支架现浇各项荷载受力验算.docx
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支架现浇各项荷载受力验算
第七章施工各项荷载受力验算
荷载参数:
(1)、模板自重标准值:
Q1=2KN/m2
(2)、钢筋混凝土容重标准值:
Q2=26KN/m3
(3)、施工人员及设备荷载标准值:
Q3=2.5KN/m2
(4)、浇筑和振捣混凝土产生的荷载标准值:
Q4=3.0KN/m2
(5)、其他荷载Q5=3.0KN/m2
7.1立杆受力计算
支架立杆外径48mm,壁厚为3mm,
截面积A=π(R2-r2)=424mm2
惯性矩I=π(D4-d4)/64=1.078×105mm4
回转半径i=(I/A)1/2=15.95mm
每两层横杆之间间距为L=1.2m,则立杆长细比λ=L/i=75
根据《路桥施工计算手册》
查附表3-26,得折减系数ψ=(0.713+0.651)/2=0.682
查附表3-20,得钢管立杆容许应力[σ]=140N/mm2
则单根立杆容许承载力为:
ψA[σ]=0.682×424×140=40.5KN
查表13-5,横杆间距100cm时,立杆容许荷载为31.7KN,横杆间距125cm时,立杆容许荷载为29.2KN,则当横杆间距为120cm时,用内插法计算立杆容许荷载为:
31.7-(31.7-29.2)×(100-120)/(100-125)=29.7KN
综合得单根立杆容许荷载为29.7KN。
对三处分别进行验算,其中一处为横梁底部,一处为跨中腹板处,一处为跨中箱室处。
立杆单位重量为424×10-6×7850×10=33.3N/m,支架最大高度为11.4m,则支架自重为33.3×11.4=0.38KN
7.1.1横梁底部:
此时横向间距为0.6m,纵向间距为0.6m,混凝土高度为2.2m,则正常施工时单杆承载力为(2+26×2.2+2.5+3+3)×0.6×0.6+0.38=24.75KN,超载预压时单杆承载力为(26×2.2×120%+3)×0.6×0.6+0.38=26.17KN,取大值则单杆承载力为26.17KN<29.7KN,强度满足要求.
7.1.2跨中腹板处:
此时横向间距0.6m,纵向间距0.6m,混凝土高度在0.22m范围内为2.2m高,在0.38m范围内为0.92m高,则正常施工时单杆承载力为(2+2.5+3+3)×0.6×0.6+26×(0.22×2.2+0.38×0.92)×0.6+0.38=17.16KN,超载预压时单杆承载力为3×0.6×0.6+26×(0.22×2.2+0.38×0.92)×120%×0.6+0.38=16.7KN,取大值则单杆承载力为17.16KN<29.7KN,强度满足要求;
7.1.3跨中箱室处:
此时横桥向间距为0.9m,纵桥向间距为0.6m,混凝土高度为0.5m高,则正常施工时单杆承载力为(2+26×0.5+2.5+3+3)×0.9×0.6+0.38=13.07KN,超载预压时单杆承载力为(26×0.5×120%+3)×0.9×0.6+0.38=10.42KN,取大值则单杆承载力为13.07KN<29.7KN,强度满足要求。
7.2模板底方木受力计算
方木按简支梁计算,方木中心间距为30cm。
已知参数:
椽木宽度b=100mm,h=100mm
截面惯性矩:
I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=100×1002/6=1.67×105mm4
7.2.1荷载计算
模板自重荷载:
N1=Q1l=2×0.3=0.6KN/m
新浇混凝土自重荷载:
N2=Q2hl=26×2.2×0.3=17.16KN/m
施工人员及设备荷载:
N3=Q3l=2.5×0.3=0.75KN/m
浇筑和振捣混凝土产生的荷载:
N4=Q4l=3.0×0.3=0.9KN/m
其他荷载:
N5=Q5l=3.0×0.3=0.9KN/m
①正常施工时
永久荷载:
q1=(N1+N2)=(0.6+16.5)=17.76KN/m
可变荷载:
q2=(N3+N4+N5)=(0.75+0.9+0.9)=2.55KN/m
②超载预压时
永久荷载:
q1=120%N2=120%×17.16=20.6KN/m
可变荷载:
q2=N5=0.9KN/m
7.2.2抗弯强度计算
正常施工时,最大弯矩Mmax=ql2/8=(17.76+2.55)×0.62/8=0.91KN·m
超载预压时,最大弯矩Mmax=ql2/8=(20.6+0.9)×0.62/8=0.97KN·m
取大值,则M=0.97KN·m
椽木抗弯强度计算值:
f=M/W=0.97×106/1.67×105=5.8N/mm2
椽木抗弯强度设计值:
[f]=15N/mm2
f=5.8N/mm2﹤[f]=15N/mm2
故抗弯强度满足要求。
7.2.3挠度计算
正常施工时,最大挠度计算值:
V=5(q1+q2)l4/384EI
=5×(17.76+2.55)×0.64×1012/(384×104×8.33×106)=0.4mm。
超载预压时,最大挠度计算值:
V=5(q1+q2)l4/384EI
