盖梁抱箍法综合项目施工设计计算报告书.doc
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盖梁抱箍法施工设计计算书 一、设计检算阐明 1、计算原则 (1)在满足构造受力状况下考虑挠度变形控制。 (2)综合考虑构造安全性。 (3)采用比较符合实际力学模型。 (4)尽量采用已有构件和已经使用过支撑办法。 2、贝雷架无有关数据,依照计算得出,无资料可附。 3、对某些构造不均布,不对称性采用较大均布荷载。 4、本计算未扣除墩柱承担盖梁砼重量。以做安全储备。 5、抱箍加工完毕实行前,必要先进行压力实验,变形满足规定后方可使用。 二、侧模支撑计算 1、荷载计算(按最大盖梁) 砼浇筑时侧压力:Pm=Kγh 式中:K---外加剂影响系数,取1.2; γ---砼容重,取26kN/m3; h---有效压头高度。 砼浇筑速度v按0.3m/h,入模温度按20℃考虑。 则:v/T=0.3/20=0.015<0.035 h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.015=0.6m Pm= Kγh=1.2×26×0.6=19kPa 砼振捣对模板产生侧压力按4kPa考虑。 则:Pm=19+4=23kPa 盖梁长度每延米上产生侧压力按最不利状况考虑(即砼浇筑至盖梁顶时): P=Pm×(H-h)+Pm×h/2=23×2+23×0.6/2=53.9kN 2、拉杆拉力验算 拉杆(φ20圆钢)间距1.2m,1.2m范畴砼浇筑时侧压力由上、下两根拉杆承受。则有: σ=(T1+T2)/A=1.2P/2πr2 =1.2×53.9/(2π×0.012)=102993kPa=103MPa<[σ]=160MPa(可) 3、竖带抗弯与挠度计算 设竖带两端拉杆为竖带支点,竖带为简支梁,梁长l0=2.2m,砼侧压力按均布荷载q0考虑。 竖带[14b弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩Ix=609.4cm4;抗弯模量Wx=87.1cm3 q0=23×1.2=27.6kN/m 最大弯矩:Mmax= q0l02/8=27.6×2.72/8=25kN·m σ= Mmax/2Wx=25/(2×87.1×10-6) =143513≈144MPa<[σw]=160MPa(可) 挠度:fmax= 5q0l04/384×2×EIx=5×27.6×2.74/(384×2×2.1×108×609.4×10-8)=0.0075m≈[f]=l0/400=2.0/400=0.005m 4、关于竖带挠度阐明 在进行盖梁模板设计时已考虑砼浇时侧向压力影响,侧模支撑对盖梁砼施工起稳定与加强作用。为了保证在浇筑砼时变形控制在容许范畴,同步考虑一定安全储备,在竖带外设钢管斜撑。钢管斜撑两端支撑在模板中上部与横梁上。因而,竖带计算挠度虽略不不大于容许值,但事实上由于上述因素和办法,竖带实际挠度能满足规定。 三、横梁计算 采用间距0.4m工16型钢作横梁,横梁长4.6m。在墩柱部位横梁设计为特制钢支架,该支架由工16型钢制作,每个墩柱1个,每个支架由两个小支架栓接而成。故共布设横梁124个,特制钢支架6个(每个钢支架用工16型钢18m)。盖梁悬出端底模下设特制三角支架,每个重约8kN。 1、荷载计算 (1)盖梁砼自重:G1=216.7m3×26kN/m3=5634.2kN (2)模板自重:G2=520kN (依照模板设计资料) (3)侧模支撑自重:G3=96×0.168×2.9+10=57kN (4)三角支架自重:G4=8×2=16kN (4)施工荷载与其他荷载:G5=20kN 横梁上总荷载:GH=G1+G2+G3+G4+G5=5634.2+520+57+16+20=6237.2kN qH=4431/26.4=126.8kN/m 横梁采用0.4m工字钢,则作用在单根横梁上荷载GH’=126.8×0.4=50.7kN 作用在横梁上均布荷载为: qH’= GH’/lH=50.7/2.2=23kN/m(式中:lH为横梁受荷段长度,为2.4m) 2、横梁抗弯与挠度验算 横梁弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩I=1127cm4;抗弯模量Wx=140.9cm3 最大弯矩:Mmax= qH’lH 2/8=28×2.42/8=20kN·m σ= Mmax/Wx=20/(140.9×10-6) =141945≈142MPa<[σw]=160MPa (可) 最大挠度:fmax= 5 qH’lH 4/384×EI=5×28×2.44/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.0051m<[f]=l0/400=2.2/400=0.006m (可) 四、纵梁计算 纵梁采用单层四排,上、下加强型贝雷片(原则贝雷片规格:3000cm×1500cm,加强弦杆高度10cm)连接形成纵梁,长30m。 1、荷载计算 (1)横梁自重:G6=4.6×0.205×56+3×18×0.205=64kN (2)贝雷梁自重:G7=(2.7+0.8×2+1+2×3×0.205)×40=237kN 纵梁上总荷载: GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=5634.2+520+57+16+20+64+237=6538kN 纵梁所承受荷载假定为均布荷载q: q= GZ/L=6538/49.26=133kN/m 2、构造力学计算 构造体系为一次超静定构造,采用位移法计算。 (1)计算支座反力RC: 第一步:解除C点约束,计算悬臂端均布荷载与中间段均布荷载状况下弯矩与挠度 第二步:计算C点支座反力RC作用下弯矩与挠度 第三步:由C点位移为零条件计算支座反力RC 由假定支座条件知:∑fc=0 (2)计算支座反力RA、RB 由静力平衡方程解得 (3)弯矩图 依照叠加原理,绘制均布荷载弯矩图: (4)纵梁端最大位移 =-648q/EI (↓) 4、纵梁构造强度验算 (1)依照以上力学计算得知,最大弯矩出当前A、B支座,代入q后 MB=8.82q=8.82×133=1173kN·m (2)贝雷片容许弯矩计算 查《公路施工手册 桥涵》第923页,单排单层贝雷桁片容许弯矩[M0]为975kN·m。 则四排单层容许弯矩[M]=4×975×0.9=3510 kN·m(上下加强型贝雷梁容许变矩应不不大于此计算值) 故:MB=1173kN·m<[M]=3510 kN·m 满足强度规定 5、纵梁挠度验算 (1)贝雷片刚度参数 弹性模量:E=2.1×105MPa 惯性矩:I=Ah×h/2=(25.48×2×4)×150×150/2=2293200cm4(因无有关资料可查,进行推算得出) (2)最大挠度发生在盖梁最大横向跨中部位 fmax=648q/EI=648×133/(2.1×108×2293200×10-8)=0.018m [f]=L/2/400=20.82/2/400=0.026m 由于fmax<[f],计算挠度能满足规定。 五、抱箍计算 (一)抱箍承载力计算 1、荷载计算 每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载,由上面计算可知: 支座反力RA=RB=[2(l+a)-8.31]q/2=[2(9+4.5)-8.31]×133/2=1672kN RC=8.31q=8.31×133=1105kN 以最大值为抱箍体需承受竖向压力N进行计算,该值即为抱箍体需产生摩擦力。 2、抱箍受力计算 (1)螺栓数目计算 抱箍体需承受竖向压力N=1242kN 抱箍所受竖向压力由M24高强螺栓抗剪力产生,查《路桥施工计算手册》第426页: M24螺栓容许承载力: [NL]=Pμn/K 式中:P---高强螺栓预拉力,取225kN; μ---摩擦系数,取0.3; n---传力接触面数目,取1; K---安全系数,取1.7。 则:[NL]= 225×0.3×1/1.7=39.7kN 螺栓数目m计算: m=N’/[NL]=1242/39.7=31.3≈32个,取计算截面上螺栓数目m=32个。 则每条高强螺栓提供抗剪力: P′=N/44=1242/32=38.8KN≈[NL]=38.7kN 故能承担所规定荷载。 (2)螺栓轴向受拉计算 砼与钢之间设一层橡胶,按橡胶与钢之间摩擦系数取μ=0.3计算 抱箍产生压力Pb= N/μ=1242kN/0.3=4140kN由高强螺栓承担。 则:N’=Pb=4140kN 抱箍压力由32条M24高强螺栓拉力产生。即每条螺栓拉力为 N1=Pb/44=4140kN /42=130kN<[S]=225kN σ=N”/A= N′(1-0.4m1/m)/A 式中:N′---轴心力 m1---所有螺栓数目,取:66个 A---高强螺栓截面积,A=4.52cm2 σ=N”/A= Pb(1-0.4m1/m)/A=5573×(1-0.4×66/42)/66×4.52×10-4 =117692kPa=118MPa<[σ]=140MPa 故高强螺栓满足强度规定。 (3)求螺栓需要力矩M 1)由螺帽压力产生反力矩M1=u1N1×L1 u1=0.15钢与钢之间摩擦系数 L1=0.015力臂 M1=0.15×133×0.015=0.299KN.m 2)M2为螺栓爬升角产生反力矩,升角为10° M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2 [式中L2=0.011 (L2为力臂)] =0.15×133×cos10°×0.011+133×sin10°×0.011 =0.470(KN·m) M=M1+M2=0.299+0.470=0.769(KN·m) =76.9(kg·m) 因此规定螺栓扭紧力矩M≥77(kg·m) (二)抱箍体应力计算: 1、抱箍壁为受拉产生拉应力 拉力P1=21N1=21×133=2793(KN) 抱箍壁采用面板δ16mm钢板,抱箍高度为1.734m。 则抱箍壁纵向截面积:S1=0.016×1.734=0.027744(m2) σ=P1/S1=2793/0.027744=100.67(MPa)<[σ]=140MPa 满足设计规定。 2、抱箍体剪应力 τ=(1/2RA)/(2S1) =(1/2×1672)/(2×0.027744) =15MPa<[τ]=85MPa 依照第四强度理论 σW=(σ2+3τ2)1/2=(100.672+3×152)1/2 =104MPa<[σW]=145MPa 满足强度规定。- 配套讲稿:
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