盖梁支架计算书
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项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
盖梁支架计算书
一、计算依据
1、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
2、《设计施工图》
3、《路桥施工计算手册》(周水兴等编著 人民交通出版社)
4、《路桥施工手册--桥涵》(交通部第一公路工程总公司编制)
5、《钢结构设计规范》(GB 5017-2003)
6、《基本资料》
二、工程概述
武靖高速公路第五合同段起于绥宁县长铺子镇苗族乡枫香村,起点桩号K41+140,路线向西南经枫香村、跨濑濑水,经寨坡、大冲口、上跨怀通高速公路绥宁连接线后设杨家山隧道穿越杨家山,经寨市幸家湾、沙子盘、三星塔,终于十里铺村,终点桩号K51+479.303,主线全长10.340Km。
其中枫香桥上跨佘家河、地方路及绥宁大门洞至荣岩电站干线公路,全桥共四联:左幅4×40m+3×40+2×40+3×40m,右幅:3×40m+3×40+3×40+3×40m桥梁全长489.08m,其中7号、8号墩采用门架墩,帽梁与中系梁均设预应力。7号、8号墩立柱为2.8米圆柱,盖梁高2.2米,宽3米,混凝土方量分别为152.2 m3、164.7 m3。7、8号墩均为中系梁高2.2米,宽2米,混凝土方量分别为84.5 m3、92.78 m3。柱间距为17.886m。其中8号墩盖梁底距桩顶标高分别为36.268米、33.174米,中系梁底标高为369.8米,高差最大的为8-1墩中系梁,距桩顶高为18.5米。7号墩盖梁底标高距桩顶标高分别为31.953米、34.753米,中系梁底标高距桩顶标高为17.3米。
三、支架设计
1、情况简述
根据7号、8号门架墩的特点,拟采用相同的支架方案,在设计计算时考虑最不利荷载工况,故采用8号墩盖梁与中系梁相关参数作为计算依据。盖梁混凝土方量为164.7m3,计算支架高度为36.27m。中系梁混凝土92.78 m3 ,计算支架高为18.5m。
2、支架设计概述: 项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
根据初步的受力估算,本支架拟采用钢管立柱加工字钢平台的施工支架,沿盖梁四同布置1.5米的施工平台。主梁与立柱的连接采用砂筒支撑,并起到调节横坡均衡竖向压力的作用,也便于模板的拆除。具体布置为立柱D450mmδ10mm的无缝钢管,立柱正反面斜撑杆为D194mmδ6mm无缝钢管,侧面斜撑D180mmδ7mm无缝钢管,侧面水平杆D127mmδ8mm无缝钢管,主梁工字钢采用I50a两侧加8mm钢板,横桥向布置2根,每根长28.3米;采用12双槽钢对拉,每2.5米一道,共10道。横梁采用20普通热轧双槽钢顺桥向布置57根,间距为0.5m。
详细设计见附图:8号盖梁施工支架布置图
四、设计说明
考虑到支加有36.3米高,加上盖梁后有38.5米高,净跨度达18米,而宽度只有3米,高宽比太大,在侧向力的作用下极易失稳。加上桥面横波达5%,横向主梁工字钢如连成整体,在连续梁弯矩作用下会造成主立柱偏心弯矩,加上安装的垂直度很难达到设计要求,容易造成支架的偏心受压,发生扭曲变形。在第一次试算和手算的过程中,只考虑弹性理论,各截面应力都满足要求,但横向侧位移有点偏大,所有本次计算考虑了二阶非线形变性,利用midas civil对整个支架的真实情况进行了模拟,为了保证安全,决定加大截面尺寸,以提高安全性。
五、各材料计算参数
1、钢材的容许应力(Mpa) 表4-1
材种 应力种类 符号 规范规定
A3钢 抗拉、抗压轴向力 [σ] 140
弯曲应力 [σw] 145
剪曲应力 [τ] 85
Q235 抗拉、抗压轴向力 [σ] 215
弯曲应力 [σw] 215
剪曲应力 [τ] 125
项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
2、主要支架构件截面特性 表4-2
名称 型号 尺 寸(mm)
截面面积(cm2) 理论重量(kg/m) x-x轴
d b t Ix Wx ix Ix/Sx
mm mm mm cm4 cm3 cm cm
立柱 450-10 402 10 138.61 108.51 33477.56 1487.89 15.56
正斜撑 194-6 194 6 35.44 27.82 1567.21 161.57 6.65
侧斜撑 180-7 180 7 38.04 29.87 1425.63 158;40 6.12
水平撑 127-8 127 158 12 29.9l 23.48 531.8 83.75 4.22
六、模型设计
