1.1 设计荷载
西延山龙河中桥支架及模板检算
a、主梁每延米恒荷载(按半幅考虑)
主梁截面面积S=12.77 m2截面受力宽度取模板下横向截面宽度L=20.48m,主梁引起模板底部的平均荷载为: G=12.77×1×26/20.48=16.2(kN/m2)
b、模板恒载q2=0.75(KPa)
c、施工人员及机械荷载:q3=2.5(KPa) d、倾倒混凝土时产生的冲击荷载:q4=6.0Kpa e、振捣混凝土产生的荷载:q5=2.0(Kpa)
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》,上部结构以及施工引起的荷载可组合为:
组合一:1.2×(主梁恒荷载+模板荷载)+1.4×(施工人员及机械荷载 +混凝土振捣荷载)。
组合二:1.0×(主梁恒荷载+模板荷载)+1.0×(施工人员及机械荷载 +混凝土振捣荷载)。
荷载种类 组合1系数 组合2系数 主梁重 16.2 1.2 1 模板荷载 0.8 1.2 1 施工人员及机械荷载 2.5 1.4 1 混凝土施工荷载 8 1.4 1 35.1 27.5 合计(kN/m2)
1.2 立杆安全性验算
立杆采用截面直径φ48mm,壁厚δ=3.5mm(Q235钢)的轧制钢管,其截面特性值计算如下:
截面抗弯矩:W=π/(32×48)×(484-414)=5077.79mm3 截面惯性矩:I=(π/64)×(484-414)=121867mm4 截面回转半径:i=(1/4) ×(482+412)1/2=15.78mm
截面净面积:A=(π/4)×(482-412)=489.0mm2 Q235钢材抗压设计强度:fd=215(MPa) 1)立杆强度验算
将上部荷载转化到立杆上,假设上部荷载的重量全部由底模板下的支架承担,单个立杆上的轴向荷载计算如下(立杆全部按0.9m最不利情况考虑):
F=0.9×20.48×35.1/23=28.12(kN)
考虑到支架立杆搭设垂直度可能存在不足,假定90cm步距内偏斜0.5cm,并按单向压弯构件计算,产生的斜弯距:
M=F×0.005=28.12×0.005=0.14(kN·m)
故:f1=P1/A+M1γ/W=28.12×1000/489.3+(0.14×106)/5077.79=85.04N/mm2<215N/mm2
可见立杆强度验算满足要求。 2)立杆整体稳定性验算
扫地杆
考虑到立杆与横杆的碗扣连接有松动,立杆计算长度系数μ值近似取1.25,长细比λ=μ.h/i=1.25×900/15.78=71.292,据之可查立杆稳定系数ψ=0.7,立杆欧拉临界力:Ne=π2EA/λ2,其中E=2.06×105N/mm2,A=489.3mm2。
故Ne=π2×2.06×105×489.3/71.2922=195533.03N。 σ1=N1/(A×ψ)+βmM1/[γW(1-0.8N1/NE)]
=(28.12×103)/(489.3×0.7)+1.0×0.14×106/(5077.79×71.292×(1-0.8×28.12×103/195533.03))=82.54MPa<215MPa
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其中βm为截面塑性系数,取值为1.0,E取2.06×105N/mm2。 可见立杆整体稳定性非常好 3)局部稳定性验算
立杆为φ48mm,δ =3.5mm(Q235)轧制圆钢管,钢结构设计规范规定对于圆钢管必须满足截面本身局部稳定要求。
D/t≤100×235/fy=109
而碗扣式脚手架立杆D/t=48/3.5=13.7<<115,可见立杆杆件截面本身是满足这一规范要求的。
当然对于圆钢管其局部稳定受管壁初始变形影响较大,实际的局部稳定临界应力较理论值低的多,理论临界局部屈应力值;
σCr=1.21Et/D=1.21×2.06×105×3.5/48=18175 MPa
远远大于前述整体稳定验算中σmax=82.54 MPa,可见只要在立杆搭设过程中对杆件外观进行检查,选用,对于管壁内陷,杆件弯曲的一律不用,这样局部稳定是安全保证的。
4)立杆刚度验算
λmax=(μl0/i)max=1.25×900/15.78=47.528<[λ] 可见立杆刚度同样满足要求。
1.3 地基承载力检算
底托受力面积按0.1m×0.1m计:
地基砼σ=28.12/(0.1×0.1)=3.428MPa,按C20砼施工20cm厚。
地基土σ=28.12/(0.9×0.9)=34.7Kpa,地基要求处理承载力按2.5倍考虑[δ]=180Kpa 如不放底托,则砼受力面积4.893×10-4m2计算: 地基砼σ=28.12/(4.893×10-4)=57.46MPa 则混凝土表面必须放底托。
底托用φ38(Q235)可调底托,其最小抗压能力:
Nmin=π/4D2×fy=π/4×382×215=243.83kN>>Nmax=28.12kN,
可见底托强度达到安全要求
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1.4 底模检算
底模采用高强度竹胶板,板厚t=15mm,腹板处竹胶板方木背肋间距为250mm,所以验算模板强度采用宽b=250mm平面竹胶板。
a、模板力学性能
(1)弹性模量E=0.1×105MPa。
(2)截面惯性矩:I=bh3/12=25×1.53/12=7.03cm4 (3)截面抵抗矩:W= bh2/6=25×1.52/6=9.38cm3 (4)截面积:A=bh=25×1.5=37.5cm2 b、模板受力计算 (1)底模板均布荷载: F= 35.1KN/m2
q=F×b=35.1×0.25=8.77KN/m
(2)跨中最大弯矩:M=qL2/8=8.77×0.252/8=0.069 KN·m
(3)弯拉应力:σ=M/W=0.069/9.38×10-6=7.35MPa<[σ]=13MPa 竹胶板板弯拉应力满足要求。
(4)挠度:从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作为多跨等跨连续梁,按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算,计算公式为: f=5qL4/384EI
=(5×8.77×0.254)/(100×0.1×105×7.03×10-8) =0.232mm<L/400=0.625mm 竹胶板挠度满足要求。 综上,竹胶板受力满足要求。
1.5 验算结论
1)支架立杆强度验算通过,整体稳定性与局部稳定性满足验算要求,立杆刚度验算满足要求,竹胶板受力也满足要求。
2)地基承载力满足要求,但需要安放底托。
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