯矩最大，也可采用以下计算公式计算跨中弯矩： 其中：q为上部荷载，单位N/m； l为两支点间距离，为9.6m； l1为悬臂距离，为3.25m；M跨中=1/862.769.61-4（3.25/9.6）=391.54KNmmax=Mmax/WZ=(391.54103)/(298010-6)=131.4Mpa145Mpa也可由上述公式反算截面抗弯截面系数WZ= Mmax/max 一侧选用单层两根63a工字钢，两根工字钢之间采用拉杆连接，可满足要求。（2）、挠度计算可采用手工计算或软件计算两种方法进行计算：手工计算：端部挠度其中I=93900cm4，E=2.1105MPa。=-7.471mm跨中挠度 qL4(5-24a2/L2)/(384EI)=1.583cmL/400=2.4cm软件计算：挠度曲线跨中挠度满足要求，但跨中挠度值较大，施工时需控制浇筑速度和浇筑时间，把跨中挠度降到最小值。（3）、抗剪强度计算 =QSx/Ixd 其中Ix/Sx查表得I63a工字钢为54.2，Sx/Ix为1/54.2；d验算截面处腹板厚度I63a工字钢为d=13mm Ix截面惯性矩I63a工字钢为93900cm4剪力图=301.25/54.2/13/10=42.8Mpa=1.385 MPa 抗剪强度符合要求。（二）三柱式盖梁(1)、抗弯强度计算弯矩图（2）、挠度计算挠度曲线两端挠度最大为-8.78mm=(365.26103)/298010-6=122.6Mpa145Mpa也可由上述公式反算截面抗弯截面系数WZ= Mmax/max 一侧选用单根63a工字钢，可满足要求。（3）抗剪强度： =QSx/Ixd 剪力图其中Ix/Sx查表得I63a工字钢为54.2，Sx/Ix为1/54.2cm；d验算截面处腹板厚度I63a工字钢为d=13mm Ix截面惯性矩I63a工字钢为93900cm4=268.71103/54.2*10-2/1310-3=38.1Mpa= 85 MPa 抗剪强度符合要求。二、1215方木验算1215方木计算参数：木材品种：柏木；E=9103MPa，W=0.120.150.15/6=4.510-4m3，I=0.120.153/12=3.37510-5m4。（一）、双柱式盖梁1、受力分析 1215方木受力示意图如下：2、荷载计算（1）、施工时钢筋混凝土重量116.68m26KN/m=3033.68KN；（2）、模板及脚手板重量；侧模钢模重量：面积为38.5，重量为57.8KN；侧模、底模定型钢模重量：总面积为104.6，重量为139KN；铺设5cm厚脚手板重量：面积为45.0，重量为15.8KN。合计：212.6 KN。（3）、施工时人员、设备重量10KN；（4）、振捣砼时产生荷载2KN/16.1m2.8m=90.2KN；合计荷载为1.23033.68+1.2212.6+1.410+1.490.2=4035.816KN每根方木上荷载q=4035.8160.12/（16.12）=15KN/m3、受力验算（1）抗弯强度计算弯矩图最大弯矩M=14.7KN或用公式M=QL2/8求跨中弯矩值。=M/W=14.7103/4.510-4=32.7MPa=12MPa。方木无法满足要求，改用25a槽钢，间距30cm一根。每根槽钢上荷载q=4035.8160.3/（16.12）=37.6KN/m25a槽钢计算参数：E=2.1105MPa，W=268.7cm3最大弯矩为：36.85KN=M/W=36.85103/268.710-6=137MPa=145MPa。25a槽钢满足强度要求。（2）、挠度计算挠度曲线根据计算，最大挠度为4.9mmL/400=12mm，挠度变形满足要求。(3)、抗剪强度计算=V*S/(I*tw)fvV沿平面作用的最大剪力；S半截面面积矩，查表得25a槽钢为157.8cm3；I截面惯性矩，查表得25a槽钢为3359.1cm4；tw腹板厚度，查表得25a槽钢为9mm；剪力图=52.64103157.810-6/(3359.110-8910-3)=0.274108=27.4Mpafv=85MPa，抗剪强度满足要求。（二）、三柱式盖梁1、受力分析 1515方木受力示意图如下：2、荷载计算1515方木计算参数：E=9103MPa，W=0.150.150.15/6=5.62510-4m3，I=0.150.153/12=4.2210-5m4。（1）、三柱式盖梁：83.28m26KN/m=2165.3KN；（2）、模板及脚手板重量；侧模、底模定型钢模重量：总面积为87.6，重量为96.1KN；铺设5cm厚脚手板重量：面积为55.0，重量为19.3KN；合计为115.4KN；（3）、施工时人员、设备重量10KN；（4）、振捣砼时产生荷载2KN/20.8m2.1m=87.4KN；合计荷载为1.22165.3+1.2115.4+1.410+1.487.4=2873.2KN每根方木上荷载q=2873.20.15/（20.82）=10.4KN/m3、受力验算（1）抗弯强度验算弯矩图最大弯矩为5.73KN/m。