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編號:1203956
2024-09-20
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1、大連南部濱海大道工程第三標段現 澆 箱 梁 支 架 計 算 書編制: 審核: 批準: 中鐵十九局集團第五工程有限公司南部濱海大道工程第三標段項目部2014年1月現澆箱梁支架驗算1、基本資料見“南部濱海大道工程淺灘區和陸地區的現澆箱梁施工技術方案”。2、主要計算依據1、南部濱海大道工程淺灘區和陸地區的現澆箱梁施工技術方案及施工圖。2、鋼結構設計規范 GB 50017-2003。3、建筑樁基技術規范 JGJ 94-94。4、海港水文規范 (JTJ 213-98)。5、公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)。6、建筑結構荷載規范 GB 50009-2001。3、支架結構型式東連接線:A0#2、A9#、B0#B12#,共計21跨。東引橋S0#S7#、X0#X8#、A9#(B12#)A13#(B16#),共計23跨。東引橋S0#S7#、X0#X7#、A9#(B12#)A12#(B15#)、東連接線A2#A9#、B5#B12#采用鋼管樁立柱與貝雷梁組合的支架體系進行現澆施工。東連接線A0#A2#、B0#B3#采用滿堂支架形式現澆施工。4、支架受力檢算4.1滿堂腳手架驗算東連接線A0#A2#、B0#B5#采用滿堂支架形式現澆施工。針對上述7孔現澆梁,以最寬、最重梁A0#A2#斷面進行檢算,以此作為施工指導。4.1.1 A0#A2#A0#A2#箱梁截面尺寸如下: A0#A3#箱梁鋼筋總重123、2.8t、C50混凝土866m3。A0#A2#箱梁梁寬12.4m、高2.25m為變截面,鋼筋重81.8t、砼量577.4m3。采用碗扣腳手滿堂支架現澆,竹膠合板作底模和側模。4.1.1.1荷載計算1)砼自重:A0#A2#箱梁砼總重(砼自重取2.6t/m3 箱梁方量為642m3)共計6422.6=1669.2t2)施工荷載(模板、機具、作業人員)按0.3t/m2計,共計為:6012.40.3=223.2t總荷載1669.2+223.2=1892.4t。4.1.1.2支架設計計算1、支架設計根據設計圖紙和荷載情況,初步設計碗扣支架布置為:中橫梁和端橫梁支架縱、橫方向、腹板下方立桿的間距均為60604、,箱梁翼緣板部位立桿間距按照60cm90cm梅花型布置,平桿層間距120cm,橫橋向布置393共15列(中橫梁和端橫梁布置3133共19列),縱橋向兩墩28m之間布置(6196)31 排、兩墩30m之間布置(6276)39 排,立桿上下采用可調絲桿上托和下托,絲桿上頂托內順橋向放置一根1515cm方木,縱向方木上橫向擺放1010cm方木,方木中心間距為28cm,在方木上釘15mm厚的竹膠板作為現澆箱梁底模。HB碗扣為483.5mm鋼管。立桿、橫桿承載性能如下表:立桿橫桿步距(m)允許載荷(KN)橫桿長度(m)允許集中荷載(KN)允許均布荷載(KN)0.6400.94.5121.2301.23.5、571.8251.52.54.52.4201.82.03.02、荷載分析計算1)衡載(砼):縱橋向根據箱梁斷面變化,按分段均布荷載考慮,其布置情況如下:縱橋向荷載分布圖橫橋向各斷面荷載分布如下:2)模板荷載:(1)內模(包括支撐架):按q=1.2KN/m2考慮。(2)外模(包括側模支撐架):按q=1.2KN/m2考慮。3)施工荷載:因施工時面積分布廣,需要人員及機械設備不多,按q=1.0KN/m2考慮。4)碗扣腳手架及分配梁荷載:按2#墩最高位置且分布間距為60cm60cm考慮,q=3.77KN/m2。