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现浇箱梁内模支架计算


国道 324 线磊口大桥续建工程

现浇连续箱梁(50+85+50m) 内模满堂支架







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广州市方阵路桥工程技术有限公司 国道 324 线磊口大桥续建工程项目经理部 2016 年 9 月 11 日





一、现浇箱梁满堂扣件支架布置及搭设要求 ............................................ 1 二、支架材料力学性能指标 .......................................................... 1 1、钢管截面特性 ................................................................... 1 2、竹胶板、木方 ................................................................... 1 三、荷载分析计算 .................................................................. 1 1、板自重荷载分析 ................................................................. 2 2、其它荷载 ....................................................................... 2 三、荷载验算 ...................................................................... 2 1、底模验算 ....................................................................... 2 2、[10#槽钢主横梁验算 ............................................................. 3 3、顺桥向顶部 10×10cm 方木分配梁验算 .............................................. 3 4、立杆受力计算 ................................................................... 4 5、支架立杆稳定性验算 ............................................................. 4 7、箱梁侧模验算 ................................................................... 5

一、现浇箱梁满堂扣件支架布置及搭设要求 采用满堂支架,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。支架体系由 支架基础、Φ 48×3.5mm 立杆、横杆,立杆顶设两层支撑梁,10cm×10cm 木方做顺桥向分配 梁、间距 35cm 均匀布置;主横梁采用[10#槽钢间距同立杆间距 75cm;模板系统由侧模、底 模、端模等组成。 二、支架材料力学性能指标 1、钢管截面特性 外径 d (mm) 48 壁厚 t (mm) 3.5 截面积 A (mm?) 4.89×10? 惯性矩 (mm 4 ) 1.215×10 5 抵抗矩 W (mm?) 5.078×10? 回转半径 (mm) 15.78

2、竹胶板、木方 2.1、 箱梁底模、 侧模及内模均采用δ =15 mm 的竹胶板。 竹胶板容许应力 ?? ? ? 80Mpa , 弹性模量 E ? 9 ?103 Mpa 。 2.2、横桥向顶部主梁[10#槽钢,截面参数和材料力学性能指标: 截面抵抗矩:W=39.7cm3 截面惯性矩:I=198cm 截面积:A=12.7cm2 2.3、 顺桥向顶部分配梁采用方木, 截面尺寸为 10x10cm。 截面参数和材料力学性能指标: 截面抵抗矩:W=bh2/6=10×102/6=166.7cm3 截面惯性矩:I=bh3/12=10×103/6=833.3cm4 2.4、方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 (JTJ025-86)取值, 则:
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?? ? ? 12Mpa , E ? 9 ?103 Mpa
木头容重 6kN/m3,折算成 10cm×10cm 木方为 0.06kN/m3,木头最大横纹剪应力取 [τ ]=3.2~3.5N/mm2 三、荷载分析计算 碗扣式脚下手架满堂支架竖向力传递过程: 箱梁钢筋砼和内模系统的自重及施工临时 荷载能过底模传递到横梁上, 横梁以集中荷载再传递给纵梁, 纵梁以支座反力传递到每根 立杆,立杆通过底托及方木传递至底板模板上。以下分别对支架的底模、横梁、纵梁、立
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杆、地基承载力进行验算。 1、板自重荷载分析: 1.1、根据箱梁纵、横桥向断面为变截面,以箱梁 10#节段顶板砼荷载设计,钢筋 混凝土自重取 2.6t/m3,计算截面取值: 1.2、自重荷载 q1、q2 a、顶板与腹板过度 70cm 变截至 30cm,面积为 0.9m2,节段长度 3.5m,故

q11 ? (0.9m2 ? 3.5m ? 26KN / m3 ) ? (1.8m ? 3.5m) ? 13KN / m2
b、顶板厚度 30cm,面积为 0.3 m2,节段长度 3.5m,故

