长沙理工大学特大桥48m支架计算.docx

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长沙理工大学特大桥48m支架计算

附件1理工大学特大桥（32+48+32）m连续梁支架计算书

一、材料选择

木胶合板厚：

18mm，抗弯强度：

20Mpa，弹性模量：

5200Mpa；

木楞宽：

100mm，高：

150mm抗弯强度：

11Mpa，抗剪强度：

1.9Mpa，弹性模量：

9000Mpa；

二、荷载计算

1、本计算书以两联连续梁中墩最高的99#-102#墩跨高云路连续梁为基础。

2、箱梁钢筋混凝土容重26KN/m3。

3、在〖铁路桥涵工程施工安全技术规程〗中规定支架应采用不小于1.1倍施工总荷载的荷载预压，我部决定将系数定为1.2。

4、施工荷载按2.5KN/㎡计算。

5、混凝土振捣荷载按2KN/㎡计算。

三、受力计算

钢管布置，横向：

腹板下间距为30cm，底板中部和翼缘板位置间距为60cm。

纵向间距60cm。

支架立面图

⑴、底模板分布方木（10×10cm）验算：

方木横桥向布置间距为20cm，计算跨径腹板下为30cm，底板中部为60cm。

计算时按简支梁受力考虑，分别验算腹板对应位置和跨中对应位置。

①、腹板对应位置间距为20cm的方木受力验算：

（取30cm的跨径进行计算）

底模处砼箱梁荷载：

P1 = 3.486×26= 90.6kN /m2 （按3.486m砼厚度计算）

模板荷载：

P2 = 200kg/m2=2kN/m2

设备及人工荷载：

P3 =250kg/m2= 2.5kN/m2

 砼浇注冲击及振捣荷载：

P4 = 200kg/m2= 2kN/m2

则有P = （P1 + P2 + P3 + P4）=97.1kN/m2

  W =  bh2/6 = 10×100/6 =167cm3

由梁正应力计算公式得：

      σ =  qL2/ 8W = （97.1×0.2）×1000×0.32 / 8×167×10-6  

                = 1.2Mpa ＜[σ] =8Mpa   强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

      τ = 3Q/2A = 3×（97.1×0.2）×103×（0.3/2）/ 2×10×10×10-4

         = 0.44Mpa＜ [τ] =  1.9Mpa（参考一般木质）

       强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

       E = 0.09×105Mpa；     I = bh3/12 = 833cm4

     f max = 5qL4/384EI= 5×（91.7×0.2）×103×103×0.34/384×833×10-8×1×1010

           = 0.24mm＜ [f] = 0.75mm（ [f] = L/400 ）  刚度满足要求。

     ②、底板中部对应位置间距为20cm的方木受力验算：

（取60cm的跨径进行计算）跨中底板和顶板砼总厚度为1.27m，考虑内模支撑和内模模板自重，木枋间距30cm，则有：

    底模处砼箱梁荷载：

P1 = 1.27×26 =33.02kN /m2 

    内模支撑和模板荷载：

P2 = 400kg/m2= 4kN /m2

    设备及人工荷载：

P3 = 250kg/m2= 2.5kN /m2

           砼浇注冲击及振捣荷载：

P4 = 200kg/m2= 2kN /m2

       则有P = （P1 + P2 + P3 + P4）= 41.52 kN/m2

    W =bh2/6 = 10×100/6 =167cm3

由梁正应力计算公式得：

      σ =  qL2/ 8W = （41.52×0.2）×1000×0.62 / 8×167×10-6  

                = 2.24 Mpa ＜ [σ] =  8Mpa   强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

      τ = 3Q/2A = 3×（41.52×0.2）×103×（0.6/2）/ 2×10×10×10-4

         = 0.37Mpa＜ [τ] =1.9Mpa（参考一般木质）

       强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

       E = 0.09×105 Mpa；     I = bh3/12 = 833cm4

     f max  = 5qL4 /384EI = 5×（41.52×0.2）×103×0.64/ 384×833×10-8×1×1010

           = 0.17mm＜ [f] =1.5mm（ [f] = L/400 ）

⑵、顶托纵梁（10cm×15cm方木）验算：

根据支架布置，顶托纵梁的计算跨径为60cm，为简化计算按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，计算结果偏于安全，仅验算底模下腹板对应位置即可：

