一、计算原则
1、汾平高速公路平遥西互通匝AK0+218桥现浇梁施工图 2、公路桥涵施工技术规范 3、公路桥涵设计技术规范 4、公路桥涵模板设计技术规范 5、现场实测地形及我单位施工能力
二、工程概况
汾阳至邢台高速公路汾阳~平遥段第四合同段(FX-FP14合同段)起止桩号K35+820~K41+700,主线全长5.88km,段内设互通和枢纽各一座,匝道全长6.88km。本桥是平遥西互通A匝道上的一座跨线桥,中心桩号为匝AK0+218.000,与主线交叉桩号为匝AK0+219.812=K36+309.691,交角81.5°。桥梁正做,桥型方案为29+38+29米现浇预应力混凝土连续箱梁。
本桥梁高为2m,底宽10.5m,顶宽15.5m。桥梁模板使用14mm厚竹胶板。梁部施工采用满堂红支架支撑。为满足施工防护需要,支架、支墩横桥向宽度按16.6m设计。满堂红支架横桥向底板11.4m范围内采用60cm间距,翼板下采用90cm间距;顺桥向在梁端3.6m范围间距为60cm,其余为90cm。为保证支架、模板的强度和刚度,有效的组织施工,所有满堂红支架上部荷载均采用2m高梁进行计算。因翼板上各种荷载很小,在本次计算中没有考虑。支架布置祥见支架布置示意图。 三、荷载计算
1、新浇注混凝土自重(混凝土自重选用26KN/m3,分项系数1.2) 梁端3.6m段:P1=26KN/m3×2m×1.2=62.4 KN/m2 剩余部分:A=10.5m×2m-1.47m×4.5m*2+0.5m×0.2m*4+1.5m×0.22m*4=9.49 m2 P2=26KN/m3×9.49 m2÷10.5m×1.2=28.20 KN/m2 2、施工人员及设备荷载标准值(分项系数1.4) 模板计算:P3=2.5 KN/m2×1.4=3.5 KN/m2; 支架、立柱计算:P4=1.0 KN/m2×1.4=1.4 KN/m2。 3、振捣混凝土时产生的荷载标准值(分项系数1.4) 水平面模板:P5=2.0 KN/m2×1.4=2.8 KN/m2; 垂直面模板:P6=4.0 KN/m2×1.4=6.4 KN/m2。
4、新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值(分项系数1.2) 最大侧压力:P7=26KN/m3×2m×1.2=62.4 KN/m2。 5、倾倒混凝土的荷载标准值(分项系数1.4) 导管灌注:P8=2.0 KN/m2×1.4=2.8 KN/m2。
6、模板自重(取竹材容重9 KN/m3,分项系数1.2) 竹胶板:P9=9.0KN/m3×0.014m×1.2=0.15 KN/m2。
7、方木自重(取木材容重最大值7 KN/m3,分项系数1.2) 5cm*9cm方木:P10=7.0KN/m3×0.0045m2×1.2=0.04 KN/m; 10cm*10cm方木:P11=7.0KN/m3×0.01m2×1.2=0.08 KN/m2;
8、支架自重(按最大支撑高度6.9m计;钢管、扣件以50N/m计,布置方式为:顺桥向*横桥向*踏步;分项系数1.2) 60cm*60cm*120cm布置: P12=50N/m×(6×(0.6+0.6)+6.9)×1.2÷(0.6×0.6)=2.35KN/m2; 60cm*90cm*120cm布置: P13=50N/m×(6×(0.6+0.9)+6.9)×1.2÷(0.6×0.9)=1.77KN/m2;
四、材料力学性能
序号 材料类型 自重 弹性模量 惯性距 截面模量 1 1220*2440*14mm竹胶板 900kg/m3 6.0*103MPa 27.90cm4 39.85cm3
2 5cm*9cm方木 700kg/m3 1.0*104MPa 93.75cm4 37.5cm3
3 10cm*10cm方木 700kg/m3 1.0*104MPa 833.33cm4 166.67cm3 4 Φ48mm*3mm钢管 50KN/m 2.1*105MPa 10.78cm4 4.49cm3 注:竹胶板为Ⅰ类一等品,方木为顺纹木材,Φ48mm*3mm钢管回转半径i为15.94mm,截面积为424mm2。
五、模板检算
底模设置:纵桥向在可调托座顶部架设10*10cm方木,上铺横桥向5*10cm方木,间距为20cm,再在横木上铺设1220*2440*14mm竹胶合板(纵桥向放置)。侧模与底模布置方式相同。
1、荷载组合 a、底模板:
强度计算:q1=P1+P3+P5+P8+P9=62.4+3.5+2.8+2.8+0.15=71.65 KN/m2; 刚度计算:q2=P1+P9=62.4+0.15=62.55 KN/m2; b、侧模板:
强度计算:q3=P7+P8=62.4+2.8=65.2 KN/m2; 刚度计算:q4=P7=62.4=62.4 KN/m2;
由于侧模同底模背带布置相同,结构只检算底模板,侧模板不再检算。 2、结构检算
根据模板的设计,所有模板按单向板计算:
强度计算: δ=M÷W =71.65×103×1.22*0.112÷10÷(39.85×10-6) =2.65(MPa)<δ容=14.5 MPa 刚度计算: f=1.30×10-2×ql4÷(EI) =1.30×10-2×71.6×103×1.22×0.114÷(6.0×109×27.9×10-8) =0.99×10-4(m)<f容=l/400=3.1×10-3m