q12 ? (0.525m2 ? 3.5m ? 26KN / m3 ) ? (1.75m ? 3.5m) ? 7.8KN / m2
2、其它荷载: 2.1、施工荷载:参照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》因施工时面积分布广, 需要人员及机械设备不多, 取人群、机具荷载: q21 ? 2.5KN / m2 (施工中要严格控制其荷载量) 2.2、模板荷载: q22 ? 1.5KN / m2 2.3、水平模板的砼振捣荷载,取 q23 ? 2.5KN / m2 三、荷载验算 1、底模验算: 底模采用δ =15mm 的竹胶板,竹胶板置于间距 L=35cm 的 10×10cm 横向分配梁方木 上。 竹胶板(δ =15mm、取截面宽度 b 为 1m)截面参数及材料力学性能指标: 截面抵抗矩:W=bh2/6=100×1.52/6=37.5cm3; 截面惯性矩:I=bh3/12=100×1.53/12=28.13cm4; 竹胶板容许应力[σ ]=80MPa,E=9x103MPa 取顶板与腹板交界范围为最不利荷载:

q ? 1.2 ? (13KN / m2 ?1.5KN / m2 ) ?1.4 ? (2.5KN / m2 ?1.5KN / m2 ? 2.5KN / m2 ) ?1m ? 26.5KN / m
弯矩验算: 跨中最大弯矩: M max ?
ql 2 26.5KN / m ? 0.35m2 ? ? 0.41KN ? m 8 8
2

? max ?

M max 0.41KN ? m ? ? 10.9MPa ? ?? ? ? 80MPa 符合要求。 w 37.5cm3

剪力验算: 跨端最大剪力:

? max

ql 26.5KN / m ? 0.35m2 ? ?A? ? (1000mm ?15mm) ? 0.22 N / mm2 2 2

远小于木料最大横纹剪切应力[τ ]=3.2~3.5N/mm2 的要求,故剪应力合格。 挠度验算: 从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作简支梁,计算公式为:
f ? 5ql 4 5 ? 26.5KN / m ? 0.35m4 ? ? 0.02mm 384 EI 384 ? 9 ?103 ? 2.81?10?5

f ? ? f ? ? 300 ? 350 ? 0.857mm 符合要求
2、[10#槽钢主横梁验算: 横桥向[10#槽钢主横梁搁置于间距 75cm 钢管立杆上,计算最不利位置荷载: 弯矩验算: 跨中最大弯矩: M max ? 弯应力验算:
M max 1.86 KN ? m ? ? 46.9MPa ? ?? ? ? 170MPa 满足要求。 w 39.7cm3 ql 26.5KN / m ? 0.75m ? 12.7cm 2 ? 78.3MPa ? ?? ? ? 85MPa 剪应力验算: ? max ? ? A ? 2 2

ql 2 26.5KN / m ? 0.75m2 ? ? 1.86 KN ? m 8 8

? max ?

挠度验算:
f ? 5ql 4 5 ? 26.5KN / m ? 0.75m4 ? ? 2mm ? ? f ? ? 750 ? 250 ? 3mm 挠度验算满足要 384 EI 384 ? 2.1?105 ?198

求。 3、顺桥向顶部 10×10cm 方木分配梁验算: 顺桥向顶部主梁方木搁置于间距 75cm 的碗扣支架顶托上,顺桥向方木规格为 10cm× 10cm,间距 35cm。 弯矩验算: 跨中最大弯矩: M max ?
ql 2 26.5KN / m ? 0.35m2 ? ? 1.86 KN ? m 8 8
3

? max ?

