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现浇箱梁碗扣式满堂支架设计及计算

目录1工程概况…………………………………………………31.1 总概况………………………………………………31.2 主线k135+525桥左幅第7联 (3)2支架初步设计 (3)2.1 立杆及横杆的初步设计 (3)2.2 底模、纵横梁的初步设计 (4)2.3 碗扣式满堂支架搭设布置图 (4)3支架检算 (5)3.1 荷载计算 (5)3.2 底模检算 (7)3.3 横梁检算 (8)3.4 纵梁检算 (10)3.5 立杆检算 (12)3.6 地基承载力检算 (14)3.7 结论 (16)4结束语 (16)1 工程概况1.1 总概况xx高速象鼻互通立交位于xx,为连接己通车内宜高速公路和拟建的xx高速公路而设,互通区起点里程为xx,终点里程为xx,互通区内共设主线桥4桥,匝道桥6座,桥梁的形式主要为3跨或4跨为一联现浇连续箱梁。

施工方案确定中对于地基承载力高、墩柱高度小于15m的桥跨考虑采用碗扣式脚手架搭设满堂红作为支架体系,整个象鼻互通工程共计有22联现浇箱梁采用该体系。

1.2 主线K135+525桥左幅第7联本联跨上部结构为19+19+15m钢筋混凝土现浇连续箱梁,箱梁高度为1.4m,底板、顶板厚度均为0.25m,桥面宽为12m,底板宽为7.5m,共有408.9m3C40混凝土。

下部为1.6×1.6m和1.4×1.4m钢筋混凝土方墩,墩柱倒角为0.2×0.2m,墩柱平均高度为7m。

2 支架初步设计2.1 立杆及横杆的初步设计根据经验及初略计算,来选定立杆间距。

腹板箱梁重Q1=26×1.4=36.4kn/ m2,空心段箱梁重Q2=26×0.5=13kn/m2,底板宽b=7.5m,箱梁长s=53m,单根立杆允许承载力估算保守取[N]=40kn。

腹板处每平方米需要立杆根数:1.2Q1/[N]=1.1;取安全系数1.3,则为1.43。

空心段每平方米需要立杆根数:1.2Q2/[N]=0.4;取安全系数1.3,则为0.52.所以选定空心段底板立杆纵横向间距为:0.9×0.9=0.81m2<1/0.52=1.92 m2,满足要求。

腹板及中、端横梁等实心处立杆间距为:0.6×0.9=0.54m 2<1/1.43=0.70 m 2,满足要求。

由于箱梁高仅为1.4m ,立杆间距一般取1.2m 。

2.2 底模、纵横梁的初步设计底模采用竹胶板。

根据经验,由于箱梁高度仅为1.4m ,一般选用1.5cm 厚的高强度竹胶板。

纵横梁均采用方木,宽度均为0.1m ,方木允许受弯强度为[σ]=12Mpa ,纵梁高为h1,横梁高为h2。

据经验及初略计算,来选定纵梁的高度、横梁的高度及横梁间距。

横梁间距一般选择0.3m 。

根据公式[σ]=M/W 、M=QL 2/8及W=bh 2/6,得出h=][432 b QL 。

纵梁高h1的确定:取Q=36.4×0.9=32.76kn/m ,L=0.9m ,b=0.1m ,[σ]=12Mpa ,得出h1=0.13m ,故取0.15m ;横梁高h2的确定:取Q=36.4×0.3=10.92kn/m ,L=0.9m ,b=0.1m ,[σ]=12Mpa ,得出h1=0.074m ,故取0.1m 。

2.3 碗扣式满堂支架搭设布置图3 支架检算碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程:箱梁钢筋混凝土和内模系统的自重及施工临时荷(活载)通过底模传递到横梁上,横梁以集中荷载再传递给纵梁,纵梁以支座反力传递到每根立杆,立杆通过底托及方木传递至钢筋混凝土基础、地基。

下面以这种力的传递方式依次对支架的底模、横梁、纵梁、立杆、地基承载力进行检算。

3.1 荷载计算3.1.1 竖向荷载计算①本桥钢筋混凝土配筋率>2%,所以钢筋混凝土容重取26Kn/m3,以K135+525桥左幅第7联为例,箱梁混凝土体积为408.9m3,所以按照最不利工况,将翼缘板部分的混凝土重量折算到底板上,混凝土的容重如下计算:F1=V ×γ÷V ’=32.24kn/m 3式中:V 为整联箱梁混凝土体积;γ为钢筋混凝土的容重,取26KN/m 3;v ’为除去翼缘板箱梁混凝土体积。

