4支架计算.doc

4.2 荷载分析计算4.2.1 荷载计算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：（1）q1 盖梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。（支出部分）（2）q2 盖梁底模、外膜及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q21.0kPa（偏于安全）。（3）q3 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。（4）q4 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。（5）q5 新浇混凝土对侧模的压力。（6）q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。（7）q7 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4.1 满堂钢管支架自重立杆横桥向间距立杆纵桥向间距横杆步距支架自重q7的计算值(kPa)60cm60cm60cm4.060cm60cm120cm2.9460cm90cm120cm2.212、荷载组合表4.2 支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算侧模计算3、荷载计算 箱梁自重q1计算根据果园港立交D匝道现浇箱梁结构特点以及D匝道桥所处的地形地貌，我们取第四跨墩顶横梁横断面、-横断面、-横断面、横断面、横断面等四个代表截面进行箱梁自重计算，并对四个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。 -截面处q1计算 图4.1 -截面横断面图根据横断面图，用autoCAD算的A=6.8625，则：q1 = 取1.2的安全系数，则q125.4901.230.587kPa注：B 箱梁底宽，取7.00m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 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=28控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力q5=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=0.0430.035 h=1.53+3.8V/t=1.69mq5=4.2.2 结构检算1、扣件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“”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%以上，甚至超过35%）。本工程现浇箱梁支架按483.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也适用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。1 、截面处桥墩旁两侧各1.8m和1.2m范围，、截面处在主桥墩两侧各1m范围内，钢管扣件式支架体系均采用606060cm的布置结构，q=62.946q=61.074，故取截面进行验算，截面截面既满足。如图：立杆斜撑模板大横杆 斜撑模板立杆小横杆单位：m横 向 图4.5 、截面脚手架搭设横纵向搭设示意图、 立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为60cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N40kN（参见公路桥涵施工手册中表135）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时）NG1K支架结构自重标准值产生的轴向力；NG2K构配件自重标准值产生的轴向力NQK施工荷载标准值；于是，有：NG1K=0.60.6q1=0.60.662.946=22.66KNNG2K=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36KNNQK=0.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+4.0)=2.52KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK=1.2（22.66+0.36）+0.851.42.52=30.62KNN40kN，强度满足要求。、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/A+MW/WfN钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时），同前计算所得；f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm2参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表5.1.6得。A48mm3.5钢管的截面积A489mm2。轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比查表即可求得。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i15.8。长细比L/i。 L水平步距，L0.9m。于是，L/i57，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.829。MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW=0.851.4WKLah2/10WK=0.7uzusw0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38us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=1.2w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.8KN/m2故：WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KNLa立杆纵距0.6m；h立杆步距0.6m，故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.024KNW 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=5.08则，N/A+MW/W30.62*103/（0.829*489）+0.024*106/（5.08*103）80.26 KN/mm2f205KN/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。4.3 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。K0=稳定力矩/倾覆力矩=y*Ni/Mw有图纸可得D匝道第一联第四跨采用的立杆高度最大，所以支架整体抗倾覆能力最差，故故采用D匝道第一联第四跨验算支架抗倾覆能力验算：主桥宽度10.5m，长30m 支架横向17排；支架纵向40排；支架高度沿桥向分别为9排8.4m、9排10.8m、10排12m、12排14.4m；顶托TC60共需要17*40=680个；立杆需要（9*8.4+9*10.8+10*12+12*14.4）*17=7915.2m;纵向横杆需要（8.4/0.9*1.8+8.4/1.2*3.6+10.8/1.2*9.0+12/1.2*10+14.4/1.2*6.314.4/0.9*1.2）*17=5423m；横向横杆需要(8.4/0.9*4+8.4/1.2*6+10.8/1.2*9+12/1.2*10+14.4/1.2*9+14.4/0.9*3) *17=7123m；故：钢管总重（7915.2+5423+7123）*3.84=78.571t; 顶托TC60总重为：680*7.2=4.896t；故Ni =78.571*9.8+4.896*9.8=817.977KN；稳定力矩= y*Ni=5.25*817.977=4294.379KN.m依据以上对风荷载计算WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KN/ m2跨中30m共受力为：q=0.927*（5.4*8.4+8.1*10.8+10*12+7.5*14.4）=334.40KN；倾覆力矩=q*6=334.40*6=2006.4KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=4294.379/2006.40=2.141.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求4.4 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1010cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L90cm进行受力计算,在墩顶横梁截面及横隔板梁处按L60cm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，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。