丘堤沟支架检算解读.doc

新建郑州至徐州客运专线时速160公里客运专线铁路有砟轨道单线预应力混凝土连续梁（32+48+32）m跨丘堤沟支架现浇计算书中铁十七局集团有限公司郑徐客专ZXSD标工程指挥部二一五年六月 目录一、 设计依据1二、 计算说明1三、 计算荷载1四、荷载标准值2五、支架荷载组合3六、计算内容41、 竹胶板:42、5cm10cm方木63、 主梁计算84、碗扣架95、分配梁工字钢14106、贝雷片117、双拼H40型钢168、螺旋管18七、基础检算18支架浇筑施工支架现浇段满堂支架计算书 为了方便计算，和结构安全所有荷载传递均按竖向传递考虑。一、 设计依据1、设计图纸2、铁路桥涵钢结构设计规范(TB10002.2-2005)3、建筑施工计算手册第三版4、路桥施工计算手册5、铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程（TB10110-2011）6、结构力学7、材料力学二、 计算说明1、全按一次性浇筑捡算，假定腹板处荷载通过底模传递给腹板分配方木，空腔处、顶板、内模架通过底模传递给空腔处地板分配方木。分配方木传递给分配梁，分配梁传递给螺旋钢管支架。翼缘板混凝土通过外模传递给外模分配方木，分配方木荷载传递给支撑方木，支撑方木传递给碗扣支架，碗扣支架分配给分配梁，分配梁传递给螺旋钢管支架。2、检算木模体系时，按后端截面检算，荷载取值偏大，偏于安全。三、 计算荷载1、钢筋混凝土容重：2.6t/m32、施工平台、防护等附属荷载：0.45t/m33、施工临时荷载：0.25t/m24、倾倒混凝土产生荷载0.2t/m25、振捣混凝土产生荷载0.2t/m26、荷载分项系数取值:支架结构恒载系数取1.2支架结构活载系数取1.47、材料容许应力A3钢：轴= 140MPa、 弯= 145MPa、 = 85MPa方木：弯= 12MPa、 = 1.4MPa竹胶板：弯= 14.5MPa、 =2.3MPa8、材料弹性模量取值：钢材弹性模量： 2.1105 MPa方木（杉木）弹性模量： 9103 MPa竹胶板弹性模量： 3.1103 MPa四、荷载标准值 偏于安全的按照梁最大截面荷载进行计算：钢筋砼容重取2.6t/m3。荷载计算按照竖向传递进行计算（1）腹板处每延米砼为：1.34m3/m，宽度0.6m。中腹板处自重标准值： （2）去除腹板后顶板、底板每延米砼：1.1m3/m，作用宽度为1.5m。去除腹板后顶板、底板自重标准值：（3）翼板每延米砼为0.585m3/m，作用宽度1.7m。翼板自重标准值：。（4）结构自重标准值：模板自重；方木自重5*10cm15cm （5）施工临时荷载：计算模板时均布活荷载：；计算模板纵横梁时均布活荷载；计算支架立柱时均布活荷载。（6）振捣混凝土产生荷载：水平面模板 ；垂直面模板。（7）浇筑混凝土产生冲击荷载。竖向荷载分区示意图五、支架荷载组合1、支架结构横载主要包括：（1）、作用于支架的新浇筑梁体重力（荷载代号）。（2）、支架结构（含防护设施和附加构件）自重（荷载代号）。2、支架结构活载包括：（1）、施工人员、材料及施工机具荷载（荷载代号）。（2）、振捣混凝土产生的荷载（荷载代号）。（3）、浇筑混凝土产生的荷载（荷载代号）。（4）、新浇筑混凝土对侧面模板产生的荷载（荷载代号）。（5）、风荷载（荷载代号）。3、支架荷载组合支架结构部位名称荷载组合计算强度计算刚度稳定性计算底模板、模板下纵横梁1.2（+）+1.4（+）+-侧模板1.4（）支架结构满堂式1.2（+）+1.4（+）+1.2（+）+0.91.4（+）六、计算内容1、 竹胶板:（1）腹板处竹胶板：取腹板荷载计算，偏于安全。取1m单位长度计算，厚度15mm。 A=1001.5=150cm2EI=1028.12510-3=0.281t.m2EA=1015010=15000t腹板处竹胶板分配方木按15cm间距布置，按3等跨计算计算强度时，荷载取值q为：计算刚度时，刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。计算模型图：弯矩图：剪力图：位移图：内力及变形计算（满足要求）（满足要求）（满足要求）（2）侧模模板检算新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算 取小值。式中：c混凝土的重力密度，按设计取2.6t/m3； t0新浇混凝土的初凝时间，可按t0=200/(T+15), T入模温度取值25。 t0取5h； v混凝土的浇注速度。按照拌合机出料速度100m/h计算，浇筑时间h=800/100=8h,v=2.8/8=0.35m/h 1外加剂影响修正系数，取1.2；2混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。当v/t0.035时，h0=1.53+3.8v/t；Fmax=0.22ct12v1 =0.222.651.21.150.351/2=2.33t/m2=2.62.8=7.28t/m2 取二者最小值，F=2.33t/m2混凝土侧压力的有效压头高度h=2.33/2.6=0.9m根据以上公式计算的新浇注混凝土对模板的最大侧压力F取值为30.3kN/m2，。计算中采用新浇注混凝土侧压力标准值F1=2.33t/m2；振捣混凝土时产生的荷载标准值F2=0.2t/m2。