对于腹板、横梁等实心段,混凝土高度h1=1.4m ,空心段混凝土高度为h2=0.5m 。

故,实心段混凝土容重:F1a=F1×h1=45.14kPa ,空心段混凝土容重:F1b= F1×h2=16.12kPa 。

②模板自重,一块1.22m ×2.44m 竹胶板的质量为32kg :F2=32kg ×9.8N/kg ÷(1.22m ×2.44m)=105.35Pa③纵横梁方木荷载:cm cm 1010⨯方木:g1=0.1m ×0.1m ×7.5m ×(1/0.25+1)×γ÷(7.5m ×1m)=0.375kpacm cm 1510⨯方木:g2=0.1m ×0.15m ×11×γ÷7.5m=0.165kpa 式中:γ——取3/5.7m KN④内模及支撑荷载,取3kpa :F3=3kpa⑤临时荷载施工人员及机具:G1=2.5kPa振捣荷载:G2=2.0 kPa则临时荷载为:G=4.5kpa3.1.2 水平荷载计算根据《桥涵施工手册》查得:①混凝土振捣时对侧模的荷载取:KPa 4②新浇混凝土对侧模的最大侧压力取以下两者的较大值: kpa h P c 4.364.1261=⨯==γkpa h k P c 76.3205.1262.12=⨯⨯==γ式中:c γ--混凝土的容重,取26Kn/m 3 ;k --外加剂影响修正系数,不掺外加剂取1,否则取1.2;v --混凝土浇注速度,取0.5h m /;h --有效压头高度,由v/T=0.5/25=0.02<0.035,故,m T v h 05.115/5.09.2422.0/9.2422.0=⨯+=+=T --混凝土入模温度,取25C ︒故有:KPa P 4.36max =正常计算应计算风载,但是由于宜宾地区常年均为微风,可以不考虑风载。

3.2 底模检算A 、模板的力学性能(取10cm 宽度模板进行计算)①弹性模量(厂家提供数据)E=948Mpa②截面惯性矩I=bh 3/12=0.1×0.0153/12=2.813×10-8m ·③截面抵抗矩W= bh 2/6=0.1×0.0152/6=3.75×10-6m 3B 、模板受力计算底模下的横梁间距30cm,可以把底模简化为三跨连续梁进行计算,其弯矩最大值位于跨中两支座处截面、挠度最大值位于边跨跨中截面。

按照最不利工况,对腹板、横梁等实心段进行验算,空心段荷载较实心段小,故不进行验算。

强度检算荷载组合为:①+②+④+⑤;刚度检算荷载组合为:①+②+④①底模强度检算q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.2 kPaq=q’×0.1m=64.2×0.1=6.42kN/m查表Ⅱ-3,Mmax=1/10×ql2=0.040 kN·mσ=Mmax/W=15.4MPa≤[σW]=47MPa 满足要求。

本支架各部件(除去立杆)均为受弯构件,仅需要检算弯矩,下同不再赘述。

②底模刚度验算q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=57.87 kPaq=q’×0.1m=57.87×0.1=5.79kN/m查表Ⅱ-3,f=0.677×ql4/100EI=0.19mm≤[f]=0.3m/400=0.75mm 满足要求。

3.3 横梁检算A.横梁力学性能①弹性模量E=10×103Mpa②截面惯性矩I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4③截面抵抗矩W= bh2/6=0.1×0.12/6=0.167×10-3m3B、横梁受力计算横梁间距0.3cm,可以把横梁简化为三跨连续梁进行计算,其弯矩最大值位于跨中两支座处截面、挠度最大值位于边跨跨中截面。

按照最不利工况,对腹板、横梁等实心段进行验算,空心段荷载较实心段小,故不进行验算。

按照最不利工况,对腹板、横梁等实心段和空心段分别进行验算。

强度检算荷载组合为:①+②+③+④+⑤;刚度检算荷载组合为:①+②+③+④①横梁强度验算q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.2 kPaq=q’×0.3m+g=19.34kN/m式中g为方木自重,g=7.5kn/m3×0.1m×0.1m=0.075kn/m查表Ⅱ-3,Mmax=0.1×ql2=0.7 kN·mσ=Mmax/W=4.2MPa≤[σW]=12MPa 满足要求。

查表Ⅱ-3,最大支座反力R=1.1ql=1.1×19.34×0.6=12.76kn②横梁刚度验算q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=57.87 kPaq=q’×0.25m+g=57.87×0.25+0.075 =17.44kN/m式中g为方木自重,g=7.5kn/m3×0.1m×0.1m=0.075kn/m查表Ⅱ-3,f=0.677ql4/100EI=0.9mm≤[f]=0.6m/400=1.5mm 满足要求。

3.4 纵梁检算A.纵梁的力学性能①弹性模量E=10×103Mpa②截面惯性矩I=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5m4③截面抵抗矩W= bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3B、纵梁验算对腹板等实心段纵梁进行验算,因为跨度一致,所以如果实心段纵梁满足要求,空心段也能满足要求,故不对空心段的纵梁进行验算。

实心段简化为三跨连续梁进行验算,并且集中荷载对称布置。

纵梁受到10个横梁集中荷载和自重均布荷载的作用,计算弯矩和挠度的时候,可以按照集中荷载和均布荷载两种形式进行叠加。

集中荷载P=R=12.76KN均布荷载q=11.261 ×9.8=0.110kN/M,纵梁容重为11.261kg/m 最大弯矩位于跨中两支座处的负弯矩:查表Ⅱ-3,Mmax=0.267Pl+0.1ql2=3.12 kN·m ;σ=Mmax/W=8.32MPa≤[σW]=12MPa 满足要求。

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