满堂式碗扣支架设计及计算书
连马路跨线桥桥梁上部采用预应力砼连续箱梁~跨径组合为,4×25,+,25+35+25,+,5×25,m。
断面采用单箱三室斜腹板断面。25 m基本跨连续箱梁梁高1.6 m~箱顶宽19.0 m~悬臂长2.5 m~悬臂根部高0.5 m,边腹板采用斜腹板~斜度为1/2.2,底板宽13 m。,25+35+25,m连续箱梁采用变截面形式~跨中梁高1.6 m~高跨比1/21.88,支点梁高2.0 m~高跨比1/15.625~底板宽随箱梁高度变化~宽度12.636,13.0 m。
为此~依据设计图纸、公路桥涵施工技术
规范
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、地质情况~并充分结合现场的实际施工状况~为便于该区段连续箱梁的施工~保证箱梁施工的质量、进度、安全~我部采用满堂式碗扣支架组织该桥第一、三联预应力混凝土连续箱梁现浇施工。
一、满堂式碗扣件支架
方案
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介绍
满堂式碗扣支架体系由支架基础,现有石大公路砼路面,、10cm×15cm木垫板(地基相对薄弱处)、Φ48×3.5mm碗扣立杆,材质为A3钢,、横杆、斜撑杆、可调节底座及顶托、15cm×15cm方木做纵向分配梁、10cm×10cm方木横向分配梁,
模板
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系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。15cm×15cm木方分配梁沿纵桥向布置~直接铺设在支架顶部的可调节顶托上~其上为10cm×10cm木方横向分配梁~中横梁处间距按25cm布置~跨中处间距按30cm布置~箱梁底模板采用定型15mm厚大块竹胶模板。
根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标~通过计算确定~每孔支架立杆布置:纵桥向为: 28*90cm共计28排。横桥向立杆间距为:2*90cm+21*60cm+2*90cm~支架立杆步距为120cm~在横梁和腹板部位的支架立杆步距加密为60cm~支架在桥纵向每480cm间距设置剪刀撑,立杆顶部安装可调节顶托~立杆底部支立在底托上~底托安置在原有石大公路路面上~原有泥浆
池或承台基坑回填部分支架底托安置在10cm×15cm木垫板上。以确保地基均衡受力。
二、模板、支架及基础验算
连马路跨线桥第一、三联箱梁支架采用碗扣式脚手架~满堂红搭设~碗扣式钢管D=4.8cm~壁厚t=3.5mm。立杆纵横间距90 cm×60 cm。步距120cm~支架顶托上顺桥方向放置15cm×15cm方木~在方木上横桥放置10cm×10cm方木~间距30cm ~模板均采用定型15mm厚大块光面高强度竹胶模板。
,一,资料
?WDJ碗扣为Φ48×3.5 mm钢管~根据资料查得A3钢材抗拉、抗压轴向力 [σ]=140 Mpa~弯向应力[σ]=145 Mpa~弹性模量E=2.05×10 5MPa~回转半径I=1.58 w
cm~截面积A=4.89 cm2~钢筋混凝土容重γ,26kN/m3。
?落叶松方木容许拉应力[σ]=14.5MPa~容许弯应力[σ]=14.5Mpa~抗剪强度w
3设计值[т]=1.44Mpa~弹性模量E=11x10MPa~容重6 KN/m3,
5?竹胶板弹性模量 [E],0.1×10Mpa~弯曲应力,σ,,15Mpa。 w
?立杆、横杆承载性能:
立 杆 横 杆
允许集中荷载允许均布荷载步距(m) 允许载荷(KN) 横杆长度(m) (KN)) (KN)
0.6 40 0.9 6.77 14.81
1.2 5.08 11.11 1.2 30
1.8 25 1.5 4.06 8.80
2.4 20 1.8 3.39 7.40
?根据现场实际情况~本桥位处石大公路现有公路混凝土路面上~故其地基承载力可不予验算~只验算泥浆池及承台基坑回填部分基础地基承载力。
,二,荷载分析计算
?箱梁实体荷载:
22根据梁的跨中横断面面积为S=10.96m~中横梁处横断面面积为S=23.5m~按
中横梁处为最不利位置进行验算~顺桥向均布荷载每延米自重为:
232 跨中处横断面均布荷载q=,10.6m×26 KN/m,/13.0m=21.92 KN/m1-1
232 中横梁横断面均布荷载q=,23.5m×26 KN/m,/13.0m=47.0 KN/m1-2
2?模板及支架自重:q=4KN/m 2
2 ?施工人员、施工材料及小型机具荷载:q=2.0KN/m 3
2?振捣砼产生的振动荷载: q=2.0 KN/ m 4
,三,底模计算
箱梁底模采用高强度竹胶板~竹胶模板厚图τ=15mm~中横梁处背后小楞
