现浇箱梁支架验算方案改Word文件下载.docx
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6、参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。
二、工程概况
凌坑枢纽立交位于本项目起点,是本项目与广惠高速、深汕高速组成“十字交叉”型枢纽立交,起点顺接广惠高速并上跨深汕高速。
其中B匝道桥第二跨、F匝道桥第十一跨连续箱梁分别在深汕高速的K62+800.659、K62+342.151桩号上横跨深汕高速。
两跨跨径均为50米。
设计为(5.8×
10.3m)预应力砼连续梁砼下承式连续梁拱组合。
两箱梁结构相同,采用单箱单室直腹板式截面,梁顶宽10.3m,底宽5.8m,顶板厚25cm,底板厚25~40.2cm,腹板厚40~65cm,梁高1.65~3.0m。
50m连续梁将分为三段(15+20+15)搭设支架。
首尾两段采用满堂支架现浇施工,中段采用钢管支墩现浇施工。
三、支架设计要点
1、支架地基处理
首先对首尾两段支架布设范围内的表土、杂物及淤泥进行清除,并将桥下范围内泥浆池及基坑采取抽水排干后,用建筑弃渣或砂石将泥浆池及基坑回填密实,以防止局部松软下陷。
一般地段地基处理,将原地面进行整平,然后采用重型压路机碾压密实(压实度≥90%),达到要求后,根据地质情况填筑建筑弃渣30cm。
然后再铺筑厚20cm的C20混凝土,养生后作为满堂支架的持力层,其上搭设满堂支架。
2、做好原地面排水,防止地基被水浸泡
桥下地面整平并设2%的人字型横坡排水,同时在两侧设置排水沟,防止积水使地基软化而引起支架不均匀下沉。
3、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求
采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。
立杆顶设二层方木,立杆顶托上纵向设15×
15cm方木;
纵向方木上设10×
10cm的横向方木,其中在墩顶端间距不大于0.25m(净间距0.15m)、在跨中23~25米处不大于0.20m(净间距0.10m),其他部位间距不大于0.3m(净间距0.2m)。
模板宜用厚1.5cm的优质竹胶合板。
支架纵横均按图示设置剪刀撑,其中横桥向斜撑每2.0m设一道,纵桥向斜撑沿横桥向共设2~3道。
立杆的纵、横向间距及横杆步距等搭设要求如下:
⑴首尾两段(15+15)现浇箱梁支架
采用立杆横桥向间距×
纵桥向间距×
横杆步距为60cm×
40cm×
120cm和60cm×
60cm×
120cm两种布置形式的支架结构体系,其中:
墩旁两侧各4.0m范围内的支架采用60cm×
120cm的布置形式;
除墩旁两侧各4m之外的其余范围内的支架采用60cm×
120cm的布置形式。
⑵中段(20)钢管支墩现浇箱梁支架
120cm两种布置形式的支架结构体系,。
钢管支墩及工字钢平台支架体系构造图见附图:
凌坑立交区纽B、F匝道桥连续箱梁施工图。
四、现浇箱梁支架验算
本计算书分别以主桥系梁15m+20m+15m变截面(A~A、B~B、C~C、D~D截面)预应力混凝土箱形连续梁(单箱单室)为例,对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。
㈠、荷载计算
1、荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴q1——箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算取q2=1.0kPa(偏于安全)。
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及其下肋条时取2.5kPa;
当计算肋条下的梁时取1.5kPa;
当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kPa。
⑺q7——支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:
满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距×
立杆纵桥向间距×
横杆步距
支架自重q7的计算值(kPa)
120cm
5.00
2.94
90cm×
2.21
2、荷载组合
模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度检算
底模及支架系统计算
⑴+⑵+⑶+⑷+⑺
⑴+⑵+⑺
侧模计算
⑸+⑹
⑸
3、荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
根据凌坑立交区纽B、F匝道桥连续箱梁结构特点,分别取A~A、B~B、C~C、D~D截面等四个代表截面进行箱梁自重计算,并对四个代表截面下的支架体系进行检算,首先分别进行自重计算。
1A~A截面(墩顶)处q1计算
(1)(0.15+.35)*1.8=0.9㎡,
(2)(0.3+0.6)*0.45=0.43,(3)1*0.32+0.6*.2=0.44
根据横断面图,则:
q1=
=
=
取1.2的安全系数,则q1=83.961×
1.2=100.752kPa
注:
B——箱梁底宽,取5.8m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
2B~B截面处q1计算
取1.2的安全系数,则q1=36.156×
1.2=43.387kPa
3C~C截面处q1计算
取1.2的安全系数,则q1=31.331×
1.2=37.597kPa
4D~D截面处q1计算
(1)35*1.8*2=1.26㎡,
(2)(0.3+0.6)*0.45=0.43,(3)1*0.32+0.6*.2=0.44
取1.2的安全系数,则q1=50475×
1.2=60.57kPa
⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑,在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制,砼入模温度T=28℃控制,因此新浇混凝土对侧模的最大压力
q5=
K为外加剂修正稀数,取掺缓凝外加剂K=1.2
当V/T=1.2/28=0.043>0.035
h=1.53+3.8V/t=1.69m
㈡、结构检算
1、扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%以上,甚至超过35%)。
本工程现浇箱梁支架按φ48×
3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算,计算结果同样也适用于WDJ多功能碗扣架(偏于安全)。
(1)、A~A截面(墩顶)处
在B、F匝道桥墩旁两侧各4m范围,钢管扣件式支架体系采用60×
40×
120cm的布置结构,如图:
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×
1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.6×
0.4×
q1=0.6×
83.961=20.150KN
NG2K=0.6×
q2=0.6×
1.0=0.24KN
ΣNQK=0.6×
(q3+q4+q7)=0.24×
(1.0+2.0+5.0)=1.92KN
则:
1.4ΣNQK=1.2×
(20.15+0.24)+0.85×
1.4×
1.92=26.753KN<[N]=30kN,强度满足要求。
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×
1.4ΣNQK(组合风荷载时),同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—φ48mm×
