常用结构计算方法汇编之桥梁工程:吊装(预埋螺栓、吊环)计算
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预制构件吊装应力计算及吊环设计计算一、预制构件吊装应力计算构件的吊点位置一般与构件实际工作的支点位置是不重合的,一般吊点比支点位置像跨中靠近一些。
如果吊点与支点重合,那么吊装时候的跨中弯矩比工作状态下支点的跨中弯矩要大20%,此时,可能造成吊装应力大于规范允许值,这是因为构件吊装时,内力要乘以动力系数,规范规定动力系数为1.2,故要进行吊装计算。
实例说明,跨径16m低高度箱梁,如下图已知条件:箱梁的恒载集度q=11.339KN/m,材料:C50砼(500号砼)1、截面的抵抗惯性矩见下表12、构件吊装时应力计算,见表2设计要求,预应力钢筋放张时,构件砼的强度为设计值的80%(即放张、起吊),构件设计强度为C50砼(500号砼),放张时为大于C40砼,此时砼允许压应力为2/1.22875.0cm KN ha =⨯=σ大于设计值2.033KN/cm 2(跨中截面)砼允许拉应力2/182.082.1267.0cm KN MPa ha ==⨯=σ=设计值(吊环截面上缘) 计算满足规范要求,既设计选定的砼标号、预应力钢筋放张时砼要达到的强度,都是合适的。
二、吊环设计计算1、 吊环采用R235制作,Rg=240MPa=24KN/cm 2(fsk=235MPa ), 应采用50号砼与光圆钢筋的握裹力,{c}=16.5kg/cm=0.165KN/cm 2,每侧梁端个设一对吊环,每个吊环双肢。
梁的自重反力为:KN p 052.91206.16339.11=⨯= 考虑动力系数后,梁的自重应力KN P 263.109052.912.1'=⨯=假设用28φ钢筋,4肢钢筋的面积为263.24158.64cm Fa =⨯=,吊环安全系数取K=4 2、考虑安全系数后,钢筋的强度为'4p FaRg ≥⋅ 所以KN KN 263.109781.147463.2424>=⨯,选择的钢筋满足要求。
3、吊环的锚固长度计算C50砼与光圆钢筋的允许粘结力为{C}=0.165KN/cm 2 摩阻力cm KN /4514.18.2165.0=⨯⨯=πτ,锚固长度:cm L 686.974514.1781.141==吊环在砼中埋置深度为cm 923152060=-++60+20+15-3=92cm,2肢埋置深度cm cm 7.97184292>=⨯。
桥梁工程的工程量计算方法1、土石方体积均以天然实体积(自然方)计算,回填土按碾压后的体积(实方)计算,余松土和堆积土按堆积方乘以0.8系数折合为自然方计算。
2、土方工程量按图纸尺寸计算,修建机械上下坡道土方量并进入工程量内。
3、挖土放坡和沟、槽加宽应按图纸尺寸计算。
4、石方工程量按图纸尺寸加允许超挖量:松次坚石20cm,普特坚石15cm。
5、放坡挖土交接处产生的重复工程量不扣除。
如在同一断面内遇有数类土,其放坡系数可按各类土占全部深度的百分比加权计算。
6、土石方运距应以挖土重心至填土或弃土重心最近距离计算,挖土、填土、弃土重心按施工组织设计确定。
7、挖沟槽、基坑需挡土板时,其宽度按图示沟槽、基坑底宽,单面加10cm,双面加20cm计算。
有支挡土板者,不再计算土方放坡。
8、沟槽、基坑、平整场地和一般土石方的划分:底宽7m以内,低长大于底宽3倍以上按沟槽计算;低长小于底宽3倍以内按基坑计算;厚度在30cm 以内就地挖、填土按平整场地计算。
超过上述范围的土、石方按挖石方和一般石方开挖计算。
9、平整场地、原土夯实(碾压),按设计图纸以平方米为单位计算。
10、各类挡土板工程量,均按槽、坑按槽、坑垂直支撑面积以平方米为单位计算。
4.2.2、围堰、井点降水1、土草围堰,土、石混合围堰,按围堰的施工断面乘以围堰中心线的长度以立方米为单位计算。