=M/W=5.73103/5.62510-4=10.2MPa=12MPa，方木强度满足要求。（2）挠度计算挠度曲线最大挠度为端部0.8mmL/400=10mm，挠度变形满足要求。（3）抗剪强度计算截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh T 剪力图截面抗剪强度计算值 T=310.92103/(2150150)=0.728MPa截面抗剪强度设计值 T=1.30MPa方木的抗剪强度计算满足要求!三、抱箍和钢棒计算（一）双柱式盖梁（1）抱箍承载力计算（1、荷载计算 盖梁砼自重：G1=3033.7kN 模板自重：G2=139kN+15.8kN= 154.8kN 施工荷载与其它荷载：G3=10+90.2=100.2kN 横梁自重：G4=418.6154.658kg/m10115.1kN 方木或槽钢自重：G5=88.76kN GZ=G1+G2+G3+G4+G5=3492.6kN 每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由由静力平衡方程解得: RA=RB=3492.6/2= 1746.3 kN 此值为抱箍体需承受的竖向压力N,即为抱箍体需产生的摩擦力。 （2、抱箍受力计算 螺栓数目计算 抱箍体需承受的竖向压力N=1746.3kN 抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查路桥施工计算手册第426页： M24螺栓的允许承载力： NL=Pn/K 式中：P-高强螺栓的预拉力，取225kN;-摩擦系数，取0.3； n-传力接触面数目，取1； K-安全系数，取1.5。 则：NL= 2250.31/1.5=45kN 螺栓数目m计算： m=N/NL=1746.3/45=38.839个，取计算截面上的螺栓数目m=60个，矩形墩四个角各15个。 则每条高强螺栓提供的抗剪力： P=N/40=1746.3/60=29.1KNNL=45kN 故能承担所要求的荷载。 螺栓轴向受拉计算 砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取=0.35计算，抱箍产生的压力Pb= N/=1746.3kN/0.35=4989.4kN由高强螺栓承担。 则：N=Pb=4989.4kN 抱箍的压力由60条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N1=Pb/60=4989.4kN /60=83.2kNS=225kN =N”/A= N（1-0.4m1/m）/A 式中：N-轴心力 m1-计算截面受力螺栓数目，取：60个 A-高强螺栓截面积，A=4.52cm2 =N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=4989.4(1-0.460/60)/604.5210-4=11. 04kPa104110.4MPa=140MPa 故高强螺栓满足强度要求。 求螺栓需要的力矩M 1) 由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1L1 u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015力臂 M1=0.1583.20.015=0.187KN.m 2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10 M2=1Ncos10L2+Nsin10L2 =0.1583.2cos100.011+83.2sin100.011=0.294(KNm) 式中L2=0.011 (L2为力臂)M=M1+M2=0.187+0.294=0.481(KNm) =48.1(kgm) 所以要求螺栓的扭紧力矩M48(kgm) 抱箍体的应力计算： 1、抱箍壁为受拉，产生拉应力 拉力P1=15N1=1583.2=1248（KN） 抱箍壁采用面板15mm的钢板，抱箍高度为0.6m。 则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.0150.6=0.009(m2) =P1/S1=1248/0.009=138.7MPa=140MPa满足设计要求。 