邊跨滿堂支架設計計算
一:工程概況
本橋設計里程範圍為d1k807+989.8~d1k808+050.2,孔跨式樣為16+20+16連續鋼構,梁頂寬12公尺,底板寬10公尺,兩翼板各1公尺,梁部位實心結構,截面最大高度1.
286公尺,採用整體一次現澆,根據現場實際情況中跨跨小河,不利於滿堂支架的搭設,因此邊跨採用滿堂支架,中跨採用φ600大鋼管立柱,貝雷梁支架。具體布置見支架設計圖。
二:邊跨滿堂支架設計和計算
1、 梁部截面尺寸
2、 支架主要材料和效能引數
邊跨施工時採用扣件鋼管支架,鋼管為3號鋼,規格為φ48mm*3.5mm,
其鋼管截面特性為:截面面積:a(mm2)4.89×102
慣性矩:ⅰ(mm4) 12.19×104
抵抗矩:w(mm3) 5.0×103
迴轉半徑:r(mm) 15.78
每公尺重量:(kg/m) 3.84
鋼材的強度設計值與彈性模量:
抗拉、抗彎f(n/mm2) 205
抗壓fc(n/mm2) 205
彈性模量e(kn/mm2) 2.06×102
3、 支架設計布置
(1)支架順橋向立桿布置為:21×0.6=12.6公尺(。)
(2)支架橫橋向立桿間距布置為:2×0.6+0.4+12×0.8+0.4+2×0.6=10.8
(3)水平步矩為:1.2公尺
三、邊跨荷載計算
1、箱梁截面面積s=10×1.29+0.5×﹙0.2+0.3﹚×1×2=13.4m2
2、支架範圍內箱梁鋼筋砼自重:g=13.4×12.6×26kn/m3=4390kn
偏安全考慮,取安全係數r=1.2,假設梁體全部重量僅作用於底板區域,計算單位面積壓力:f1=g×r÷s1=4390×1.
2÷﹙12.6×9.6﹚=43.
55kn/m2
注:9.6為橫橋向底板範圍內兩立桿間最大距離。
3、施工荷載:取f2=1.0 kn/m2
4、振搗砼產生的荷載:取f3=2.0 kn/m2
5、竹膠板:取f4 =0.1 kn/m2
6、方木:取f5=7.5 kn/m2
四:底模強度計算
箱梁底模採用高強度竹膠板,板厚t=15mm,竹膠板方木背肋間距為250mm,所以驗算模板強度採用寬b=250mm平面竹膠板。計算斷面見下圖。
1、模板力學效能
(1)彈性模量e=0.1×108mpa
(2) 截面慣性矩:ⅰ=bh3/12=25×1.53/12=7.03cm4
(3 ) 截面抗彎矩:w=bh2/6=25×1.52/6=9.375cm3
(4) 截面積:a=bh=25×1.5=37.5cm2
2、模板受力計算(方木布置見下圖)
(1)底模板均布荷載:f=f1+f2+f3=43.55+1+2=46.55 kn/m2
q=f×b=46.55×0.25=11.64 kn/m
(2)跨中最大彎矩:m=ql2/8=11.64×0.252/8=0.091kn*m
(3)彎拉應力:σ=m/w=0.091×103/9.375×10-6=9.7mpa< [σ]=11 mpa
竹膠板彎拉應力滿足要求。
(4)撓度:從竹膠板下方木背肋布置可知,竹膠板可看作為多跨等跨連續梁,按三等跨均布荷載作用連續梁進行計算。
根據《建築施工計算手冊》,計算公式為:f=kwql4/100ei
f---撓度值;
q---連續梁上均布荷載;
l----跨度
e---彈性模量
i----截面慣性矩
kw----撓度係數,三等跨均布荷載作用連續梁按照活載最大,取值0.677。
撓度計算: f=0.677ql4/100ei=(0.
677×11.64×0.254)/(100×0.
1×108×7.03×10-8)=0.44mm<l/400=250/400=0.
