液壓爬模計算書

1、虎門二橋S4標坭洲水道橋主塔液壓爬模計算書（A版）廣東省長大公路工程有限公司虎門二橋S4標項目經(jīng)理部2015年7月目錄1計算依據(jù)- 1 -2爬模結(jié)構(gòu)圖- 1 -3架體受力分析- 2 -3.1計算工況- 2 -3.2計算荷載- 2 -3.3荷載組合- 4 -3.4計算結(jié)果- 4 -4埋件、重要構(gòu)件和焊縫計算- 9 -4.1單個埋件抗拔力計算- 9 -4.2錨板處混凝土局部受壓抗壓力計算- 9 -4.3受力螺栓的抗剪力和抗拉力的計算- 9 -4.4爬錐處的局部受壓抗剪力計算- 9 -4.5導(dǎo)軌梯檔抗剪力計算- 9 -4.6承重插銷抗剪力計算- 9 -4.7附墻撐強度驗算- 9 -5模板驗算- 9

2、-5.1混凝土側(cè)壓力計算- 9 -5.2面板驗算- 10 -5.3木梁驗算- 11 -5.4背楞驗算- 13 -5.5組合撓度- 14 -5.6對拉桿驗算- 14 -坭洲水道橋主塔液壓爬模計算書1 計算依據(jù)1）虎門二橋工程施工設(shè)計圖紙2）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001） 3）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）4）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010-2002）5）混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB 50204-2002）6）鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB 50205-2001）7）液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程（JGJ 195-2010）2 爬模結(jié)構(gòu)圖爬模由預(yù)埋件、附墻裝

3、置、導(dǎo)軌、支架、模板及液壓動力裝置組成，如下圖所示。圖1 爬模結(jié)構(gòu)圖3 架體受力分析3.1計算工況（1）施工工況（7級風(fēng)荷載、自重荷載和施工荷載），此工況包括澆筑混凝土和綁扎鋼筋，爬模裝置在正常施工狀態(tài)和遇有7級風(fēng)荷載施工時均能滿足設(shè)計要求。（2）爬升工況（7級風(fēng)荷載、自重荷載和施工荷載），此工況包括導(dǎo)軌爬升、模板爬升，爬升裝置在7級風(fēng)荷載下進行爬升能滿足設(shè)計要求。（3）停工工況（施工階段設(shè)計風(fēng)荷載和自重荷載），在此工況既不施工也不爬升，模板之間用對拉螺栓堅固連接等可靠的加固措施，爬模裝置能在施工階段設(shè)計風(fēng)荷載下滿足設(shè)計要求。3.2計算荷載（1）混凝土荷載（側(cè)壓力）：由模板對拉桿承受。（2）根

4、據(jù)液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程（JGJ 195-2010），上操作平臺施工荷載標準值應(yīng)取4.0kN/m2；下操作平臺施工荷載標準值應(yīng)取1.0kN/m2；吊平臺施工荷載標準值應(yīng)取1.0kN/m2，但不參與荷載組合。（3）爬模的每件液壓缸的推力為100kN。（4）風(fēng)荷載k=gzsz0k-風(fēng)荷載標準值（kN/m2）;gz-高度Z處的風(fēng)振系數(shù)，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中公式計算取1.398；s-風(fēng)荷載體型系數(shù)，按各種截面的桿件取1.3；z-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，主塔高260m，地面粗糙度按A級考慮，查表取3.016；0-基本風(fēng)壓，0=v021600，但不得小于0.3kPa。7級風(fēng)荷載取v0=17.1m/s，施工階段

5、設(shè)計風(fēng)荷載為29.2m/s。表1 風(fēng)荷載計算表風(fēng)速0(kPa)gzszk(kPa)7級風(fēng)17.10.31.3981.33.0161.644施工階段風(fēng)29.20.5331.3981.33.0162.922沿垂直方向?qū)⒑奢d轉(zhuǎn)化為線荷載：7級風(fēng)荷載：1.644×17.122/4=7.037kN/m9級風(fēng)荷載：2.040×17.122/4=8.732kN/m3.3荷載組合根據(jù)液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程（JGJ 195-2010），按以下規(guī)定進行。3.4計算結(jié)果使用MIDAS-CIVIL對架體進行建模，按以上計算參數(shù)取值，對上述三種工況進行分析，得到如下結(jié)果。施工工況（1）上操作平臺驗

6、算強度驗算施工工況下，上操作平臺組合應(yīng)力圖、剪力圖如下圖所示。由圖可知，上操作平臺最大組合應(yīng)力為210MPa，小于容許應(yīng)力值215MPa，滿足要求。上操作平臺最大剪應(yīng)力為82MPa，小于容許應(yīng)力值125MPa，滿足要求。圖2 施工工況上操作平臺組合應(yīng)力圖圖3 施工工況上操作平臺剪應(yīng)力圖剛度驗算施工荷載下，上操作平臺整體變形圖如下圖所示。由圖可知，架體最大變形為4.1mm。將上操作平臺上橫梁單獨取出，如圖5所示，即橫梁相對變形為2.6mm-1.2mm=1.4mm<L/400=1426/400=3.565mm，滿足要求。懸臂部分變形圖如圖6所示，其相對變形為2.1-1.7=0.4mm<