间距按25cm布置~跨中处背后小楞间距按30cm布置~验算强度分别采用宽度
25cm及30cm的平面竹胶板。
3.1模板的力学性能
5?弹性模量: E=0.1×10Mpa
334?截面惯性矩(间距25): I=bh/12=25×1.5/12=7.03cm
334(间距30): I=bh/12=30×1.5/12=8.44cm
223?截面抵抗矩(间距25): W=bh/6=25×1.5/6=9.38cm
223(间距30): W=bh/6=30×1.5/6=11.25cm
2?模板截面积(间距25):A=bh=25×1.5=37.5cm
2(间距30): A=bh=30×1.5=45.0cm
3.2模板强度验算:
3.2.1中横梁处箱梁底模强度验算
中横梁处箱梁底模板背后小楞间距按25cm布置~其最大分布荷载根据《公
路桥涵施工技术规范》荷载组合:
荷载组合: q= (q+ q+ q+ q)L 1-2234
=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.25
=13.75=KN/m
22跨中最大弯矩: M=qL/8=13.75×0.25/8=0.107KN.m 跨中最大弯应力:σ=M/W=0.107/9.38=11.41MPa,〔σ〕=15Mpa ww
故中横梁处箱梁底模强度合格。
3.2.2跨中处箱梁底模强度验算
跨中处箱梁底模背后小楞间距按30cm布置~其最大分布荷载根据《公路桥
涵施工技术规范》荷载组合:
荷载组合: q= (q+ q+ q+ q)L 1-1234
=(21.92+4.0+2.0+2.0)×0.30
=8.98=KN/m
22跨中最大弯矩: M=qL/8=8.98×0.30/8=0.101KN.m 跨中最大弯应力:σ=M/W=0.101/11.25=8.98MPa,〔σ〕=15Mpa ww
故跨中处箱梁底模强度合格。
3.3 挠度验算:
从竹胶板下方木楞布置可知~竹胶板可看作多跨连续梁~按三跨等跨均
4qL布荷载作用连续梁进行计算, 均布荷载作用下的挠度计算公式:f= 128EI
3.3.1中横梁处箱梁底模挠度验算
中横梁处底模计算宽度取25cm~因此作用模板上均布荷载 荷载组合: q= (q+ q+ q+ q)L 1-2234
=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.25
=13.75=KN/m
334截面惯性矩(间距25): I=bh/12=25×1.5/12=7.03cm
44413.75 KN/m0.25m,qLf== 82-84128EI1280.1x10KN/m7.0310m,,,
L=0.60mm<[f]== 0.75mm 400
故中横梁处箱梁底模挠度合格
3.3.2跨中处箱梁底模挠度验算
跨中处底模计算宽度取30cm~因此作用模板上均布荷载 荷载组合: q= (q+ q+ q+ q)L 1-1234
=(21.92+4.0+2.0+2.0)×0.30
=8.98=KN/m
334截面惯性矩(间距30): I=bh/12=30×1.5/12=8.44cm
4448.98 KN/m0.30m,qLf== 82-84128EI1280.1x10KN/m8.4410m,,,
L=0.67mm<[f]== 0.75mm 400
故跨中处箱梁底模挠度合格
综上:箱梁底模采用15mm厚竹胶板满足要求 ,四,横向分配梁10cm×10cm方木验算 4.1中横梁处横向分配梁验算
中横梁处箱梁底模下设10cm×10cm方木作横向分配梁~按中对中间距25cm布置~计算跨径60 cm~横向分配梁承受箱梁底模传递的均布荷载q~其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合:
荷载组合: q= (q+ q+ q+ q)L 1-2234
=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.25
=13.75KN/m
3324截面惯性矩: I=bh/12=10×10/12=8.33×10cm
2223截面抵抗矩: W=bh/6=10×10/6=1.67×10cm
22跨中最大弯矩M=qL/8=13.75×0.6/8
=0.619 KN〃m
3落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa~弹性模量E=11x10MPa
32-6横梁弯拉应力:σ=M/W=0.619×10/1.67×10×10
=3.71MPa<[σ]=14.5Mpa
444513.75 KN/m0.6m,,5qL横梁挠度:f== 822-84384EI3840.11x10KN/m8.331010m,,,,