竹胶板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。按规范规定，强度验算要考虑新浇注混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇注混凝土侧压力。取1m板宽进行验算，模板支撑肋中心距为0.15m，按照模板侧压力作用下均布荷载作用下的三跨连续梁计算，跨度为：0.2m+0.2m+0.2m 。强度计算模板上的均布荷载设计值为：计算模型如下：弯矩图：剪力图：位移图：内力及变形计算（满足要求）（满足要求）（满足要求）2、5cm10cm方木 A=510=50cm2EI=9416.66710-3=3.75t.m2EA=95010=4500t取腹板处荷载计算偏于安全：竹胶板分配方木按15cm间距布置，纵向分配梁间距按60cm间距布置，按3等跨连续梁计算：计算强度时，荷载取值q为：计算刚度时，刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。计算模型图：弯矩图：剪力图：位移图：内力及变形计算（满足要求）（满足要求）（满足要求）3、 主梁计算 腹板及底板下主梁采用三根48mm，壁厚2.5m钢管纵桥向布置，底板及中腹板布置间距为60cm，翼缘板布置间距为90cm。单根钢管截面性质如下： A=3.57cm2EI=0.08t.m2 EA=32146t碗扣架顶托上钢管单层3排布设，横桥间距60cm，纵桥向60cm直接承受上部方木传递下来的荷载。取最大支反力计算钢管偏于安全，按集中荷载作用下的简支梁计算。取方木传递下集中荷载F=0.785t计算模型：弯矩图：剪力图：位移图：支反力内力及变形计算（满足要求）（满足要求）（满足要求）4、碗扣架碗扣架采用48mm3.5mm规格，腹板、底板范围内布置间距为60cm，步距1.2m，翼板范围内间距90cm。纵桥向布置间距为60cm。根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGT188-2008中第4.2.4条规定，10m以下的支撑架可不计算架体自重。因此计算中忽略支架自重。碗扣式支架钢管截面特征表:项目直径（mm）壁厚（mm）截面积A（cm2）惯性矩I（cm4）截面模量W（cm3）回转半径r（cm）外径内径钢管1484234.2410.784.491.59钢管248413.54.8912.195.081.58考虑到市场上销售或租赁的钢管483.5mm壁厚达不到3.5mm等原因影响，选用钢管1型计算偏于安全。1、 立杆轴力 根据以上计算可知：腹板下立杆最大轴力N=1.18t2、单肢立杆稳定性计算立杆稳定性计算按组合风荷载进行计算。风载标准值：k风荷载标准值 s风荷载体型系数，按照规范取0.8z风压高度变化系数，按照规范取1.00基本风压，按照商丘地区50年重现值取0.35kN/m2k=0.196kN/m20.2710-3 N/mm2取k=0.27kN/m2风荷载产生的立杆弯矩Lx =1.2m，L0=1.2+20.65m=2.5mMw=0.35kNm保守按立杆两端铰支步距为120cm时求得：L/r120/1.5975.47查表得=0.717支架稳定性满足要求。5、分配梁工字钢14因跨中需要跨越丘堤沟，采用螺旋钢管与贝雷架组合的支架方式，分配梁采用14号工字钢，纵桥向间距为60cm。取腹板下荷载进行纵梁受力计算偏安全。腹板下纵梁间距为60cm，跨度为30cm。工14截面特性如下： 计算强度时，荷载取值q为： 计算刚度时，刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。计算模型：弯矩图剪力图位移图内力及变形计算 （满足要求）（满足要求）（满足要求）底板下纵梁受力计算腹板下纵梁间距为60cm，跨度为50cm，经计算亦满足要求。6、贝雷片(1)布置方式 贝雷支架采用15排单层加强贝雷片布置，贝雷片横向布置间距为：0.9+0.6+30.3+50.5+30.3+0.6+0.9,上横梁采用25根I14工字钢，下横梁采用4根双H40型钢。钢管立柱0.63m每排3根，共2排。具体布置见下图：中跨支架材料数量表如下：支架材料数量表序号部位混凝土（t） 模板(t)支架（不含H40及螺旋管）(t)H40型钢(t)螺旋钢管(t)1腹板104.520.203 12.6152底板85.81.013 12.0533翼板45.630.584 34.951 4合计235.951.799 59.619 4.694425.69 5总计327.75 贝雷片组合采用单层加强型组合布置，共15排。底板下贝雷片间距按30cm布置，采用单层四排加强型组合。底板下贝雷片间距按照50cm布置，采用单层五排加强型组合；翼板下贝雷片按照80cm间距布置，采用单层三排加强型组合。