《满堂支架验算报告-110627》由会员分享，可在线阅读，更多相关《满堂支架验算报告-110627（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、新建铁路南宁至广州线黎塘西至桂平段预应力砼连续梁满堂支架验算报告中南大学二一一年六月目录1、工程概况12、计算参数13、支架立杆验算23.1 荷载计算23.2 强度及稳定性验算33.3 支架抗风验算44、模板强度与刚度验算55、方木强度与刚度验算65.1 横向方木强度与刚度验算65.2 纵向方木强度与刚度验算76、地基承载力计算77、有限元法验算87.1. 有限元模型的建立87.2 有限元分析结果97.3 计算结果对比118、结论12新建铁路南宁至广州线黎塘西至桂平段预应力砼连续梁满堂支架验算报告1、工程概况预应力混凝土连续梁为变截面单箱单室结构，梁体底面位于柱面上，其跨度布置为34.167+
2、62.468+33.584m，全桥采用满堂支架法施工。满堂支架采用的钢管规格为48mm3.5mm。其结构形式如下：纵向立杆间距除中墩15m范围内加密为0.3m，其余均按0.6m间距布置；横向立杆间距从梁体轴线往外分别为0.6m、0.3m、0.6m、0.9m、1.2m，箱梁腹板所对应位置处间距为0.3m；水平横杆底板以下按照0.9m步距布置，底板以上按照0.6m步距布置。具体布置如图1所示。图1 支架横断面布置图2、计算参数各种材料的容重及弹性模量等参数如表1所示。表1 材料特性值名称容重(KN/m3)弹性模量(Mpa)钢材78.52.06105竹胶板250.1105方木8.3311103混凝土
3、263.45104钢管截面特性如表2所示。表2 钢管截面特性外径(mm)壁厚(mm)面积(cm2)截面惯性矩(cm4)截面模量(cm3)回转半径(cm)483.54.8912.195.081.58施工人员、机具运输及堆放荷载取值为F1= 3.0KN/m2。振捣混凝土产生的荷载取值为F2=2.0 KN/m2。倾倒混凝土时冲击所产生的荷载取值为F3=2.0 KN/m2。3、支架立杆验算3.1 荷载计算便于分析起见，在计算过程中假定混凝土为理想流体材料，即材料颗粒之间不存在剪应力，这个假定对于一次浇筑完成的箱梁是恰当的，因为混凝土尚未初凝，应力重分布现象不明显；对于两次浇筑的箱梁，先浇的混凝土底板已
4、经初凝，具备了一定的应力重分布能力，上述假定会有一定偏差，但总体来说底板初凝形成的应力重分布对于支架受力是有利的。由于竹胶板的刚度较小，在浇筑混凝土时作用在底部支架上的荷载是不均匀的，通常腹板位置支架承受的荷载相对较大，翼缘位置支架承受的荷载相对较小，而腹板之间的支架承受的荷载介于上述两者之间。因此，主要对腹板及腹板之间的支架立杆进行强度和稳定性验算，考虑到立杆的布置情况及箱梁截面尺寸，取图2所示三个控制截面进行验算，横截面计算位置如图3所示。进行强度验算时，永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4。图2 计算截面示意图图3 横断面验算位置立杆荷载计算结果如表3所示（截面a-b表示截
5、面a的计算位置b）。表3 立杆荷载计算结果名称截面1-1截面3-2截面2-1截面2-2永久荷载梁体重量(KN/m2)90.1740.20137.5497.76模板重量(KN/m2)0.380.380.380.38方木重量(KN/m2)0.970.900.970.90支架自重(KN)0.550.640.470.55可变荷载(KN/m2)7.007.007.007.00单根立杆荷载效应组合(KN)22.1922.2216.4523.823.2 强度及稳定性验算立杆强度根据以下式子进行验算：立杆稳定性根据以下式子进行验算：N 单根立杆所承受的轴向压力；轴心受压构件的稳定系数；A 钢管横截面面积；钢材
6、的抗压强度设计值，取205 N/ mm2；稳定系数由构件的长细比通过查表而得，其中为钢管的计算长度，验算时按最不利情况取=2.1m。则，对应稳定系数为=0.381。综上，有。故支架强度及稳定性满足要求。3.3 支架抗风验算风荷载作用下立杆的弯矩按以下式子进行计算：其中： la立杆纵距，l0为立杆计算长度，为横向风荷载标准值。 =0.7ZS W0式中：Z-风压高度变化系数，取1.46 S-脚手架风荷载体形系数，取1.3-脚手架挡风系数，取0.087W0-基本风压，计算中取0.862MPa。=0.71.461.30.0870.862=0.1 KN/m2。考虑风荷载效应时，立杆稳定性按下式进行验算：
