矩形墩蓋梁施工方案設計計算書
1、設計計算說明
根據橋梁設計圖,標段內矩形墩蓋梁分(長寬高尺寸)10.9×3.4×2m、10.
8×2.7×2m兩種規格尺寸。其中尺寸為10.
9×3.4×2m的蓋梁砼數量67.32m3,設計計算時採用尺寸為10.
9×3.4×2m的蓋梁進行驗算。
2、設計依據
《鋼結構設計規範》、《公路橋涵施工技術規範(jtj041-2000)》、《建築結構荷載規範》、《建築施工碗扣式腳手架安全技術規範》(徵求意見稿)和橋梁施工圖。
3、總體方案
矩形墩蓋梁採用鋼模板施工,在墩柱上穿直徑100mm的q345型鋼棒(墩身施工時預埋直徑110mm的pvc管,預埋在墩頂往下1.18m、距墩身邊緣50cm位置),採用qld50型千斤,鋼棒作為千斤頂的支撐點,利用千斤頂支撐i45a工字鋼,工字鋼上鋪設[14b槽鋼(蓋梁懸挑端部)作為施工平台。詳見矩形墩蓋梁施工設計圖。
4、設計引數
i45a工資鋼:理論重量80.4kg/m 彈性模量
慣性力矩 i=32240 cm4 設計抗彎強度
直徑100mm鋼棒(q345鋼)
彈性模量慣性力矩 i=490.87 cm4
設計抗彎強度設計抗剪強度
5、荷載分析
5.1、永久荷載
鋼筋砼重量g1:
蓋梁尺寸為10.9×3.4×2m砼數量67.
32m3,但工字鋼不承受全部砼重量,蓋梁中部部分荷載由墩身承受,工字鋼只承受墩身截面以外懸挑部分鋼筋砼總量。鋼筋砼比重按2.6t/m3(按《公路橋涵施工技術規範(jtj041-2000)》的規定)。
工字鋼承受鋼筋砼重量g1:
g1=(67.32-6.5×3.2×2)m3×2.6 t/m3×10kn=668.72kn
蓋梁鋼筋砼重量轉化為均布荷載在工字鋼上荷載分布情況為:
q1(蓋梁縱橋向淨邊)=0.1×2×2.6 t/m3×10kn=5.2kn/m
q2(蓋梁橫橋向淨邊)=(3.4×2×0.2×2.6 t/m3×10kn)÷(3.4×0.2)×1.7=88.4kn/m
q3(蓋樑端部)=(3.4×1×2.6 t/m3×10kn)÷2=44.2kn/m
荷載分布示意圖:
蓋梁模板重量g2:
根據模型設計圖得知,繫梁模板採用鋼模板,重量(側模和底模部分)為2.4t,即g2=24kn,轉換為均布荷載:
q4=24 kn÷2÷10.9m=1.1kn/m
i45a工字鋼重量g3:
採用兩根長12m i45a工字鋼,理論重量80.4kg/m。i45a工字鋼的重量g3:
g3=12×2×80.4×10÷1000=19.296kn
轉換為均布荷載:
q5=19.296kn÷2÷12m=0.8kn/m
蓋梁兩端分配梁,採用[14b槽鋼,間距45cm,每根5公尺長,共12根。
g4=5×12×16.7×10÷1000=10.02kn
根據以上分析計算永久荷載g為:
g=g1+g2+g3+g4 =668.72kn+24kn+19.296 kn+10.02kn=722.036kn
5.2、可變荷載
矩形墩為實心墩,不考慮施工荷載、砼振搗附加荷載等可變荷載。
5.3、偶然荷載
根據蓋梁施工搭設結構,不考慮撞擊力等因素引起的偶然荷載。
6、千斤頂反力計算
永久荷載和可變荷載分別按1.2、1.4的分項係數計算千斤頂反力為:
永久荷載:722.036×1.2=866.4kn
可變荷載:不考慮。
根據蓋梁施工方案,上部荷載由4個千斤頂承受,每個千斤頂反力q為:
q=g÷4=866.4kn÷4=216.6kn
根據蓋梁施工方案得知,蓋梁施工採用50噸千斤頂。
7、鋼棒(q345鋼)強度計算
根據蓋梁施工方案,採用長4.4m(每側懸挑50cm)、直徑100mm的鋼棒作千斤頂的支撐位置,鋼棒承受千斤頂傳遞的集中荷載力216.6kn,利用tssd 鋼結構計算軟體對鋼棒受力分析結果如下:
7.1、幾何資料及計算引數
支座形式: 左端:懸挑右端:懸挑
連續梁結構資訊:
材料彈性模量(n/mm2):e = 206000.0
7.2、荷載資料
工況1(恆載)
7.3、內力計算結果
a.彎矩包絡圖
b.剪力包絡圖
c.截面內力
正彎矩最大值(kn-m):0.00 位置(m):0.000
負彎矩最大值(kn-m):-18.95 位置(m):0.500
剪力最大值(kn): -252.72 位置(m):0.425
撓度最大值(mm): 9.27 位置(m):0.000
正彎矩最大值(kn-m):0.00 位置(m):0.000
負彎矩最大值(kn-m):-18.95 位置(m):0.091
剪力最大值(kn): -0.00 位置(m):0.000
撓度最大值(mm): -11.73 位置(m):1.300
正彎矩最大值(kn-m):0.00 位置(m):0.000
負彎矩最大值(kn-m):-18.95 位置(m):0.000
剪力最大值(kn): -252.72 位置(m):0.000
撓度最大值(mm): 9.27 位置(m):0.500
7.4、直徑100mm的鋼棒(q345鋼)強度驗算
a、抗彎強度驗算
根據以上受力分析得知,鋼棒所受的最大彎矩為:fmax=18.954kn-m,抗彎截面模量:
抗彎強度:
δmax=fmax÷wz=18.954kn-m÷98.175×10-6m3=0.1931×106kn/m2=193.1n/mm2< fm=250n/㎜2安全
b、抗剪強度驗算
根據以上受力分析得知,鋼棒所受的最大剪力為:qmax=252.72kn,剪應力為:
安全8、i45a工字鋼強度驗算
根據以上荷載分析,利用tssd 鋼結構計算軟體對工字鋼受力分析結果如下:
8.1、幾何資料及計算引數
支座形式: 左端:懸挑右端:懸挑
連續梁結構資訊:
材料彈性模量(n/mm2):e = 206000.0
8.2、荷載資料
a.工況1(恆載)
b.工況2(恆載)
c.工況3(恆載)
8.3、內力計算結果
a.彎矩包絡圖
b.剪力包絡圖
c.截面內力
正彎矩最大值(kn-m):0.00 位置(m):0.000
負彎矩最大值(kn-m):-256.36 位置(m):3.250
剪力最大值(kn): -176.88 位置(m):3.250
撓度最大值(mm): 29.62 位置(m):0.000
正彎矩最大值(kn-m):0.00 位置(m):0.000
負彎矩最大值(kn-m):-256.36 位置(m):0.000
剪力最大值(kn): 26.36 位置(m):0.000
撓度最大值(mm): -9.79 位置(m):2.750
正彎矩最大值(kn-m):0.00 位置(m):0.000
負彎矩最大值(kn-m):-256.36 位置(m):0.000
剪力最大值(kn): -176.88 位置(m):0.000
撓度最大值(mm): 29.62 位置(m):3.250
8.4、工字鋼強度驗算
a、強度驗算
根據以上受力分析得知,工字鋼所受的最大彎矩為:fmax=256.36kn-m,抗彎截面模量wz=1430×10-6m3。
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