现浇箱梁【常虎高速公路十五标跨越莞深高速公路现浇箱梁支架设计和计算探讨】

常虎高速公路十五标跨越莞深高速公路现浇箱梁支架设计和计算探讨

现行公路桥涵规范要求现浇箱梁的支架方案应进行强度、刚度和稳定性验算,目的在于确保支架方案的经济合理和安全可靠。常虎高速公路十五标莞深互通立交上跨莞深高速公路现浇箱梁施工受莞深高速通车影响,预留8m宽车道,现浇箱梁的支架方案采用论文联盟http://贝雷架结构。

   1贝雷架结构方案设计

   莞深互通立交上跨莞深高速公路现浇箱梁梁高为2m,为单箱多室连续预应力砼结构。贝雷架搭设在莞深高速公路路面上,临时墩基础采用c20砼,尺寸为100×50cm,长度以箱梁宽两边再各加30cm为准。贝雷架临时墩与基础采用φ25预埋螺栓锚固,临时墩采用双排三层贝雷架用弦杆螺栓拼装而成,临时墩与桁梁采用u型螺栓连接,桥梁腹板底采用双排单层贝雷架桁梁(专用花窗连接),箱室间采用单排单层贝雷架桁梁,并用l75角钢作为水平和剪刀支撑将桁梁体系连成整体,贝雷架桁梁上横向均铺[]10cm组合槽钢,间距60cm,纵向方木为10×10cm杉木方木,间距20cm,底板为2cm厚防水双面覆膜木胶合板。

   2方案验算

   2.1底板强度及刚度验算

   (1)荷载的取值

   ①钢筋砼按26kn/m3计,按k主线桥箱梁横梁,腹板处为最不利位置,取h=2.0m,b=1.0m则荷载值:q1=26×2×1=52kn/m2

   ②施工荷载:q2=2.5kn/m2

   ③施工时振捣产生的荷载:q3=2.0kn/m2

   ④倾倒砼时产生的荷载:q4=2.0kn/m2

   ⑤支架及模板自重:q5=5kn/m2

   ⑥风荷载:根据规范jtj021-89,当支架高度小于8m时,可不计风载,则荷载值:q=q1+ q2+ q3+ q4+ q5=63.5kn/m2。WwW.11665.COM

   (2)跨度取值

   模板底纵向方木的横向间距按20cm布设,取1m宽按单跨简支计算。则线荷载为:q=63.5 kn/m。

   (3)绘计算简图

   q=63.5 kn/m

  

  

  

  0.2m

   (4)计算最大弯矩及最大剪应力值。

   mmax=1/8×63.5×0.2×0.2=0.3175kn.m

   qmax=1/2×63.5×0.2=6.35kn

   (5)底板强度验算

   σ=mmax/w=0.3175/(1/6×1×0.022)=4.763mpa<[σ]=11mpa

   τ=qs/(i×b)

   其中s=1/8×bh2=1/8×1×0.022=5×10-5m3

   i=1/12× bh3=1/12×1×0.023=6.67×10-7m4

   b=1m

   τ=6.35×5×10-5/(6.67×10-7×1)=0.47mpa<[τ]=1.2mpa

  故强度验算合格。

   2.2 底板刚度的验算

   fmax=5/384×ql4/(ei)

   其中e=8.9×109pa

   i=6.67×10-7m4

   qmax=6.35×103n

   fmax=5×6.35×103×0.24/(384×8.9×109×6.67×10-7)

   =0.22×10-4m<[f]=l/400=5×10-4m

   故底模板刚度满足要求。

   3纵向方木的强度及刚度验算

   3.1纵向方木的强度验算

   (1)荷载取值:纵向方木横向间距为0.2m,q=63.5×0.2=12.7kn/m

   (2)跨度取值:因为纵向方木下横向最大间距为0.6m,取l=0.6m,按单跨简支计算。

   (3)绘制计算简图

  q=12.7 kn/m

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0.6m

   (4)计算最大弯矩及最大剪应力

   mmax=1/8×12.7×0.62=0.5715kn.m

   qmax=1/2×12.7×0.6=3.81kn

   (5)底板强度验算

   σ=mmax/w=0.5715/(1/6×0.1×0.12)=3.43mpa<[σ]=11mpa。

   τ=qmax×s/(i×b)

   其中:s=1/8×0.13=1.25×10-4m3

   l=1/12×0.14=8.33×10-6m4

   b=0.1m

   τ=3.81×1.25×10-4/(8.33×10-6×0.1)=0.571mpa<[τ]=1.2mpa

  故纵向方木强度满足要求。

   3.2方木的刚度验算,取单跨计算。

   fmax=5×12.7×103×0.64/(384×8.9×109×8.33×10-6)

