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钢混结合段支架受力计算

来源:小奈知识网
钢混结合梁支架结构施工计算书

第一部分 计算说明

一、计算依据

1、《工程施工图设计》。

2、《公路桥涵施工技术规范》(JTG_TF50-2011)。

3、《建筑工程碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)。

4、《路桥施工计算手册》。

5、《钢结构设计手册》(GB 50017)。

6、《木结构设计规范》(GB50005)。

7、《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)。

第二部分 桥面板支架计算书

一、底模受力计算

桥面板钢筋混凝土结构厚度为203——226.5cm ,底模采用15mm竹胶板,下方横铺10*10cm 方木,间距25cm,方木下方纵铺[12a 槽钢,间距为46.5cm ,槽钢下方设置站立式[12a 槽钢,高度26.5cm ,纵横向间距分别为65cm 和46.5cm ,站立式[12a 槽钢下方为I25a工字钢,工字钢

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插入下塔柱立墙顶的预留槽内(在立墙浇筑时预留好),待钢混结合段施工完成后用C50砼填补。

1)荷载取值:

(1)最不利位置:最不利荷载位置梁高h=2.26m,gk1=2.26m×26kN/m3 =58.8 kN/m2

(2)竹胶板自重标准值:gk2=0.2KN/m2

(3)施工人员及机械设备均布活荷载:qk1=2.5 kN/m2

(4)振捣砼时产生的活荷载:qk2=2.0 kN/m2

2)模板力学性能

模板材料为竹胶板,其力学指标值为f=13Mpa,弹性模量为:E=0.1*105Mpa,模板厚度d=0.015m。模板截面抵抗矩和模板截面惯性矩取宽度为1m计算:

模板截面抵抗矩W=bh2/6=1×0.0152/6=3.75×10-5m3

模板截面惯性矩I =bh3/12=1×0.0153/12=2.812×10-7m4

模板支撑肋中心距均为0.25m,模板在桥纵向按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

3)强度计算(公式参照《路桥施工计算手册》)

____________________________________________ 中铁24局集团***********************工程**标项目部 第2页

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模板上的均布荷载设计值为:

q1=(1.2×(gk1+ gk2)+1.4×(qk1+ qk2))×1m=77.1KN/m

Mmax=0.1ql2=0.1×77.1×0.252KN.m=0.482KN.m

σmax= M/W=0.482KN.m/3.75×10-5m3=12.86Mpa<f=13 Mpa 【可】

4)刚度计算(公式参照《路桥施工计算手册》)

q1= (gk1+ gk2)×1m=(58.8+0.2)×1=59KN/m

则挠度为:

δ实=qL4/128EI=(59×0.254×103) /((128×0.1×105×106) ×(2.812×10-7))=6.4×10-4(m)<δ允

=L/250=0.25/250=10×10-4m【可】

二、横向内楞10*10cm 方木受力分析

内楞方木间距为25cm,方木为10×10cm。

内楞按三跨连续梁计算,每跨跨度为46.5cm

内楞(方木)的截面惯性矩,I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4

____________________________________________ 中铁24局集团***********************工程**标项目部 第3页

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内楞(方木)的截面抵抗矩W=bh2/6=100×1002/6=16.67×104mm3

内楞线荷载为:

q= p×250mm=77.1KN/m2×250mm=19.3N/mm

Mmax=ql2/10=19.3×4652/10=417314N·mm

σ= Mmax/W=417314/16.67×104=2.51 N/mm2≤f=10N/mm2 刚度满足要求

挠度ω=ql4/150EI=19.3×4654/150×9.5×103×8.33×106=0.76mm≤L/250=1.86mm 挠度满足要求

三、外楞[12a 槽钢受力分析

外楞[12a 槽钢间距为46.5cm,按三跨连续梁计算,每跨跨度为65cm,外楞[12a槽钢自重q自重

=0.124kN/m

外楞[12a的截面惯性矩Ix =391×104mm4

外楞[12a的截面抵抗矩Wx =62.1×103mm3

外楞线荷载为:

q= p×465mm=77.1KN/m2×465mm=35.86N/mm

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Mmax=(q+q自重)l2/10=(35.86+0.124)×6502/10=1520324N·mm