3.5㎜钢管的截面积A=489mm2。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i=15.8㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ=0.744。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×
WK×
La×
h2/10
WK=0.7uz×
us×
w0
uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得:
us=1.2
w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故:
w0=0.7×
1.38×
1.2×
0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.4m;
h—立杆步距1.2m,
h2/10=0.0635KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得W=5.08
则,N/ΦA+MW/W=26.753*103/(0.744*489)+0.0635*106/(5.08*103)
=84.483KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
(2)、B~B截面(墩顶)处
B、F匝道桥两侧4m~15m范围内,钢管扣件式支架体系采用60×
60×
0.6×
36.156=13.016KN
1.0=0.36KN
(q3+q4+q7)=0.36×
(1.0+2.0+2.94)=2.138KN
(13.016+0.36)+0.85×
2.138=18.595KN<[N]=30KN,强度满足要求。
La—立杆纵距0.6m;
h2/10=0.095KN
则,N/ΦA+MW/W=18.595*103/(0.744*489)+0.095*106/(5.08*103)
=69.812KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
(3)、D~D截面(墩顶)处
B、F匝道桥两侧15m~25m范围内,钢管扣件式支架体系采用60×
50.475=18.171KN
(18.171+0.36)+0.85×
2.138=24.781KN<[N]=30KN,强度满足要求。
La—立杆纵距0.9m;
则,N/ΦA+MW/W=24.781*103/(0.744*489)+0.095*106/(5.08*103)
=86.815KN/mm2≤f=205KN/mm2
2、满堂支架整体抗倾覆
依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时,倾覆稳定系数不得小于1.3。
K0=稳定力矩/倾覆力矩=y*Ni/ΣMw
因F匝道桥两侧4~15米段为匝道桥脚手支架最高段
采用F匝道桥两侧4~15段处11m验算支架抗倾覆能力:
主桥宽度10.3m,长11m采用60×
120cm跨中支架来验算全桥:
支架横向19排;
支架纵向19排;
高度7.3m;
顶托TC60共需要19*19=361个;
立杆需要19*19*7.3=2635m;
纵向横杆需要19*7.3/1.2*11=1271m;
横向横杆需要19*7.3/1.2*11=1271m;
钢管总重(2635+1271+1271)*3.84=19.880t;
顶托TC60总重为:
361*7.2=2.599t;
故Ni=19.880*9.8+2.599*9.8=220.29KN;
稳定力矩=y*Ni=16*220.29=3524.64KN.m
依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×
0.8=0.927KN/m2
F匝道桥两侧4~15米段11m共受力为:
q=0.927*7.3*11=74.438KN;
倾覆力矩=q*5=74.438*5=372.19KN.m
K0=稳定力矩/倾覆力矩=3524.64/372.19=9.5>
1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求
3、箱梁底模下横桥向方木验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×
10cm方木,方木在横桥向的跨距在箱梁跨中按L=90cm进行验算,在墩顶横梁部位按L=60cm进行验算,实际布置跨距均不超过上述两值。
如下图将方木简化为如图的简支结构(偏于安全),木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算,实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
按B、F匝道桥墩旁两侧各4m范围内进行受力分析,按方木横桥向跨度L=60cm进行验算。
①方木间距计算
q=(q1+q2+q3+q4)×
B=(100.752+1.0+2.5+2)×
4=425.008kN/m
M=(1/8)qL2=(1/8)×
425.008×
0.62=19.125kN·
m
W=(bh2)/6=(0.1×
0.12)/6=0.000167m3
则n=M/(W×
[δw])=19.125/(0.000167×
11000×
0.9)=11.6(取整数n=12根)
d=B/(n-1)=4/11=0.36m
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算,方木间距小于0.36m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,方木间距d取0.25m,则n=3/0.25=16。
②每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×
0.13)/12=8.33×
10-6m4
则方木最大挠度:
fmax=(5/384)×
[(qL4)/(EI)]=(5/384)×
[(425.008×
0.64)/(16×
9×
106×
8.33×
10-6×
0.9)]=6.643×
10-4m<l/400=0.6/400=1.5×
10-3m
(挠度满足要求)
③每根方木抗剪计算
δτ=(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)×
(425.008×
0.6)/(16×
0.1×
0.9)=0.885MPa<[δτ]=1.7MPa
符合要求。
(2)、B~B截面处
按B、F匝道桥墩旁两侧各4~23m范围内19m进行受力分析,按方木横桥向跨度L=90cm进行验算。
B=(43.387+1.0+2.5+2)×
19=928.853kN/m
928.853×
0.92=94.05kN·
则n=M/(W×
[δw])=94.05/(0.000167×
0.9)=56.8(取整数n=57根)
d=B/(n-1)=19/56=0.34m
经计算,方木间距小于0.34m均可满足要求,实际施工中为满足底模板受力要求,方木间距d取0.3m,则n=19/0.3=64。
[(928.853×
0.94)/(64×
0.9)]
=1.84×
10-3m<l/400=0.9/400=2.25×
10-3m(挠度满足要求)
(928.853×
0.9)/(64×
0.9)=0.726MPa<[δτ]=1.7MPa
(3)、D~D截面处
按B、F匝道桥墩旁两侧各23~25m范围内2m进行受力分析,按方木横桥向跨度L=90cm进行验算。
B=(60.57+1.0+2.5+2)×
2=132.14kN/m
M=(1/8)qL2=(1/
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