一、计算依据
1、重庆保税区一期基础设施项目——空港功能区道理及综合管网工程
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
文件;
2、重庆保税区一期基础设施项目——空港功能区道路及综合管网工程设计涵洞(K0+000~K0+310)施工
方案
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;
3、《公路桥涵施工技术
规范
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》(JTJ041-2000)、《路桥施工技术手册》;
4、我国现行的有关设计、施工规范的有关规定和安全法规。
二、计算说明
1、K0+000~K0+310段涵洞,其流水断面尺寸为3.5×3.5m,钢筋混凝土断面(顶、底板及墙身)厚度有三种规格,分别为50cm,55cm,70cm。本计算采用最大断面计算。
2、根据
施工方案
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,在一个流水段内,结构分垫层、底板(带60cm高墙体)、墙体顶板三次完成。
3、箱涵墙体外模板采用1.5×1.5m大型组合钢模板,内模板及顶模采用厚14mm胶合板。墙体侧模背5×10cm木枋,外模背钢管作为大小楞并设拉杆。内支架采用碗扣搭设支承顶板荷载,设顶底托抄两层分配枋(管)。
4、模板、支架属于临时结构,其强度设计计算按容许应力法计算。
三、箱涵侧模板系统计算
(一)、箱涵侧模板承受水平推力
1、新浇混凝土对箱涵侧模板的最大水平压力计算
(1)箱涵最大浇筑高度:3.5+0.7-0.6=3.6(m)
(2)箱涵每段第二次浇筑工程量(混凝土):{(4.9+2.9×2)×0.7+0.25×0.25}×9.1=70.8(m3)
(3)箱涵采用商品混凝土浇筑,其浇筑能力25m3/h,考虑70.8÷25≈3(h)浇筑完成。
故浇筑速度:3.6÷3=1.2(m/h)
(4)由于在夏季施工,重庆地区按30℃气温考虑。
(5)新浇混凝土对箱涵侧模板的最大水平压力P1
按P=K1K2rh公式计算(路桥施工计算手册)
式中:K1——外加剂影响系数,取1.2
K2——混凝土拌合物的稠度影响系数,取K2=1.25
r——钢筋混凝土容重,取26KN/m3
当1.2/30=0.04>0.035时,新浇混凝土有效压头高度h=1.53+3.8×0.04=1.68(m)
故P1=1.2×26×1.68=52.42(KN/㎡)
2、采用插入式振捣器振捣混凝土,其侧面模板的水平压力取P2=4.0KN/㎡
3、箱涵侧模板承受水平推力P=P1+P2=56.42KN/㎡
(二)墙体模板计算
1、墙体外模
采用1.5×1.5m大型组合钢模,模板之间连接采用U形卡或螺栓连接,竖向按间距0.75m设置双φ48×3钢管,其模板跨径在600~1050mm之间,水平双普通钢管作支承加固。其钢模板一般不作计算。
2、墙体内模计算
墙体内模板用14mm厚九成板,为便于对拉杆的布置,与外模对应,故九成板的竖向小楞按35cm布置,模板一般按三跨连续梁计算:
①按强度要求时:
M=1/10×P·b×0.352=0.691b(KN·m)
≤K·[fm] ·1/6·b·0.0142=1/6·20×103×0.0142b=0.75(KN·m)符合要求
式中:M——模版承受的最大弯矩,KN·m
[fm]——九成板承受的抗弯强度设计值,取20Mpa
b——小楞(竖向背楞)跨径
K——对于临时结构允许强度提高系数,取1.15
②按刚度要求时:
符合要求
式中:w——模板
E——九成板弹性模量取1×105Mpa
l/400——容许
I——墙模板单位宽度截面惯性矩:l/12×143=2744mm4
以上计算表明:采用14mm厚度九成板模板,其竖向背楞间距350mm是合理的。
(三)、背楞计算
1、内模木枋跨径计算
①按强度要求:
M=1/10×q×L2=[f]·W 得L=
式中:M——内楞计算最大弯矩,N·mm
q——作用在内楞上的荷载=56.42×0.35,N/mm
[f] ——木楞抗弯强度设计值取13Mpa;
W——内楞截面抵抗矩=1/6*100*502=41667(mm3)
②按刚度要求:
W=q*L4/(150*E*I)=L/400
得L=15.3*(l/q)1/3=15.3*{1/12*100*503/(56.42*0.35)}1/3=573(mm)
通过以上计算箱涵侧的竖向背枋跨径(即水平背枋——外楞间距)选择500mm。