7、代入数据，得 综上可知支架抗风稳定性满足要求。4、模板强度与刚度验算底模下部支点为规则排列的横向方木，故底模按照均布荷载作用下3跨单位宽度的连续单向板进行验算。单位宽度模板力学性能及计算参数如下：（1）弹性模量E=0.1105MPa；（2）截面惯性矩：I=1001.53/12=28.12cm4；（3）截面抵抗矩：W=1001.52/6=37.50cm3；（4）荷载：q=147KN/m；（5）底模支撑方木的中心间距：l=0.15m；（6）竹胶板抗弯强度设计值：=11MPa。模板强度及刚度分别按以下两式进行验算：则有8.82MPa MPa 故模板强度及刚度均满足要求。5、方木强度与刚度验算5.1
8、横向方木强度与刚度验算横向方木承受底模传递的均布荷载，按照3跨连续梁进行验算。横向方木横断面为10cm5cm矩形截面，其力学性能及计算参数如下：（1）弹性模量E=0.11105MPa；（2）截面惯性矩：I=51000/12=416.67cm4；（3）截面抵抗矩：W=5100/6=83.33cm3；（4）荷载：q=22.05KN/m；（5）纵向方木中心间距（按最不利取）：l=0.6m。（6）木材抗弯强度设计值： =13MPa。横向方木强度及刚度分别按以下两式进行计算：则有 故横向方木强度及刚度满足要求。5.2 纵向方木强度与刚度验算纵向方木承受横向方木传递的集中荷载，考虑到纵横方木的搭接与荷载的
9、不利位置，纵向方木按受集中荷载作用的两跨连续梁进行计算。纵向方木横断面为15cm10cm矩形截面，其力学性能及计算参数如下：（1）弹性模量E=0.11105MPa；（2）截面惯性矩：I=103375/12=2812.5cm4；（3）截面抵抗矩：W=10225/6=375cm3；（4）两相邻立杆纵向间距(按最大取)：l=0.6m；（5）荷载：q=13.23KN；（6）竹胶板抗弯强度设计值： =13MPa。纵向方木强度及刚度分别按以下两式进行计算：则有 故纵向方木的强度及刚度均满足要求。6、地基承载力计算地基承载力按照计算，为单根立杆的轴向力，为立杆底部钢垫板边长，此处为0.15m，为底部混凝土厚
10、度，此处为0.3m，代入数据可得所需地基承载力为42.35KPa，通过地基处理可以达到要求。7、有限元法验算采用有限元软件MIDAS/CIVIL对上述计算内容进行校核。7.1. 有限元模型的建立分别取图2所示截面1和截面2位置处部分梁段进行有限元建模验算，验算时作用于模板上的均布荷载简化为两部分，一为腹板位置的均布荷载，一为腹板之间底板上的均布荷载，两种荷载均按照截面尺寸取最大值。建立有限元模型时，以顺桥向里程增大方向为X轴正向，竖直向上为Z轴正向，Y轴正向按照右手规则确定。支架及方木采用梁单元进行模拟，模板采用板单元进行模拟，支架立杆底部的钢垫板及混凝土垫层均采用实体单元模拟，在混凝土底部节
11、点约束三个方向的自由度，有限元模型如图4所示。 (1) 截面1有限元模型 (2) 截面2有限元模型图4 有限元模型示意图截面1计算模型共14549个节点，11807个单元，其中梁单元1883个，板单元1980个，实体单元7944个；截面2计算模型共16095个节点，14512个单元，其中梁单元3438个，板单元2178个，实体单元8896个。7.2 有限元分析结果考虑到计算时边界条件对局部模型的影响，分析时不考虑模型的边界部分。支架立杆的轴力、轴力作用下的应力、压弯组合应力、地基承载应力分别如图5图8所示。(1) 截面1 (2) 截面2图5 立杆轴力计算结果(单位：KN)(1) 截面1 (2)
12、 截面2图6 立杆轴力作用下的应力(单位：MPa)(1) 截面1 (2) 截面2图7 立杆压弯组合应力(单位：MPa)(1) 截面1 (2) 截面2图8 地基承载应力(单位：KPa)计算模板和方木的应力及位移时，取截面1位置处的立杆间距，截面2位置处的均布荷载，所得结果较之实际情况是偏大的。计算结果分别如图9图12所示。图9 模板应力云图(单位：MPa)图10 横向方木应力图(单位：MPa)图11 纵向方木应力图(单位：MPa)图12 结构变形图(单位：mm)7.3 计算结果对比将有限元计算结果与解析法计算结果进行对比如表4所示。由表4可知，两种方法计算得到的结果是比较接近的，通过有限元解法计
13、算得到的位移较大，这是因为在用解析法进行计算时没有考虑立杆的竖向变形，总体来说最大位移均没有超过4mm。表4 计算结果对比内容解析解有限元解容许值立杆轴力(单位：KN)-23.82-25.64-30轴向强度验算(单位：MPa)-48.71-52.39-205稳定性验算(单位：MPa)-127.85-137.51-205地基承载力(单位：KPa)-42.35-50.43模板应力(单位：MPa)8.829.3513横向方木应力(单位：MPa)9.538.7311纵向方木应力(单位：MPa)7.057.2411最大位移(单位：mm)-0.42-2.46-4立杆压弯+风荷载稳定性验算(单位：MPa)-161.01-2058、结论根据前述计算结果可知，该工程拟采用的满堂支架结构可以满足施工要求。 中南大学 2011年6月 13