L=0.25mm<[f]== 1.5mm 400
中横梁处横向分配梁强度及刚度满足要求
4.2跨中处横向分配梁验算
跨中处箱梁底模下设10cm×10cm方木作横向分配梁~按中对中间距30cm布置~计算跨径60 cm~横向分配梁承受箱梁底模传递的均布荷载q~其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合:
荷载组合: q= (q+ q+ q+ q)L 1-1234
=(21.92+4.0+2.0+2.0)×0.30
=8.98=KN/m
3324截面惯性矩: I=bh/12=10×10/12=8.33×10cm
2223截面抵抗矩: W=bh/6=10×10/6=1.67×10cm
22跨中最大弯矩M=qL/8=8.98×0.6/8
=0.404 KN〃m
3落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa~弹性模量E=11x10MPa
32-6横梁弯拉应力:σ=M/W=0.404×10/1.67×10×10
=2.42MPa<[σ]=14.5Mpa
44458.98 KN/m0.6m,,5qL横梁挠度:f== 822-84384EI3840.11x10KN/m8.331010m,,,,
L=0.16mm<[f]== 1.5mm 400
跨中处横向分配梁强度及刚度满足要求
综上:横向分配梁强度及刚度满足要求。
,五,纵向分配梁15cm×15cm方木验算
纵向分配梁为15cm×15cm的方木~跨径为0.9m~间距为60 cm。
3334截面惯性矩: I=bh/12=15×15/12=4.22×10cm
2223截面抵抗矩: W=bh/6=15×15/6=5.63×10cm 0.9m纵梁上承担3根横梁的重量:0.1×0.1×0.6×7.5×3=0.135KN
横梁施加在纵梁上的均布荷载为:0.135KN/0.9m=0.15 KN/m
q= (q+ q+ q+ q)L+0.135 1-2234
=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.9+0.15
=49.65KN/m
22跨中最大弯矩M=qL/8=49.65×0.9/8=5.03 KN〃m
3落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa~弹性模量E=11x10MPa
32-61、纵梁弯拉应力:σ=M/W=5.03×10/5.63×10×10
=8.93MPa<[σ]=14.5Mpa 故:纵梁弯拉应力满足要求
444549.65 KN/m0.9m,,5qL2、纵梁刚度:f== 823-84384EI3840.11x10KN/m4.221010m,,,,
L=0.91mm<[f]== 2.25mm 400
故:纵梁刚度满足要求
综上:纵梁满足要求。
,6,满堂支架立杆验算
6.1 立杆承重计算
碗扣时支架立杆步距为120cm时~其设计承重力为:30 KN/根, 按中横梁处为最不利位置进行验算~最大分布荷载: 荷载组合: q= q+ q+ q+ q 1-2234
2=47.0+4.0+2.0+2.0=55KN/m。
碗扣立杆分布60cm×90cm~横杆层距(即立杆步距)120cm~则 单根立杆受力为:N,0.6×0.9×55.0=29.7KN<[N]=30 KN
故立杆承重满足要求。
6.2 立杆稳定性验算
立杆横杆步距最大值为1.2m~故l=1.2m。 0
立杆长细比λ= l/i=1200/[0.35×(48+41)/2]=77 0
其中i为碗扣式钢管的截面回转半径
查《路梁施工计算手册》~可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数
,=0.670
222立杆截面积A=π(24-20.5)=489mm
由钢材容许应力查得弯向容许应力为[σ]=145MPa w
由公路桥涵施工技术规范~其抗倾覆稳定性系数取1.3
N29.7 KN则σ= ==90.65MPa a2A,0.6704.89 cm,
90.65MPa×1.3=117.85MPa < [σ]= 145MPa w
故支架稳定性满足要求。
综上:碗扣式支架立杆受力满足要求。
,七,地基承载力验算
满堂支架直接支承在原石大路混凝土路面上~此部分地基承载力可不予验算~对因桩基施工中留下的泥浆池、承台基坑回填部位碎石土换填处理后进行压实~顶面浇筑15 cm厚C20砼垫层~根据满堂式支架传力体系~只需计算立杆的最大轴力进行地基检算即可~立杆底角面积为12cm×12cm~地基应力最大值σmax=Nmax/A=29.7/(0.12×0.12)=2.1 MPa~15 cm厚C20混凝土可以满足施工要求。
故:地基承载力满足要求。