σ= Mmax/W=1520324/62.1×103=24.5 N/mm2≤f=210N/mm2 刚度满足要求

扰度ω=(q+q自重)l4/150EI=(35.86+0.124)×6504/150×210×109×391×104=5.2*10-8mm≤L/250=2.6mm 挠度满足要求

四、站立式[12a 槽钢受力分析

站立式[12a 槽钢高26.5cm,高度较低,不属于长细杆件,其应力满足要求即可。

最不利荷载位置梁高h=2.26m,gk1=2.26m×26kN/m3 =58.8 kN/m2

竹胶板及方木自重:gk2=0.5KN/m2

施工人员及机械设备均布活荷载:qk1=2.5 kN/m2

振捣砼时产生的活荷载:qk2=2.0 kN/m2

外楞[12a槽钢自重:gk3=0.124kN/m

站立式[12a 槽钢自重:gk4=0.124kN/m×0.265m =0.033 kN

则每根站立式[12a 槽钢承受的竖向压力为:N=(1.2*(gk1+ gk2)+1.4*(qk1+ qk2))*0.65m *0.465m + gk3*0.65m + gk4=23.42KN

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钢管柱压应力σ=N/A=23.42×103/(15.7×10-4)=14.92 MPa<f=140MPa【可】

第三部分 现浇悬臂板支架计算书

主塔位置箱梁悬臂板采用现浇法施工,每侧现浇悬臂板长10m,板厚26cm ,宽度为740cm ,每隔250cm 设有一道托梁(现浇段悬臂板中间位置对称布置),每侧3道托梁,托梁宽30cm ,悬臂根部高度为168cm ,末端高度为30cm 。结合现场实际,采用钢管柱满堂支架法施工,纵桥向设置3排钢管柱,间距为5m ,每排2根,里侧一根高度为13.23m 左右,外侧一根高度为15.10m 左右,钢管直径426mm ,壁厚10mm ,由于钢管柱较高,为提高整体稳定性和受力均衡,每排钢管柱之间设置数道剪刀撑,剪刀撑采用槽钢与钢管柱焊接牢固。钢管顶部设置横向双拼25工字钢,上方设置13道纵向双拼[12a 槽钢,双拼[12a槽钢间距60cm 。双拼[12a槽钢上方为桥面悬臂板的满堂支架体系和托梁的模板及支撑架体系。由此建立力学模型原则如下:悬臂板及其模板支架体系自重为均布荷载,托梁及其模板支架体系自重为集中荷载。

一、荷载取值

(1)施工人员及机械设备均布活荷载:qk1=2.5 kN/m2

(2)振捣砼时产生的均布活荷载:qk2=2.0 kN/m2

(3)悬臂板厚度0.26m ,gk1=0.26m×26kN/m3 =6.76 kN/m2

(4)支架体系自重:gk2=0.5KN/m2

(5)竹胶板及方木自重:gk3=0.5KN/m2

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(6)纵向双拼[12a槽钢自重:gk4=2×0.124kN/m=0.248 kN/m

(7)偏于安全考虑,托梁自重按全长厚度均为1.68m 计算,则托梁自重产生集中荷载为gk1=1.68m×0.3m ×7.4m ×26kN/m3 =97 kN,托梁采用钢模板及支撑体系,每平米自重为2.5KN,则钢模板及支撑体系自重产生的集中荷载为(0.3m ×7.4m +1.68 m×7.4 m×2侧)×3KN/m2=67.76 kN。

二、纵向双拼12a槽钢受力分析

[12a的截面惯性矩Ix =391×104mm4,截面抵抗矩Wx =62.1×103mm3

则对每一道纵向双拼[12a槽钢,横向间距为0.6m ,按两跨连续梁计算,每跨跨度为5m,则力学模型如下:

1)每组双拼槽钢在均布荷载作用下,受力简图如下:

线荷载

为:q=(1.2×(gk1+ gk2+ gk3)+1.4×(qk1+ qk2))×0.6m+0.248 kN/m =9.62 kN/m=9.62N/mm

则M跨中=0.07q L2=0.07×9.62 N/mm×50002= 16835000 N·mm

MB=—0.125q L 2=—0.125×9.62 N/mm×50002=—30062500 N·mm

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跨中挠度为f =0.521 q L 4/100EI=0.521×9.62 N/mm×50004/100×210×109×2×391×104mm4=0.00002mm

