满堂支架结构验算
一、总体设计说明
采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管支架。
梁重分配原则为:假定箱梁腹板的重量仅由腹板下的立杆承受,顶板和底板的重量之和仅由底板下的立杆承受,翼缘板的重量仅由翼缘板下的立杆承受。
具体布置为:
①在全桥长度范围内,底板下的立杆布置为(纵距×横距)90cm×30cm;翼缘板下的立杆布置为90cm×90cm。
考虑到腹板较重,腹板下立杆布置为90cm×30cm。
立杆步距均为90 cm。
②纵木采用10cm×10cm方木,间距20cm沿横桥向满铺,横木采用15cm ×15cm方木。
③剪刀撑设置:横向剪刀撑每间隔6m设置一道,纵向剪刀撑在两个腹板下及两侧外围均需设置一道,共计4道。
支架的详细布置见设计图。
二、支架基本承载力与设计荷载
1、支架基本承载力
Φ48×3.5mm碗扣式钢管,立杆、横杆承载性能见表1。
表1立杆、横杆承载性
2、设计荷载
(1)箱梁自重,箱梁混凝土容重26KN/m3;
(2)模板荷载,按 5.5 KN/m2计;
(3)施工荷载,按3.0 KN/m2计;
(4)砼振捣荷载,按2.5 KN/m2计;
(5)倾倒混凝土荷载,按3KN/m2计;
(2)~(5)荷载合计为14 KN/m2。
三、立杆竖向承载力验算
1、0#-1#梁段(梁高3.05m)腹板下立杆荷载分析:
碗扣式立杆分布90cm×30cm,层距60cm。
图中三个截面分别代表纵断面不同部位:1、端头截面1为0#端头向大里程方向200cm处,2、端头截面2为1#端头向小里程方向100cm处,3、跨中截面为梁体跨中处。
综合考虑,则:
端头截面1
连续梁单侧截面翼板面积:g1=1.48m2;
连续梁单侧截面腹板面积:g2=5.02m2;
连续梁单侧截面中板面积:g3=2.56m2;
连续梁单侧截面中板面积:g4=6.75m2;
1、中板处断面面积为6.75 m2,6.75×26/3.1=56.61KN/m2,
荷载组合:1.2×56.61+1.4×14.0=87.5KN/m2,
则单根立杆受力为:N=87.5×0.9×0.3=23.62KN<[ 35 KN](满足)。
2、梁段翼缘板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布90cm×90cm,横杆层距(即立杆步距)90cm。
翼缘板处断面面积为1.48 m2,1.04×26/3 .34=8.09KN/m2,
荷载组合:1.2×8.09+1.4×14.0=29.308KN/m2,
则单根立杆受力为:N=29.308×0.9×0.9=23.74KN<[ 35 KN ](满足)。
3、立杆稳定性
①立杆计算长度
Lo=层距+2a=1.2m,其中层距0.6m。
a---模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度,取0.3m。
②钢管截面特性
外直径Φ48mm,壁厚3.5mm,截面积A=4.893cm2,惯性矩I=12.187cm4,回转半径r=1.578cm。
③立杆稳定性计算
长细比λ=Lo/r=120/1.578=76.0,查表知折减系数φ=0.744
Nmax/φA=(23.62×10³)/(0.744×4.893×10²)
=64.883MPa<[140MPa]
结论:立杆稳定性满足
跨中截面
连续梁单侧截面翼板面积:g1=1.48m2;
连续梁单侧截面腹板面积:g2=3.91m2;
连续梁单侧截面中板面积:g3=1.402m2;
连续梁单侧截面中板面积:g4=3.2865m2;
1、中板处断面面积为3.286m2,3.286×26/2.55=33.504KN/m2,
荷载组合:1.2×33.504+1.4×14.0=59.8KN/m2,
则单根立杆受力为:N=59.8×0.9×0.6=32.29KN<[ 35 KN ](满足)。
2、梁段翼缘板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布90cm×90cm,横杆层距(即立杆步距)90cm。
翼缘板处断面面积为1.48 m2,1.04×26/3 .34=8.09KN/m2,
荷载组合:1.2×8.09+1.4×14.0=29.308KN/m 2,
则单根立杆受力为:N=29.308×0.9×0.9=23.74K N<[ 35 KN ](满足)。
3、立杆稳定性
①立杆计算长度
L o=层距+2a=1.2m,其中层距0.6m 。
a ---模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度,取0.3m 。
②钢管截面特性
外直径Φ48mm,壁厚3.5mm ,截面积A=4.893cm 2,惯性矩I =12.187cm4,回转半径r=1.578cm 。
③立杆稳定性计算
长细比λ=Lo/r=120/1.578=76.0,查表知折减系数φ=0.744 Nma x/φA=(32.29×10³)/(0.744×4.893×10²) =88.69MPa<[140MPa ] 结论:立杆稳定性满足
跨中截面按单根立杆受力最大,迈达斯civi l建立模型,分析如下: 强度分析:
立杆:72.28[]140MPa MPa σσ=<= 满足要求 横杆:12.32[]140MPa MPa σσ=<= 满足要求
强度分析:
=<满足要求
1.1553
f mm mm
四、地基承载力验算
地基反力由迈达斯civil建模得结果:
模型反力由以上计算数据可得各部位地基受力如表1所示。
表1 地基承载力验算
注:根据表中计算结果,C20混凝土垫层厚度为0.2m。
五、纵、横木验算
5.1小纵木验算
小纵木采用10cm×12cm方木(红松木),其容许应力:[σ
]=12 Mpa,
w
弹性模量:E=9×103 Mpa,跨中最大挠度要求满足f<L/500,L为计算跨度。
在底板下间隔30cm满铺,在翼缘板下间隔40cm满铺。
为安全起见,纵木的力学计算模型采用简支梁,其强度及挠度的验算结果见表2。
表3 纵木强度及挠度验算结果
从以上验算结果可知,纵木强度及挠度验算结果满足规范要求。
5.2大横木验算
]=12 Mpa,弹大横木采用15cm×15cm方木(红松木),其容许应力:[σ
w
性模量:E=9×103Mpa,跨中最大挠度要求满足f<L/500,L为计算跨度。
其强度及挠度的验算结果见表4。
表4 横木强度及挠度验算结果
从以上验算结果可知,横木强度及挠度验算结果满足规范要求。