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连续箱梁桥施工模板和满堂支架计算书

连续箱梁桥施工模板和满堂支架计算书
一、 设计依据
1、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
2、《公路施工手册》(桥涵)下册
3、《公路地基基础设计规范》(JTJ024-85)
4、《公路技术通用设计规范》
5、《公路桥隧设计规范汇编》(JTJ2002.04出版)
6、《桥梁施工百问》
7、《公路桥梁抗风设计指南》同济大学出版社
8、《预应力混凝土连续梁桥设计》范立础主编
9、《结构风压和风振计算》同济大学出版张相庭编著
10、《其他地方施工规范和规定》
二、设计概况
1、《吉林省设计院K16+021.06车行天桥施工图》
2、《满堂支架施工布置图》
横向布置间距分别为100、100、75、75、75、75、100、100厘米。符合规范要求。中间为腹板和顶板和底板,所以加密支柱。横向的支柱用剪力撑连接,做成碗扣支架。
纵向布置间距为:半孔为75、75、100、100、100、100、150、150、150。符合规范要求。纵向的支柱用剪力撑连接,做成碗扣支架。
3、详细布置见《布置图》。
三、材料选取
1、模板用钢模板
2、支架用东北松木支架,最小直径为15厘米
3、上面横撑用军用梁
4、其他数据:施工天数约为60天,设计预拱度为15mm。
三、计算步骤
1、模板施工计算
设计模板、支架考虑荷载
1)模板自重1.1×8=8.8KN/m
2)钢筋混凝土重量:(5+0.84-0.912)×26KN/m3=128.13KN/m
3)施工人员和施工材料、机具等行走运输和堆放的荷载2.5KPa
4)振捣混凝土时产生的荷载2.0KPa
5)因为是夏季施工,所以冬季保温荷载没有,在旱地施工,流水、流冰漂浮物、船只撞击力没有。由于此处风荷载对模板的截面影响较小,可以忽略。(这些都是可变荷载)
强度计算:
均布荷载q0=8.8+128.13+36=172.93KN/m
模板间距为0.15m
所以q=172.93/4×0.15=6.845KN/m
最大弯矩:M=0.1(ql2γ)按照三跨连续梁计算
抗弯截面模量W=2195.66mm3安全系数取1.3计算的到L=0.615m
[σ]=γΜ/W=19.88<[σ容]=145MPa
刚度验算(挠度验算)
f=0.00261(qL2/BC)
经过计算BC=519.23
所以f=0.00261×6.485×0.6152/519.23=0.00001m
即f=0.01mm<[f匀]=1.5mm所以满足设计要求
小说明:上式按照全梁一次浇注计算,选取断面为最大弯矩处断面,如果按照两次浇注,保守取混凝土的50%计算,求得间距L=0.775米,跨中部分间距可相应增大。
2、支架施工设计计算
设计模板、支架考虑荷载
1)模板自重1.1×8=8.8KN/m支架自重为12.4KN/m
2)钢筋混凝土重量:(5+0.84-0.912)×26KN/m3=128.13KN/m
3)施工人员和施工材料、机具等行走运输和堆放的荷载2.5KPa
4)振捣混凝土时产生的荷载2.0KPa
5)因为是夏季施工,所以冬季保温荷载没有,在旱地施工,流水、流冰漂浮物、船只撞击力没有。此处在风口,考虑风荷载(这些都是可变荷载)。

