南渝路m现浇预应力简支空心板梁碗扣式钢管支架及模板结构计算书

南渝路J7合同段25m现浇预应力砼简支空心板梁碗扣式钢管支架及模板结构计算书一、计算依据及原则：1、JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》；2、JTJ025-86《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》3、《路桥施工计算手册》4、南渝高速公路设计文件及图纸5、因支架采用的是碗扣式钢管架，其纵、横间距只能按30cm为梯步进行变化，不似扣件式钢管架可根据计算结果任意采用纵、横间距，所以据以往经验先预计了纵、横向间距，然后进行验算。二、模板与支架材料及基本尺寸拟定1、模板材料及基本尺寸1）、壳板采用竹胶板做底模和侧模板，厚度δ=12mm。2）、小棱与大棱均采用西南云杉木材，前者断面尺寸为60×80mm，后者断面尺寸为100×100mm；小棱与壳板相结合支承于大棱上，后者支承于支架顶托上；小棱间距为300mm，大棱间距为900mm，特殊情况下大、小棱的间距减小。2、支架材料及基本尺寸拟定1）、支架材料采用Q235碗扣式钢管架，其断面尺寸为φ48×3.0mm。2）、钢管架有横桥向小横杆、纵桥向大横杆、竖向立杆以及纵横桥向的斜撑（剪刀撑）等四种形式。3）、大横杆的步距为120cm，立杆（立柱）的横向间距为60cm，立杆的纵向间距为90cm，特殊情况下立杆的纵、横向间距减小(为30cm的倍数)。4）、斜撑的间距以保证支架稳定为前提适当加密。5）基本资料V砼=26KN/m3V木=5KN/m3V架管=3.5Kg/mV竹胶板=9KN/m3竹胶板:［σW］=70Mpa［τ］=50MpaE=5.0×103MPa（合格品）方木:［σW］=11Mpa［τ］=1.7MpaE=9×103MPa（杉木）架管:（φ48×3mm）［σa］=140Mpai=1.595cmAo=4.24cm2I=1.078×10-7m4W=4.493×10-6m3三、空心板梁自重与实心板梁自重的比率（实心率）纵向横向综合实心率：p=(0.7×1.1×4.65－(π×0.252+0.5×0.35)×4.3)÷(0.7×1.1×4.65)=0.55403四、底模板的强度及挠度验算1、作用在底模板的外力1）、模板自重（内模估算为底板模的两倍重，内、外模合计）q1=0.012×9×3=0.33Kpa2）、钢筋砼空心板自重q2=26KN/m3×1.1m×0.55403×1.2=19.01Kpa(1.2为实心率不均匀系数)3)、施工人员、施工机具运输堆放荷载q3=2.5KPa；4）、倾倒砼时产生的冲击荷载q4=2.0KPa5）振捣砼时产生的荷载q5=2.0KPa每块0.6m宽的模板承受的均布荷载为(计算宽度取跨径的两倍):q=(q1+q2+q3+q4+q5)×b=(0.33+19.01+2.5+2+2)×0.6=25.84×0.6=15.504KN/m每块0.6m宽的模板上作用的集中力p=2.5KN2、模板底壳板的最大弯距为（按三跨连续梁）1）、在均布菏载作用下Mmaxq===0.13954KN.m2）、在集中荷载作用下MmaxP===0.125KN.m3、模板底板壳板的强度验算1）、在均布荷载下σwq===9.69MPa≤[σw]=70/2.5=28MPa2）、在集中荷载下σwp===8.68MPa≤[σw]=28MPa4、模板底板壳板的挠度验算(按3跨连续梁计算)竹胶板的弹性模量E=5.0×103Mpa竹胶板壳板的惯性矩I===8.64×10-8m4验算挠度的荷载组合按下列规定采用q=q1+q2＝0.33+19.01=19.34KN/m2fqmax＝==0.0028m=2.8mm≤3mm五、小棱的强度及挠度验算小棱受均布荷载作用，如图：1、作用在小棱上的外力1）、模板及小棱的自重q1=0.33+0.06×0.08×5=0.35Kpa2）、钢筋砼板梁自重q2=19.01Kpa(见前述)3）、施工人员、施工料具运输堆放荷载q3=2.5Kpa4）、倾倒砼时产生的冲击荷载q4=2.0Kpa5）、振捣砼时产生的冲击荷载q5=2.0Kpa每根小棱的作用范围0.3m内产生的均布荷载为：q=(q1+q2+q3+q4+q5)×b=(0.35+19.01+2.5+2+2)×0.3=25.86×0.3=7.758KN/m2、小棱的最大弯矩为Mmaxq===0.6284KN.m3、小棱的最大弯应力为σwq===9.89MPa≤[σw]=11×1.2=13.2MPa4、小棱的挠度验算挠度验算的荷载组合按下列规定采用q=(q1+q2)×b＝（0.35+19.01）×0.3=5.808KN/mI===2.56×10-6m4；E=9×103Mpafmax＝==2.154×10-3m=2.154mm＜=2.25mm六、大棱的强度及挠度验算按受对称集中力简支梁计算(大棱自重忽略不计)，如图：1、作用在大棱上的外力p=7.758KN/m×0.9m=6.822KN2、大棱的最大弯矩为Mmaxq=p×0.15m=6.822KN×0.15m=1.0233KN.m3、大棱的最大弯应力为σwq===6.14MPa≤[σw]=11×1.2=13.2MPa4、大棱的挠度验算I===8.333×10-6m4；E=9×103Mpafmax＝==4.09×10-4m=0.409mm＜=1.5mm七、钢管支架的稳定性、强度及地基承载力验算1、作用在立杆（柱）上的荷载N=2×P=2×6.822=13.644KN2、立杆稳定性验算大横杆的步距为1.2m,长细比入=l/r=1200/15.95=75,故φ=0.682,则立杆受压稳定强度允许值:[N]=φA[σ]=0.682×424×10-6×215×106=62.2KNN=13.644KN＜[N]=62.2KN（满足要求，立杆稳定）另一种方法，查有关手册：[N]=30KN，也满足要求。3、立杆受压强度验算σ=N/A=13.644×103/424×10-6=32.18Mpa≤1.2[σ]=1.2×140=168Mpa4、立杆（立柱）地基承载力验算地基下面填筑页岩垫层，上填30cm砂砾进行充分夯压处理,在其上铺宽20cm，厚5cm的木板做基础，在基础上竖碗扣式钢管架基座。其容许承压应力[σ]=0.3Mpa，则每根立杆对地基的压力为(基底计算宽度a取木板宽度0.2m，长度b保守的取0.3m)：σ===0.227Mpa＜[σ]=0.3Mpa（满足要求）。八、预拱度的设置1、上部构造自重及活载一半产生的竖向挠度δ1=02、支架在荷载作用下的弹性压缩δ2===0.00077m=0.77mm其中：σ—立杆压应力，σ=32.18Mpa；l—立杆长度，l=5m；E—弹性模量，E=2.1×105Mpa3、支架在荷载作用下的非弹性压缩δ3=3K2+2K3=3×1+2×2=7mm其中:K2～横木纹的接头数,K2=1；K3～木料与金属的接头数,K3=2。4、支架地基在荷载作用下的非弹性沉陷δ4=6mm则总预拱度=δ1+δ2+δ3+δ4=0+0