   =2.89×10-4m<[f]=5×10-4m

   故纵向方木刚度满足要求。

   4横向槽钢验算

   4.1横向槽钢强度计算

   (1)荷载的取值

   ①钢筋砼按26kn/m3计,按箱梁腹板处为最不利位置,取1.0m宽计算,则荷载值:q1=26×2×1=52kn/m2

   ②施工荷载:q2=2.5kn/m2

   ③施工时振捣产生的荷载:q3=2.0kn/m2

   ④倾倒砼时产生的荷载:q4=2.0kn/m2

   ⑤支架及模板自重(包括槽钢):q5=5kn/m2

   ⑥风荷载:根据规范jtj021-89,当支架高度小于8m时,可不计风载,则箱梁荷载值:g=q1+ q2+ q3+ q4+ q5=63.5kn/m2。

   因槽钢排距为0.6m,则线荷载为q=63.5×0.6=38.1kn/m

   (2)跨度:l=1.5m,按简支计算

   (3)绘计算简图

   q=38.1 kn/m

  

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   1.5m

   (4)计算最大弯矩及最大剪应力

   mmax=1/8×38.1×1.52=10.72kn/m

   qmax=1/2×38.1×1.5=28.58kn

   (5)验算正应力及剪应力,查gb707-65得:

   w=39.7cm3 s=23.5 cm3i=198.3 cm4b=0.53cm

   σ=mmax/w=10.72/(39.7×2×10-6)=135mpa<[σ]=145mpa

τ= qmax×s/(i×b)=28.58×23.5×2×10-6/(198.3×2×10-8×0.53×10-2)=63.9mpa<[τ]=85mpa

   故强度满足要求。

   4.2 刚度验算

   fmax=5×38.1×103×1.54/(384×2.1×1011×198.3×2×10-8)=0.003m=0.3mm<[l/400]=3.75mm。

   故刚度满足要求。

   5贝雷架桁梁验算

   莞深互通立交上跨现浇箱梁采用国产321公路钢桥专用贝雷架,每片贝雷架的技术参数为:

   尺寸(l×h):300cm×150cm,重量2700n

   容许弯矩[mmax]=1576.4kn.m

   容许剪力[qmax]=490kn

   w=7156cm3、i=500994cm4、e=2.1×105mpa

   下弦杆由2-[10组成,其容许应力[σ]=273mpa。

   5.1 强度计算

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(1)荷载的取值

   ①钢筋砼按26kn/m3计,取箱梁腹板处为最不利论文联盟http://位置,按1.0m宽计算,则荷载值:q1=26×(2×1+0.4×2)=72.8kn/m

   ②施工荷载:q2=2.5kn/m2

   ③施工时振捣产生的荷载:q3=2.0kn/m2

   ④倾倒砼时产生的荷载:q4=2.0kn/m2

   ⑤支架及模板自重:q5=5kn/m2

   ⑥风荷载:根据规范jtj021-89,当支架高度小于8m时,可不计风载。

   ⑦贝雷架及槽钢自重(包括槽钢重量):q7=2.4kn/m

   则每组贝雷架桁梁的线荷载为:q=q1+( q2+ q3+ q4+ q5)×3+q7=109.7kn/m2。

   (2)跨度取值:l=8m,按简支计算。

   (3)绘计算简图;

   q=109.7kn/m

  

  

  

   8m

   (4)计算最大弯矩及最大剪应力

   mmax=1/8×109.7×82=877.6kn/m

   qmax=1/2×109.7×8=438.8kn

   (5)验算贝雷架桁梁弯矩、剪应力及下弦杆正应力

   mmax=877.6kn.m<[mmax]=788.2kn.m 满足抗弯强度要求

   qmax=438.8kn<[qmax]=490kn 满足抗剪强度要求

   σ=mmax/w=877.6/(7156×10-6)

   =122.64mpa<[σ]=273mpa 下弦杆强度满足要求

   贝雷架桁梁弯矩、剪应力及下弦杆正应力均符合要求,选择的梁式支架跨度适应。

   5.2挠度计算

   fmax=5ql4/(384ei)=5×109.7×103×84/(2.1×1011×500994×10-8×384)=0.1mm<[l/400]=20mm

   故刚度满足要求。

   6临时墩及基础验算

   6.1临时墩验算

   因临时墩采用双排三层贝雷架拼装而成,临时墩基础为条形基础,故验算时不考虑弯矩及弦杆应力,只验算剪力即可,剪力最不利荷载位置为箱梁腹板下贝雷架桁梁端部,其最大剪力为:

  qmax=1/2×109.7×8=438.8kn<[qmax] =2×245=490kn

   故临时墩满足要求

   6.2 临时墩基础验算

   因临时墩基础宽为100cm,莞深路路面砼厚0.3,故基础宽取1.5m,地基承载力取200kpa

  σ=438.8/(1.5×3)=97.51kpa<[σ]=200kpa

   故地基承载力满足要求。

   7结束语

   贝雷架结构常用于跨线现浇箱梁。对不同结构类型和环境条件的现浇箱梁贝雷架结构进行符合客观实际情况的设计和验算,可以合理使用周转材料,节约资金,提高效益;避免按经验施工带来的盲目性;杜绝架倒人亡的安全质量事故发生。 转贴于论文联盟 http://