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1、德商高速公路夏津至聊城段路橋二標(biāo)聊城北互通式立交mrk82+835.15主線橋支架設(shè)計(jì)驗(yàn)算書編制: 審核: 批準(zhǔn): 中鐵十五局集團(tuán)德商高速公路夏津至聊城段路橋二標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部中鐵十五局集團(tuán)德商高速路橋二標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 mrk82+835.15主線橋支架設(shè)計(jì)計(jì)算書 目錄一、設(shè)計(jì)計(jì)算說明11.1、設(shè)計(jì)依據(jù)11.2、工程概況11.3、預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工順序21.4、支架總體方案3二、荷載計(jì)算42.1、荷載分析42.2、荷載分項(xiàng)系數(shù)62.3、荷載效應(yīng)組合6三、模板、背肋及脊梁計(jì)算73.1、模板荷載的計(jì)算73.1.1、設(shè)計(jì)荷載73.1.2、側(cè)壓力的計(jì)算73.1.3、底板壓力計(jì)算103.2、模板計(jì)算11

2、3.2.1、底模計(jì)算113.2.2、側(cè)模計(jì)算143.2.3、內(nèi)模頂模計(jì)算153.3、背肋的計(jì)算163.3.1、底模背肋163.3.2、側(cè)模背肋183.3.3、內(nèi)模頂模背肋203.4、脊梁的計(jì)算223.4.1、底模脊梁223.4.2、側(cè)模脊梁263.4.3、內(nèi)模頂模脊梁293.5、拉桿計(jì)算33四、支架計(jì)算344.1、支架布置情況344.1.1、立桿和橫桿的布置344.1.2、剪刀撐及斜桿的布置354.2、立桿力學(xué)特性計(jì)算354.3、立桿強(qiáng)度驗(yàn)算364.4、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算384.5、斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度驗(yàn)算414.6、局部穩(wěn)定性計(jì)算434.7、底座和頂托強(qiáng)度驗(yàn)算43五、地基承載能力驗(yàn)算44六、

3、計(jì)算結(jié)果總結(jié)47 中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司 第 2頁 /共1頁 聊城北互通式立交mrk82+835.15主線橋支架設(shè)計(jì)驗(yàn)算書一、設(shè)計(jì)計(jì)算說明1.1、設(shè)計(jì)依據(jù)德商高速公路夏津至聊城段兩階段施工圖設(shè)計(jì)-路橋施工二標(biāo)第四冊(cè)第四分冊(cè);德商高速公路夏津至聊城段兩階段施工圖設(shè)計(jì)-路橋施工二標(biāo)第四冊(cè)第五分冊(cè);公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(jtg/t f50-2011);公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004);鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb50017-2003);建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(jgj166-2008,j823-2008);公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d63-200

4、7);路橋施工計(jì)算手冊(cè)周水興等主編(人民交通出版社);竹膠合板模板(jt/t156-2004);1.2、工程概況聊城北互通立交主線橋中心樁號(hào)為mrk82+835.15,橋址區(qū)地貌類型屬于魯西北平原,地表開闊平坦,地面標(biāo)高一般在32.1034.10m之間,相對(duì)高差約2.00m。大橋主體第四、五跨跨越省道s258,4號(hào)墩位于省道中間位置,兩側(cè)橋臺(tái)均位于農(nóng)田內(nèi)??鐝浇M合為左幅:2(330)+2(325)+2(330)m;右幅:3(230)+2(325)+2(330)m,橋長(zhǎng)518.2m。本橋平面位于半徑r=6500m的右偏圓曲線上,墩臺(tái)徑向布置,縱面位于r=29000m,t=420.5,e=3.04

5、9m的凸型豎曲線內(nèi)。除0號(hào)臺(tái)、16號(hào)墩軸線與路線中心交角135,69號(hào)墩采用斜轉(zhuǎn)正的形式過渡(由右偏角135到90)外,其他墩臺(tái)軸線與路線中心線交角均為90。右幅6號(hào)墩處與d匝道橋相接,d匝道橋橋?qū)?0m,上部采用425m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,平面位于a=155緩和曲線和r=320m的右偏圓曲線上。本橋左幅第三四聯(lián)以及右幅第四五聯(lián)上部采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,其中右幅第四五聯(lián)等寬,橋?qū)?3.25m,采用單箱雙室截面。左幅第三四聯(lián)為變寬,橋?qū)拸?3.75m變化到17.75m,變化起點(diǎn)樁號(hào)為k82+820,終點(diǎn)樁號(hào)為k82+910,其中左幅第三聯(lián)采用單箱雙室截面,左幅第四聯(lián)采用單箱三室