2、木板桩围堰、圆木桩围堰、钢板桩围堰、木(竹)笼围堰分高度(高度按施工期内最高临水面加0.5cm),按围堰中心线的长度以延长米为单位计算。
3、恐岛填心均按设计尺寸立方米为单位计算。
4.2.3、打桩工程(一)打桩各种桩的打桩工程量,均按桩的设计长度(包括桩尖长度)乘以断面积以立方米为单位计算。
(二)送桩1、采用陆上打桩,按桩截面面积乘以送桩长度(即原地平均标高至桩顶面另加1cm)以立方米为单位计算工程量。
2、采用支架上打桩,按截面面积乘以送桩长度(即当地施工期的平均水位至桩顶面另加1cm)以立方米为单位计算工程量。
建筑结构各构件的计算方法施工与预算是有区别的,预算的原则是该粗则粗,该细则细,寻求得出结果与付出成本的平衡。
所谓精确也都是相对的,没有绝对的精确,所以能简化的还是简化的好。
如果按这位读者精确计算理念,我们在计算混凝土的实体量时,是不是也要精细到扣除钢筋所占的体积呢?一般教材中给出的构造柱工程量计算公式是:V = (B+b)×A×H + K1、V--构造柱砼体积。
2、B--构造柱宽度 (注:指同墙轴线方向平行的尺寸)。
3、b---马牙搓宽度 (注意:马牙搓两边有时,计算一边的宽度;马牙搓一边有时,计算一边的一半宽度 )。
4、A--构造柱厚度 (注:指同墙轴线方向垂直的尺寸)。
5、H--构造柱高度(自基础上表面至构造柱顶面之间的距离)。
6、K--构造柱基础工程量。
第八章混凝土及钢筋混凝土工程§8.1 现浇混凝土工程一、定额项目划分及主要工作内容现浇混凝土工程按照结构构件划分定额子目,具体划分结果见表8.1。
二、工程量计算规则(一)基本计算原则1.混凝土及钢筋混凝土构件的工程量,除注明者外,均按图示尺寸以实体积计算。
不扣除钢筋、铁件所占体积。
2.现浇混凝土及钢筋混凝土墙、板等构件,均不扣除面积在0.3㎡以内的孔洞、缺口所占体积,其预留孔工料不增加。
面积超过0.3㎡的孔洞、缺口所占的体积应扣除。
(二)混凝土、钢筋混凝土基础1.带形基础图8.1 阶梯形、梯形基础断面图8.2 条形基础2.独立基础应分别按毛石混凝土和混凝土独立基础,以设计图示尺寸的实体积计算。
其高度从垫层上表面算至柱基上表面。
3.杯形基础杯形基础的形式如图8.3所示,其工程量按图示几何体的体积计算,扣除杯口部分所占体积。
图8.3 杯形基础4.满堂基础满堂基础主要有板式(无梁式)满堂基础、梁板式(有梁式)满堂基础和箱式满堂基础,如图8.4、图8.5、图8.6所示。
(1)有梁式满堂基础工程量=基础底板面积×板厚+梁截面面积×梁长。
预制构件吊具(吊梁、吊架)计算书1前置参数钢材牌号选用Q345,吊装动力系数为1.5,重力荷载分项系数为1.3。
2吊梁计算2.1.吊梁几何尺寸吊梁长5米,耳板间距3m,下挂板吊孔间距250mm,吊孔直径60mm。
2.2.吊梁验算吊梁截面选用热轧H型钢200x200x8x12,吊梁单位自重为49.9kg/m,梁下挂板单位自重为22kg/m,则吊梁自重为:()⨯W=49.9+225/1000=0.36t吊梁自重设计值为:⨯⨯⨯G=0.36 1.5 1.310=7.01KN2.2.1.预制墙2#地块A户型YWQ26验算2.2.1.1.外力计算构件重量为6.61t,构件自重设计值为6.61x1.5x1.3x10=128.9KN,总重量设计值为:G=128.9+7.01=135.9KN1上部钢丝绳竖向拉力:T=135.9/2=68.0KN1上部钢丝绳水平拉力:2T =135.9/2tan30=39.2KN ⨯︒上部钢丝绳拉力:T=135.9/2/sin30=78.5KN ︒2.2.1.2. 耳板验算根据《钢结构设计标准》GB 50017-2017第11.6条,设计耳板尺寸为:a=70mm ,b=50mm ,d 0=60mm ,厚度t=14mm ,具体如下图:a. 尺寸验算:214164450b/t=50/14=3.57444a=704458.733e e b b mm b mm =⨯+=≤=≤≥=⨯=,满足要求,满足要求,满足要求b. 强度验算取N=T=78.1KN 。
1) 耳板孔净截面处的抗拉强度:121min(216,)303=93.4305N/mm 2d b t b mm N f tb σ=+-==≤=2) 耳板端部截面抗拉(劈开)强度:20=93.4305N/mm 223Nf t a d σ=≤=-(/)3) 耳板抗剪强度:2V 95.4=29.4175N/mm 2Z mm N f tZσ===≤=故耳板尺寸、强度均满足要求。
钢结构计算(我的计算方法,仅供参考)1、先算预埋件:以套计算以吨位计算:长度×该规格的理论重量2、钢柱:柱底板、节点板、牛腿并入钢柱,高强螺栓以套计算,理论重量×长度×榀数翼缘板=(钢柱顶标高-柱底板板底标高)*翼缘板宽度*翼缘板的理论重量腹板=(钢柱顶标高-柱底板板底标高)*(此腹板截面高度-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量3、钢梁:节点并入钢梁,高强螺栓以套计算4、檩条:C型:理论重量×(单根总长度+两端各加0.4)×根数Z型:理论重量×(各轴线段搭接+搭接长度)×根数檩托板计算,并入钢梁,普通螺栓以套计算具体详见节点图5、隅撑:长度=(钢梁的高度h+檩条的高度之和)×√2,理论重量×长度×个数包含节点板普通螺栓以套计算6、系杆:轴线间长度×理论重量,包含节点板普通螺栓以套计算7、拉条:直拉条=(檩条间距+两端各加50mm)×该规格的理论重量斜拉条=√(檩条间距的平方+水平距离的平方)×该规格的理论重量撑杆=檩条间距×该规格的理论重量普通螺母以套计算,一根拉条有两个螺母8、水平支撑:斜长=(开间长度a2+进深长度b2)的算数平方根,重量=长度×该规格的理论重量包含节点板普通螺栓以套计算9、柱间支撑:(同水平支撑)10、圆钢理论重量=0.00617*d2钢板理论重量=7.85*t角钢理论重量(kg/m)=0.00795* t*(2 b-t)或者可以查五金手册〕圆管理论重量(kg/m)=0.02466*壁厚*(钢管直径-壁厚)槽钢理论重量(kg/m) =(h+2b- 2t)*t*0.00785〕。
石鼓立交架梁专项方案专家评审会建议所需数据计算结果1、 16米吊环承重能力验算:如图所示为吊机起吊时的立面图,钢丝绳采用4根长为12米6×37+1,抗拉强度170kg/mm ²的φ47.5mm ,由其几何关系可知:钢丝绳与梁顶面的夹角: θ=arccos 125.0722+=54.3º吊环到梁顶面的高度: H=12*sin54.3=9.7m 单根钢丝绳承重能力: 1T =Sin54.3423=812.075.5=7.1t 安全系数: K =12T T =143/7.1=20>6 符合规范要求其中:2T --每根钢丝绳破断拉力143t 2、 吊机支腿反力验算: (1)采用75t 吊机吊装时:支腿反力: 1M =()3.1223411⨯+G =()3.12234541⨯+=18.36t 支腿对地基产生压强: 1P =SM 1==436.1845.9 kpa<200 kpa符合现场使用情况其中:1G --75t 吊机自重45t ;S —支腿下垫方木面积,采用2×22m 。
(2)采用150t 吊机吊装时:支腿反力: 2M =()3.1265412⨯+G =()3.126511041⨯+=46.31t 支腿对地基产生压强: 2P =SM 2==431.46115.8kpa<200 kpa符合现场使用情况其中:2G --150t 吊机自重110t ; 3、 钢绞线摩阻力验算:现场所用的板梁最重为65t ,每片梁上有四个吊点。
每个吊点有两根钢绞线,承受16.25t 的拉力,如图所示每个吊点钢绞线所受到的摩擦阻力:MS f 21=S=πDL即:MS f 21==2×1.29×π×15.2×2000=24.6t>16.25t每个吊点所受力为16.25t ,满足受力要求其中:M—C50混凝土与钢绞线粘结系数,取1.29Mpa.S—钢绞线与混凝土的接触面积。
吊装方案吊具吊索计算公式咱来说说吊装方案里吊具吊索计算公式那些事儿。
一、钢丝绳(吊索)拉力计算。
1. 单根钢丝绳垂直吊装。
要是你就用一根钢丝绳垂直吊一个物体,那这根钢丝绳受到的拉力就等于物体的重力。
公式就是F = G,这里的F是钢丝绳的拉力,G是物体的重力。
重力咋算呢?G = mg,m是物体的质量(单位是千克),g是重力加速度,大概是9.8牛/千克(在粗略计算的时候也可以取10牛/千克)。
比如说,你要吊一个100千克的东西,那它的重力G = 100×9.8 = 980牛,那这根钢丝绳的拉力F也就是980牛。
2. 多根钢丝绳垂直吊装且均匀受力。
假如你用n根钢丝绳垂直吊一个物体,而且每根钢丝绳均匀受力的话,那每根钢丝绳受到的拉力就等于物体重力除以钢丝绳的根数。
公式就是F=(G)/(n)。
就好比你用4根钢丝绳吊一个4000牛的东西,那每根钢丝绳的拉力F=(4000)/(4)=1000牛。
3. 倾斜吊装(单根钢丝绳)当钢丝绳倾斜吊装物体的时候,情况就有点复杂了。
这时候钢丝绳的拉力可就不等于物体的重力了。
我们得用三角函数来算。
如果钢丝绳和垂直方向的夹角是θ,那钢丝绳的拉力F=(G)/(cosθ)。
比如说,你吊一个1000牛的东西,钢丝绳和垂直方向夹角是30度,那cos30^∘=(√(3))/(2),这根钢丝绳的拉力F=(1000)/(frac{√(3)){2}}≈1155牛。
二、吊具(吊钩等)的受力计算。
1. 简单吊钩垂直受力。
对于吊钩来说,如果是垂直吊装,它受到的力就是物体的重力。
和前面单根钢丝绳垂直吊装时钢丝绳拉力计算一样,F = G。
2. 多个吊点通过吊具吊装。
要是有多个吊点通过一个吊具吊装物体,那这个吊具受到的合力还是等于物体的重力。
但是呢,在考虑吊具的强度等问题时,你得分析每个吊点对吊具的分力。
这时候就又得用到三角函数啦。
假如有两个吊点,它们和水平方向的夹角分别是α和β,物体重力是G,那这两个吊点对吊具的分力F_1和F_2可以根据力的分解来计算。
结构吊装计算一、吊钩计算依据<<建筑施工计算手册>>,<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001,<<建筑材料规范大全>>, <<钢结构设计规范>>GB50017-2003。
现对吊钩纯受力时验算。
1、吊钩螺杆部分截面验算:吊钩螺杆部分可按受拉构件由下式计算:式中: t──吊钩螺杆部分的拉应力;F──吊钩所承担的起重力,取 F=10000.00N(纯受力);A1──螺杆扣除螺纹后的净截面面积:其中 d1──螺杆扣除螺纹后的螺杆直径(mm),取d1=20.00mm;[σt]──钢材容许受拉应力。
经计算得:螺杆扣除螺纹后的净截面面积 A1=3.14×20.002/4=314.16mm2;螺杆部分的拉应力σt=10000.00/314.16=31.83N/mm2。
由于吊钩螺杆部分的拉应力31.83(N/mm2),不大于容许受拉应力50.00(N/mm2),所以满足要求!2、吊钩水平截面验算:水平截面受到偏心荷载的作用,在截面内侧的K点产生最大拉应力σc,可按下式计算:式中: F──吊钩所承担的起重力,取 F=10000.00N;A2──验算2-2截面的截面积,其中: h──截面高度,取 h=38.00mm;b1,b2──分别为截面长边和短边的宽度,取 b1=30.00mm,b2=25.00mm; Mx──在2-2截面所产生的弯矩,其中: D──吊钩的弯曲部分内圆的直径(mm),取 D=35.00mm;e1──梯形截面重心到截面内侧长边的距离,λx──截面塑性发展系数,取λx=1.00;W