互通匝道桥现浇箱梁贝雷支架计算书本计算书以O匝道桥第6联第一跨为例进行编制,其余跨径小于30m的孔跨类型的支架和模板施工参照该跨径的方案,其余桥宽可参照该跨进行相应调整。
匝道桥第6联第一跨上部构造为单箱单室结构预应力砼连续现浇箱梁体系。
跨径为30m,箱梁高1.80m,等宽段箱梁顶宽10.5m,底板宽3.5m,顶板厚25cm,底板厚25cm,跨中截面腹板厚度50cm,中横梁两侧各2.5m范围内腹板加厚至70cm,端横梁附近2.5m范围内腹板加厚至70cm,其中中横梁厚1.0m,端横梁厚2.0m,横梁处横桥向支座中心距2.0m。
桥面横坡为单向坡%。
一、计算依据㈠、《路桥施工计算手册》;㈡、厦漳高速公路A3合同段两阶段施工图设计文件、技术交底、设计变更、补充、修改图纸及文件资料;㈢、《装配式公路钢桥多用途使用手册》;㈣、《公路桥涵施工技术规范》;㈤、《公路桥涵设计规范》;㈥、《贝雷梁使用手册》;㈦、《建筑结构荷载规范》。
二、支架设计要点㈠、钢管桩基础支架基础采用钢管桩做为基础。
现浇箱梁支架基础平面布置图和现浇箱梁贝雷支架横断面图如上。
O匝道桥第30联第一跨径L=30m桥宽m等截面标准现浇箱梁。
跨中设两个中支墩,中支墩钢桩中心距中心的距离按2.0m设置。
边支墩距两边桥墩边缘1.75m各设置一排钢管桩做为边支墩。
边支墩和各中支墩之间的钢桩中心距中心的距离为12.25m。
每个中支墩:钢管桩φ*0.6cm、7根,钢管桩间距按1.29m布置。
钢管桩上布置2I36b、L>1150cm工字钢作横梁,横梁上布置支架贝雷片纵梁,支架高度8.38m。
㈡、支架纵梁用国产贝雷片支架拼装成支架纵梁,两排一组。
支架结构均采用简支布置。
23#墩~24#墩:跨中设两个中支墩。
23#墩~第一个中支墩、第二个中支墩~24#墩贝雷纵梁计算跨度均为12.25m由11排单层贝雷纵梁组成;贝雷纵梁组与组间距为2m,每组排距除第5、6、7片为0.45m外,其余均按0.9m等间距布置。
㈢、模板及支撑现浇箱梁支架拟采用梁柱式支架。
箱梁模板采用厚度为1.2cm 的竹胶合板;竹胶合板下顺桥向放置10cmx10cm方木,间距由计算推算;10x10cm的方木设[18槽钢做分配梁,间距为100cm;[18槽钢下方安放贝雷片,贝雷片一个断面设计11片,间距如附图所示;贝雷片下方设计2I36工字钢和钢管桩。
其中翼板下支撑采用木模和钢托架,钢托架采用[8槽钢加工,以榀为单位,顺桥向0.8m 设计一榀。
三、受力分析本次计算仅对12.45m的边跨进行计算及受力分析,如果能达到各设计规范要求,则其余跨径小于30m的孔跨一定能满足受力要求。
1、本跨箱梁为等截面箱梁,跨径为30m,箱梁高1.80m,等宽段箱梁顶宽10.5m,底板宽,顶板厚25cm,底板厚25cm,跨中截面腹板厚度50cm,中横梁两侧各范围内腹板加厚至70cm,端横梁附近2.5m范围内腹板加厚至70cm,其中中横梁厚,端横梁厚,具体情况如下图所示。
现浇梁标准断面图 (图一)2、对箱梁截面混凝土的混凝土方量的计算,利用电脑软件精确计算出每个计算节点断面面积。
3、施工时按两步浇筑进行,第一次浇筑底板和腹板混凝土,第二步浇筑顶板及翼板混凝土。
为简化计算,确保安全,计算时假定两步混凝土同时施工。
箱梁节点与节点部分按均布荷载考虑,并取最不利的一片纵梁进行验算。
四、施工荷载计算取值㈠、恒载1、梁体混凝土自重:箱梁混凝土标号为50,配筋率为%,所以梁体混凝土自重取26KN/m3,冲击系数取;2、木模板自重取m2;3、钢构自重取78KN/m3;4、方木自重取m3;5、[18槽钢自重:m;6、贝雷自重取1KN/m(包括连接器等附属物);㈡、活载1、施工人员、机具、材料及其它临时荷载,在计算模板及下面小方木时按均布荷载为m2 计算,并以集中荷载进行比较,取二者产生的弯矩最大者。
2、振捣荷载:水平方向取m2,竖向取m2㈢、荷载组合根据《建筑结构荷载规范》,均布荷载设计值=结构重要性系数×(恒载分项系数×恒载标准值+活载分项系数×活载标准值)。
结构重要性系数取三级建筑:,恒载分项系数为,活载分项系数为1.4。
五、各构件验算㈠、底模板计算1、强度验算]条件:δ<[δmδ=M/W=(ql2/8)/(bh2/6) <[δ]m其中:l—底模板下方木间距(m);b—为模板宽,取b=1m;h—为模板厚,12mm厚胶合板,取h=0.012m;[δm ]—木材抗弯强度,取[δm]=13Mpa;q—作用在模板上的线荷载;q=[(2受力简图(图二)其中:H—为混凝土厚度,将上式代入强度条件有:l<[+]1/2计算结果如下:当H=+=时,l<当H=时,l<2、挠度验算条件:fmax<[f]fmax=5ql4/384EI<1/400即:ql4<384EI/5x400其中:E=1x107KN/m2I=bh3/12=12则:l<[+]1/4其中q不计振动荷载当H=+=时:l<当H=时:l<0.52m因此在腹板的位置采用方木间距为20cm,空箱位置采用35cm倒角介于两者之间间距为30cm。
按以上计算布置可以满足模板强度及刚度的要求。
如下图:受力简图(图三)㈡、侧模计算1、强度验算新浇注混凝土对模板侧压力计算公式:P=β1β2υ1/2或 P=rH其中:P—新浇筑混凝土对侧面模板的最大压力(N/mm2);r—钢筋混凝土的容重,取26KN/m3;t—新浇筑砼初凝时间(h)根据施工情况,本计算取4h;β1—外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取,掺具有缓凝作用的外加剂时取,本计算取;β2—混凝土坍落度影响系数,本计算取;υ—混凝土浇筑速度,本计算取6m3/hH—混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度,本计算取最大值为1.8m;P=β1β2υ1/21/2=m2或 P=rH== KN/m2根据取两式结果的较小值及混凝土侧压力不宜超过90KN/m2的规定,所以P取m2。
受力简图(图四)Q235钢材的抗拉强度设计值为215MPa,钢托架的允许挠度:面板为,I=,W=,E=抗弯强度验算:M= ql2/8= x 6= m3δ=M/W==<[δ]=215 Mpa2、挠度验算挠度条件:fmax<[f]f=5ql4/384EI<[f]=1/400 =0.75mmmax其中:E=1x107KN/m2I=bh3/12=12= 5ql4/384EI= x 12/即:fmax=0.61 mm<0.75mm故抗弯强度以及挠度满足要求。
㈢、10x10cm方木计算取1米板宽计,按最不利荷载进行计算。
1、强度验算条件:δ<[δ]m]δ=M/W=(ql2/8)/(bh2/6) <[δm组合荷载:受力简图(图五)其中:H—为混凝土厚度,将上式代入强度条件有:l<[+]1/2计算结果如下:当H=+=时,l<0.85m当H=时,l<0.52m2、挠度验算:<[f]条件:fmaxf=5ql4/384EI<1/400max即:ql4<384EI/5x400其中:E=1x107KN/m2I=bh3/12=则:l<[16/+]1/4其中q不计振动荷载当H=+=时:l<当H=时:l<0.72m经以上计算分折,方木间距控制50cm为宜,这样布置可以满足方木强度及刚度的要求。
如下图:受力简图(图六)钢托架以榀为单位,沿桥纵向每0.8m间距设一道钢托架。
钢托架采用[8的槽钢加工而成,强度要达设计要求。
㈣、[18槽钢分配梁验算取最高梁处腹板进行计算,间距按1m设计。
1、强度验算组合荷载:受力简图(图七)M=ql2/8=-4m3、挠度验算<[f]挠度条件:fmax=5ql4/384EI<[f]=1/400 =0.75mmfmax其中:E= MpaI=1272.7cm4= 5ql4/384EI= / x 10-8即:fmax=<0.75mm㈤、贝雷支架纵梁在均布荷载下的计算本计算按最不利因素考虑,取第六跨CD段进行验算。
受力简图(图八)1、荷载组合⑴、底板计算有效宽度按9米计,在AutoCAD中进行计算得出,混凝土自重为:q= ×1+×/=m1= ×+×/=mq2q= ×+×+×/1=m3如下图:受力简图(图九)⑵、模板自重1、底模和侧模取m3,弧形架采用外径48mm、壁厚3.0mm 普通钢管和8号槽钢, 8号槽钢8.04kg/m,钢管每米自重3.33 kg/m。
×+×)×10×2]/1000=m2、内模取m3,×(1××+20××+2×××)=m模板总线荷载+= KN/m⑶、10x10cm方木自重×16=m⑷、[18槽钢自重[18槽钢重量10.1Kg/m,按1m范围以2根进行计算(××10)×2=m⑸、贝雷纵梁贝雷自重取1KN/m ,1×11=11 KN/m各构件均布荷载为:+++11=m则组合荷载为:q 1= ++(36+=+=mq 2= ++(36+=+=mq 3= ++(36+=+=m2、验算强度贝雷片力学性能为:I= 250500cm 4W= 3578.5 cm 3[M]= ·m[Q]=受力简图 (图十)⑴、AB①、纵梁最大弯距M max =q 2l 22/8=·m单片贝雷片承受弯矩:M=11=·m <[M]=·m满足要求。
②、纵梁最大剪力A 支点:Q maxB 支点:Q max单片贝雷片容许剪力:A 支点:Q=11=<[Q]=B 支点:Q=11=<[Q]=满足要求。
3、挠度验算⑴、AB 跨12.25m 贝雷纵梁最大挠度f max =5q 2l 4/(384EI)4/=1.68cm[f]=L/400=1225/400=3.06cmf<[f]max满足规范要求。
㈥、单片贝雷片最不利荷载计算根据桥的横断面图,在CD跨当中从两边向中间数第二片贝雷片承受正上方的混凝土面积最大,荷载最大,处在最不利荷载位置。
如下图所示:贝雷梁横断面图(图十一)其中两片贝雷各承重:q=[(×1+×+×+×+×)/15]=++= KN/m10x10cm[18槽钢自重:(1××10)×2=m贝雷自重:1×1=1 KN/m各构件均布荷载为:+++1 = KN/m最大剪力:= ql/2=+×2=<[Q]= KN/mQmax满足要求。
最大弯矩:M=ql2/8=+8= <[M]= KN/mmax满足要求。