6、截面。現(xiàn)澆箱梁梁高為140cm,頂板厚度從橫隔板位置到跨中位置按45cm-25cm依次過渡,底板厚度除梁端加厚段外其余部位從橫隔板位置到跨中位置按65cm-40cm-22cm依次過渡,腹板厚度從橫隔板位置到跨中位置按60cm-45cm依次過渡,具體情況見兩階段施工圖設(shè)計(jì)第四冊(cè)第四、五分冊(cè)。1.3、預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工順序本橋左幅第3、4聯(lián)以及右幅第4、5聯(lián)按設(shè)計(jì)要求均采用滿堂支架整體現(xiàn)澆施工,施工順序按施工圖給出的“施工概略流程圖”實(shí)施,詳見附件5:預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工工藝流程圖。1.4、支架總體方案根據(jù)連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及地質(zhì)、地形條件,本項(xiàng)工程施工時(shí)以wdj碗扣式滿堂支架為支撐結(jié)構(gòu)

7、。滿堂式碗扣支架體系由支架基礎(chǔ)、可調(diào)節(jié)底托、483.5mm碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、橫向分配梁(10cm10cm方木)、縱向分配梁(6cm8cm木方),方木橫向長(zhǎng)度因橋梁寬度而定,比頂板一邊寬出0.5m左右,以便支撐外模支架及檢查人員通行。在支架搭設(shè)范圍內(nèi)原地面開挖30cm后進(jìn)行壓實(shí),使地基承載力達(dá)到160mpa以上,然后50cm磚渣,填筑后標(biāo)高高于原地面20cm,在其頂部澆筑5cm厚細(xì)石砼封層,在再相應(yīng)范圍內(nèi)進(jìn)行20cm厚c15混凝土硬化,于支架兩側(cè)設(shè)置排水溝,防止雨水浸泡支架基礎(chǔ)。支架設(shè)計(jì)時(shí)取最小應(yīng)力160kpa作為地基承載力設(shè)計(jì)的控制應(yīng)力,地基回填前需對(duì)地基承載力進(jìn)行檢測(cè),若達(dá)

8、不到此要求,需對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理,使達(dá)到承載力要求。支架立桿布置時(shí),橫、縱橋向間距均為60cm,支架橫桿豎向步距為120cm,支架頂層橫桿步距宜比最大步距減少一個(gè)碗扣的距離,本工程為0.6m;立桿頂端采用可調(diào)u形托撐,支撐于模板主肋底部,底部采用可調(diào)底座,支承在5cm20cm的枕板之上;底層縱、橫向水平桿作為掃地桿,距地面高度等于350mm。模板系統(tǒng)由底模、側(cè)模、芯模、端模等組成,箱梁底模板采用定型大塊15mm厚竹膠模板,鋪設(shè)于縱向分配梁(6cm8cm方木)之上;側(cè)模模板為15mm厚竹膠板,固定于背肋(6cm8cm方木)之上,并采用10cm10cm方木做脊梁;翼緣板模板為15mm厚竹膠板,鋪設(shè)

9、于縱橋向分配梁(6cm8cm方木)之上。支架的四周及中間縱、橫向,由底至頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐,縱向剪刀撐間距為4.2m,橫向剪刀撐間距為3.6m;支架頂部和底部均設(shè)置水平剪刀撐,中間水平剪刀撐的間距為3.6m。支架采用滿掛密目安全網(wǎng)進(jìn)行安全防護(hù),高度隨支架搭設(shè)高度相應(yīng)提升,離支架頂高度應(yīng)保持在2m以內(nèi)。在六號(hào)墩位置箱梁端部設(shè)置人行梯架,梯架采用之字型并附著于支架外側(cè)搭設(shè),并設(shè)置相應(yīng)的欄桿、腳手板和擋腳板,搭設(shè)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。二、荷載計(jì)算2.1、荷載分析支架荷載計(jì)算內(nèi)容及荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值新澆砼及鋼筋重、箱體自重均布荷載計(jì)算時(shí)梁體混凝土容重:=26kn/m;施工人員、堆放及運(yùn)輸?shù)墓ぞ呒安牧虾?/p>

10、載根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)p172表8-1可知,當(dāng)計(jì)算模板及其下肋條時(shí)均布荷載取2.5kpa;當(dāng)計(jì)算肋條下的梁時(shí)均布荷載取1.5kpa;當(dāng)計(jì)算支架立柱及替他承載構(gòu)件時(shí)均布荷載取1.0kpa;傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)p172表8-1可知,取2kpa;振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)p172表8-1可知,計(jì)算豎向荷載時(shí)取2kpa,計(jì)算側(cè)向荷載時(shí)取4kpa;操作層的欄桿與擋腳板自重根據(jù)建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范4.2.2條第二項(xiàng)取0.14kpa;外側(cè)滿掛密目式安全網(wǎng)自重根據(jù)建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范4.2.2條第三項(xiàng)取0.01kpa;底模、內(nèi)模及其支撐自重參

11、照建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范4.2.3-1表取1kpa;支架自重按雙排腳手架假設(shè)每增加2根立桿所增加的面積分別計(jì)算橫梁處、跨中腹板處、一般底板處、翼板處等每平米的立桿數(shù)量,進(jìn)而計(jì)算每平米鋼管自重,鋼管單位重量采用3.84kg/m。本工程立桿橫、縱向間距均為60cm,步距為120cm,支架高度為800cm。計(jì)算可得=3.24kpa;橫、縱向支撐方木自重方木采用材質(zhì)為紅松,=6kn/ m,根據(jù)橫、縱向方木布置情況,計(jì)算可得:當(dāng)驗(yàn)算橫向分配梁時(shí),=0.2 kpa;當(dāng)驗(yàn)算縱向分配梁時(shí),按=6kn/ m進(jìn)行自重計(jì)算; 當(dāng)驗(yàn)算立桿時(shí),=0.4 kpa。支架受風(fēng)荷載 式中:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m)

12、; 風(fēng)壓高度變化系數(shù),按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb50009-2001)規(guī)定采用,見附錄a 表a; 風(fēng)荷載體型系數(shù),按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb50009-2001)規(guī)定的豎直面取0.8; 基本風(fēng)壓(kn/ m),按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范( gb50009-2001)規(guī)定采用,見附錄a 圖a。經(jīng)查:=1.56;=0.8;=0.6kn/m;2.2、荷載分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算腳手架及模板支撐架構(gòu)件強(qiáng)度時(shí)的荷載設(shè)計(jì)值,取其標(biāo)準(zhǔn)值乘以下列相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù):1、永久荷載的分項(xiàng)系數(shù),取1.2;計(jì)算結(jié)構(gòu)傾覆穩(wěn)定時(shí),取0.9。2、可變荷載的分項(xiàng)系數(shù),取1.4。2.3、荷載效應(yīng)組合模板、支架設(shè)計(jì)計(jì)算荷

13、載組合序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目荷載組合1立桿穩(wěn)定計(jì)算 永久荷載+可變荷載 永久荷載+0.9(可變荷載+風(fēng)荷載)2連墻件承載力計(jì)算風(fēng)荷載+3.0kn3斜桿強(qiáng)度和連接扣件(抗滑)強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)荷載三、模板、背肋及脊梁計(jì)算3.1、模板荷載的計(jì)算3.1.1、設(shè)計(jì)荷載 施工荷載(機(jī)械堆放和混凝土的沖擊力); 人群荷載; 結(jié)構(gòu)自重; 混凝土振搗產(chǎn)生的荷載。3.1.2、側(cè)壓力的計(jì)算1、根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)計(jì)算側(cè)壓力 砼采用拌和站集中拌和,罐車運(yùn)輸,我項(xiàng)目混凝土攪拌站每日共生產(chǎn)1500m混凝土,其供應(yīng)能力每小時(shí)能供應(yīng)62.5m 混凝土。 根據(jù)聊城北互通式立交主線橋施工圖紙,取最不利情況對(duì)1跨進(jìn)行驗(yàn)算,腹板厚45cm、橫隔板厚

14、2.0m,則梁腹板的截面面積s計(jì)算如下所示: s0.45253+29.2552.25m由于箱梁為一次性澆筑,故砼澆筑速度v計(jì)算如下所示: v62.5/52.251.20m/h模板計(jì)算時(shí),考慮混凝土不是均勻沿整個(gè)梁截面澆筑,為安全考慮因此澆筑混凝土的速度設(shè)為1.5m/h,入模的溫度為25。按照路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2。采用內(nèi)部振搗器振搗時(shí),且當(dāng)混凝土速度在6m/h以下時(shí)側(cè)模板的最大壓力按下式3-1、3-2、3-3計(jì)算: (3-1)當(dāng)時(shí): (3-2)當(dāng)時(shí): (3-3)式中: 新澆筑混凝土對(duì)側(cè)面的最大壓力,kpa; h有效壓頭高度,m; t混凝土入模時(shí)的溫度,; k外加劑影響修正系數(shù),不加時(shí)k1,加

15、入緩凝外加劑時(shí),k1.2; v混凝土的澆筑速度,m/h; 混凝土的容重,kn/m3。 根據(jù)施工圖紙可知梁的含筋率大于2%,通過公式3-1混凝土側(cè)壓力計(jì)算過程如下所示: v/t1.5/250.06則0.060.035按照公式3-3計(jì)算。 h1.53+3.81.5/251.758m 1.2261.75854.85kpa 由路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2,采用泵送混凝土澆筑時(shí)。采用如下公式3-4計(jì)算。 (3-4)式中: 新澆筑混凝土對(duì)側(cè)面的最大壓力,kpa; v混凝土澆筑速度,m/h。 本橋采用泵送混凝土澆筑,則混凝土的最大側(cè)壓力計(jì)算如下所示: =5.09kpa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2可知,振搗混凝土

16、時(shí)對(duì)側(cè)模板的壓力按4.0kpa計(jì)。 由于本橋采用的是泵送混凝土并且用內(nèi)部振搗器振搗,因此混凝土的最大側(cè)壓力計(jì)算如下所示: +54.85+5.09+463.94kpa 2. 根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范計(jì)算側(cè)壓力根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范附錄d,混凝土側(cè)壓力的計(jì)算如下式3-5所示: (3-5)式中:新澆筑混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力(kpa); v混凝土的澆筑速度(m/h); 新澆筑混凝土的初凝時(shí)間(h),可按實(shí)測(cè)確定; 混凝土的容重(kn/m2); 外加劑影響修正系數(shù),不摻外加劑時(shí)取1.0,摻緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2; 混凝土坍落度影響修正系數(shù),當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)取0.85;5090mm時(shí)

17、,取1.0;110150mm時(shí),取1.15;由上述規(guī)范附錄d規(guī)定,公式3-5計(jì)算值與=計(jì)算值比較取最小值為最大側(cè)壓力。由于混凝土的初凝時(shí)間一般為68小時(shí),在加入緩凝固劑后為安全考慮初凝時(shí)間為8小時(shí),根據(jù)施工圖紙可知側(cè)壓力計(jì)算如下所示: 77.34kpa =261.4=36.4kpa由以上計(jì)算可知,取兩者中較小值為=36.4kpa,有效壓頭即為1.4m根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2可知,振搗混凝土?xí)r對(duì)側(cè)模板的壓力按4.0kpa計(jì),考慮振搗混凝土?xí)r對(duì)側(cè)模板的壓力后最大側(cè)壓力計(jì)算如下所示。取 +36.4+440.4kpa根據(jù)以上兩個(gè)不同公式計(jì)算側(cè)壓力取最大值,則63.94kpa進(jìn)行側(cè)??刂朴?jì)算。3.1

18、.3、底板壓力計(jì)算根據(jù)施工圖可知,跨中頂板厚度為25cm,靠近橫隔板時(shí)為25cm到45cm線性變化;跨中底板厚度為22cm,靠近橫隔板時(shí)為22cm到60cm線性變化;跨中腹板寬度為45cm,靠近橫隔板時(shí)為45cm到80cm線性變化;跨中翼板厚度為18cm,靠近伸縮縫預(yù)留槽時(shí)為18cm到70cm線性變化;梁高均為140cm。因此箱梁橫截面跨中處對(duì)底板的最大壓力計(jì)算如下所示: h26(0.45+0.6)27.3kpa 箱梁的高度均為140cm,因此在腹板處對(duì)底板的最大壓力計(jì)算如下所示: h261.436.4kpa 由施工圖可知,翼緣板處最大高度為70cm,因此在翼緣板處對(duì)底板的最大壓力計(jì)算如下所示

19、: h260.718.2kpa 在驗(yàn)算箱梁各部底模時(shí),可根據(jù)不同部位對(duì)取值。3.2、模板計(jì)算3.2.1、底模計(jì)算底模板采用15mm厚的竹膠板做模板,竹膠板彈性模量e=510mpa,抗彎強(qiáng)度=24mpa;下設(shè)背肋和脊梁,背肋采用6cm8cm方木,順橋向放置,間距為20cm;脊梁采用10cm10cm方木,橫橋向放置,間距為60cm。則由2.1、2.2和3.1.3節(jié)所計(jì)算可知總豎向荷載計(jì)算如下所示。跨中頂?shù)装蹇傌Q向荷載最大值: =42.74kpa跨中腹板總豎向荷載最大值: =53.66kpa翼板處總豎向荷載最大值: =31.82kpa根據(jù)以上計(jì)算可知,取53.66kpa進(jìn)行荷載控制計(jì)算,取1cm的竹

20、膠板寬度進(jìn)行計(jì)算,將其荷載轉(zhuǎn)化成線均布荷載: q0.0153.660.010.5366kn/m。 在計(jì)算時(shí),考慮到模板的連續(xù)性,因此模板按連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3-1所示。 圖3-1 模板計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-13可知,局部荷載和集中荷載作用下最大彎矩如撓度計(jì)算公式分別如下式3-6、3-7、3-8和3-9所示。均布荷載作用下最大彎矩計(jì)算如下式3-6所示: (3-6) 集中荷載作用下最大彎矩計(jì)算如下式3-7所示: (3-7)均布荷載作用下最大撓度計(jì)算如下式3-8所示: (3-8)集中荷載作用下最大撓度計(jì)算如下式3-9所示: (3-8)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,竹膠板所受最大內(nèi)力在腹板

21、處。根據(jù)公式3-6,計(jì)算長(zhǎng)度按照凈間距12cm考慮,其竹膠板的最大彎矩計(jì)算過程如下所示: 竹膠板厚15mm,取10mm的計(jì)算寬度進(jìn)行計(jì)算,其截面抵抗矩,其計(jì)算過程如下所示: =1015/6=375mm 2.061mpa 通過以上計(jì)算,2.061mpa24mpa,其中24mpa是根據(jù)竹膠合板模板(jgt156-2004)表5可知,在板寬方向靜曲強(qiáng)度最小值為24mpa。 通過以上數(shù)據(jù)2.061mpa24mpa,則底板模板的強(qiáng)度滿足使用要求。根據(jù)公式3-8均布荷載作用下剛度驗(yàn)算公式,其計(jì)算過程如下所示:根據(jù)竹膠板的截面形狀,則慣性矩ibh/121015/122812.5,撓度計(jì)算如下所示。 0.06

22、2mm則0.062mml/400120/4000.3mm 通過以上計(jì)算0.062mm0.3mm,則底板模板的剛度滿足使用的要求。3.2.2、側(cè)模計(jì)算側(cè)摸模板為15mm竹膠板,外設(shè)背肋和脊梁,背肋間距為20cm,橫向放置;脊梁的間距為50cm,豎向放置。在計(jì)算時(shí),由于模板的連續(xù)性,則按照按連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。并且取1cm的計(jì)算寬度進(jìn)行計(jì)算,其截面抵抗矩wbh/6。根據(jù)3.1.2節(jié)所計(jì)算總側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線均布荷載:q0.0163.940.010.6394kn/m。根據(jù)公式3-6,計(jì)算長(zhǎng)度按照凈間距12cm考慮,彎矩的計(jì)算過程如下所示: ql/100.63940.12/10 wbh/61015/6375m

23、m /w/(375)2.46mpa通過以上計(jì)算,2.46mpa24mpa,其中24mpa是根據(jù)竹膠合板模板(jgt156-2004)表5可知,在板寬方向靜曲強(qiáng)度最小值為24mpa,則側(cè)模板的強(qiáng)度滿足使用要求。根據(jù)公式3-8均布荷載作用下剛度驗(yàn)算公式,其計(jì)算過程如下所示:根據(jù)竹膠板的截面形狀,則慣性矩:ibh/121015/122812.5撓度計(jì)算如下所示: 0.072mm則0.072mml/400120/4000.3mm 通過以上計(jì)算0.072mm0.3mm,則側(cè)模板的剛度滿足使用的要求。3.2.3、內(nèi)模頂模計(jì)算內(nèi)模頂模采用15mm的竹膠板,其下背肋為6cm8cm方木,橫橋向放置,凈間距20c

24、m;下設(shè)縱向分配梁(10cm10cm方木),間距60cm。根據(jù)施工圖可知頂板厚度為25cm,靠近橫隔板時(shí)為25cm到45cm線性變化,因此取頂板厚45cm進(jìn)行內(nèi)模頂板的計(jì)算,其荷載計(jì)算如下所示: h260.4511.7kpa =1.2(2.5+1+11.7)+1.4(2+2)=23.84kpa竹膠板厚15mm厚,計(jì)算跨徑按20cm考慮,并且取1cm的計(jì)算寬度進(jìn)行計(jì)算,其截面抵抗矩wbh/6。其計(jì)算過程如下所示:q0.0123.840.010.2384kn/m wbh/61015/6375mm=0.23840.2/10=9.542.54mpa 通過以上計(jì)算,2.54mpa24mpa,其中24mp

25、a是根據(jù)竹膠合板模板(jgt156-2004)表5可知,在板寬方向最小值24mpa。通過以上數(shù)據(jù)2.54mpa24mpa,則頂板模板的強(qiáng)度滿足使用的要求。 根據(jù)竹膠板的截面形狀,則慣性矩:ibh/121015/122812.5撓度計(jì)算如下所示: 0.212mm則0.212mml/400200/4000.5mm 通過以上計(jì)算0.212mm0.5mm,則頂板模板的剛度滿足使用的要求。3.3、背肋的計(jì)算3.3.1、底模背肋底模背肋采用的是6cm8cm的方木,材質(zhì)為紅松,木材的容重為6kn/m,彈性模量e=910mpa,抗彎強(qiáng)度=12.0mpa,抗剪強(qiáng)度=1.9mpa,順橋向鋪設(shè)于底模下方,間距為20

26、cm,支撐于橫橋向放置的脊梁方木(間距60cm)之上。根據(jù)3.2.1計(jì)算結(jié)果可知,跨中腹板處產(chǎn)生豎向荷載最大,因底板與翼板處背肋與腹板處背肋設(shè)置情況一至,所以僅對(duì)腹板處背肋進(jìn)行驗(yàn)算即可,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況按均布荷載的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-2所示。圖3-2 背肋簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算過程如下:跨中腹板背肋所受總豎向壓力: = =53.9kpa則均布荷載:=53.9*0.2=10.78kn/m慣性矩:彎矩:則計(jì)算結(jié)果如下:跨中腹板背肋受力圖示支點(diǎn)最大反力:p=ql=10.780.6=6.468kn通過以上計(jì)算結(jié)果表明,背肋的強(qiáng)度、剛度均滿足使用的要求。3.3.2、側(cè)模背肋側(cè)模背肋采用的是6cm

27、8cm的方木,材質(zhì)為紅松,木材的容重為6kn/m,彈性模量e=910mpa,抗彎強(qiáng)度=12.0mpa,抗剪強(qiáng)度=1.9mpa,順橋向鋪設(shè)于側(cè)模外側(cè),間距為20cm,其后采用豎向布置脊梁方木(間距50cm)進(jìn)行加固。根據(jù)3.1.2計(jì)算結(jié)果可知,按最不利情況考慮,側(cè)模所受最大壓力=63.94kpa,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況按均布荷載的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-3所示。圖3-3 背肋簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)3.1.2節(jié)所計(jì)算結(jié)果,側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性均布荷載:q0.263.940.2=12.788kn/m。慣性矩:彎矩:則計(jì)算結(jié)果如下:側(cè)模背肋受力圖示支點(diǎn)最大反力:p=ql=12.7880.5=6.394kn通

28、過以上計(jì)算結(jié)果表明,背肋的強(qiáng)度、剛度均滿足使用的要求。3.3.3、內(nèi)模頂模背肋內(nèi)模頂模背肋采用的是6cm8cm的方木,材質(zhì)為紅松,木材的容重為6kn/m,彈性模量e=910mpa,抗彎強(qiáng)度=12.0mpa,抗剪強(qiáng)度=1.9mpa,橫橋向鋪設(shè)于內(nèi)模頂模下方,間距(凈間距)為20cm,支撐于順橋向放置的脊梁方木(10cm10cm,間距60cm)之上。根據(jù)3.2.3節(jié)計(jì)算結(jié)果可知,按最不利情況考慮,內(nèi)模頂模所受最大壓力=20.8kpa,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況按均布荷載的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-4所示。圖3-4 背肋簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算過程如下:內(nèi)模頂模背肋所受總豎向壓力(背肋自重按間距20cm取值,

29、即=0.2kpa) =1.2(2.5+1+0.2+11.7)+1.4(2+2) =24.08kpa則均布荷載:q0.224.080.2=4.816kn/m。慣性矩:彎矩:則計(jì)算結(jié)果如下:內(nèi)模頂模背肋受力圖示支點(diǎn)最大反力:p=ql=4.8160.6=2.8896kn通過以上計(jì)算結(jié)果表明,背肋的強(qiáng)度、剛度均滿足使用的要求。3.4、脊梁的計(jì)算3.4.1、底模脊梁底模脊梁采用的是10cm10cm的方木,材質(zhì)為紅松,木材的容重為6kn/m,彈性模量e=910mpa,抗彎強(qiáng)度=12.0mpa,抗剪強(qiáng)度=1.9mpa,橫橋向鋪設(shè)于背肋下方,間距為60cm,支撐于支架頂托之上,跨徑為60cm。根據(jù)3.3.1計(jì)

30、算結(jié)果可知,跨中腹板底模背肋傳遞到脊梁的最大荷載p=6.468kn,跨中腹板處產(chǎn)生豎向荷載最大,因底板與翼板處背肋與腹板處脊梁設(shè)置情況一至,所以僅對(duì)腹板處脊梁進(jìn)行驗(yàn)算即可,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算,其主要受力為背肋傳遞的集中荷載p和脊梁自重荷載q,計(jì)算過程中按最不利工況分別考慮,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-5所示。圖3-5 脊梁受力簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖慣性矩:彎矩:集中荷載:p=6.468kn脊梁自重產(chǎn)生均布荷載:q=60.10.1=0.06kn/m1、脊梁在工況一時(shí)計(jì)算結(jié)果如下:跨中腹板脊梁受力圖示支點(diǎn)最大反力:f=3p+ql=36.468+0.060.6=19.44kn2、脊梁在工況二時(shí)計(jì)算結(jié)果如下

31、:跨中腹板脊梁受力圖示支點(diǎn)最大反力:19.44kn通過以上計(jì)算結(jié)果表明,背肋的強(qiáng)度、剛度均滿足使用的要求。3.4.2、側(cè)模脊梁側(cè)模脊梁采用的是10cm10cm的方木,材質(zhì)為紅松,木材的容重為6kn/m,彈性模量e=910mpa,抗彎強(qiáng)度=12.0mpa,抗剪強(qiáng)度=1.9mpa,豎向布置于背肋外側(cè),間距為50cm,并在外側(cè)支撐于支架之上,穿心拉桿對(duì)拉,拉桿豎向間距50cm。根據(jù)3.3.2計(jì)算結(jié)果可知,側(cè)模背肋傳遞到脊梁的最大荷載p=6.394kn,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算,其主要受力為背肋傳遞的集中荷載p,計(jì)算過程中按最不利工況分別考慮,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-6所示。圖3-6 脊梁受力簡(jiǎn)支梁計(jì)

32、算簡(jiǎn)圖慣性矩:彎矩:集中荷載:p=6.394kn1、脊梁在工況一時(shí)計(jì)算結(jié)果如下:側(cè)模脊梁受力圖示2、脊梁在工況二時(shí)計(jì)算結(jié)果如下:側(cè)模脊梁受力圖示支點(diǎn)最大反力:2.5p=15.985kn通過以上計(jì)算結(jié)果表明,背肋的強(qiáng)度、剛度均滿足使用的要求。3.4.3、內(nèi)模頂模脊梁底模脊梁采用的是10cm10cm的方木,材質(zhì)為紅松,木材的容重為6kn/m,彈性模量e=910mpa,抗彎強(qiáng)度=12.0mpa,抗剪強(qiáng)度=1.9mpa,順橋向鋪設(shè)于背肋下方,間距為60cm,支撐于內(nèi)模鋼管支架可調(diào)頂托之上,跨徑為80cm。根據(jù)3.3.3計(jì)算結(jié)果可知,內(nèi)模頂模背肋傳遞到脊梁的最大荷載p=2.8896kn,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況

33、按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算,其主要受力為背肋傳遞的集中荷載p和脊梁自重荷載q,計(jì)算過程中按最不利工況分別考慮,計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-7所示。圖3-7 脊梁受力簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖慣性矩:彎矩:集中荷載:p=2.8896kn脊梁自重產(chǎn)生均布荷載:q=60.10.1=0.06kn/m1、脊梁在工況一時(shí)計(jì)算結(jié)果如下:內(nèi)模頂板脊梁受力圖示支點(diǎn)最大反力:f=4p+ql=42.8896+0.060.8=11.6064kn2、脊梁在工況二時(shí)計(jì)算結(jié)果如下:內(nèi)模頂模脊梁受力圖示支點(diǎn)最大反力:=11.6064kn通過以上計(jì)算結(jié)果表明,背肋的強(qiáng)度、剛度均滿足使用的要求。3.5、拉桿計(jì)算側(cè)模采用的鋼筋做拉桿平衡混凝土等的側(cè)壓力,本工程采用

34、q235直徑為16mm的鋼筋做拉桿,計(jì)算時(shí)按最不利荷載位置進(jìn)行計(jì)算(橫隔板處)。 豎直方向間距為50cm,延既有線的垂直方向間距為50cm,拉桿布置圖如下圖3-8所示。圖3-8 拉桿布置示意圖 單位:m 根據(jù)3.1.2、3.4.2節(jié)計(jì)算可知,拉桿所受最大拉力15.985kn考慮拉桿的螺絲口減小鋼筋的受力面積,螺絲口的面積考慮為鋼筋截面的80%,則拉桿應(yīng)力計(jì)算如下所示: =124.29mpa 則最大應(yīng)力124.29mpa215mpa,其中215mpa是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為直徑16mmq235鋼筋容許應(yīng)力。則拉桿的強(qiáng)度滿足施工的要求。四、支架計(jì)算4.1、支架布置情況4.1.1、立桿和橫桿的布置支架

35、采用483.5mmq235鋼管,橫、縱橋向間距均為60cm,支架橫桿豎向步距為120cm,支架頂層橫桿步距宜比最大步距減少一個(gè)碗扣的距離,本工程為60cm。底層縱、橫向水平桿作為掃地桿,距地面高度等于35cm。縱向每隔10m設(shè)置3步豎向水平加強(qiáng)層,每三步設(shè)置水平加強(qiáng)層。碗扣式支架的結(jié)構(gòu)如下圖4-1所示:圖4-1 碗扣式支架結(jié)構(gòu)詳圖4.1.2、剪刀撐及斜桿的布置根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范5.2.5要求,該工程支架頂部和底部均設(shè)置水平剪刀撐,中間水平剪刀撐的間距為3.6m;支架的四周及中間縱、橫向,由底至頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐,間距為7.8m(即13跨)。剪刀撐的斜桿與地面的夾角應(yīng)在4560之間,斜桿

36、應(yīng)每步與立桿扣接。根據(jù)建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范要求,支架四周拐角處設(shè)置專用斜桿或四面設(shè)置八字斜桿,并在每排每列設(shè)置一組通高十字撐或?qū)S眯睏U。4.2、立桿力學(xué)特性計(jì)算wdj碗扣型腳手架材料為:48mm,3.5mm(q235) 熱軋鋼管,其截面特性計(jì)算如下:截面抗彎模量: 截面慣性矩: q235鋼材抗壓強(qiáng)度: 215n/mm截面回轉(zhuǎn)半徑: 截面凈面積: 4.3、立桿強(qiáng)度驗(yàn)算考慮到支架立桿搭設(shè)時(shí)豎直度可能存在不足,假定立桿120cm步距范圍內(nèi)偏斜量y取為0.5cm,此處是按照建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范容許傾斜度來取值,如圖4-2所示。按單向壓彎桿件驗(yàn)算,產(chǎn)生的偏斜彎矩,其計(jì)算過程如

37、下所示。 圖4-2 立桿變形圖 單位:m根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙可知,立桿在腹板位置承受豎向荷載最大,又該工程立桿布置橫、縱向間距均為60cm60cm。按最不利工況考慮,該處僅對(duì)腹板處立桿進(jìn)行驗(yàn)算。為安全考慮,根據(jù)建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范立桿軸向力按下式計(jì)算: (4-1)式中:lx、ly單肢立桿縱向及橫向間距(m); vlx、ly 段的混凝土體積(m)。 支撐架模板自重標(biāo)準(zhǔn)值; 新澆砼及鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值; 施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值; 振搗砼產(chǎn)生的荷載。則:=12.748+15.7248=28.4728kn則其產(chǎn)生彎矩:=28.4728*0.005=0.1424根據(jù)下式計(jì)算: 通過以上計(jì)算,其應(yīng)力86

38、.23n/mm215n/mm,則立桿在步距范圍內(nèi)傾斜5mm強(qiáng)度滿足使用的要求。4.4、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)4.3節(jié)計(jì)算可知: n=28.4728kn m=0.1424kn/m由于碗口式支架的橫桿與縱桿約束立桿,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖4-3所示。 圖4-3 立桿受力計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位:m從圖4-1可知立桿與水平橫桿和縱桿的碗扣連接有松動(dòng),立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)按照兩端鉸接計(jì)算, 其截面柱或壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)u見下表4-1所示。 表4-1 等截面柱或壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)u注:此表參照材料力學(xué)所取。根據(jù)表4-1可知,兩端鉸接取為1.0,但為安全起見,取=1.5則立桿計(jì)算長(zhǎng)度:=1.51.2=1.8m 則長(zhǎng)細(xì)比:由此可查建

39、筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范(jgj166-2008)附錄c,可知立桿穩(wěn)定系數(shù)0.489。 立桿歐拉臨界力公式如下公式(4-2)所示。 (4-2)式中:歐拉臨界力(kn); e彈性模量(n/mm); a截面面積(mm); 長(zhǎng)細(xì)比。 q235鋼材的彈性模量:e2.06n/mm,則由公式4-2計(jì)算歐拉臨界力,其計(jì)算過程如下所示。=3.142.06489.3/114.07=76.376kn由歐拉公式計(jì)算其應(yīng)力,計(jì)算公式如下(4-3)所示。 (4-3)式中:歐拉應(yīng)力(n/mm); 為截面塑性發(fā)展系數(shù)1.15; w為截面抗彎模量(mm); 為等效彎矩系數(shù)1.0; n立桿單肢加載荷載(kn)。 其計(jì)算過

40、程如下所示: =119+34.75=153.75 n/mm單肢立桿穩(wěn)定性按下式計(jì)算: n (4-4) 式中: a立桿橫截面積; 軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù),按細(xì)長(zhǎng)比查上述規(guī)范附錄c所示; f鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,查上述規(guī)范附錄b表b2;則: n=28.4728kn通過以上計(jì)算,n28.4728knn51.44kn,并且歐拉應(yīng)力153.75n/mm215 n/mm,只要立桿120cm步距范圍內(nèi)偏斜控制在0.5cm以內(nèi),立桿穩(wěn)定性可以得到保證。4.5、斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)2.1節(jié)計(jì)算結(jié)果可知,風(fēng)荷載。按照建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范5.6.4規(guī)定,當(dāng)模板支撐架高度大于8米并有風(fēng)荷載作用時(shí),應(yīng)對(duì)

41、斜桿內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算,并驗(yàn)算連接扣件的抗滑能力。其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖4-4所示。圖4-4 斜桿內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖由建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定,對(duì)架體內(nèi)力計(jì)算時(shí)將風(fēng)荷載簡(jiǎn)化為每一結(jié)點(diǎn)的集中荷載w;w在立桿及斜桿中產(chǎn)生的內(nèi)力、按下列公式4-5和4-6計(jì)算。 (4-5) (4-6)荷載加載在結(jié)點(diǎn)上,密目網(wǎng)按照簡(jiǎn)支板的方法計(jì)算風(fēng)荷載,則: w0.61.20.520.61.2=0.3744kn。由公式4-5和4-6計(jì)算內(nèi)力,其計(jì)算過程如下所示。 =1.20.3744/0.6=0.27kn =0.837kn由建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范5.6.4規(guī)定,自上而下疊加斜桿的最大內(nèi)力,驗(yàn)算斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)

42、度,按照公式4-7計(jì)算。 (4-7)式中:扣件抗滑強(qiáng)度,取8kn。 由公式4-7計(jì)算斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度,其計(jì)算過程如下所示( 支架高度按8m考慮,n=7)。 =0.8377=5.859kn=8kn =0.277=1.89knp=19.44kn式中p值為3.4.1節(jié)f的計(jì)算結(jié)果。 則通過以上計(jì)算可知,斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度滿足使用要求。4.6、局部穩(wěn)定性計(jì)算立桿為48mm,3.5mm,q235熱軋圓鋼管。按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定對(duì)于圓管截面本身局部穩(wěn)定必須滿足下列要求,以滿足截面本身局部穩(wěn)定要求。 d/t100235/109.3 式中:215n/mm為立桿設(shè)計(jì)強(qiáng)度碗扣式腳手架立桿d/t48/3.513.728.4728kn 通過以上計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明243.8kn28.4728kn,其中28.4728k

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