(0#臺—1#墩)出京線
目錄一、設計依據1
二、地基容許承載力1
三、箱梁砼自重荷載分布1
四、模板、支架、枕木等自重及施工荷載2
五、支架受力計算
1、立桿穩定計算5
2、立桿扣件式鋼管強度計算6
3、縱橫向水平鋼管承載力6
4、地基承載力的檢算6
5、底模、分配梁計算7
6、預拱度計算12
一、設計依據
1.《京承高速公路—陡子峪大橋工程施工圖》
2.《公路鋼筋砼及預應力砼橋涵設計規範》jtj023-85
3.《公路橋涵施工技術規範》jtj041-2000
4.《扣件式鋼管腳手架安全技術規範》jgj130-2001
5.《公路橋涵鋼結構及木結構設計規範》jtj025-86
6.《簡明施工計算手冊》
二、地基容許承載力
根據本橋實際施工地質柱狀圖,地表覆蓋層主要以亞粘素填土為主,地基承載力較好。
為了保證地基承載力不小於12t/㎡,需要進行地基處理。地基表皮層進行土層換填,換填如下:開挖標高見圖紙,底層填0.
5m中砂,經過三次澆水、分層碾壓(平板震動器)夯實,地基面應平整,夯實後鋪設5cm石子,繼續壓實,並進行承載力檢測。整平地基時應注意做好排水設施系統,防止雨水浸泡地基,導致地基承載力下降、基礎發生沉降。鋼管支架和模板鋪設好後,按120%設計荷載進行預壓,避免不均勻沉降。
三、箱梁砼自重荷載分布
根據設計圖紙,箱梁單重為819t。
墩頂實心段砼由設於墩頂的底模直接傳遞給墩身,此部分不予檢算。對於空心段箱梁,根據《0#臺-1#墩出京線30公尺跨箱梁滿堂支架施工總體布置圖》,綜合考慮箱梁橫截面面積和鋼管支架立桿縱向間距,空心段箱梁腹板等厚段下方,縱橋向間距最大的立桿受力最不利。根據立桿縱橋向布置,受力最不利立桿縱向間距取為d=(0.
9+1.2)/2=1.05m。
本計算書主要檢算該範圍箱梁和支架受力。
鋼管支架立桿縱向間距為30cm、60cm、90cm、120cm四種形式,橫向間距為120cm+3×60cm+3×90cm+60cm+3×90cm+3×60cm+120cm。根據鋼管支架立桿所處的位置分為四個受力區,詳見《0#臺-1#墩出京線30公尺跨箱梁滿堂支架施工總體布置圖(二)》。
各受力區鋼管支架立桿所承受鋼筋砼自重荷載詳見下表:
根據上表,位於中腹板處間距60cm的立桿受力最大,單根鋼管承受最大鋼筋砼荷載為2.03t。
四、模板、支架、枕木等自重及施工荷載
本橋箱梁底模、外模均採用δ=12mm厚竹膠板,內模採用δ=30mm厚木板。底模通過縱橫向帶木支撐在鋼管支架頂托上,支架採用φ48mm×3.5mm鋼管,通過頂托調整高度,支架底部通過墊塊1或墊塊2分配傳力於地基。
墊塊1:45cm×45cm×7cm新制砼塊。墊塊2:
當立杆縱橋向間距≤60cm時,在立桿下方縱橋向布設25cm寬方木;當立杆縱橋向間距≥90cm時,在立桿下方縱橋向布設20cm寬方木。採用方木墊塊時,方木應沿縱橋向連續布設,方木斷開位置應加設一層方木墊塊,以保證立桿荷載均勻傳至地基。
1、底模、外模面積共:15.16×30=454.80m2
共重:454.80×0.012×0.85=4.64t
2、內模面積共:13.4×25.2=337.68m2
共重:337.68×0.03×0.65=6.58t
3、模板底層橫向帶木採用100mm×100mm方木(間距按0.3m布置)
共重:(30/0.3)×9.10×0.1×0.1×0.65=5.92t
4、模板底層縱向帶木採用150mm×100mm方木
共重:30×20×0.15×0.1×0.65=5.85t
5、外模木肋採用100mm×100mm方木(間距按0.3m布置)
共重:(30/0.3)×6.81×0.1×0.1×0.65=4.43t
6、內模木肋採用100mm×100mm方木(間距按0.3m布置)
共重:(25.2/0.3)×13.4×0.1×0.1×0.65=7.32t
7、鋼管支架
鋼管支架採用φ48mm×3.5mm規格,單重為3.841kg/m。
①立桿縱橫向布置為16×33排,立桿長度有4m、5.5m、7m三種,數量分別為176根、192根、160根。
共重:(176×4+192×5.5+160×7)×3.841/1000=11.06t
②水平杆步距為2×1.5m+3×1.2m,共5步6層。
縱向水平杆:長度有27.9m、18.6m、7.2m三種,數量分別為72根、16根、16根。
共重:(72×27.9+16×18.6+16×7.2)×3.841/1000=9.30t
橫向水平杆:長度有12.6m、1.7m兩種,數量分別為164根、132根。
共重:(164×12.6+132×1.7)×3.841/1000=8.80t
③縱橫向剪刀撐:按每4檔布置一道,長度有5.5m、7.2m、9.0m三種,數量分別為54根、54根、44根。
共重:(54×5.5+54×7.2+44×9.0)×3.841/1000=4.16t
鋼管支架共重:9.30+8.80+4.16=22.26t
8、施工荷載按0.25t/m2考慮
以上荷載共計:
五、支架受力計算
1、立桿穩定計算
根據各受力區鋼管支架立桿所承受鋼筋砼自重荷載表,位於箱梁中腹板處間距60cm的立桿受力最大,單根鋼管承受最大荷載為2.03t。單根鋼管所承受的模板、支架自重以及施工荷載為0.
