青田县瓯江四桥(步行桥)工程跨瓯江连续梁挂篮悬浇施工方案0#块支架计算书计算:复核:审核:中铁四局集团有限公司青田县瓯江四桥(步行桥)工程项目经理部2016年11月10日 目 录1 编制依据 12 方案简介 13 主要材料特性及参数 24 荷载计算 24.1 荷载类型 24.2荷载组合 34.3荷载计算 35 0#块托架结构计算 55.1 计算模型及边界条件设置 55.2计算结果分析 55.2.1 纵向I25a工字钢纵梁分析 55.2.2 横向双拼I45a工字钢横梁分析 65.2.3 顺桥向牛腿分析 65.2.4 斜撑分析 75.2.5 管桩分析 85.2.6 整体变形分析 96 0#块内模、翼缘板支架计算 96.1 内顶板、翼缘板底方木计算 9 6.2 侧模计算 127 临时固结计算 157.1 工况分析 157.2 正常施工分析 167.3 偶然状态分析 17青田项目0#段托架检算书1 编制依据(1)《青田县瓯江四桥(步行桥)工程相关设计图纸》;(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);(3)《钢结构设计规范》(GB50017-2003);(4)《建筑扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011);(5)《建筑结构静力计算手册》建筑工业出版社。
6)《建筑施工计算手册》第三版2 方案简介主墩P5#、P6#、P7#墩0#块形状相同、尺寸一致,0#块长度10m,中心高度8.0m,顶板宽度10.0m,底板宽度7.8m,单箱单室预应力钢筋混凝土箱梁,单侧翼缘板宽1.5m,墩顶实心横隔板长度为3.0m单个 0#块总方量为401m3,总重量1042.6t0#段采用托架法施工,连续梁合拢之前,支座不能承受连续梁在悬臂灌筑施工中产生的不平衡力矩,施工前必须将墩梁临时固结,即需要设置临时支墩本连续梁主墩临时支墩形式为:在墩顶支座两侧设置单个平面尺寸大小为0.6×2.5m的混凝土临时支座,高度为0.8m,单个临时支座内预埋两排共24根精轧螺纹钢,临时支座采用C50细石混凝土浇筑本连续梁0#块全长10m,桥面宽10m,高8m,采用托架法施工,现浇混凝土重量、施工荷载、施工辅助结构重量、施工设备重量由型钢梁组合支架承受,同时支架结构也是0#块施工的操作平台支架主要由钢管和各种型钢组成,结构简单、受力明确,加工量较小,施工方便,在现场加工制作,通过栈桥及钢平台运输至主墩,利用汽车吊进行安装,支架在0#块施工完毕后拆除连续梁0#块采用托架法施工,支架主要承受墩顶范围以外0#块的重量。
在墩身施工时埋设支架施工相关预埋钢板,预埋钢板的位置要准确,埋入混凝土前应经过详细检查确认因支架是重要受力结构,拼装质量及焊接质量要确保可靠,支架拼装完毕应组织相关人员对支架进行检查验收,检查合格后方可进入下道工序施工墩身混凝土浇筑完后,在主墩旁边相应设计位置安装双榀I45工字钢斜撑a作为0#块的受力支架,斜撑共计4根,墩身每侧分别布置2根,沿桥梁纵轴线方向设置为2排为增加托架支撑的整体稳定性,加大安全储备,斜撑与墩身预埋钢板焊接加固控制好标高后,在斜撑牛腿上部纵向设置1道双拼I45a工字钢作为主梁,主梁穿过墩身混凝土主体结构;墩身每侧主梁上布置5道I45a工字钢次梁,次梁上焊接I25a的横向分配梁,底板间距为100cm、腹板间距25cm,次梁与分配梁之间采用[20槽钢调节标高,然后在I25a工字钢纵向分配梁上横向铺设10×10cm方木,间距30cm,最后在方木上铺设厚15mm的竹胶板铺设作为底模面板支架架具体设置情况详见附图图5.3.3-1 0#块支架平面布置图图5.3.3-2 0#块支架侧面图图5.3.3-2 0#块支架正面图3 主要材料特性及参数托架采用Q235钢材材料参数见下表:表3.1 主要材料设计指标材料牌号抗拉、抗弯、抗压容许应力(Mpa)抗剪容许应力(Mpa)一般型钢构件Q-2352151254荷载计算4.1 荷载类型①模板、支架自重②新浇筑混凝土自重③施工人员、材料及机具等施工荷载(2kN/m2)④倾倒混凝土产生的冲击荷载(2kN/m2)⑤振捣混凝土产生的荷载(2kN/m2)4.2荷载组合验算构件强度:1.2倍恒载+1.4倍活载;验算构件刚度:1.0倍恒载+1.0倍活载。
4.3荷载计算托架承受悬挑段的荷载按I25a工字钢承担的间距进行混凝土及其他荷载的分配 图1 0-0、1-1荷载分布截面 表2 0#块荷载计算表编号23456789宽度(m)0.6250.250.250.250.37110.90.4混凝土(kN/m)①面积(m2)0.3121.0821.9921.9921.9921.2821.7971.447②0-0截面7.827.0549.849.849.832.0544.92536.175③面积(m2)0.2850.9931.8361.8361.8361.1151.4381.119④1-1截面7.12524.82545.945.945.927.87535.9527.975施工人员、材料及机具(kN/m2)2倾倒混凝土产生的冲击荷载(kN/m2)2振捣混凝土产生的荷载(kN/m2)25 0#块托架结构计算5.1 计算模型及边界条件设置图5.1为0#块托架midas分析模型图,考虑到悬挑段两侧对称,模型计算采用一侧进行模拟其中,顺桥向牛腿、纵横分配梁及横桥向牛腿均采用梁单元建模,材质为Q235。