7、L/500=260/500=0.52mm，滿足要求。其余桿件相對變形較小均能滿足要求。圖4 施工工況上操作平臺整體變形圖圖5 施工工況上平臺上橫梁變形圖圖6 施工工況上平臺上橫梁懸臂變形圖穩(wěn)定性驗算如下圖所示，為施工工況下上操作平臺軸力圖，上平臺下立桿軸力較大，且長細比較大，故對其進行穩(wěn)定性驗算。上平臺下立桿：桿件為雙14a槽鋼，需對兩個主平面同時進行穩(wěn)定性驗算。mmmm計算長度：mmB類截面，B類截面，承重三腳架斜撐：桿件為165×5圓管，只需在對稱軸平面進行穩(wěn)定性驗算。mm計算長度：mmA類截面，承重三腳架斜撐穩(wěn)定性滿足要求。分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。表2 風(fēng)荷載計算表桿件內(nèi)力規(guī)格

8、截面積mm2長細比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力值（MPa）上平臺下立桿64.4雙14a槽鋼370241.6承重三腳架斜撐58.4165×5圓管251368.90.84531.5（2）爬升工況強度驗算爬升工況下，架體組合應(yīng)力圖、剪力圖如下圖所示。由圖可知，架體最大組合應(yīng)力為123MPa，小于容許應(yīng)力值215MPa，滿足要求。架體最大剪應(yīng)力為43MPa，小于容許應(yīng)力值125MPa，滿足要求。剛度驗算施工荷載下，架體整體變形圖如下圖所示。由圖可知，架體最大變形為1.2mm，位于上平臺上橫梁。將上平臺上橫梁單獨取出，如圖5所示，即橫梁相對變形為1.2mm-0.7mm=0.5mm<L/400=1426/

9、400=3.565mm，滿足要求。懸臂部分變形圖如圖6所示，其相對變形為0.9-0.8=0.3mm<L/500=260/500=0.52mm，滿足要求。其余桿件相對變形較小均能滿足要求。穩(wěn)定性驗算（3）停工工況強度驗算停工工況下，架體組合應(yīng)力圖、剪力圖如下圖所示。由圖可知，架體最大組合應(yīng)力為118MPa，小于容許應(yīng)力值215MPa，滿足要求。架體最大剪應(yīng)力為41MPa，小于容許應(yīng)力值125MPa，滿足要求。剛度驗算施工荷載下，架體整體變形圖如下圖所示。由圖可知，架體最大變形為1.2mm，位于上平臺上橫梁。將上平臺上橫梁單獨取出，如圖5所示，即橫梁相對變形為1.3mm-0.6mm=0.7m

10、m<L/400=1426/400=3.565mm，滿足要求。懸臂部分變形圖如圖6所示，其相對變形為1.0-0.8=0.2mm<L/500=260/500=0.52mm，滿足要求。其余桿件相對變形較小均能滿足要求。穩(wěn)定性驗算4 埋件系統(tǒng)計算4.1單個埋件抗拔力計算根據(jù)建筑施工計算手冊，按錨板錨固錐體破壞計算埋件的錨固強度如下：假定埋件到基礎(chǔ)邊緣有足夠的距離，錨板螺栓在軸向力F作用下，螺栓及其周圍的混凝土以圓錐臺形從基礎(chǔ)中拔出破壞（如上圖所示）。分析可知，沿破裂面作用有切向應(yīng)力s和法向應(yīng)力s，由力系平衡條件可得：F=Assin+scos由試驗得：當(dāng)b/h在0.191.9時，=45

11、76;，s=0.0203fc，代入式中得：F=2×0.0203/sin45°×fc2h2cot45°+bh =0.1fc0.9h2+bh式中：fc混凝土抗壓強度設(shè)計值（15N/mm2）; h破壞錐體高度（通常與錨固深度相同）（400mm）； b錨板邊長（120mm）。所以F=0.1fc0.9h2+bh=0.1×150.9×4002+120×400=288kN經(jīng)MIDAS計算，埋件所受最大拔力為215.1kN。滿足要求。4.2錨板處混凝土局部受壓抗壓力計算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范局部受壓承載力計算：FL=1.35cLfcALnL

12、=AbAL式中：FL局部受壓面上的作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值；（kN） fc混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；（15N/mm2） c混凝土強度影響系數(shù)；（查值為1） L混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù)；（2） AL混凝土局部受壓面積；（mm2） ALn混凝土局部受壓凈面積；（80mm×80mm） Ab局部受壓計算底面積；（mm2）。所以，F(xiàn)L=1.35×1×2×15×6400×10-3=259.2kN。經(jīng)MIDAS計算，錨板處混凝土局部最大壓力為215.1kN。滿足要求。4.3爬錐處的局部受壓抗剪力計算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范局部受壓承載力計