40t/ m2,n2=1.05×0.6×0.
40=0.252t。
單根鋼管實際最大受力(考慮受力不均勻係數1.2):
nmax=(2.03+0.252)×1.2=2.74t
φ48×3.5mm鋼管支架截面特性為:
a=4.89cm2,e=2.06×108kpa,i=1.58cm,μ=1,l=1.5m。
,查表得φ=0.552
故[n]=φa[σ]=0.552×4.89×10-4×215×102=5.80t
nmax=2.74t<[n]=5.80t,滿足立桿穩定要求。
2、立桿扣件式鋼管強度計算
扣件式鋼管立桿容許荷載,查《簡明施工計算手冊》表8-18(p440),當橫桿間距(步距)為150cm時,φ48*3.5mm對接鋼管容許荷載[n]=3.03t。
nmax=2.74t<[n]=3.03t,滿足鋼管強度要求。
3、縱橫向水平鋼管承載力
根據施工技術規範,砼傾倒所產生的水平荷載按0.2 t/m2考慮
縱橫向水平鋼管由於立桿間距<1.05×2m,橫向水平杆間距≤1m。滿足不需計算的條件,故可不對縱向、橫向水平杆進行抗彎強度、抗彎剛度及扣件抗滑移計算。
4、地基承載力的檢算
(1)採用墊塊1,即45cm×45cm×7cm新制砼塊。
檢算中腹板處地基承載力 (《0#臺-1#墩出京線30公尺跨箱梁滿堂支架施工總體布置圖(二)》中2--2截面ⅳ區)
每個墊塊支撐一根鋼管,鋼管傳力為2.74t。
由於砼塊的高寬比h/b=7/45=0.16<0.20,故其應力擴散角θ=0。
砼塊與地面接觸面積為:0.45×0.45=0.20m2
地基應力為:2.74/0.2=13.7t/m2>12t/m2,不滿足要求。
將中腹板處墊塊尺寸換為55cm×55cm×7cm,則
砼塊與地面接觸面積為:0.55×0.55=0.30m2
地基應力為:2.74/0.36=9.1t/m2<12t/m2,滿足要求。
其它範圍地基應力均滿足要求。
(2)採用墊塊2
①當立杆縱橋向間距≤60cm時,在立桿下方縱橋向布設25cm寬方木。
根據上表,位於中腹板處間距60cm的立桿受力最大,單根鋼管承受砼最大荷載為2.03t,n2=0.6×0.6×0.40=0.144t。
nmax=(2.03+0.144)×1.2=2.61t
方木與地面接觸面積為:0.6×0.25=0.15m2
地基頂面應力為:2.61/0.15=16.5t/m2>12t/m2,不滿足要求。
將ⅱ區、ⅳ區鋼管支架底方木寬度改為45cm,則
方木與地面接觸面積為:0.6×0.45=0.27m2
地基頂面應力為:2.61/0.27=9.7t/m2<12t/m2,滿足要求。
②當立杆縱橋向間距≥90cm時,在立桿下方縱橋向布設20cm寬方木。
nmax=2.74t
方木與地面接觸面積為:1.05×0.20=0.21m2
地基頂面應力為:2.74/0.21=13.0t/m2>12t/m2,不滿足要求。
將ⅱ區、ⅳ區鋼管支架底方木寬度改為30cm,則
方木與地面接觸面積為:0.9×0.30=0.27m2
地基頂面應力為:2.74/0.27=10.1t/m2<12t/m2,滿足要求。
其它範圍地基應力均滿足要求。
5、底模、分配梁計算
(1)面板計算
底模採用δ=12mm厚竹膠板,按單向板計算,箱梁橫隔板處的模板受力最不利,按兩跨等跨連續梁計算。
取板寬1cm進行計算,過程如下:
自重,上方模板、木肋,施工荷載為:
上方砼荷載為:q2=1.6×2.6=4.16t/m2
q=(q1+ q2)b=(0.29+4.16)×10×0.01=0.445kn/m。
其截面特性為:
受力簡圖如下,圖中尺寸以mm計:
參照《簡明施工計算手冊》 江正榮編著 p54中表2-13「兩跨等跨連續梁」
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