625mm
竹膠板撓度滿足要求。
綜上,竹膠板受力滿足要求。
五、橫樑強度計算
橫樑為12工字鋼,按最不利跨徑為0.8公尺考慮。
1、12工字鋼的力學效能
(1)12工字鋼容許抗彎應力[σ]=215mpa,彈性模量e=2.1×105
(2)截面抵抗矩:w=72.7cm3
(3) 截面慣性矩:i=436cm4
(4) 每延公尺重量13.987kg/m
2、橫樑受力計算
(1)作用在橫樑上的均布荷載
0.8公尺長度範圍內橫樑上承擔3根縱樑重量為:0.1×0.1×0.8×7.5×3=0.18kn
縱樑施加在橫樑上的均布荷載為:0.18÷0.8=0.225kn/m
作用在橫樑上的均布荷載為q=(f1+f2+f3+f4) ×0.8+0.225=46.65×0.8+0.225=37.55 kn/m
(2)跨中最大彎矩:m=ql2/8=37.55×0.82/8=
(3)橫樑彎拉應力:計算簡圖見下圖。
σ=m/w=3×103/72.7×10-6=41.0mpa<[σ]=215mpa
橫樑彎拉應力滿足要求。
3、橫樑撓度計算:
f=5ql4/384ei=(5×37.55×103×0.84)/(384×2.1×1011×436×10-8)=0.22mm<l/400=800/400=2mm
橫樑撓度滿足要求。
六、縱樑強度計算
縱樑為10×10 cm方木,淨間距為0.25m順橋方向箱梁標準截面跨徑為0.6公尺,按照跨進為0.6公尺進行計算,間距為0.6公尺。
1、方木(落葉松)的力學效能
(1) 落葉松容許抗彎應力 [σ]=14.5 mpa,彈性模量e=11×103 mpa
(2)截面抵抗矩::w=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
(3)截面慣性矩:ⅰ=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
2、方木受力計算
(1)作用在縱樑上的均布荷載為:q=(f1+f2+f3+f4)×0.25=46.65×0.25=11.66 kn/m
(2)跨中最大彎矩:m=ql2/8=11.66×0.62/8=0.52
(3)縱樑彎拉應力:σ=m/w=0.52×103/1.67×10-4=3.14 mpa<[σ]=14.5mpa
縱樑彎拉應力滿足要求。
3、縱樑撓度:f=5ql4/384ei=(5×11.66×103×0.
64)/(384×11×109×8.33×10-6)=0.2 mm<l/400=600/400=1.
5mm縱樑彎曲撓度滿足要求。綜上,縱樑強度滿足要求。
七、支架受力計算
1、立桿承重計算
碗扣立桿設計承重為30 kn/根,碗扣架受力最不利位置在立桿的底部,針對板梁變化一致,考慮翼板荷載全部作用在底板上,支架布置為60cm×80 cm,按此進行計算。
(1)每根立杆承受鋼筋砼和模板重量:
n1=﹛ [(13.4×12.6×26)/12.6×9.6]×1.2+0.1﹜×0.6×0.8=20.9 kn
(2)橫樑施加在每根立桿重量:
n2=0.8×13.987×10/103=0.11 kn
(3)縱樑施加在每根立桿重量:
n3=0.6×3×0.1×0.1×7.5=0.14 kn
(4)支架自重:支架高度10公尺,立桿單根重:
n4=10×3.84×10/103=0.384 kn
(5)單根立桿承擔橫桿的重量:
n5=(0.6+0.8)×9×3.84×10/103=0.496 kn
(6)施工荷載,振搗荷載:
n6=0.6×0.8×(2+1)=1.44 kn
每根立杆總重量:
n=n1+n2+n3+n4+n5+n6=20.9 kn+0.11 kn+0.
14 kn+0.384 kn+0.496 kn+1.
44 kn=23.47 kn<30 kn
立桿承重滿足要求。
2支架穩定性驗算
根據《實用建築施工手冊》軸心受壓構件的穩定性計算:
0.9n/ψa≤fc/γm
n-------軸心壓力;
ψ-----軸心受壓構件的穩定係數;
a------構件的截面面積;
fc------鋼材的抗壓強度設計值,取205n/ mm2;
γm-----材料強度附加分項係數,根據有關規定當支架搭設高度小於25公尺時取值1.35.
(1)立桿長細比計算:鋼管截面示意圖見下圖:
迴轉半徑計算:i=d×(d2+d2)1/2/4=48×(482+412)1/2/4=15.78 mm
長細比λ計算:λ=l/ i=1200/15.78=76<[λ]=150
(2)由長細比可查得,軸心受壓構件的縱向彎曲係數=0.707
(3)立桿鋼管的截面積:
a=π×(d2-d2)/4=3.14×(482-412)/4=489 mm2
(4)穩定性驗算
0.9n/ψa=0.9×23.47×103/0.707×489=61.1n/ mm2≤fc/γm=205/1.35=152 n/ mm2
支架穩定性滿足要求。
綜上,碗扣支架受力滿足要求。
中跨鋼管樁貝雷支架計算
一、梁部截面尺寸
二、主要材料和效能引數
(1)貝雷梁 q1=1kn/m a=5.1×103mm2220mpa ix=2.5×109mm4 wx=3.5785×106mm3
(2)45a工字鋼 q1=0.936kn/m a=1.022×104mm2215mpa125mpa ix=22200×108mm4 wx=1.43×106mm3
三、支架設計布置
(1)支架順橋向立桿布置為:0.5+2×9+0.
5=19公尺立杆橫向布置4根φ630mm鋼管,鋼管上用兩根45a工字鋼做橫向承重樑,45a工字鋼上橫向布置13片貝雷片,間距1公尺。貝雷片上順橋向布置間距1公尺32工字鋼19根,32工字鋼上橫橋方向布置間距0.6公尺12工字鋼,12工字鋼上順橋方向布置淨間距0.
25公尺的10 ×10cm方木,方木上鋪15mm後竹膠板做位模板。具體布置可見支架設計圖。