蓋梁抱箍法施工設計計算書

2022-10-05 02:33:01 字數 5144 閱讀 2164

一、設計檢算說明

1、計算原則

(1)在滿足結構受力情況下考慮撓度變形控制。

(2)綜合考慮結構的安全性。

(3)採取比較符合實際的力學模型。

(4)盡量採用已有的構件和已經使用過的支撐方法。

2、貝雷架無相關資料,根據計算得出,無資料可附。

3、對部分結構的不均布,不對稱性採用較大的均布荷載。

4、本計算未扣除墩柱承擔的蓋梁砼重量。以做安全儲備。

5、抱箍加工完成實施前,必須先進行壓力試驗,變形滿足要求後方可使用。

二、側模支撐計算

1、荷載計算(按最大蓋梁)

砼澆築時的側壓力:pm=kγh

式中:k---外加劑影響係數,取1.2;

γ---砼容重,取26kn/m3;

h---有效壓頭高度。

砼澆築速度v按0.3m/h,入模溫度按20℃考慮。

則:v/t=0.3/20=0.015<0.035

h=0.22+24.9v/t=0.22+24.9×0.015=0.6m

pm= kγh=1.2×26×0.6=19kpa

砼振搗對模板產生的側壓力按4kpa考慮。

則:pm=19+4=23kpa

蓋梁長度每延公尺上產生的側壓力按最不利情況考慮(即砼澆築至蓋梁頂時): p=pm×(h-h)+pm×h/2=23×2+23×0.6/2=53.9kn

2、拉桿拉力驗算

拉桿(φ20圓鋼)間距1.2m,1.2m範圍砼澆築時的側壓力由上、下兩根拉桿承受。則有:

σ=(t1+t2)/a=1.2p/2πr2

=1.2×53.9/(2π×0.012)=102993kpa=103mpa<[σ]=160mpa(可)

3、豎帶抗彎與撓度計算

設豎帶兩端的拉桿為豎帶支點,豎帶為簡支梁,梁長l0=2.2m,砼側壓力按均布荷載q0考慮。

豎帶[14b的彈性模量e=2.1×105mpa;慣性矩ix=609.4cm4;抗彎模量wx=87.1cm3

q0=23×1.2=27.6kn/m

最大彎矩:mmax= q0l02/8=27.6×2.72/8=25kn·m

σ= mmax/2wx=25/(2×87.1×10-6)

=143513≈144mpa<[σw]=160mpa(可)

撓度:fmax= 5q0l04/384×2×eix=5×27.6×2.

74/(384×2×2.1×108×609.4×10-8)=0.

0075m≈[f]=l0/400=2.0/400=0.005m

4、關於豎帶撓度的說明

在進行蓋梁模板設計時已考慮砼澆時側向壓力的影響,側模支撐對蓋梁砼施工起穩定與加強作用。為了確保在澆築砼時變形控制在允許範圍,同時考慮一定的安全儲備,在豎帶外設鋼管斜撐。鋼管斜撐兩端支撐在模板中上部與橫樑上。

因此,豎帶的計算撓度雖略大於允許值,但實際上由於上述原因和措施,豎帶的實際撓度能滿足要求。

三、橫樑計算

採用間距0.4m工16型鋼作橫樑,橫樑長4.6m。

在墩柱部位橫樑設計為特製鋼支架,該支架由工16型鋼製作,每個墩柱1個,每個支架由兩個小支架栓接而成。故共布設橫樑124個,特製鋼支架6個(每個鋼支架用工16型鋼18m)。蓋梁懸出端底模下設特製三角支架,每個重約8kn。

1、荷載計算

(1)蓋梁砼自重:g1=216.7m3×26kn/m3=5634.2kn

(2)模板自重:g2=520kn (根據模板設計資料)

(3)側模支撐自重:g3=96×0.168×2.9+10=57kn

(4)三角支架自重:g4=8×2=16kn

(4)施工荷載與其它荷載:g5=20kn

橫樑上的總荷載:gh=g1+g2+g3+g4+g5=5634.2+520+57+16+20=6237.2kn

qh=4431/26.4=126.8kn/m

橫樑採用0.4m的工字鋼,則作用在單根橫樑上的荷載gh』=126.8×0.4=50.7kn

作用在橫樑上的均布荷載為:

qh』= gh』/lh=50.7/2.2=23kn/m(式中:lh為橫樑受荷段長度,為2.4m)

2、橫樑抗彎與撓度驗算

橫樑的彈性模量e=2.1×105mpa;慣性矩i=1127cm4;抗彎模量wx=140.9cm3

最大彎矩:mmax= qh』lh 2/8=28×2.42/8=20kn·m

σ= mmax/wx=20/(140.9×10-6)

=141945≈142mpa<[σw]=160mpa (可)

最大撓度:fmax= 5 qh』lh 4/384×ei=5×28×2.44/(384×2.

1×108×1127×10-8)=0.0051m<[f]=l0/400=2.2/400=0.