利用midascivil对支架进行模拟,立柱基础支承为一般支承,对所有方向进行约束,不考虑任何变形与位移。立柱顶与横向主梁工字钢、主梁工字钢与横梁工字钢考虑刚性连接,所有荷载都通过横梁工字钢向下传递。混凝土自重、施工荷载、底模自重荷载、振捣产生的冲击荷载采用均面荷载加载到横梁上,侧模自重采用节点加载法加载在实际模板安装线上,风荷载按高度36米取风高系数加载在支管与主管上,风荷载只考虑单面受到风压影响,风向垂直于盖梁方向。
七、盖梁施工荷载计算
1、模板自重:底模重62.85KN,受力位置为42根横梁,受力宽度3米,线荷载为62.85/(42*3)=0.5KN/m;
侧模板173.68KN,受力位置为50根横梁上,每根横梁在盖梁两侧各一个受点,故受力节点荷载为173.68/(50*2)=1.74KN/m;
2、混凝土自重:钢筋砼自重取26KN/m3,梁高2.2米,横梁间距为0.5米,故横梁线荷载为2.2*26*0.5=28.6KN/m
3、施工人群及施工机具荷载:按规范取2.5KN/m2;则施工线荷载为0.5*2.5=1.25KN/m;
5、倾倒混凝土时产生的冲击力: 因本盖梁混凝土高已大于1.0m,故按规范要求可以不考虑倾倒混凝土时产生的竖直冲击力。
6、振捣产生的荷载:按规范取2.0KN/m2;振捣混凝土产生的荷载位置为盖梁范围内,故横梁上中间3米宽,横向桥28.3米范围内加载的线荷载为2.0*0.5=1.0KN/m。
7、风荷载: 根据脚手架计算风荷载公式W=0.7Uz×Us×Wo 项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
根据《建筑结构荷载规范》及工地所处的风压位置,取风高系数为1.47,结构挡风系数按《结构设计手册》中取满堂式支架敞开式系数1.2,风压取绥宁县50年一遇风压3.5KN/m2,则风荷载为0.7*1.47*1.2*0.35=0.43KN/m2。
8、支架本身的荷载为软件自动计算,加载时不考虑;
八、模型的建立与计算结果
1. 计算模型
图表 1 计算模型图 项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
图表 2 图形4
计算结果
图表 3 反力
项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
图表 4 最大位移
图表 5 弯矩图
项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
图表 6 应力图
主要材料用量
梁、桁架单元材料表类型-3 截面名称 单位体系: kN , m
____________________________________
截面名称 长度 面积 重量
内部 外部
---------------------------- ---------- ---------- ---------- ----------
I50a+8mm钢板主梁 5.663e+001 6.456e+001 7.362e+001 8.370e+001
侧面斜撑 3.801e+002 1.982e+002 2.150e+002 1.113e+002
反面斜撑 2.227e+002 1.274e+002 1.358e+002 6.077e+001
横梁 3.360e+002 0.000e+000 4.556e+002 1.475e+002
立柱 4.169e+002 5.632e+002 5.894e+002 4.448e+002
水平杆 3.000e+000 1.046e+000 1.197e+000 6.907e-001
正面斜撑 2.227e+002 1.274e+002 1.358e+002 6.077e+001
主梁接杆2 1.380e+002 0.000e+000 3.468e+000 5.340e-001
主梁拉杆1 3.600e+001 0.000e+000 3.262e+001 8.580e+000
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合计: 1.812e+003 1.082e+003 1.642e+003 9.187e+002 项目名称 : 武靖高速公路第五合同段
图表 7 屈曲模态
表格 1
节点 模态 UX UY UZ RX RY
RZ
屈曲分析
模态 特征值 容许误差
1 25.546089 8.1408e-052
2 27.394576 1.1575e-043
3 27.537702 5.7746e-043
4 27.761908 6.7942e-043
5 28.480733 4.1222e-041
6 28.757127 1.0685e-039
7 28.817644 1.2472e-039
8 37.005721 1.7728e-025
9 38.544823 4.7114e-020