基础承载力计算
1)一个支柱荷载分配的受力为172.93/4×0.6152=16.35KN(其中已经包括支柱自重)
一个枕木上有四个柱16.35×4=65.40KN
根据地基承载力公式σ地基=(65.4+5)/2.5/0.25=112.64Kpa
所以σ地基=112.64Kpa<300Kpa满足要求(已经考虑收缩徐变产生的应力)
2)使用木支架时,要充分考虑木架的支撑时间、潮湿状态下的木材受力状况及木材的质量,因为本桥工期为60天,所以木材强度选取为顺纹受压66.2%,静力弯曲为66.8%,顺纹受剪的58.5%。
3)对现浇梁式桥,计算支架时要考虑横隔板和腹板的超重,该处支架要加强,不应按照均布荷载考虑。按照均布荷载计算要加强支架,即加密支架。
4)支架上的荷载除了上面计算和模板计算荷载同样荷载以外,还应该考虑风荷载的作用。根据《公路技术通用设计规范》2.3.8规定
计算桥梁的强度和稳定时,应考虑作用在桥梁上的风力。由于建桥时,模板、支架较集中,而且面积较大,对于风大地区和风口按照季节性应进行风载计算,计算方法为:
横向风力(横桥方向)
横向风力为横向风压乘以迎风面积。横向风压按照下公式计算
W=K1K2K3K4W0
K1=0.85,K2=1.3,K3=1.0,K4=1.3,W0=600Kpa。
W=0.862Kpa
计算每根柱迎风面积为0.942m2
所以作用在整体支架上每根支柱的作用力为:0.812KN,按照中心集中力加载在支柱上。支柱按照两头铰接计算。
纵向风力可按照横向风力乘以40%在乘以迎风面积计算:得到0.324KN。
按照《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》的木结构的一般规定和构件和构件计算、构件的连接和计算。其中的规定进行。
本支架没有考虑抗风时按照轴心受压构件计算
1、 强度验算
σa=N/Aji<[σa]=14.5×103KPa
2、 稳定验算
σa=N/A0<[σa]=14.5×103KPa
由于支柱间距计算中得到,一个支柱力为N=16.35KN
A0为截面计算面积A0=πd4/4d=0.15m
构件的长细比λ=l0/r=l0/l0为构件长取4米,Im为惯性矩=πd4/64
Am为计算面积
λ=94.267>80此时=3000/λ2=0.3376
σa=4.282×103<14.5×103KPa符合要求

本支架考虑抗风时按照受弯构件的强度计算
当考虑横向风力时,(设计支架时,风力在上部构造的着力点假定在迎风面积的形心上,桥梁上部模板有可能被风力掀离支架时,应计算两者锚固的风力,迎风面积的计算可按照模板的外轮廓线面积乘以系数0.5。因为当支架高度小于6米,或风力较弱时,可不计风载。所以本支架上模板计算未考虑风载,只考虑支架横向和纵向风载。)

因为本支架两端铰接,横向和纵向连接构成一个整体桁架结构,所以把风力作用到形心上,按照结构力学计算原理,根据现有的程序算出各个立杆、斜杆(剪力杆)的水平分力,各个立杆和斜杆的上下的轴向力也能求出。
这样只要计算各个杆就变成了受弯构件,计算弯曲强度和剪切强度即可。
1、 弯曲强度
σw=M/Wji≤[σw]=14.5MPa
σw─计算的弯曲应力
M─计算弯矩(风力产生的弯矩)
Wj─构件计算截面的净截面抵抗矩
经过计算
立柱:σw=M/Wj=7.645MPa≤[σw]=14.5MPa
协支撑:σw=M/Wj=4.563MPa≤[σw]=14.5MPa
符合要求

2、 剪切强度

τ=QSm/bIm≤[τw]=1.5MPa
τ─计算截面中性轴处的弯曲剪应力
Q─计算剪力(风力产生的剪应力)
Sm─计算截面中性轴以上毛截面面积对中性轴的面积矩
b─计算截面中性轴处的截面宽度
Im─计算截面的毛截面惯性矩

经过计算
立柱:τ=QSm/bIm=0.648MPa≤[τw]=1.5MPa
协支撑:τ=QSm/bIm=0.289MPa≤[τw]=1.5MPa
符合要求


当考虑纵向风力时,
纵向风力是横向风力的40%,所以产生的弯曲强度和剪切强度同样满足要求。

说明:计算立柱上下受轴向力时考虑收缩徐变产生的力,以及留预拱度产生的力。本设计适用于碗扣支架和螺栓连接和钉连接。
注意:斜撑布置一般在整架四周满框布置,也应在隔墙及腹板下满框布置。
其他未尽事宜参照《施工规范》和《公路施工手册》(桥涵)下册

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