=5×(20.6+0.9)×0.64×1012/(384×104×8.33×106)=0.44mm。
最大允许挠度值:
[V]=l/400=600/400=1.5mm
取大值,V=0.44mm﹤[V]=1.5mm
故挠度计算满足要求。
7.310#工字钢计算
10#工字钢按简支梁计算。
取两个位置进行验算,一处为横梁底部,此时支架横向间距为0.6m,纵向间距为0.6m,混凝土高度为2.2m;另一处为跨中箱室处,此时支架横向间距为0.9m,纵向间距为0.6m,混凝土高度为0.5m。
已知参数:
10#工字钢宽度b×高度h=68mm×100mm
截面惯性矩:
I=245cm4,截面抵抗矩:
W=49cm3
7.3.1横梁位置
1)荷载计算
模板自重荷载:
N1=Q1l=2×0.6=1.2KN/m
新浇混凝土自重荷载:
N2=Q2hl=26×2.2×0.6=34.3KN/m
施工人员及设备荷载:
N3=Q3l=2.5×0.6=1.5KN/m
浇筑和振捣混凝土产生的荷载:
N4=Q4l=3.0×0.6=1.8KN/m
其他荷载:
N5=Q5l=3.0×0.6=1.8KN/m
正常施工时,10#工字钢其上椽木作用均布荷载q=40.6KN/M,
超载预压时,10#工字钢其上椽木作用均布荷载q=34.3×120%+1.8=43KN/M,
则验算时取q=43KN/M。
2)抗弯强度计算
最大弯矩Mmax=ql2/8=43×0.62/8=1.935KN·m
10#工字钢抗弯强度计算值:
f=M/W=1.935×106/(49×103)=39.5N/mm2
10#工字钢抗弯强度设计值:
[f]=215N/mm2
f=39.5N/mm2﹤[f]=215N/mm2
故抗弯强度满足要求。
3)挠度计算
最大挠度计算值:
V=5ql4/384EI
=5×43×0.64×1012/(384×2.1*105×245×104)
=0.141mm。
最大允许挠度值:
[V]=l/400=600/400=1.5mm
V=0.141mm﹤[V]=1.5mm
故挠度计算满足要求。
7.3.2跨中箱室位置
1)荷载计算
模板自重荷载:
N1=Q1l=2×0.9=1.8KN/m
新浇混凝土自重荷载:
N2=Q2hl=26×0.5×0.9=11.7KN/m
施工人员及设备荷载:
N3=Q3l=2.5×0.9=2.25KN/m
浇筑和振捣混凝土产生的荷载:
N4=Q4l=3.0×0.9=2.7KN/m
其他荷载:
N5=Q5l=2.0×0.9=2.7KN/m
正常施工时,10#工字钢上椽木作用均布荷载q=21.15KN/M,
超载预压时,10#工字钢上椽木作用均布荷载q=11.7×120%+2.7=16.74KN/M,
则验算时取q=21.15KN/M
2)抗弯强度计算
最大弯矩Mmax=ql2/8=21.15×0.92/8=2.14KN·m
10#工字钢抗弯强度计算值:
f=M/W=2.14×106/(49×103)=43.7N/mm2
10#工字钢钢抗弯强度设计值:
[f]=215N/mm2
f=43.7N/mm2﹤[f]=215N/mm2
故抗弯强度满足要求。
3)挠度计算
最大挠度计算值:
V=5ql4/384EI
=5×21.15×0.94×1012/(384×2.1*105×245×104)
=0.357mm。
最大允许挠度值:
[V]=l/400=900/400=2.25mm
V=0.357mm﹤[V]=2.25mm
故挠度计算满足要求。
7.4基础验算
按照前述地基处理方式,在建筑工程师手册上可以查出地基承载力为fck=200KN/m2,基础检算时,取单根立杆分析:
根据以上计算,全桥单根立杆最大荷载N=26.17KN,立杆可调底座面积S=0.12×0.12=0.0144m2,立杆底部混凝土承受荷载为:
σ垫层=N/S=(26.17×103)/0.0144=1.82Mpa<20Mpa,混凝土垫层承载力满足要求。
应力按45°角扩散:
7.4.1横梁底
横梁处混凝土垫层厚度为15cm,单根立杆最大荷载N=26.17KN,其下地基受力面积S=(0.12+2×0.15×tg45°)×(0.12+2×0.15×tg45°)=0.42×0.42=0.1764m2。
地基承受的荷载为:
σ地基=N/Ag=(26.17+0.42×0.42×0.15×24)/0.1764=150.76Kpa<200Kpa,
地基承载力满足要求。
7.4.2跨中腹板底
跨中腹板处混凝土垫层厚度为10cm,单根立杆最大荷载N=17.16KN,其下地基受力面积S=(0.12+2×0.1×tg45°)×(0.12+2×0.1×tg45°)=0.32×0.32=0.1024m2。
地基承受的荷载为:
σ地基=N/Ag=(17.16+0.32×0.32×0.10×24)/0.1024=170Kpa<200Kpa,
地基承载力满足要求。
其中N——单肢立杆的承载力,取立杆受力验算中立杆承载力最大值(KN)。
Ag——支撑单肢立杆底座面积(m2);
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