3、模板受力計算1)荷載計算(1)箱梁荷載:砼自重G=577.426=15013KN,偏安全6、考慮,取安全系數r=1.2,以全部重量作用于底板上計算單位面積壓力F1=GrS=150131.2(8.460) =35.75KN/m2(2)施工荷載:F2=3KN/m2;(3)振搗混凝土產生的荷載:F3=2KN/m2;(4)箱梁芯模:F4=1.5KN/m2;(5)竹膠板:F5=0.1KN/m2;(6)方木:F6=7.5KN/m2;2)底模強度計算箱梁底模采用高強竹膠板,板厚t=15mm,竹膠板方木背楞間距為280mm,所以驗算模板強度采用寬b=280mm平面竹膠板。(1)模板力學性能彈性模量E=0.1105MPa;截面慣性矩:I=bh3/12=281.53/12=7.875cm4;截面抵抗矩:7、W= bh2/6=251.52/6=10.6cm3;截面積:A=bh=281.5=42cm2。(2)模板受力計算F=F1+F2+F3+F4 =35.75+3+2+1.5 =42.25KN/m2q=Fb=42.250.28=11.83KN/m(3)跨中最大彎矩:M=qL2/8 =11.830.282/8 =0.116KNm(4)彎拉應力:=M/W =0.116103/10.610-6 =10.95MPa=11MPa竹膠板板彎應力滿足要求。(5)撓度:從竹膠板下方木背楞布置可知,竹膠板可看做多跨等跨連續梁,按三等跨均布荷載作用連續梁進行計算,計算公式為:f=0.677qL4/100EI =(0.68、7711.830.284)/(1000.11058.4410-8) =0.58mmL/400=0.7mm竹膠板撓度滿足要求。綜上,竹膠板受力滿足要求。3)橫梁強度計算橫梁為1010cm方木,跨徑為0.6m,中對中間距為0.28m。截面抵抗矩:W=bh2/6 =0.10.12/6 =1.6710-4m3截面慣性矩:=bh3/12 =0.10.13/12 =8.3310-6m4作用在橫梁上的均布荷載為:q=(F1+F2+F3+F4+F5)0.28 =(35.75+3+2+1.5+0.1)0.28 =11.858KN/m跨中最大彎矩:M=qL2/8=11.8580.62/8 =0.53KNm落葉松容9、許抗彎應力:=14.5MPa,彈性模量E=11103MPa。橫梁彎拉應力:=M/W =0.53103/1.6710-4 =3.4MPa=14.5MPa橫梁彎拉應力滿足要求。橫梁撓度:f=5qL4/384EI =(511.8580.64)/(384111068.3310-6) =0.2mmL/400=1.5mm橫梁撓度滿足要求。綜上,橫梁強度滿足要求。4)縱梁強度計算 縱梁為1515cm方木,跨徑為0.6m,間距為0.6m。截面抵抗矩:W=bh2/6 =0.150.152/6 =5.6310-4m3截面慣性矩:=bh3/12 =0.150.153/12 =4.2210-5m40.6m長縱梁上承擔10、2根橫梁的重量為:0.10.10.67.52=0.09KN橫梁施加在縱梁上的均布荷載為:0.090.6=0.15KN/m作用在縱梁上的均布荷載為q=(F1+F2+F3+F4+F5)0.6+0.15 =(35.75+3+2+1.5+0.1)0.6+0.15 =25.56KN/m跨中最大彎矩:M=qL2/8=25.560.6 2/8 =1.16KNm落葉松容許抗彎應力:=14.5MPa,彈性模量E=11103MPa。縱梁彎拉應力:=M/W =1.16103/5.6310-4 =2.07MPa=14.5MPa縱梁彎拉應力滿足要求。縱梁撓度:f=5qL4/384EI =(525.560.64)/(3811、4111064.2210-5) =0.09mmL/400=1.5mm縱梁撓度滿足要求。綜上,縱梁強度滿足要求。