（2）贝雷梁容许内力和几何特性贝雷梁桁片容许内力表桥型容许内力不加强单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯距（KN.m）788.21576.42246.43265.44653.2剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9桥型容许内力加强型单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯距（KN.m）1687.533764809.46750.09618.8剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9贝雷梁桁片几何特性表 桥型几何特性不加强单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层I（cm4）250497.2500994.4751491.62148588.83222883.2W（cm3）3578.57157.110735.614817.922226.8 桥型几何特性加强型单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层I（cm4）577434.41154868.81732303.24596255.26894328.8W（cm3）7699.115398.323097.430641.745962.6(3)腹板下部贝雷片检算1）支架结构特性三排单层加强型贝雷梁惯性矩I=1732303*0.9=1559072.7cm4，截面抵抗弯矩W=23097.4*0.9=20787.7cm3，最大容许弯矩M=4809.4*0.9=4328.5kNm，最大容许剪力T=698.9*0.9=629kN。2)荷载计算模板及支架自重，G=6.41t新浇混凝土重量，G=52.26t荷载组合q=1.2*（6.41+52.26）/15+1.4*0.65*0.6=5.24t/m3) 计算模型贝雷梁简化成简支梁受力，计算模型如下：4） 计算结果弯矩图：剪力图：位移图：支反力：内力及变形计算：（满足要求）（满足要求）（满足要求）（2） 底板下贝雷梁检算1）支架结构特性五排单层加强型贝雷梁惯性矩I=5774345*0.9=2598453cm4，截面抵抗弯矩W=7699.1*5*0.9=34646cm3，最大容许弯矩M=1687.5*5*0.9=7593.8kNm，最大容许剪力T=245.2*5*0.9=1103.4kN。2)荷载计算模板及支架自重，G=12.85t新浇混凝土重量，G=85.5t荷载组合3） q=1.2*（12.85+85.5）/15+1.4*0.65*0.6=8.414t/m计算结果计算模型： 弯矩图：剪力图：位移图：支反力：内力及变形计算：（满足要求）（满足要求）（3） 翼板下贝雷梁检算1）支架结构特性三排单层加强型贝雷梁惯性矩I=1732303*0.9=1559072.7cm4，截面抵抗弯矩W=23097.4*0.9=20787.7cm3，最大容许弯矩M=4809.4*0.9=4328.5kNm，最大容许剪力T=698.9*0.9=629kN。2)荷载计算模板及支架自重，G=17.78t新浇混凝土重量，G=22.8t荷载组合4） q=1.2*（17.78+22.8）/15+1.4*0.65*0.6=3.79t/m计算模型：弯矩图：剪力图：位移图支反力：内力及变形计算：（满足要求）（满足要求）挠度f=5ql4/(384EI) =537.914.74/(3842.11081559072.710-8)103 =7mmL/1000=14.7mm7、双拼H40型钢采用H40型钢，按最外排布置间距2.1m,顺桥向间距14.7m。型钢特性如下： A=373.8cm2计算模型：弯矩图：剪力图：位移图：支反力：内力及变形计算：（满足要求）（满足要求）（满足要求）8、螺旋管钢管墩上下端均与钢板连接，横向设置3根630mm螺旋钢管，间距2.1m。(1)、截面特性项目直径（mm）壁厚（mm）截面积A（cm2）回转半径r（cm）外径内径63063061010194.77921.923假设一端固定，一端自由。长细比=150，刚度满足要求。式中：u杆件长度系数 取u=2.0 L杆件几何长度 取L=560cm i钢管的回转半径，取i=21.923cm 压杆件允许长细比。（2）螺旋管轴力螺旋自重：0.1535.6=0.86t取最大螺旋管轴力N=59.6t查表得=0.913支架稳定性满足要求。七、基础检算 （1）采用碗口满堂支架地基检验 支架立杆最大受力为：，立杆底托尺寸为： 10cm10cm，C15砼的应力扩散角取45，计算模型如下：404515N=11.8kNC15砼层单位：cm立杆对砼表面的压强为：，砼标号为C15，满足要求。立杆通过砼层对水泥土层的压强为：砼容重取2.5t/m3，砼层对水泥土层的压强为：灰土层所受总压强为：地基处理后要求其承载力不小于100kPa。同样方法进行其他梁高验算，100kPa均能满足要求。因为实际地基承载力能满足施工要求，不在对地基承载力进行验算。(2) 跨中采用扩大基础地基检算支架立杆最大受力为：，螺旋管底托尺寸为： 85cm85cm，C20砼应力扩散角取45，计算模型如下：38545150N=687kNC15砼层单位：cm立柱对砼表面的压强为：，砼标号为C30，满足要求。立杆通过砼层对换填土层的压强为：砼容重取2.6t/m3，砼层对土层的压强为：土层所受总压强为：地基处理后要求其承载力不小于120kPa。地基承载力检算1、基本概况因扩大基础临近河道，土层经长时间浸泡，承载力不满足要求。根据计算要求处理后地基承载力不小于，地基土情况：根据勘察设计资料，表层土代