图4.8 地模下横桥向受力简图4.4.1 -、截面（墩顶及横隔梁）处按桥墩两侧5.0m范围内按截面进行受力分析，（-、截面均在5m范围内，其中截面处荷载最大。）按方木横桥向跨度L60cm进行验算。 方木间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4)B(62.946+1.0+2.5+2)5=342.23kN/mM(1/8) qL2=(1/8)342.230.6215.4kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3则： n= M/( Ww)=15.4/(0.000167110000.9)=9.32(取整数n10根) dB/(n-1)=5/9=0.556m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。经计算，方木间距小于0.556m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0.25m，则n5/0.2520。 每根方木挠度计算方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4则方木最大挠度：fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(342.230.64)/(2091068.3310-60.9) =4.28010-4mL/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)(342.230.6)/(200.10.10.9)=0.570 MPa=1.7MPa符合要求。4.4.2 主桥跨中-截面处主桥跨按20.0m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L90cm进行验算。 方木间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4)B(30.587+1.0+2.5+2)20=721.7kN/mM(1/8) qL2=(1/8)721.70.9273.072kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3则： n= M/( Ww)=73.072/(0.000167110000.9)=44.2(取整数n45根) dB/(n-1)=20/45=0.445m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。经计算，方木间距小于0.445m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0.3m，则n20/0.367。 每根方木挠度计算方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4则方木最大挠度：fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(721.70.94)/(6791068.3310-60.9) =1.36410-3ml/400=0.9/400=2.2510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)(721.70.9)/(670.10.10.9)=0.539 MPa=1.7MPa符合要求。4.5 钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算图4.9 顶托上顺桥向受力简图本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用1515cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L90cm（横向间隔L60cm布置）进行验算，在墩顶横梁部位按L60cm（横向间隔l60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在桥墩旁两侧5.0m范围内均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm布设，如下图布置，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，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。4.5.1 桥跨中截面（按-截面受力）处 方木抗弯计算p=lq/nl(q1+ q2+ q3+ q4)B/n0.6(30.59+1.0+2.5+2)20/67=6.463kNMmax(a1+a2)p(0.45+0.15)6.463=3.881kNmW=(bh2)/6=(0.150.152)/6=5.610-4m3= Mmax/ W=3.881/(5.610-4)=6.693MPa0.9w9.9MPa（符合要求）注：0.9为方木的不均匀折减系数。 方木抗剪计算Vmax=3p/2=(36.463)/2= 9.691kN(3/2)Vmax /A=(3/2)9.691/(0.150.15)=0.6463Mpa0.9=1.70.9=1.53 MPa符合要求。 每根方木挠度计算方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.150.153)/12=4.210-5m4则方木最大挠度：fmax= =5.09710-50.9L/400=0.90.9/400m=2.02510-3m 故，挠度满足要求4.6 底模板计算箱梁底模采用竹胶板，铺设在桥墩旁两侧5m范围的纵向间距0.25m的横桥向方木上，以及桥跨中纵向间距0.3m的横桥向方木上，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图： 图4.10 底模及支撑系统及验算简图通过前面计算，在桥跨中截面-和桥墩顶截面处横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置。 4.6.1 桥墩顶截面处底模板计算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(62.946+1.0+2.5+2)0.25=17.11kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。4.6.2 桥跨中-截面处底模板计算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(30.587+1.0+2.5+2)0.3=10.826kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。4.7 侧模验算根据前面计算，分别按1010cm方木以25cm和30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有：4.7.1 1010cm方木以间距30cm布置q=( q4+ q5)l=(4.0+50.7)0.3=16.41kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。4.7.2 1010cm方木以间距25cm布置q=( q4+ q5)l=(4.0+50.7)0.25=13.675kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=根据施工经验，为了保证箱梁底面的平整度，通常竹胶板的厚度均采用12mm以上，因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。4.8 立杆底座和地基承载力计算：4.8.1 立杆承受荷载计算-、截面处(按截面验算)：在桥墩旁两侧各5m范围部位，间距为6060cm布置立杆时，每根立杆上荷载为： Nabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 0.60.6(62.946+1.0+1.0+2.0+2.94)=25.16kN桥中跨-横截面处：主桥跨中5m25m范围内，间距为6090cm布置立杆时，每根立杆上荷载为： Nabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 0.60.9(30.587+1.0+1.0+2.0+2.21)=19.87kN4.8.2 立杆底托验算立杆底托验算：NRd通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为横截面处间距6060cm布置的立杆，即：Nabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 0.60.6(62.946+1.0+1.0+2.0+2.94)=25.16kN底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd =40KN;得：25.16KN40KN 立杆底托符合要求。4.8.3 立杆地基承载力验算根据工程地质钻孔柱状图得，D匝道第一联第四跨表面为填筑土覆盖，厚2.72.9m，强风化基岩厚4.15.5m，强风化底界与地形起伏一致。强风化带岩石破碎，岩质较软，承载力底。将原地面整平（斜坡地段做成台阶）并采用重型压路机碾压密实(压实度90%)，达到要求后，再填筑50cm的建筑弃渣或片石土，分层填筑，分层碾压，使压实度达到94以上后，根据经验及试验，要求地基承载力达到fk=