4、碗扣立桿受力計算1)在AA斷面底腹板位置,分布荷載q=54.36+1.2+1.2+1.0+3.77=61.53KN/m2碗扣立桿分布按60cm60cm,橫桿層距按120cm考慮,則單根立桿受力為:N0.60.661.53=22.2KNN=30KN2)在BB斷面腹板位置,分布荷載q=58.76+1.2+1.2+1.0+3.77=65.93KN/m2碗扣立桿分布按60cm60cm,橫桿層距按120cm考慮,則單根立桿受力為:N0.60.665.93=23.84KNN=30KN在BB斷面12、底板和頂板位置,分布荷載q=13.27+1.2+1.2+1.0+3.77=20.44KN/m2碗扣立桿分布按120cm120cm梅花錯格加密,橫桿層距按120cm考慮,則單根立桿受力為:N0.840.8420.44=14.5KNN=30KN3)在CC斷面腹板位置,分布荷載q=58.5+1.2+1.2+1.0+3.77=65.67KN/m2碗扣立桿分布按60cm60cm,橫桿層距按120cm考慮,則單根立桿受力為:N0.60.665.67=23.65KNN=30KN在CC斷面底板和頂板位置,分布荷載q=26.39+1.2+1.2+1.0+3.77=33.56KN/m2碗扣立桿分布按120cm1213、0cm梅花錯格加密,橫桿層距按120cm考慮,則單根立桿受力為:N0.840.8433.56=23.68KNN=30KN4)翼緣板位置立桿計算荷載分布:q=7.8+1.2+1.2+1.0+3.77=14.97KN/m2碗扣立桿分布為120cm120cm,橫桿層距按120cm考慮,則單根立桿受力為:N1.21.214.97=21.56KNN=30 KN經以上計算,立桿均滿足受力要求。5、地基受力計算由工程地質勘察報告,地基容許承載力N=100KN1)墩頂橫隔板位置:因墩頂橫隔板位于蓋梁和墩兩側承臺處,鋼管支撐直接傳遞與承臺承受,地基是可以滿足受力要求的。2)墩頂腹板加厚段:按BB斷面計算由上計算14、可知,單根立桿承載力為N23.84KN,分布地基受力面積為0.6m0.6m,則:地基應力66.3Kpa=100 Kpa地基傳力方式如下:3)標準斷面段:按BB斷面計算由上計算可知,單根立桿承載力為N14.5KN,分布地基受力面積為0.8m0.8m,則:地基應力22.7Kpa=100 Kpa地基傳力方式如下:4)翼緣板位置: 由上計算可知,單根立桿承載力為N21.56KN,分布地基受力面積為0.8m0.8m,則:地基應力33.7Kpa=100 Kpa地基傳力方式如下:6、腳手架部分支架預留沉落量計算塑性變形:腳手架塑性變形主要發生在結點處的縫隙壓縮值,本腳手架各接縫間接縫壓縮值: 木木結點:1.15、5mm 木木結點:1.5mm 木鋼結點:1mm 鋼鋼結點:1mm 鋼鋼結點:1mm 鋼木結點:1mm 木土結點:1mm結點壓縮總值=1.5+1.5+1+1+1+1+1=8mm地基沉降量:地基沉降與地基土密實程度、及土基含水率、及土的天然空隙及土的性質有關,因該橋處地質情況沒有詳細資料,故只能估算其值為2mm,以連續3天無明顯沉降作為地基沉降完成的標志,完成后不反彈,屬塑性變形。壓桿彈性變形:壓桿按照最大受力計算,則N=30KN取沖擊系數1.05,E=2.1105MpaA=(0.0482-0.0412)/4=4.910-4m2=NEAL=301031.052.11051064.910-41.2=16、0.37mm該項目可略去不計。梁體撓度值:設計未要求設置撓度值。支架抬高值應由下式計算:腳手架塑性變形地基沉降量梁體撓度值4.2鋼管貝雷梁支架驗算東引橋S0#S7#、X0#X7#、A9#(B12#)A12#(B15#)、東連接線A2#A9#、B5#B12#采用鋼管樁立柱與貝雷梁組合的支架體系進行現澆施工。針對上述梁跨形式,分別對S線、X線、A匝道、B匝道的現澆梁進行受力分析,具體如下:4.2.1 S線單層現澆梁1、支架總體布置S線單層采用單箱三室結構,現澆梁采用少支架法施工,貝雷梁柱式支架的總體布置見下圖所示。 鋼管貝雷梁支架結構主要由鋼管立柱、工字鋼橫梁、貝雷片縱梁、分配梁組成。支架結構傳力17、途徑為:模板-方木-橫梁分配梁-貝雷片縱梁-工字鋼橫梁-鋼管立柱-巖石地基。2、荷載計算箱梁標準截面梁高2.25m,底板寬11.25m,頂板寬15.25m。