2、外楞采用双支脚手架钢管作水平背枋
外楞间距就是小楞的跨径500mm,外楞支承内楞集中力,为便于计算,可采用1个集中力代替钢管,起跨径为拉杆横向间距750mm。按三等跨连续梁在集中荷载作用下进行受力计算。
其受力:P=0.5*56.42*0.75=21.16(KN)
双钢管其惯性矩I=10780*2=21560mm4;W=4490*2=8980mm3
①按强度要求:
M=0.175*P*L=0.175*21.16*103*0.75=2.835*103N*m
≤[f]*W=140*106*8980*10-9=12.57*103N*m,符合要求
②按刚度要求:
W=1.146*P*L3/(100*E*I)=21.6*106*0.754/(100*2.1*1011*21560*10-12)=2.2mm
≤L/400=900/400=2.25mm,符合要求
㈣、拉杆计算
拉杆按竖向500mm间距布置,横向按750mm间距布置,其承受拉力为:
F=(54.91+4)*0.75*0.5=22.1(KN)
可以选用螺栓直径为16mm的园钢作为拉杆,其承受拉力为24.5KN。
四、箱涵顶模和支架计算
㈠、模板、背枋、支架承受的荷载计算
1、顶板现浇钢筋混泥土自重:q1=0.7*26=18.2KN/m2
2、顶板采用30cm间距F48*3mm钢管作小楞和厚14mm九成板,按900间距布置120*120mm横木枋,其自重合计q2=2KN/m2。
3、施工人员、施工料具堆放荷载取q3=2.5KN/m2;
4、倾倒混泥土产生的冲击荷载q4=2.0KN/m2
5、振捣混泥土产生的荷载q5=2.0KN/m2
模板、背枋、支架承受的荷载总计为q=q1+q2+q3+q4+q5=26.7 KN/m2
㈡、顶板承重支架计算
顶板的承重架采用碗扣架支承,其布置采用横向120cm*纵向120cm,其支承荷载为
P=1.2*1.2*26.7=28.8KN<3.1KN(碗扣在水平步距为120cm的容许荷载) 符合要求
㈢、横向背枋计算(按三跨连续梁计算)
横向背枋采用12*12cm木枋,上边支承顶模下的钢管小分配梁,下边支承在碗扣顶托上,横向间距90cm。其I=1/12*12*123=1728cm4,
W=1/6*12*122=288cm3
其承受钢管传来的荷载,按均布计算q=26.7*0.9=24.03KN/m
①按强度要求:
其弯矩M=1/10*24.03*1.22=3.46KN*m
≤13*103*288*10-6=3.744KN*m, 符合要求
②按刚度计算:
W=q*L4/(150*E*I)=24.03*103*1.24/(150*1*1011*1728*10-8)*103=0.2mm
≤L/400=3mm, 符合要求
㈣、纵向钢管计算
纵向钢管小楞按横向30cm间距布置作为模板小分配梁。
其受力q管=26.7*0.3=8.0KN/m
Ф48*钢管其惯性矩I=10780mm4,截面最小抵抗矩W为4490mm3
按强度要求:
M=1/10*q*L2=1/10*8.01*103*0.92=0.65*103N*m
≤[f]*W=215*106*4490*10-9=9.7*103N*m, 符合要求
按刚度要求:
W=q*L4/(150*E*I)=8.01*106*0.94/(150*2.1*1011*10780*10-12) =1.5mm≤L/400=900/400=2.25mm, 符合要求
㈤、顶板模计算
顶板模板用14mm厚的九成板,模板一般按三跨连续梁计算:
按强度要求时:
M=1/10*26.7*0.32=0.24(KN*m)≤K*[fm]*1/6*1*0.0142
=1/6*20*103*0.0142=0.75(KN*m),符合要求
式中:M——模板承受的最大弯矩
[fm]——九层板承受的抗弯强度设计值取20Mpa
b——小楞(竖向背楞)跨径
K——对于临时结构允许强度提高系数,取1.15
②按刚度要求
W=26.7*l4/(150*E*I) ≤l/400=300/400=0.75(mm)
W=26.7*l4/(150*E*I)=26.7*10-3*3504/(150*1*105*2744)=0.022(mm),符合要求
W——模板挠度 l/400——容许挠度值
E—— 九层板弹性模量取1*105Mpa
I——墙模板单位宽度截面惯性矩:1/12*143=2744mm4
通过以上计算箱涵侧模系统和顶模系统以及内模支架均满足强度、刚度要求。
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