六、横桥向方木检验
1、荷载组合
强度计算:q1=(P1+P3+P5+P8+P9)×0.2+P10 =(62.4+3.5+2.8+2.8+0.15)×0.2+0.042=14.52 KN/m; 刚度计算:q2=(P1+P9)×0.2+P10=(62.4+0.15)×0.2+P10=12.58 KN/m2; 2、结构检算 强度计算: δ=M÷W =14.52×103×0.512÷8÷(37.5×10-6) =12.59(MPa)<δ容=14.5 MPa 刚度计算: f=1.30×10-2×ql4÷(EI) =1.30×10-2×12.58×103×0.514÷(1.0×1010×93.75×10-8) =1.18×10-3(m)<f容=l/400=1. 5×10-3m
七、顺桥向方木检算 A、梁端3.6m段 1、荷载组合
强度计算:q1=(P1+P3+P5+P8+P9+P10÷0.2)×0.6+P11 =(62.4+3.5+2.8+2.8+0.15+0.04÷0.2)×0.6+0.08 =43.19 KN/m;
刚度计算:q2=(P1+P9+P10÷0.2)×0.6+P11 =(62.4+0.15+0.04÷0.2)×0.6+0.08 =37.73 KN/m; 2、结构检算
强度计算: δ=M÷W =43.19×103×0.62÷8÷(166.667×10-6) =11.66 (MPa)<δ容=14.5 MPa 刚度计算: f=1.3×10-2×ql4÷(EI) =1.3×10-2×37.73×103×0.64÷(1.0×1010×833.333×10-8) =0.76×10-3(m)<f容=l/400=1.5×10-3m B、其余梁段 1、荷载组合
强度计算:q1=(P2+P3+P5+P8+P9+P10÷0.2)×0.6+P11 =(28.2+3.5+2.8+2.8+0.15+0.04÷0.2)×0.6+0.08 =22.67 KN/m;
刚度计算:q2=(P1+P9+P10÷0.2)×0.6+P11 =(28.2+0.15+0.04÷0.2)×0.6+0.08 =17.21 KN/m; 2、结构检算
强度计算:
δ=M÷W =22.67×103×0.92÷8÷(166.667×10-6) =13.78 (MPa)<δ容=14.5 MPa 刚度计算: f=1.3×10-2×ql4÷(EI) =1.3×10-2×17.21×103×0.94÷(1.0×1010×833.333×10-8) =1.76×10-3(m)<f容=l/400=2.25×10-3m
八、支架检算
本工程为满堂红支架,宽度为16.6m,不用进行整体稳定性检算。只对单杆进行强度、刚度检算。
A、梁端3.6m段 1、荷载计算
q1=(P1+P4+P5+P8+P9+ P10÷0.2+ P11÷0.6+P12)×0.36 =(62.4+1.4+2.8+2.8+0.15+0.04÷0.2+0.08÷0.6+2.35)×0.36 =26.008 KN/m2; 2、结构检算 强度计算: δ=q÷A =26.008×103÷(424×10-6)
=61.34 (MPa)<δ容=140 MPa 稳定计算:
λ=l÷i=600÷15.94=37.64
查表的,稳定系数φ为0.651: δ=q÷(φA) =26.008×103÷(424×10-6×0.651) =94.22 (MPa)<δ容=140 Mpa B、其余梁段 1、荷载计算
q1=(P2+P4+P5+P8+P9+ P10÷0.2+ P11÷0.6+P13)×0.54 =(28.2+1.4+2.8+2.8+0.15+0.04÷0.2+0.08÷0.6+1.77)×0.54 =20.23 KN/m2; 2、结构检算 强度计算: δ=q÷A =20.23×103÷(424×10-6)
=47.71 (MPa)<δ容=140 MPa 稳定计算:
λ=l÷i=900÷15.94=56.46
查表的,稳定系数φ为0.651: δ=q÷(φA) =20.23×103÷(424×10-6×0.651) =73.29 (MPa)<δ容=140 Mpa
九、地基承载力检算
本工程采用立杆通过可调支座固定在10*10方木上,方木直接放于地基上。取立杆荷载最大者进行地基承载力检算。 q1=26.008+P12×0.6=26.008+2.35×0.6=27.418 KN; δ=q÷A =27.418×103÷(0.10×0.60) =457Kpa
本工程所需地基承载力为460 KPa。
十、结论
通过对模板、支架、支墩、地基承载力的计算,模板、支架、支墩的设计在强度、刚度和稳定性上都符合要求。对于支墩必须保证尺寸和支墩间净空,严禁加大净空。支承需要的地基承载力为460Kpa,原地面经过整平碾压后在其上垫一层40cm泥结碎石,经碾压密实,承载力即可满足。支架、支墩横桥向宽度按16.8m。满堂红支架横桥向底板11.4m范围内采用60cm间距,翼板下采用90cm间距;顺桥向在梁端4.8m范围间距为60cm,其余为90cm;水平杆垂直间距均为120cm。
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