支座反力为QA=QC=0.375 q L=0.375×9.62 kN/m×5m =18.1 kN

QB=1.25 q L=1.25×9.62 kN/m×5m =60.125 kN

2)在集中荷载作用下,受力简图如下:

每一组双拼槽

钢的集中荷载为p=(97kN+67.76kN)/13=164.76kN/13=12.674kN

则M跨中=0.156p L =0.156×12674N× 5000mm =9885720 N·mm

MB=—0.188 p L =—0.188×12674N× 5000mm =—11913560 N·mm

跨中挠度为f =0.911 p L 3/100EI=0.911×12674N×50003/100×210×109×2×391×104mm4=0.0000088mm

支座反力为QA=QC=0.312 p =0.312×12.674kN=3.955KN

QB=(1+1.376) p =2.376 p =2.376×12.674kN=30.114 kN

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两组叠加后,双拼槽钢的受力情况为

M跨中=0.07q L2+0.156p L=16835000 N·mm+9885720 N·mm=26720720 N·mm

MB=(—0.125q L 2)+(—0.188 p L)=—30062500 N·mm+(—11913560 N·mm)=-41976060 N·mm

跨中挠度为f=0.00002mm+0.0000088mm=0.0000288mm≤L/400=12.5mm 挠度满足要求

支座反力为QA=QC=0.375 q L+0.312 p=18.1kN+3.955KN=22.055KN

QB=1.25 q L+(1+1.376) p =60.125 kN+30.114 kN=90.249KN

则σ跨中= M跨中/W=26720720N·mm /2*62.1×103mm3=215N/mm2≥f=210N/mm2

σB= MB/W=-41976060N·mm/2*62.1×103mm3=338N/mm2≥f=210N/mm2 建议改为双拼20a 槽钢

三、横向双拼25工字钢受力分析

注意:关键是q的确定,注意均布荷载以及集中荷载一起考虑,最后还要换成线荷载,线荷载则需要结合上文纵向双拼12a槽钢受力分析的相关内容来进行

由以上力学分析可知,中间一排钢管柱的反力最大,因此其顶上的工字钢的荷载应为最不利荷载,

____________________________________________ 中铁24局集团***********************工程**标项目部 第9页

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力学模型为两端带悬臂的简支梁模型,承受均布荷载,受力简图如下:

1、求支点反力

对B点,由∑M=0列公式:q L1*L1/2+fc*L2=q(L2+L3)* (L2+L3)/2,解得

f c= q(L2+L3)2/(2 L2)- qL12/(2 L2)

对C点,同理解得f B= q(L1+L2)2/(2 L2)- qL32/(2 L2)

2、求各段最大弯矩

对AB段,B点弯矩最大,且为负弯曲,MB= q L1*L1/2

对CD段,C点弯矩最大,且为负弯曲,MC= q L3*L3/2

对BC段,先确定两个零点弯矩的位置,再求出最大正弯矩

则在B点附近,由∑M=0列公式:

q( L1+X1)*(L1+X1)/2=f B* X1,解得X1=

____________________________________________ 中铁24局集团***********************工程**标项目部 第10页

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同理在C点附近,由∑M=0列公式:

q( L3+X2)*(L3+X2)/2=f C* X2,解得X2=

解得X1、X2后,则BC段最大弯矩位置在(L2- X1-X2)/2的位置处。则可求出相应弯矩值。

解得弯矩之后即可捡算工字钢应力和挠度(分跨中和悬臂端)了,好在两端为悬臂端,跨中挠度可以抵消一部分,跨中挠度应该比较小,最好是用软件来计算比较方便。

四、钢管柱受力分析

里侧一根高度为13.23m 左右,外侧一根高度为15.10m 左右,钢管直径426mm ,壁厚10mm ,1、荷载取值

外径Ф426mm,壁厚δ=10mm钢管,其几何特征:

I=π×(D4-d4) /64= π×(724-714) /64=71774.3cm4

A=π (D2-d2) /4= π×(722-712) /4=112.31cm2

回转半径:i==25.28cm=252.8mm IA柱长 L内=13.23m L外=15.10m

则长细比λ= L0/r=8250/252.8=32.6<[λ]=150

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查表知轴心受压稳定系数ψ=0.91

钢管柱压应力σ=N/(A×ψ)=245.2×103/(112.31×0.91×10-4)=23.99 MPa<f=215MPa

____________________________________________ 中铁24局集团***********************工程**标项目部 第12页

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