考慮到支架最高達30m,為簡化計算,確保安全,假定箱梁縱向為一均布荷載,跨中橫隔梁按集中荷載考慮。S0#S7#箱梁截面尺寸為:施工荷載主要由鋼筋混凝土自重q1,模板自重q2,貝雷片自重q3,施工荷載q4構成。鋼筋混凝土密度采用26kN/m3,沖擊系數取1.1,箱梁標準截面面積11.14m2。截面均布荷載q1=1.12611.14=318.604KN/m;跨中橫隔梁混凝土體積為10m3,集中荷載P=1.12610=260KN;模板自重包括竹膠18、板、方木(內模及支架、外膜)合計取q=2.4KN/m2,截面均布荷載q2=2.4(15.25+2.42)=47.52KN/m;貝雷片每片每延米取1KN/m(包括支撐架等附屬物),貝雷片按18排布置, 截面均布荷載q3=118=18KN/m。施工荷載取4KN/m2,頂板寬度15.25m,則截面均布荷載q4=415.25=61 KN/m。支架承受的截面總荷載q=q1+q2+q3+q4=445.124KN/m。3、貝雷梁的布置與驗算貝雷片采用國產“321”公路鋼橋桁架,縱向根據箱梁跨度分5跨布置,44.5m跨度按10.5m+4m+10.6m+4m+10.5m(蓋梁寬3.4m)布置。橫向截面布置根據箱19、梁具體結構布置,每個腹板下采用間距為450mm雙排單層貝雷片,每個底板下采用間距為900mm雙排單層貝雷片,兩側翼板下采用間距為900mm雙排單層貝雷片,見下圖所示。貝雷片縱向每3m上下都用10號槽鋼作為橫向聯系,用U形卡扣扣住,把貝雷片聯成整體,使每排貝雷片受力較為均衡。考慮到截面橫向的不均勻,每一排貝雷片受力情況也不一樣, 兩側翼板下的貝雷片受力相對較小。經過分析,翼板下貝雷片受力大約為底板下貝雷片所受力的一半,考慮模板、方木以及橫向聯系能起到一部分分散荷載作用,所以只取16排貝雷片進行驗算, 并且要求滿足安全系數在1.3以上,貝雷片整體能承受的最大彎矩M=788.216/1.3=970020、.9kNm,最大剪力Q=248.216/1.3=3054.8kN。取44.5m跨度進行驗算,計算簡圖見下圖所示。用力矩分配法可計算出最大彎矩Mmax=4438.32KNm,位置在B、C支座處;最大剪力Qmax=2992.9KN,位置在B支座左側和E支座右側,由于MmaxM,QmaxQ,貝雷片強度滿足要求。因貝雷片每節結構形式相同,可看作勻質梁,并以簡支梁模型驗算,最大撓度為:貝雷梁彈性撓度可近似按下式計算:上式中: 0.7m為貝雷梁的半高度,即上下弦桿中心距離的一半。貝雷梁撓度滿足要求。4、鋼管柱及工字鋼橫梁布置與驗算鋼管柱采用直徑為630mm、壁厚為10mm的Q235螺旋焊管,鋼管接長采用焊21、接,縱向按以上貝雷片跨度布置,鋼管橫向布置在腹板下,組成排柱式墩,柱頂設置4排I36b的工字鋼,柱底為強風化巖石面。如下圖所示: 根據上述貝雷梁的受力計算可得,鋼管處的支座反力為4158.2KN。底板每排貝雷梁集中力為:P=4158.2/16=259.89KN翼緣板下每排貝雷梁集中力為:P=259.89/2=129.95KN計算簡圖如下圖所示: 截面為 普工36b 截面Ix = 1.66e+008 mm4 截面Wx = 922222 mm3 面積矩Sx = 537017 mm3 腹板總厚 12 mm 塑性發展系數 x = 1.05 整體穩定系數 b = 0.6 由最大壁厚 15.8 mm 得:22、 截面抗拉抗壓抗彎強度設計值 f = 215 MPa 截面抗剪強度設計值 fv = 125 MPa第 1 跨計算結果: 跨度為 1.125 M 剪力范圍為 -98.3559-3.78993e-006 KN 彎矩范圍為 2.70117e-006-51.6701 KN.M 最大撓度為 0.694391 mm (撓跨比為 1/1620) 由 Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得 計算得最大剪應力為 26.5155 MPa 滿足! 由 Mx / (x x Wx) 得 計算得強度應力為 53.3598 MPa 滿足! 由 Mx / (b x Wx) 得 計算得穩定應力為 93.3797 MPa23、 滿足!第 2 跨計算結果: 跨度為 3.1875 M 剪力范圍為 -145.541-116.889 KN 彎矩范圍為 -20.8412-95.7102 KN.M 最大撓度為 0.177499 mm (撓跨比為 1/17957) 由 Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得 計算得最大剪應力為 39.236 MPa 滿足! 由 Mx / (x x Wx) 得 計算得強度應力為 98.8401 MPa 滿足! 由 Mx / (b x Wx) 得 計算得穩定應力為 172.97 MPa 滿足!第 3 跨計算結果: 跨度為 4.325 M 剪力范圍為 -164.394-163.912 KN 彎24、矩范圍為 -74.1517-95.7102 KN.M 最大撓度為 2.8063 mm (撓跨比為 1/1541) 由 Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得 計算得最大剪應力為 44.3185 MPa 滿足! 由 Mx / (x x Wx) 得 計算得強度應力為 98.8401 MPa 滿足! 由 Mx / (b x Wx) 得 計算得穩定應力為 172.97 MPa 滿足!第 4 跨計算結果: 跨度為 3.1875 M 剪力范圍為 -120.129-142.301 KN 彎矩范圍為 -21.1021-95.1285 KN.M 最大撓度為 0.185513 mm (撓跨比為 1/17125、82) 由 Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得 計算得最大剪應力為 38.3624 MPa 滿足! 由 Mx / (x x Wx) 得 計算得強度應力為 98.2394 MPa 滿足! 由 Mx / (b x Wx) 得 計算得穩定應力為 171.919 MPa 滿足!第 5 跨計算結果: 跨度為 1.125 M 剪力范圍為 32.49-98.3559 KN 彎矩范圍為 3.67773e-006-51.6701 KN.M 最大撓度為 0.681968 mm (撓跨比為 1/1649) 由 Vmax x Sx / (Ix x Tw) 得 計算得最大剪應力為 26.5155 MPa 滿26、足! 由 Mx / (x x Wx) 得 計算得強度應力為 53.3598 MPa 滿足! 由 Mx / (b x Wx) 得 計算得穩定應力為 93.3797 MPa 滿足! 綜上所述,4I36b受力滿足要求。 經計算,最大支座反力N=(163.912+145.541)*4=1237.9KN,鋼管最長按照28m計,自重43KN,鋼管最大軸向壓力P=1280.9KN,鋼管直徑為630mm、壁厚10mm,計算如下:受壓穩定系數計算: 截面:630*10 ix:219.232 mm iy:219.232 mm A:19477.9 mm 截面材性:Q235 繞X軸長細比為 4.56139 繞X軸截面27、為b類截面 繞Y軸長細比為 127.719 繞Y軸截面為b類截面 按 GB 50017-2003 第132頁注1 計算 算得繞X軸受壓穩定系數 x = 0.998437 算得繞Y軸受壓穩定系數 y = 0.398136強度驗算: 軸壓力 N = 1280.9 KN 由最大板厚 10 mm 得截面抗拉抗壓抗彎強度設計值 f = 215 MPa 計算得強度應力為 65.7618 MPa 滿足!穩定驗算: 計算得繞X軸穩定應力為 65.8648 MPa 滿足! 計算得繞Y軸穩定應力為 165.174 MPa 滿足!局部穩定驗算: 外徑與壁厚之比為 63 滿足!(GB50017-2003 第59頁 5.4.5)