纵梁受力验算：

（跨径60cm，荷载分布宽度30cm）

根据腹板部位荷载为P=97.1kN/m2 ，跨中部位荷载为P= 41.52kN /m2；

取荷载P=97.1kN/m2 进行验算：

  W =  bh2/6 = 10×152/6 =375 cm3

由梁正应力计算公式得：

      σ =qL2/8W =（97.1×0.3）×1000×0.62/8×375×10-6  

                = 3.5Mpa ＜ [σ] =8Mpa   强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

      τ = 3Q/2A = 3×（97.1×0.3）×103×（0.6/2）/ 2×10×15×10-4

         =0.87Mpa＜ [τ] =  1.9Mpa（参考一般木质）

       强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

       E = 0.09×105 Mpa；     I = bh3/12 =2812.5cm4

     f max=5qL4/384EI= 5×（97.1×0.3）×103×103×0.64/384×2812.5×10-8×1×1010

           = 0.17mm＜ [f] = 1.5mm（ [f] = L/400 ）

⑶、立杆强度验算：

钢管立杆（φ48×3.5）的纵向间距为60cm，横向间距腹板下为30cm，底板中部为60cm，因此单根立杆的最大承受力为：

底板中部区域：

41.52×0.6×0.6=14.9KN；腹板区域：

97.1×0.3×0.6=17.5KN箱梁荷载由纵梁集中传至杆顶。

根据受力分析,不难发现立杆最大受力在腹板区域，故以间距为30cm×60cm立杆作为受力验算杆件。

由于大横杆步距为1.2m，长细比为λ=ι/ i = 1200 / 15.78 = 76，查表可得φ= 0.610 ，则有：

         [ N ] = φA[σ] =0.610×489×215×10-3 = 64.1 kN 

     而Nmax =17.5 kN，可见[ N ] ＞ N，

抗压强度满足要求。

另由压杆弹性变形计算公式得：

（按最大高度18.5m计算）

     △L = NL/EA =17.5×103×18.5×103/2.1×105×4.89×102

                =3.2mm   压缩变形很小

⑷、地基容许承载力验算：

支架钢管底托钢板垫10*10cm的方木的受力面积为300cm2，立杆最大受力17.5KN，单杆地基承载力要求达到583Kpa。

为了增加支架的安全性，对地基换填处理，用振动压路机碾压至无明显轮迹，在处理过的地基上铺30cm的级配碎石，用振动压路机压实，处理后的地基承载力达到800Kpa以上。

在碎石上浇筑15cm的水泥稳定层再次补强，地基承载力达到2000Kpa以上，可以满足了地基承载力要求。

附件2安全防护棚架计算书

1、架体荷载计算

①、预应力钢筋砼箱梁自重（混凝土容重26KN/m3），按变截面箱梁线性及门洞设置位置，取其最大的纵断面处于最不利荷载位置，该断面箱梁的参数如下表：

门洞

梁高

顶板厚

底板厚

腹板厚

底板宽

断面面积

2.771

0.37

0.342

0.45

5.3

8.7

设置跨路门洞最不利荷载断面处的梁体混凝土截面积最大值为：

8.7m2；

梁体每延米混凝土自重P1=8.7m2×26KN/m3=226.2KN/m；

②、模板荷载：

P2=200kg/m2=2kN/m2

③、设备及人工荷载：

P3=250kg/m2=2.5kN/m2

④、砼浇注冲击及振捣荷载：

P4=200kg/m2=2kN/m2

2、支架受力荷载组合

P总=226.2KN/m×5.3m+（2KN/m2+2.5KN/m2+2KN/m2）×5.3m×3.6×4m=1292.5KN

3、过车通道支架受力计算

①、I32b工字钢做纵梁计算（按简支梁计算）

I32b工字钢弹性模量：

E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；截面惯量W=727cm3；惯性矩Ix=11626cm4；

箱梁底板工字钢间距为60cm，可布置11根，可视为简支梁，受力分析简图如下：

则每根工字钢上受力为：

q=1292.5×1.2/（6×11）=23.5KN/m（取不均匀分配系数为1.2）

工字钢在最不利荷载时的最大弯矩为：

M=0.8ql2（1-4（0.25/5.5）2）/8=65.5KN*m

弯曲应力为：

=90.1MPa≤［

］

挠度计算：

f=ql4（5-24（0.25/5.5）2）/384EIx=9.8mm〈13.3mm（l/400）

②、垫梁受力计算

2I40b工字钢弹性模量：

E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；截面惯量W=1139cm3；惯性矩Ix=22781cm4；

I32b工字钢每根受力为23.5KN/m，底板处布距60cm，跨径3.6m，翼缘板处布距90cm，跨径3.6cm。

工字钢垫梁底板位置q1=23.5*3.6*11/（6×2）=77.6KN/m；

工字钢垫梁翼板位置q2=23.5*3.6*5/（6×2）=35.3KN/m；

此时，利用结构力学求解器计算可得：

M=93.03KN*m

弯曲应力计算：

挠度计算：

③、钢管立柱受力计算：

钢管立柱最高高度为5m；

单个钢管立柱最大荷载：

P=（77.6*2*6）/3=310.4KN；

根据钢管受力情况，检算其压应力和压杆稳定性：

a）钢管压应力：

b）钢管压杆稳定检算：

确定压杆柔度值：

惯性半径：

压杆柔度系数：

根据柔度λ=63.3，查得稳定系数φ=0.871，

计算压杆的稳定许用应力为：

[σ]st=φ[σ]=0.871×205=178.6MPa

压杆压应力为：

σ=19.8MPa<[σ]st=178.6MPa故压杆稳定。

④支架基础承载力计算

钢管立柱基础承载力计算

=310.4×5/（16.4×1）=94.6KPa≤［P0］

式中：

P上部结构传给基础顶面的压值，取钢管立柱荷载最大时，

Ab基底面积，取16.4m×1m=16.4m2

［P0］设计承载力值25MPa。

（基础为C25混凝土）

通过验算，支架结构形式安全、可靠，满足施工需要。