M max 0.41KN ? m ? ? 10.9MPa ? ?? ? ? 12MPa w 37.5cm3

满足要求

剪力验算: 跨端最大剪力:

? max

ql 26.5KN / m ? 0.35m2 ? ?A? ? (100mm ?100mm) ? 0.33N / mm2 2 2

远小于木料最大横纹剪切应力[τ ]=3.2~3.5N/mm2 的要求,故剪应力满足要求。 挠度验算:
f ? 5ql 4 5 ? 26.5KN / m ? 0.35m4 ? ? 0.07mm ? ? f ? ? 350 ? 400 ? 0.875mm 384 EI 384 ? 9 ?103 ? 833.3cm4

挠度验算

满足要求。 4、立杆受力计算 4.1、在箱梁底、腹板位置,立杆竖向荷载: 立杆分布 75cm×75cm,横杆层距(即立杆步距)54cm,杆高取 1.6m,立杆 3 步;立杆 自重为 3.84kg/m,共计 109.5m,纵桥向横杆 7 根,横桥向 3 根。 则单根立杆自重为:

G ? 109.5m ? 3.84kg / m ? 0.75m2 ? 4.2KN
单根立杆允许受力为:
N ? 0.828 ? 489 ? 215 ? 87 KN

单根立杆受力为:

N ? 13KN / m2 ? 0.75m ? 0.75m ? 4.2KN ? 11.5KN ? ? N ? ? 87KN
5、支架立杆稳定性验算 碗扣式满堂支架是组装构件,一般单根碗扣立杆在承载允许范围内不会失稳,为此 以轴心受压的单根立杆强度进行验算: σ =F/A=32.78KN/489mm2=67.03MPa≤[σ ]=170MPa 碗扣件采用外径 48mm,壁厚 3.5mm,A=489mm2,I=1219mm4 A3 钢 回转半径λ =1.58cm,[ó]=205MPa,横杆上下排步距 60cm。 立杆步距长细比λ =L/λ =75/1.58=47.5 取λ =50; 查轴心受压杆件表:Φ =0.828 立杆容许应力:[N]=0.828×489×215=87KN 对于箱梁顶、底板处立杆稳定计算:
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σ =q/A≤υ [σ ] =11.5KN/489mm2=23.5MPa≤0.893×170=151.81MPa 满足要求。 结论:支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。 7、箱梁侧模验算 侧模采用δ =15 mm 的竹胶板,箱梁腹板水平内楞采用间距 30cm 的 5x10cm 方木,竖 向外楞采用υ 48mm、t=3.5mm 钢管,顺桥向间距 0.75m。 现浇箱梁采取水平分层以每层不大于 30cm 高度浇筑, 在竖向上以 V=0.3m/h 浇筑速度 控制,因此新浇砼对侧模的最大压力: Pm=0.22γ t0k0k1ν Pm=0.22γ t0k0k1ν
1/2 1/2

或 Pm=k0γ h,取二式中较小值,则

=0.22×26×200/(25+15)×1.2×1.15×0.31/2=21.62kPa=21.62kN/㎡

Pm=k0γ h=1.2×26×0.52=16.22kPa=16.22kN/m2 式中: P-新浇注砼对模板的最大侧压力,kN/m2。 γ -砼的容重,26kN/m2。 t0-砼初凝时间,当无资料时,按 t0=200/(T+15)计算 ,T-砼的温度,取 25℃。 υ -砼浇注速度,m/h,取 0.3m/h。 h-有效压头高度,当 V/T=0.3/26=0.012<0.035 时,h=0.22+24.9V/t=0.52m。 k0-外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取 1,掺具有缓凝作用的外加剂时取 1.2。 k1-砼坍落度修正系数,取 1.15。 取结果较小者,即 q=Pmin=16.22kPa=16.22kN/m2。 初步拟定该墙身拉杆采用直径 18mm 拉杆,对拉螺栓取横向 750mm,竖向 750mm,按最 大侧压力计算,每根对拉杆承受的拉力为:N=16.22kN/m2×0.3m×0.75m=3.65kN 按拉杆直径为 12,查表格得容许应力为 12.9KN≥3.65KN,故拉杆直径及间距均能满足要 求。

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