13、算：FL=1.35cLfcALnL=AbAL式中：FL局部受壓面上的作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值；（kN） fc混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；（15N/mm2） c混凝土強度影響系數(shù)；（查值為1） L混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù)；（2） AL混凝土局部受壓面積；（mm2） ALn混凝土局部受壓凈面積；（mm2） Ab局部受壓計算底面積；（mm2）。ALn=×602-×32.82=7929.9mm2所以，F(xiàn)L=1.35×1×2×15×7929.9×10-3=321.2kN經(jīng)MIDAS計算，爬錐處最大剪力為96.3kN。滿足要求

14、。4.4受力螺栓的抗剪力和抗拉力的計算材料：40Cr受力螺栓為M42螺紋，計算內(nèi)徑為36mm；截面面積為：1017.9mm2；受力螺栓的抗壓、抗拉、抗剪強度查表可知：抗拉屈服強度f=785N/mm2，抗剪強度為fv=400N/mm2。根據(jù)手冊拉完構(gòu)件計算式計算：（1）抗剪驗算：=FvA=96.3×10001017.9=94.6MPa<400MPa（2）抗拉驗算：=FvA=215.1×10001017.9=211.3MPa<785MPa4002+7852=94.64002+211.37852=0.13<14.5承重插銷抗剪力計算承重插銷設(shè)計承載200kN。根

15、據(jù)圖紙可知承重插銷斷面尺寸為：×21×21=1385.4mm2，材料Q235鋼的抗剪強度為125MPa，承重插銷受剪時，共有兩個剪切面，所以承重插銷的承載力為：2×1385.4×125=346kN>200kN。滿足要求。4.6附墻撐強度驗算根據(jù)MIDAS計算結(jié)果，附墻撐位置最大反力為124.1kN，附墻撐的材料為56的圓鋼，長度L=750mm，長細比=750/56=13.4<=350，只驗算強度即可。A=r2=2436mm2=FN=121.4×103/2436=49.8MPa<=215MPa，滿足要求。5 模板驗算5.1混凝土

16、側(cè)壓力計算混凝土作用于模板的側(cè)壓力，根據(jù)測定，隨混凝土的澆筑高度而增加，當(dāng)澆筑高度達到某一臨界時，側(cè)壓力就不再增加，此時的側(cè)壓力即為新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力。側(cè)壓力達到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。新澆混凝土對模板側(cè)向壓力分布見下圖。在建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范(GBJ162-2008)中規(guī)定，新澆混凝土對模板側(cè)向壓力按下式計算，并取其中的較小值：Pmax=0.22t0K1K2V1/2 Pmax=H式中：Pmax -新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力（kN/m2）；-混凝土的重力密度（kN/m3），取25kN/m3t0-新澆混凝土的初凝時間（h），t0=200/（T+15）=8h；V-混凝土

17、的澆灌速度（m/h），取2m/h；h-有效壓頭高度；H-混凝土澆筑層（在水泥初凝時間以內(nèi)）的高度（m），按4.5m；K1-外加劑影響修正系數(shù)，摻外加劑時取1.2；K2-混凝土塌落度影響系數(shù)，當(dāng)塌落度小于30mm時，取0.85；5090mm時，取1；110150mm時，取1.15。Pmax=0.22t0K1K2V1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×21/2=85.87kN/m2則有效壓頭高度：h=Pmax/=85.87/25=3.43mPmax=H=25×4.5=100kN/m2由計算比較可知：新澆混凝土對模板側(cè)向壓力按其中的

18、較小值85.87kN/m2，考慮傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載4kN/m2，分別取荷載分項系數(shù)1.2和1.4，則作用于模板的總設(shè)計值為1.2×85.87kN/m2+1.4×4kN/m2=108.64kN/m2。5.2面板驗算面板采用21mm厚進口維薩板，將面板視為兩邊支撐在木工字梁上的多跨連續(xù)板計算，根據(jù)圖紙面板長度取一塊面板的長度6480mm，木梁間距為270mm，即面板可看作24跨連續(xù)板；寬度可取背楞最大間距1150mm。采用MIDAS建模分別進行強度、剛度驗算。1）面板強度受力驗算：將混凝土側(cè)壓力加載到面板上，面荷載的大小為：q=108.64kN/m2面板應(yīng)力如下圖所示：

19、max=10.4N/mm213N/mm2所以21mm厚面板強度滿足設(shè)計受力的要求。2）面板剛度（撓度）驗算：面板變形如下圖所示：則：fmax=0.50mm<270/400=0.675mm所以21mm厚面板剛度滿足設(shè)計受力的要求。5.3木梁驗算木工字梁作為豎肋支承在橫向背楞上，可作為支承在橫向背楞上的連續(xù)梁計算，根據(jù)圖紙，其跨距分別為850mm、950mm、1050mm、1150mm。采用MIDAS建模分別進行強度、剛度驗算。1）木梁強度受力驗算：木工字梁上的荷載為q=108.64kN/m2×0.27=29.33kN/m木工字梁應(yīng)力如下圖所示：max=7.2N/mm213N/mm2所以木工字梁強度滿足設(shè)計受力的要求。2）木梁剛度（撓度）驗算：面板變形如下圖所示：經(jīng)查看，懸臂部分撓度為0.28mm<L/500=400/50