满堂支架验算报告

新建铁路南宁至广州线黎塘西至桂平段预应力砼连续梁满堂支架验算报告

中南大学

二〇一一年六月

目录

1、工程概况 (1)

2、计算参数 (1)

3、支架立杆验算 (2)

3.1 荷载计算 (2)

3.2 强度及稳定性验算 (3)

3.3 支架抗风验算 (4)

4、模板强度与刚度验算 (5)

5、方木强度与刚度验算 (6)

5.1 横向方木强度与刚度验算 (6)

5.2 纵向方木强度与刚度验算 (7)

6、地基承载力计算 (7)

7、有限元法验算 (8)

7.1. 有限元模型的建立 (8)

7.2 有限元分析结果 (9)

7.3 计算结果对比 (11)

8、结论 (12)

新建铁路南宁至广州线黎塘西至桂平段

预应力砼连续梁满堂支架验算报告

1、工程概况

预应力混凝土连续梁为变截面单箱单室结构，梁体底面位于柱面上，其跨度布置为34.167+62.468+33.584m ，全桥采用满堂支架法施工。

满堂支架采用的钢管规格为φ48mm ×3.5mm 。其结构形式如下：纵向立杆间距除中墩15m 范围内加密为0.3m ，其余均按0.6m 间距布置；横向立杆间距从梁体轴线往外分别为0.6m 、0.3m 、0.6m 、0.9m 、1.2m ，箱梁腹板所对应位置处间距为0.3m ；水平横杆底板以下按照0.9m 步距布置，底板以上按照0.6m 步距布置。具体布置如图1所示。 0.700.600.59

30cm厚0.3C20cm砼

0.66*0.36*0.62*0.91.200.52*0.9 1.200.51.5cm厚竹胶板

10*5cm方木，@15cm

15*10cm方木

0.60.60.60.20.591.5cm厚竹胶板10*10cm方木，@30cm 2φ50钢管 1.5cm厚竹胶板10*5cm方木，@15cm 15*10cm方木0.90.90.90.90.90.60.60.66*0.3

图1 支架横断面布置图

2、计算参数

各种材料的容重及弹性模量等参数如表1所示。

表1 材料特性值

钢管截面特性如表2所示。

表2 钢管截面特性

施工人员、机具运输及堆放荷载取值为F1= 3.0KN/m2。

振捣混凝土产生的荷载取值为F2=2.0 KN/m2。

倾倒混凝土时冲击所产生的荷载取值为F3=2.0 KN/m2。

3、支架立杆验算

3.1 荷载计算

便于分析起见，在计算过程中假定混凝土为理想流体材料，即材料颗粒之间不存在剪应力，这个假定对于一次浇筑完成的箱梁是恰当的，因为混凝土尚未初凝，应力重分布现象不明显；对于两次浇筑的箱梁，先浇的混凝土底板已经初凝，具备了一定的应力重分布能力，上述假定会有一定偏差，但总体来说底板初凝形成的应力重分布对于支架受力是有利的。

由于竹胶板的刚度较小，在浇筑混凝土时作用在底部支架上的荷载是不均匀的，通常腹板位置支架承受的荷载相对较大，翼缘位置支架承受的荷载相对较小，而腹板之间的支架承受的荷载介于上述两者之间。因此，主要对腹板及腹板之间的支架立杆进行强度和稳定性验算，考虑到立杆的布置情况及箱梁截面尺寸，取图2所示三个控制截面进行验算，横截面计算位置如图3所示。进行强度验算时，

永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4。

中墩15m范围内立杆纵距为0.3m

图2 计算截面示意图

3.2 强度及稳定性验算

立杆强度根据以下式子进行验算：

N

f A ≤

立杆稳定性根据以下式子进行验算：

N

f A ϕ≤

N —单根立杆所承受的轴向压力；

ϕ—轴心受压构件的稳定系数；

A — 钢管横截面面积；

f —钢材的抗压强度设计值，取205 N/ mm 2；

稳定系数ϕ由构件的长细比λ通过查表而得，0l i

λ=

，其中0l 为钢管的计算长度，验算时按最不利情况取0l =2.1m 。则021*******.8l i λ===，对应稳定系数为ϕ=0.381。 综上，有3

23.821048.71205489

N MPa f MPa A ⨯==≤= 3

23.8210127.85MPa 205MPa 0.381489

N f A ϕ⨯==≤=⨯。 故支架强度及稳定性满足要求。

3.3 支架抗风验算

风荷载作用下立杆的弯矩按以下式子进行计算：

201.410

k a w l l M ω= 其中： l a 立杆纵距，l 0为立杆计算长度，k ω为横向风荷载标准值。

k ω =0.7µZ µS ωW 0

式中：µZ ---风压高度变化系数，取1.46

µS ---脚手架风荷载体形系数，取1.3

ω---脚手架挡风系数，取0.087

W 0---基本风压，计算中取0.862MPa 。

k ω=0.7×1.46×1.3×0.087×0.862=0.1 KN/m 2。

22

01.4 1.40.10.6 2.10.0371010

k a w l l M KN m ω⨯⨯⨯===⋅ 考虑风荷载效应时，立杆稳定性按下式进行验算：

12 1.41.2 1.40.9()w N N N f A A w

ϕϕ++≤ 代入数据，得

124461.41.2 1.40.9()1.218380 1.41260 1.4370.9()136.08MPa 205MPa 0.381 4.89100.381 4.8910 5.0810

w N N N A A w

f ϕϕ---++⨯⨯⨯=+⨯+=≤=⨯⨯⨯⨯⨯ 综上可知支架抗风稳定性满足要求。

4、模板强度与刚度验算

底模下部支点为规则排列的横向方木，故底模按照均布荷载作用下3跨单位宽度的连续单向板进行验算。

单位宽度模板力学性能及计算参数如下：

（1）弹性模量E=0.1×105MPa ；

（2）截面惯性矩：I =3

12

bh =100×1.53/12=28.12cm 4； （3）截面抵抗矩：W =2

6

bh =100×1.52/6=37.50cm 3； （4）荷载：q =147KN/m ；

（5）底模支撑方木的中心间距：l =0.15m ；

（6）竹胶板抗弯强度设计值：m f =11MPa 。

模板强度及刚度分别按以下两式进行验算：

2

10m M ql f W W

σ==≤ 4150400

ql l EI ω=≤ 则有232

6

147100.15101037.510M ql W W σ-⨯⨯====⨯⨯8.82MPa 11m f ≤= MPa