x──截面对x-x轴的抵抗矩,其中: I x──水平梯形截面的惯性矩,[σc]──钢材容许受压应力,取 [σc]=70.00N/mm2;2-2截面的截面积 A2=38.00×(30.00+25.00)/2=1045.00mm2;解得:梯形截面重心到截面内侧长边的距离 e1=18.42mm;在2-2截面所产生的弯矩Mx=10000.00×(35.00/2+18.42)=359242.42N.mm;解得:水平梯形截面的惯性矩 I x=125401.92mm4;截面对x-x轴的抵抗矩 W x=125401.92/18.42=6806.35mm3;经过计算得σc=10000.00/1045.00+359242.42/6806.35=62.35N/mm2。
7 吊装(预埋螺栓、吊环)
7.1 设计原则
吊环设置均应通过计算,并应遵循以下原则:
⑴ 吊环采用I 级钢制作,严禁使用冷加工钢筋,以防脆断;
⑵ 作吊环计算采用容许应用值,在构件自重标准值作用下,吊环的拉应力不大于50N/mm 2(起吊时的动力系数已考虑在内);
⑶ 每个吊环按2个截面计算,当在一个构件上设有4个吊环时,计算时仅考虑3个吊环同时发挥作用;
⑷ 吊环应尽可能按构件重心对称布置,使其受力均匀。
7.2 吊环计算
7.2.1 吊环强度计算
吊环的应力可按下式计算:
nA
Q =σ≤][σ (3.7-1)式中:
σ —— 吊环拉应力(N/mm 2);
n —— 吊环的截面个数,一个吊环时为2;二个吊环时为4;四个吊环时为6; A —— 一个吊环的钢筋截面面积(mm 2);
Q —— 构件的重量(N);
][σ —— 吊环的允许拉应力,一般取不大于50N/mm 2(已考虑超载系数、吸附系数、
动力系数、钢筋弯折引起的应力集中系数、钢筋角度影响系数等)。
一个吊环可起吊的重量可按下式计算:
2205.784
][2d d Q ==πσ (3.7-2)除个别小型块状构件外,多数构件是用2个或4个吊环,且为对称布置,在此情况下应考虑吊绳斜角的影响,则一个吊环可起吊的重量按下式计算:
αsin 5.7820d Q = (3.7-3)
式中:
0Q —— 一个吊环起吊的重量(N);
d —— 吊环直径(mm);
][σ —— 吊环的允许拉应力,取50N/mm 2;
α —— 吊绳起吊斜角(°)。
由式(3.7-3)算出吊环直径与构件重量的关系列于表3.7-1中,可供选用。
表3.7-1 吊环规格及可吊构件重量选用表
可吊构件重量(kN)
吊绳垂直 吊绳斜角45° 吊绳斜角60° 吊环直径d (mm) 1个吊环 2个吊环 4个吊环2个吊环4个吊环2个吊环4个吊环 吊环露出
混凝土面高度
(mm) 6 2.83 5.65 8.48 4.00 5.99 4.89 7.34 50 8
5.02 10.05 15.07 7.11 10.66 8.70 13.05 50 10 7.85 15.70 23.55 11.10 1
6.65 13.60 20.39 50 12 11.30 22.61 33.91 15.99 23.98 19.58 29.37 60 14 15.39 30.77 46.16 21.76 32.64 26.65 39.97 60
可吊构件重量(kN)
吊绳垂直 吊绳斜角45° 吊绳斜角60° 吊环直径d (mm) 1个吊环 2个吊环 4个吊环2个吊环4个吊环2个吊环4个吊环 吊环露出
混凝土面高度
(mm) 16 20.10 40.19 60.29 28.42 42.63 34.81 52.21 70 18 25.43 50.87 76.30 35.97 53.95 44.05 66.08 70 20 31.40 62.80 94.20 44.41 66.61 54.39 81.58 80 22
37.99 75.99 113.98 53.73 80.60 65.81 98.71 90 25
