现浇箱梁满堂碗扣支架验算
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1 (泉塘特大桥)现浇箱梁支架验算
一、现浇箱梁支架设计理论基础与设计步骤
1、支架设计的理论基础
⑴理论力学原理;⑵材料力学原理;⑶结构力学原理。
2、设计步骤
拟定支架类型及结构布置 荷载分析及荷载组合
底模板验算 横向木枋验算 纵向木枋验算 支架立杆验算 地基承载力验算。
3、支架设计
本桥箱梁底至地面最大高度为14.0m,拟采用满堂式ø48*3.5碗扣支架作为全桥支架的基本构件。现浇梁主墩两侧4.0m范围内底板、腹板底支架横距为30cm,翼缘板底支架横距为60cm,纵距均为60cm;现浇梁其余部位腹板位置立杆横距为30cm、纵距为60cm, 底板和翼缘板位置立杆横距为60cm、纵距为60cm;所有横杆步距均为1.2m。满堂支架顶横向木枋采用10*10cm木枋单层布置,横向木枋上铺设纵向木枋,纵向木枋采用5*10cm木枋单层按间距15cm布置,纵向木枋上铺设15mm厚竹胶板。具体支架设计图附后。
该连续梁与上饶县泉塘村7m宽县道成157°交角,交叉点正线里程为DK356+359.95,县道从第13#、14#墩中间穿过。为了保证县道正常交通,我们采取改道的方案。
结构计算采用允许应力法,钢管柱基础按独立刚性基础计算。
二、计算参数
1、梁体混凝土容重:26.0KN/m3
2、混凝土超重系数:1.05 2 3、施工临时荷载:2.5KN/m2
4、倾倒混凝土产生荷载:2.0KN/m2
5、振捣混凝土产生荷载:2.0KN/m2
6、安全系数取值:
满堂脚手钢管应力安全系数取1.4
膺架杆件应力安全系数1.3
稳定安全系数1.5
7、材料应力取值:
A3钢:[σ轴]= 140MPa、 [σ弯]= 145MPa、 [τ]= 85MPa
方木:[σ弯]= 13MPa、 [τ]= 2.0MPa
竹胶板:[σ弯]= 12MPa、 [τ]=12MPa
8、材料弹性模量取值:
钢材弹性模量: 2.1×105 MPa
方木(杉木)弹性模量: 9×103 MPa
竹胶板弹性模量: 3.1×103 MPa
9、 杆件允许最大挠度为L/400
三、荷载计算
1、荷载分析
⑴钢筋混凝土自重
箱梁钢筋混凝土自重属均布荷载,直接作用于底模及侧模,根据现浇梁设计图可得箱梁各部分自重荷载为:
底板处:q1底板=(3.45*0.475+3.45*0.365)*26*1.05=79.1KN/m 3 腹板处:q1腹板=(3.315*1.63-2.6*0.65÷2-0.5*0.3÷2-1.05*0.35÷2-1.825*0.775)*26*1.05=78.8KN/m
翼缘板处:q1翼缘板=(2.65*0.485)*26*1.05=35.7KN/m
⑵竹胶板底模(板厚δ=1.5cm,容重γ=7.5KN/m3)
q2=1*1*0.015*7.5KN/m3=0.11KN/m2
⑶纵向木枋(5*10cm@15cm)
q3=(1/0.15)*0.05*0.1*7.5=0.25KN/m2
⑷横向木枋(10*10cm)
q4=(1/0.6)*0.1*0.1*7.5=0.13KN/m2
⑸钢管支架体系自重
①单根钢管自重
按14m的支架高度计算钢管自重荷载(含配件、剪刀撑及水平拉杆等),ø48*3.5钢管单位重为3.84kg/m,加配件乘以系数2.0,则立杆自重平均分配到底层的荷载为:
g=14m*3.84kg/m*2*9.8N/1000
=1.05KN/根
②钢管支架体系自重
根据支架设计图,底板及腹板区平均每平方米布置了11.1根钢管,翼缘板处平均每平方米布置了7.4根钢管,则支架体系自重为:
底板和腹板处 q5底板和腹板=1.05*11.1=11.7KN/m2
翼缘板处 q5翼缘板=1.05*7.4=7.8KN/m2
2、荷载组合 4 ⑴竹胶板底模承受荷载
①底板处(宽3.45m)
q竹胶板=q1底板/3.45 +q倾倒砼+q砼振捣
=79.1/3.45+2.5+2.0+2.0
=29.4KN/m2
②腹板底模(单侧宽1.63m)
q竹胶板=q1腹板/1.63 +q倾倒砼+q砼振捣
=78.8/1.63+2.5+2.0+2.0
=54.8 KN/m2
③翼缘板底模(单侧宽2.65m)
q竹胶板=q1翼缘板/2.65 +q倾倒砼+q砼振捣
=35.7/2.65+2.5+2.0+2.0
=20KN/m2
⑵纵向木枋承受荷载
①底板处
q纵向木枋=q竹胶板+ q2=29.4+0.11=29.51KN/m2
②腹板处
q纵向木枋=q竹胶板+ q2=54.8+0.11=54.91KN/m2
③翼缘板处
q纵向木枋=q竹胶板+ q2=20+0.11=20.11KN/m2
⑶横向木枋承受荷载
①底板处 5 q横向木枋= q纵向木枋+ q3=29.51+0.25=29.76KN/m2
②腹板处
q横向木枋= q纵向木枋+ q3=54.91+0.25=55.16KN/m2
③翼缘板处
q横向木枋= q纵向木枋+ q3=20.11+0.25=20.36KN/m2
⑷立杆承受荷载
①底板处
