S223省道立交桥现浇箱梁支架及门洞结构力学及地基承载力验算

S223省道立交桥现浇箱梁支架及门洞结构力学及地基承载力验算一、荷载计算荷载组合1：现浇箱梁中横梁段实心段中横梁断面面积为8.651.8=15.57 m2：（1） 钢筋砼重量以26KN/ m3 计每延米重量为：15.57126=404.82KN单位面积承重：q1=404.82/（8.651）=46.8KN/m2（2）模板自重及排架支撑自重：按q2=0.12KN/m2考虑。（3）方木自重：方木容重7.5KN/m3，每平方米的重量为：横梁处：横向截面方木：（10.250.10.1）7.51=0.3KN/m2纵向截面方木：（10.60.10.1）7.51=0.13KN/m2方木每平方米的重量为：q3=0.3+0.13=0.43KN/m2（4）支架自重：支架重量0.0384KN/m，每平方米的重量为：立杆自重： q41=460.0384=0.9216KN/m2横杆自重： q42=5220.0384=0.768KN/m2扣件及托座自重： 按q43=0.32KN/m2 钢管支架总自重： q4= q41 +q42 +q43=2.01KN/m2 （5）施工荷载： 取q5=2.5kN/m2（6）倾倒与振捣荷载： 取q6=2kN/ m2（7）单肢立杆承载面积：0.60.6=0.36 m2荷载组合2：现浇箱梁空心等截面段：（1） 钢筋砼重量以26KN/ m3 计q1=26.27KN/m2。（2）模板自重及排架支撑自重：按q2=0.12KN/m2考虑。（3）方木自重：方木容重7.5KN/m3，每平方米的重量为：等截面处：横向截面方木：（10.40.10.1）7.51=0.19KN/m2纵向截面方木：（10.60.10.1）7.51=0.13KN/m2方木每平方米的重量为：q3，=0.25+0.13=0.32KN/m2（4）支架自重：支架重量0.0384KN/m，每平方米的重量为：立杆自重： q41=460.0384=0.9216KN/m2横杆自重： q42=5220.0384=0.768KN/m2扣件及托座自重： 按q43=0.32KN/m2 钢管支架总自重： q4= q41 +q42 +q43=2.01KN/m2 （5）施工荷载： 取q5=2.5kN/m2（6）倾倒与振捣荷载： 取q6=2kN/ m2（7）单肢立杆承载面积：0.60.6=0.36 m2二、碗扣支架承载力验算取最不利处横梁验算：单根立杆的稳定性计算公式：NN=Af式中：A立杆横截面积，查建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）附录B表B2可知为4.892；轴心受压杆件稳定系数，按细长比查建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）；f钢材强度设计值，查建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）附录B表B1可知为205N/mm2。轴心受压杆件稳定系数的计算：细长比计算公式为= （h+2a）/r式中：h立杆计算高度;即纵向横杆步距，本方案支架立杆的高度取值为1.2m。r立杆回转半径，查建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）附录B表B2可知为15.8mm；则细长比=（h+2a）/r =（1200+2300）/15.8=114，细长比符合要求，查建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）附录C可知轴心受压杆件稳定系数=0.489。由以上可知：N=Af=0.489489205=49.02KN则碗扣式支架单杆稳定承载能力为49.02KN。(4)荷载系数按1.2考虑，安全系数按1.4考虑:荷载组合1（横梁段）：施工恒载：NGK=( q1 +q2 +q3) 0.60.6+q4=19.05KN/根活荷载： NQK=( q5 +q6) 0.60.6=1.62 KN/根轴向力： N=1.2 NGK+1.4 NQK=1.219.05+1.41.62=25.13 KN/根根据以上计算可知：N=25.13 KN/根N= 49.02KN，钢管的稳定性符合要求。荷载组合2（空心等截面段）：施工恒载：NGK=( q1 +q2 +q3) 0.60.6+q4=11.6KN/根活荷载： NQK=( q5 +q6) 0.60.6=1.62KN/根轴向力： N=1.2 NGK+1.4 NQK=1.211.6+1.41.62=16.188 KN/根。根据以上计算可知：N=16.88 KN/根N= 49.02KN，钢管的稳定性符合要求。空心渐变截面段脚手架布置与横梁段相同，故不做验算，稳定性符合要求。三、模板强度、刚度验算横梁段：模板下方木间距为60cm25cm排列，所以计算跨长取L0.25m，计算荷载q=46.81.2+（2.5+2.0）1.4=62.46KN/m2。则平均荷载为:q,=62.460.25=15.615KN/m。竹胶板模板抗弯截面系数：W=bh2 /6=0.250.0152/6=9.37510-6m3惯性矩： I=bh3/12=0.250.0153/12=0.0710-6m3板跨中弯矩： M= q,l2/8=15.6150.252/8=0.122KNm弯拉应力：=M/W=0.122/(9.37510-6)=13.01MPa=50MPa 竹胶板弹性模量：E竹11106KN/m2挠度：= q,l4/128EI=15.6150.254/(128111060.0710-6)=6.1910-4m。/l=6.1910-4/0.25=2.47610-3=1/403f/l=1/400模板强度和刚度都满足施工要求。空心渐变截面段：取不利处3m长变截面段计算模板下方木间距为60cm30cm排列，计算跨长取L0.3m，按截面最大处简算。V=35.58m3。Q=35.5826=925.08KN.则q=925.08/8.653=35.65KN/m2.平均荷载为:q，=35.650.3=10.7KN/m。竹胶板模板抗弯截面系数：W=bh2 /6=0.30.0152/6=1.12510-5m3惯性矩： I=bh3/12=0.30.0153/12=8.410-8m3板跨中弯矩： M= q,l2/8=10.70.32/8=0.12KNm弯拉应力：=M/W=0.12/(1.12510-5)=10.6MPa=50Mpa竹胶板弹性模量：E竹11106KN/m2挠度：= q,l4/128EI=10.70.34/(128111068.410-8)=7.3310-4m。/l=7.3310-4/0.3=2.4410-3=1/409f/l=1/400模板强度和刚度都满足施工要求。空心截等截面段：模板下方木间距为60cm40cm排列， q=26.27KN/m2.平均荷载为: q,=17.930.4=10.51KN/m。竹胶板模板抗弯截面系数：W=bh2 /6=0.40.0152/6=1.510-5m3惯性矩： I=bh3/12=0.40.0153/12=1.12510-7m3板跨中弯矩： M= q,l2/8=10.510.42/8=0.21KNm弯拉应力：=M/W=0.21/(1.510-5)=14MPa=50MPa (厂家提供)竹胶板弹性模量：E竹11106KN/m2挠度：= q,l4/128EI=10.510.44/(128111061.12510-7)=1.69910-3m。/l=1.69910-3/0.4=4.2410-3=1/5178.4KN符合稳定性要求七、基础验算取最不利处横梁段验算：立杆下端均设在刚性C25混凝土垫层，厚200mm，扩散角为=45。地基承载力标准值按fgk=150 KN/m2计算 ，脚手架地基承载力调整系数：kc =0.5 。每根立杆受正向压力为：25.13kN，b=0.6 +0.2tan452=0.8m2p25.13/0.8/1=31.4KN/m2 fg=1500.5=75KN/m2 地基承载力满足要求。八、支架抗风荷载计算支架上的荷载除以上计算外，还应考虑风荷载的作用。根据公路技术通用技术规范2.3.8规定，计算桥梁的强度和稳定时，应考虑作用在桥梁上的风力。在风力较大的地方应按照季节性进行风荷载计算。计算方法为：横向风力为横向风压乘以迎风面积。横向风压按照下公式计算：W0=K1 K2K3K4W0K1=0.85，K2=1.3，K3=1.0，K4=1.3，WO=600Kpa W0=0.862Kpa=86.2kg/m2 ，纵向风压为横向的40%，且纵向受力面积较小，因此计算时仅考虑横向风荷载。风荷载按中心集中力加载在立杆上，立杆均按两端铰接计算。立杆受力稳定性按组合风荷载计算: 水平荷载计算风荷载标准值WK=0.7ZS W0 Z-风压高度变化系数 取1.46 S-脚手架风荷载体形系数1.3-脚手架挡风系数0.087WK=0.71.461.30.08786.2=9.96 kg/m2La-纵杆间距0.6mh-步距0.6m风荷载产生的弯矩M=0.851.4WKLah2/10=0.851.49.960.60.6/5=8.5 N/m2483.5支架钢管的抵抗矩W=5103mm3截面积A=4.89102mm2 由以上计算知，立杆所受最大竖向荷载为17KNN/A+M/W=17103/4.8910-4+8.5/510-6=36.4容许应力=205Mpa 综上，支架抗风荷载验算满足要求。第二章、门洞验算按5#墩-6#墩设计图纸中所给出的情况，按照门洞4.5米长现浇箱梁进行计算：一、荷载计算取腹板处为最不利位置验算，腹板宽0.45m，下设工字钢两排。（1）现浇箱梁腹板砼自重：本4.5米长门洞计算段箱梁腹板砼体积为3.65m3， Q1=3.6526=94.9KN（2）模板自重：竹胶板厚15mm，按0.12KN/m2考虑。Q2=0.454.50.12=0.243KN（3）方木自重：方木容重7.5KN/m3，每平方米的重量为：横向截面方木：（10.30.10.1）7.51=0.25KN/m2方木重量Q3=0.254.50.45=0.51KN（4）施工荷载： Q4=2.50.454.5=5.06KN（5）倾倒与振捣荷载： Q5=20.454.5=4.05KN二、工字钢强度验算现浇箱梁门洞横断面图见图6。I25工字钢设计受力参数为：每米重42.01kg，惯性矩I=5278 cm4，E=2.1105MPa，W=422.2cm3，S=246.3 cm3,A=53.51 cm2。箱梁腹板0.45m范围内布置两根I25工字钢（空箱部位布置间距为0.45m），则每根纵梁工字钢承受荷载：（94.9+0.243+0.51）1.2+（5.06+4.05)）1.4）/263.77KNq=63.77/4.5=14.17KN/mq=14.17KN/m4.5m q总=63.77/4.5=14.17KN/m M=q总L2/8=14.174.52/8=35.87KNmw= M/ Wx=35.87/(422.210-6)=84.9MPaw=145MPa强度满足要求。5q总L4/384EI=514.174.54/3842.1108527810-8=6.8mm/L=6.8/4.5103=1/661l/400,刚度满足要求。三、临时支墩验算 5组三层双排贝雷梁承受 两跨