49.06 98.13 147.19 69.38 104.08 84.98 127.47 100 28
61.54 123.09 184.63 87.04 130.55 106.60 159.90 110 32
80.38 160.77 241.15 113.68 170.52 139.23 208.84 120 36
101.74 203.47 305.21 143.88 215.81 176.21 264.32 140 40 125.60 251.20 376.80 177.63 266.44 217.55 326.32 150
在钢筋骨架(钢筋笼)起吊、安装、预制构件运输、吊装,以及施工设备绳索的锚碇中,常需要在结构主筋或构件上配置钢筋吊环,有的设计在配筋时已设置,有的则是施工单位根据需要设置,虽都属辅助、临时使用性质,但都必须做到安全可靠。
7.2.2 吊环抗拔力计算
吊环抗拔力按下式计算:
N ≥2
0KQ (3.7-4)式中:
N —— 抗拔力,按式(3.7-5)计算;
K —— 安全系数,大于等于4;
0Q —— 一个吊环起吊的重量kN 。
w dL N τπ= (3.7-5)
式中:
w τ —— 混凝土与钢筋表面的粘结强度,0.3~0.2=w τMPa ,取5.2=w τMPa ;d —— 吊环直径;
L —— 钢筋锚固长度;
将式(3.7-5)代入式(3.7-4)可得,钢筋锚固长度为:
L ≥w
d KQ τπ20 (3.7-6)7.2.3 吊环局部承压计算
吊环局部承压按下式计算:
bd
Q K d 0≤cd f (3.7-7)式中:
d K —— 动力系数,5.1=d K ;
0Q —— 一个吊环起吊的重量,kN ;
d —— 吊环直径,mm ;
b —— 吊钩宽度, mm ;
cd f —— 钢材局部承压强度设计值,215=cd f MPa 。
7.3 计算实例
墩柱基础吊环的设置:由于基础需用吊车吊装,施工时应预埋吊环,每基础设置4个吊环,吊环位于基础顶面四角对角线上,距四角200mm 的位置,吊装时让钢丝绳与基础顶面成60°角。
吊装用的钢丝绳、吊环的选用:以2号墩柱基础为计算依据。
⑴ 2号墩柱基础重量:
体积:2号墩柱基础体积经计算为:11.536m 3
重量:11.536×25=288.4kN(钢筋砼按25kN/m 3计算)
⑵ 钢丝绳选用:吊装时采用4根钢丝绳起吊,考虑到施工中可能出现的不利因素,为偏于安全起见,考虑基础重量由3根钢丝绳承担,则每根钢丝绳承受的重量为284.4÷3=94.8kN ,钢丝绳安全系数取6,则选用6×19,直径为34.0mm 的钢丝绳,其钢丝破断拉力总和N =594.3kN 。
594.3÷6=99.05kN >94.8kN ,满足要求!
⑶ 吊环的计算(考虑3个吊环受力)
① 强度计算选钢筋直径:
222095.20360sin 5.235sin 5.782
62d d d Q n Q =×=×==o α 式中:
Q —— 2号墩柱基础重量,4.288=Q kN=288400N ;
d —— 受力钢筋直径,mm 2。
故6.3795
.203==Q d mm ,吊环选用φ40mm 钢筋。
或查表3.7-1,选用吊环直径40mm ,当吊绳斜角36°,4个吊环可起吊构件重量326.32kN ,大于288.4kN ,可以满足起吊要求。
② 抗拔力计算:
吊环直径d =40mm ,一个吊环起吊的重量5.10960sin /8.940==o Q kN
由式(3.7-6)得L ≥1.6975
.2402105.109423
0=××××=πτπw d KQ mm 吊环钢筋锚固长度为697.1mm 即可。
③ 局部承压验算:
吊钩宽度b =50mm
由式(3.7-7)得1.824050105.1095.13
0=×××=bd
Q K d N/mm 2<f cd =215N/mm 2,满足要求!。