006m (可)

四、縱樑計算

縱樑採用單層四排,上、下加強型貝雷片(標準貝雷片規格:3000cm×1500cm,加強弦杆高度10cm)連線形成縱樑,長30m。

1、荷載計算

(1)橫樑自重:g6=4.6×0.205×56+3×18×0.205=64kn

(2)貝雷梁自重:g7=(2.7+0.8×2+1+2×3×0.205)×40=237kn

縱樑上的總荷載:

gz=g1+g2+g3+g4+g5+g6+g7=5634.2+520+57+16+20+64+237=6538kn

縱樑所承受的荷載假定為均布荷載q:

q= gz/l=6538/49.26=133kn/m

2、結構力學計算

結構體系為一次超靜定結構,採用位移法計算。

(1)計算支座反力rc:

第一步:解除c點約束,計算懸臂端均布荷載與中間段均布荷載情況下的彎矩與撓度

第二步:計算c點支座反力rc作用下的彎矩與撓度

第三步:由c點位移為零的條件計算支座反力rc

由假定支座條件知:∑fc=0

(2)計算支座反力ra、rb

由靜力平衡方程解得

(3)彎矩圖

根據疊加原理,繪製均布荷載彎矩圖:

(4)縱樑端最大位移

648q/ei (↓)

4、縱樑結構強度驗算

(1)根據以上力學計算得知,最大彎矩出現在a、b支座,代入q後

mb=8.82q=8.82×133=1173kn·m

(2)貝雷片的允許彎矩計算

查《公路施工手冊橋涵》第923頁,單排單層貝雷桁片的允許彎矩[m0]為975kn·m。

則四排單層的允許彎矩[m]=4×975×0.9=3510 kn·m(上下加強型的貝雷梁的允許變矩應大於此計算值)

故:mb=1173kn·m<[m]=3510 kn·m 滿足強度要求

5、縱樑撓度驗算

(1)貝雷片剛度引數

彈性模量:e=2.1×105mpa

慣性矩:i=ah×h/2=(25.48×2×4)×150×150/2=2293200cm4(因無相關資料可查,進行推算得出)

(2)最大撓度發生在蓋梁最大橫向跨中部位

fmax=648q/ei=648×133/(2.1×108×2293200×10-8)=0.018m

[f]=l/2/400=20.82/2/400=0.026m

由於fmax<[f],計算撓度能滿足要求。

五、抱箍計算

(一)抱箍承載力計算

1、荷載計算

每個蓋梁按墩柱設三個抱箍體支承上部荷載,由上面的計算可知:

支座反力ra=rb=[2(l+a)-8.31]q/2=[2(9+4.5)-8.31]×133/2=1672kn

rc=8.31q=8.31×133=1105kn

以最大值為抱箍體需承受的豎向壓力n進行計算,該值即為抱箍體需產生的摩擦力。

2、抱箍受力計算

(1)螺栓數目計算

抱箍體需承受的豎向壓力n=1242kn

抱箍所受的豎向壓力由m24的高強螺栓的抗剪力產生,查《路橋施工計算手冊》第426頁:

m24螺栓的允許承載力:

[nl]=pμn/k

式中:p---高強螺栓的預拉力,取225kn;

μ---摩擦係數,取0.3;

n---傳力接觸面數目,取1;

k---安全係數,取1.7。

則:[nl]= 225×0.3×1/1.7=39.7kn

螺栓數目m計算:

m=n』/[nl]=1242/39.7=31.3≈32個,取計算截面上的螺栓數目m=32個。

則每條高強螺栓提供的抗剪力:

p′=n/44=1242/32=38.8kn≈[nl]=38.7kn

故能承擔所要求的荷載。

(2)螺栓軸向受拉計算

砼與鋼之間設一層橡膠,按橡膠與鋼之間的摩擦係數取μ=0.3計算

抱箍產生的壓力pb= n/μ=1242kn/0.3=4140kn由高強螺栓承擔。

則:n』=pb=4140kn

抱箍的壓力由32條m24的高強螺栓的拉力產生。即每條螺栓拉力為

n1=pb/44=4140kn /42=130kn<[s]=225kn

σ=n」/a= n′(1-0.4m1/m)/a

式中:n′---軸心力

m1---所有螺栓數目,取:66個

a---高強螺栓截面積,a=4.52cm2

σ=n」/a= pb(1-0.4m1/m)/a=5573×(1-0.4×66/42)/66×4.52×10-4

=117692kpa=118mpa<[σ]=140mpa

故高強螺栓滿足強度要求。

(3)求螺栓需要的力矩m

1)由螺帽壓力產生的反力矩m1=u1n1×l1

u1=0.15鋼與鋼之間的摩擦係數

l1=0.015力臂

m1=0.15×133×0.015=

2)m2為螺栓爬公升角產生的反力矩,公升角為10°

m2=μ1×n′cos10°×l2+n′sin10°×l2

[式中l2=0.011 (l2為力臂)]

=0.15×133×cos10°×0.011+133×sin10°×0.011

=0.470(kn·m)

m=m1+m2=0.299+0.470=0.769(kn·m)

=76.9(kg·m)

所以要求螺栓的扭緊力矩m≥77(kg·m)

(二)抱箍體的應力計算:

1、抱箍壁為受拉產生拉應力

拉力p1=21n1=21×133=2793(kn)

抱箍壁採用面板δ16mm的鋼板,抱箍高度為1.734m。

則抱箍壁的縱向截面積:s1=0.016×1.734=0.027744(m2)

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