2、抱箍体剪应力 =（1/2RA）/（2S1） =（1/21746.3）/（20.009） =48.5MPa=85MPa 根据第四强度理论 W=（2+2）-21/2=（138.72+48.52）-2138.748.51/2 =90.2MPaW=145MPa满足强度要求。 （2）钢棒承载力计算 1、荷载计算 盖梁砼自重：G1=3033.7kN 模板自重：G2=139kN+15.8kN= 154.8kN施工荷载与其它荷载：G3=10+90.2=100.2kN 横梁自重：G4=418.6154.658kg/m10115.1kN 方木或槽钢自重：G5=88.76kN GZ=G1+G2+G3+G4+G5=3492.6kN 每个盖梁按墩柱设两个钢棒四个头支承上部荷载，由静力平衡方程解得: RA=RB=3492.6/4= 873.15 kN 由于钢棒仅仅是承受剪力,所以只验算抗剪强度 钢棒采用直径为100mm的45#高强钢棒。 = R/A=873.151000/3.145050=111.2MPa=170MPa 故能承担所要求的荷载。（二）三柱式盖梁（1）抱箍承载力计算（1、荷载计算 盖梁砼自重：G1=2165.3kN 模板自重：G2=96.1kN+19.3kN=115.4kN施工荷载与其它荷载：G3=10+87.4=97.4kN 横梁自重：G4=223.3154.658kg/m1072.1kN 方木或槽钢自重：G5=78.8kN GZ=G1+G2+G3+G4+G5=2528.9kN 每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由由静力平衡方程解得: RA=RB=2528.9/2= 1264.45 kN 此值为抱箍体需承受的竖向压力N,即为抱箍体需产生的摩擦力。 （2、抱箍受力计算 螺栓数目计算 抱箍体需承受的竖向压力N=1264.45kN 抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查路桥施工计算手册第426页： M24螺栓的允许承载力： NL=Pn/K 式中：P-高强螺栓的预拉力，取225kN;-摩擦系数，取0.3； n-传力接触面数目，取1； K-安全系数，取1.5。 则：NL= 2250.31/1.5=45kN 螺栓数目m计算： m=N/NL=1264.45/45=28.129个，取计算截面上的螺栓数目m=48个，矩形墩四个角各12个。 则每条高强螺栓提供的抗剪力： P=N/48=1264.45/48=26.3KNNL=45kN 故能承担所要求的荷载。 螺栓轴向受拉计算 砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取=0.35计算，抱箍产生的压力Pb= N/=1264.45kN/0.35=3612.7kN由高强螺栓承担。 则：N=Pb=3612.7kN 抱箍的压力由48条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N1=Pb/48=3612.7kN /48=75.2kNS=225kN =N”/A= N（1-0.4m1/m）/A 式中：N-轴心力 m1-计算截面受力螺栓数目，取：48个 A-高强螺栓截面积，A=4.52cm2 =N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=3612.7(1-0.448/48)/484.5210-4=9.99kPa10499.9MPa=140MPa 故高强螺栓满足强度要求。 求螺栓需要的力矩M 2) 由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1L1 u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015力臂 M1=0.1575.20.015=0.169KN.m 2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10 M2=1Ncos10L2+Nsin10L2 =0.1575.2cos100.011+75.2sin100.011=0.266(KNm) 式中L2=0.011 (L2为力臂)M=M1+M2=0.169+0.266=0.434(KNm) =43.4(kgm) 所以要求螺栓的扭紧力矩M44(kgm) 抱箍体的应力计算： 1、抱箍壁为受拉，产生拉应力 拉力P1=15N1=1575.2=1128（KN） 抱箍壁采用面板15mm的钢板，抱箍高度为0.6m。 则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.0150.6=0.009(m2) =P1/S1=1128/0.009=125.3MPa=