q立杆= q横向木枋+ q4=29.76+0.13=29.89KN/m2
②腹板处
q立杆= q横向木枋+ q4=55.16+0.13=55.29KN/m2
③翼缘板处
q立杆= q横向木枋+ q4=20.36+0.13=20.49KN/m2
⑸立杆对地基产生的荷载
①底板处
q地基= q立杆+ q5=29.89+11.7=41.59KN/m2
②腹板处
q地基= q立杆+ q5=55.29+11.7=66.99KN/m2
③翼缘板处
q地基= q立杆+ q5=20.49+7.8=28.29KN/m2
四、满堂脚手架结构验算
1、竹胶板底模验算
竹胶板钉在纵向木枋(5*10cm@15cm)上,直接承受上部荷载,取承受最大 6 荷载的腹板处进行验算,截取1m宽的竹胶板按简支梁偏于安全验算。
⑴1m宽*0.015m厚竹胶板截面特性
I=bh3/12=100*1.53/12=28.1cm4=0.281*10-6m4
W= bh2/6=100*1.52/6=37.5cm3=3.75*10-5m3
A=100*1.5=150 cm2
⑵强度验算
Mmax=1/10*q*L2=0.1*54.91*0.152=0.123KN.m
Qmax=1/2*q*L=0.5*54.8*0.15=4.11KN
σmax=1.4*Mmax/W=1.4*0.123/(3.75*10-5)=4.6Mpa<[σ弯]=12Mpa
τ=1.4*Qmax/A=1.4*4.11/(1. 5*10-2)=0.38Mpa<[τ]=12Mpa
(均满足要求)
⑶挠度验算
fmax=qL4/(128EI)= 54.8*0.154/(128*9*106*28.1*10-8)
=0.009cm<[f]=15/400=0.04cm (满足要求)
2、纵向木枋验算
纵向木枋采用5*10cm松木单层布设,直接承受底模传递下来的荷载,腹板、底板和翼缘板处跨径均为0.6m,间距为15cm。取承受最大荷载的腹板处进行验算,按简支梁偏于安全计算。
⑴5*10cm松木枋截面特性
I=bh3/12=5*103/12=416.7cm4=4.167*10-6m4
W=bh2/6=5*102/6=83.3cm3=0.83*10-4m3
A=5*10=50 cm2 7 ⑵强度验算
q =0.15*q纵向木枋=0.15*54.91=8.24KN/m
Mmax=1/8*q*L2=0.125*8.24*0.62=0.371KN.m
Qmax=1/2*q*L=0.5*8.24*0.6=2.47KN
σmax=1.4*Mmax/W=1.4*0.371/(0.83*10-4)=6.24Mpa<[σ弯]=13Mpa
τ=1.4*Qmax/A=1.4*2.47/(5*10-3)=0.69Mpa<[τ]=2Mpa
(均满足要求)
⑶挠度验算
fmax=5qL4/(384EI)=5*8.24*0.64/(384*9*106*4.167*10-6)
=0.037cm<[f]=60/400=0.15cm (满足要求)
3、横向木枋验算
横向木枋采用10*10cm松木枋纵向间距60cm单层布置,直接承受纵向木枋传递下来的荷载。腹板横向木枋按跨径为0.3m的简支梁计算,底板及翼缘板处横向木枋按跨径为0.6m的简支梁计算。
⑴腹板处横向木枋验算
①10*10cm松木枋截面特性
I=bh3/12=10*103/12=833.3cm4=8.333*10-6m4
W=bh2/6=10*102/6=166.7cm3=1.667*10-4m3
A=10*10=100 cm2
②强度验算
q =0.6*q横向木枋=0.6*55.16=33.1KN/m
Mmax=1/8*q*L2=0.125*33.1*0.32=0.37KN.m 8 Qmax=1/2*q*L=0.5*33.1*0.3=4.97KN
σmax=1.4*Mmax/W=1.4*0.37/(1.667*10-4)=3.1Mpa<[σ弯]=13Mpa
τ=1.4*Qmax/A=1.4*4.97/(1.0*10-2)=0.7Mpa<[τ]=2Mpa
(均满足要求)
③挠度验算
fmax=5qL4/(384EI)=5*33.1*0.34/(384*9*106*8.333*10-6)
=0. 037cm<[f]=60/400=0.15cm (满足要求)
⑵底板处横向木枋验算
①强度验算
q =0.6*q横向木枋=0.6*29.76=17.86KN/m
Mmax=1/8*q*L2=0.125*17.86*0.62=0.8KN.m
Qmax=1/2*q*L=0.5*17.86*0.6=5.36KN
σmax=1.4*Mmax/W=1.4*0.8/(1.667*10-4)=6.7Mpa<[σ弯]=13Mpa
τ=1.4*Qmax/A=1.4*5.36/(1.0*10-2)=0.75Mpa<[τ]=2Mpa
(均满足要求)
②挠度验算
fmax=5qL4/(384EI)=5*17.86*0.64/(384*9*106*8.333*10-6)
=0. 04cm<[f]=60/400=0.15cm (满足要求)
4、侧模板验算
⑴模板侧压力
新浇混凝土侧压力计算公式取下面两式中的较小值: