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3.00%。
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φ42.5*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1.0m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1.5m,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2.5%,所以梁体混凝土自重取26KN/m3,冲击系数取1.1;2、木模板自重取0.75KN/m2;3、钢构自重取78KN/m3;4、方木自重取7.5KN/m3;5、[18槽钢自重:0.23KN/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2.5KN/m2 计算,并以集中荷载2.5KN 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2.0KN/m2,竖向取4.0KN/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:0.9,恒载分项系数为1.2,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<[δm]δ=M/W=(ql2/8)/(bh2/6) <[δm]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=0.9x[(26Hx1.1+7.5x0.012x1)x1.2+(4+2.5)x1.4]=30.89H+8.3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 <[3.00/(30.89H+8.30)]1/2 计算结果如下:当H=0.25+0.25=0.5时,l <0.36m 当H=1.8时,l <0.22m 2、挠度验算条件:f max <[f]f max =5ql 4/384EI <1/400即:ql 4<384EI/5x400其中:E=1x107KN/m 2I=bh 3/12=1x0.0123/12 则:l <[4.42/(30.89H+3.26)]1/4其中q 不计振动荷载当H=0.25+0.25=0.5时:l <0.70m 当H=1.8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:空箱位置腹板位置受力简图(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=0.22rt0β1β2υ1/2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;t0—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1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2,本计算取1.2;β2—混凝土坍落度影响系数,本计算取1.15;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=0.22rt0β1β2υ1/2=0.22x26x4x1.2x1.15x61/2=77.34KN/m2或 P=rH=26x1.8=46.8 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46.8KN/m2。
组合荷载为:q=0.9 x (1.2x46.8x0.25+2x1.4x0.25)=13.266KN/m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1.5mm,I=26.97cm4,W=32.7cm3,E=2.1x105MPa抗弯强度验算:M= ql2/8=13.266x0.32/8=0.149KN·mW=bh2/6=1 x 0.0142/6=32.7x10-6 m3δ=M/W=0.149/32.7x10-6=4.56Mpa<[δ]=215 Mpa2、挠度验算挠度条件:f max<[f]f max=5ql4/384EI<[f]=1/400 =0.75mm其中:E=1x107KN/m2I=bh3/12=1x0.0143/12即:f max= 5ql4/384EI=5x13.266x0.34 x 12/384x1x107x1x0.0143=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<[δm]δ=M/W=(ql2/8)/(bh2/6) <[δm]组合荷载:q=0.9x[(1.1x26x1xH+7.5x1x0.012)x1.2+(4+2.5)x1.4]=30.89H+8.3KN/m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<[17.3/(30.89H+8.3)]1/2计算结果如下:当H=0.25+0.25=0.5时,l<0.85m当H=1.8时,l<0.52m2、挠度验算:条件:f max<[f]f max=5ql4/384EI<1/400即:ql4<384EI/5x400其中:E=1x107KN/m2I=bh3/12=0.1x0.13/12则:l<[16/(30.89H+3.26)]1/4其中q不计振动荷载当H=0.25+0.25=0.5时:l<0.96m当H=1.8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:q=30.89H+8.3KN/m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:q=0.9x[(1.1x26x1.8x1+7.5x0.012x1+7.5x0.1x0.1x2)x1.2+(4+2.5)x1.4]= 64.06KN/m受力简图 (图七)M=ql 2/8=64.06x1.02/8=8.01KN ·m W=1.414x10-4m 3δ=M/W=8.01x103/1.414x10-4=56.65Mpa <[δm ]=145Mpa 2、挠度验算挠度条件:f max <[f]f max =5ql 4/384EI <[f]=1/400 =0.75mm其中:E=2.1x105 MpaI=1272.7cm 4即:f max = 5ql 4/384EI=5x64.06x14 /384x2.1x105x1.2727 x 10-8=0.31<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。
q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:q1= (374.4×1+263.02×0.75)/1.75=326.7KN/mq2= (215.44×1.75+182.13×10.5)/12.25=186.93KN/mq3= (182.13×0.55+240.5×0.3+374.4×0.15)/1=228.51KN/m如下图:228.51KN/m受力简图(图九)⑵、模板自重1、底模和侧模取7.5KN/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。