图5-1 0#块托架midas分析模型图边界条件及连接设置如下:(1) 纵横梁连接:纵向分配梁与横梁采用弹性联接,按弹性连接的刚性设置,横梁与牛腿采用弹性连接,按弹性连接的刚性设置2) 一般支承设置:顺桥向牛腿约束Dx,Dy,Dz,Ry,管桩支撑下端均按固定端进行约束5.2计算结果分析5.2.1 纵向I25a工字钢纵梁分析 图5-2纵向I25a工字钢纵梁强度计算结果:图5-2 强度荷载下纵梁应力图由计算结果可知:强度荷载作用下纵梁最大应力为<215Mpa,故纵梁设计满足安全要求立柱20#槽钢工字钢纵梁强度计算结果:图5-2 强度荷载下立柱应力图由计算结果可知:强度荷载作用下立柱最大应力为<215Mpa,故20#槽钢设计满足安全要求5.2.2 横向I45a工字钢横梁分析 图5-3横向I45a工字钢横梁强度计算结果:图5-3 强度荷载下横梁应力图由计算结果可知:强度荷载作用I45a工字钢横梁最大应力为<215Mpa,故横向I45a工字钢分配梁设计满足安全要求5.2.3 顺桥向双榀I45a工字钢水平牛腿分析 图5-4 顺桥向双榀I45a工字钢水平牛腿计算结果:图5-4 强度荷载下双榀I45a工字钢水平牛腿应力图由计算结果可知:强度荷载作用双榀I45a工字钢水平牛腿最大应力为<215Mpa,故顺桥向牛腿设计满足安全要求。
顺桥向牛腿反力分析:图5-5 强度荷载下牛腿反力图 牛腿下口焊接在预埋钢板上,根据承受的反力计算焊缝受力:FZ=520.3KN(1)水平牛腿锚板计算计算内力剪力Q=520kN,拉力N=250kN,弯矩M=87.8kN.m计算依据:《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)fc:砼抗压强度设计值,砼为C50,fc=22.4MPa fy:锚筋抗拉强度设计值,锚筋为HRB400,fy=400MPa t:锚板厚度,t=15mm d:锚筋直径,d=25mm z:外层锚筋中心间距,z=300mmαr:锚筋分为二层,αr=0.9αb:锚板的弯曲变形折减系数,αb=0.6+0.25t/d=0.8αv:锚筋的受剪承载力系数,αv=(4.0-0.08d)×(fc/fy)^0.5=0.543 As1=V/(αrαvfy)+N/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=520400/(0.9×0.543×400M)+250000/(0.8×0.8×400M)+87800/(1.3×0.9×0.8×400M×0.3)=5893.8mm2 As2=N/(0.8αbfy)+M/(0.4αrαbfyz)=250000/(0.8×0.8×400M)+87800/(0.4×0.9×0.8×400M×0.4)=3842 mm2 所需锚筋总截面面积As=max(As1,As2)=5893.8mm2 锚筋配置采用B25钢筋,其截面积A=491 mm2 所需根数最少5893.8/491=12根其锚固长度la==0.14××25=765mm。
取锚固长度80cm并设置弯钩由于锚筋需要数量增加,锚板另外设置四根对拉精轧螺纹钢对拉进行锚固预埋杆件锚板尺寸设置为500×500×20mm2)水平牛腿焊缝计算根据钢结构设计规范要求,焊脚尺寸不得小于1.5,t为较厚焊件厚度 不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍锚板尺寸与平托尺寸,易知6.7mm<<12mm故本次设计中取=10mm计算内力剪力Q=520kN,拉力N=250kN,弯矩M=87.8kN.m平联杆件端部沿周边全部施焊a、根据工字钢受力特点,考虑其剪力全部由腹板处角焊缝承受<为角焊缝计算厚度,取为o.7=7mm为角焊缝计算长度,取为实际焊缝长度减去2有==86.37Mpa<=160Mpab、拉力与弯矩由全部焊缝承担<式中、为焊缝截面对中性轴的截面模量.为强度设计值增大系数,对承受静力荷载与间接动力荷载,取为=1.22有=42.95Mpa<=195.2Mpa在综合作用处有<有=93.26Mpa<=160Mpa 满足要求结论:采用=10mm完全能够满足设计规范要求5.2.4 双榀I45a工字钢斜撑分析 图5-5 斜撑计算结果:图5-5 强度荷载下横桥向牛腿应力图由计算结果可知:强度荷载作用斜撑最大应力为<215Mpa,故斜撑设计满足安全要求。
5.2.5 斜撑反力分析 图5-5 斜撑计算结果:图5-5 强度荷载下横桥向牛腿应力图斜撑下口焊接在预埋钢板上,根据承受的反力计算焊缝受力:FZ=742.5KN(1)斜牛腿锚板计算计算内力剪力Q=742kN,拉力N=724kN,弯矩M=51.6kN.m计算依据:《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)fc:砼抗压强度设计值,砼为C50,fc=22.4MPa fy:锚筋抗拉强度设计值,锚筋为HRB400,fy=400MPa t:锚板厚度,t=15mm d:锚筋直径,d=25mm z:外层锚筋中心间距,z=300mmαr:锚筋分为二层,αr=0.9αb:锚板的弯曲变形折减系数,αb=0.6+0.25t/d=0.8αv:锚筋的受剪承。