现浇箱梁支架方案

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为简化计算,假设6m范围的横向贝雷梁上荷载为均布荷载。每片横向贝雷梁承受的荷载为q3′= q1′×9.5÷4=67.2KN/m。
67.2KN/m
6.0m
受力简图
①.横梁最大弯矩与最大剪力:
Qmax= qL=67.2×6÷2=201.6KN<[Q]=245.2KN,满足要求。
②.横ຫໍສະໝຸດ Baidu最大挠度:
2.6、立柱荷载验算
三、贝雷梁支架计算
1
本桥支架采用公路标准的贝雷梁支架简支布置,贝雷纵梁净跨中间两跨为9.5m,两侧边跨为8.1 m。横桥向每个临时墩顶设置1排,每排4片组成,采用单层形式,每组贝雷片对应端头采用贝雷框连接。横向截面布置根据箱梁具体结构布置,每个腹板下采用间距为4排11单层贝雷片,箱梁底板下采用间距为800mm单排单层贝雷片,贝雷横梁及纵梁的安装采用现场分段拼装安装完成,一端放在承台上,一端放在临时柱上,加固支撑与工字钢临时焊接。吊装采用25t吊车。
台州经济开发区滨海工业区块东二路
鲍浦河桥现浇箱梁支架专项方案
编 制:
审 核:
审 批:
审批时间:
腾达建设集团股份有限公司
2009年2月24日
鲍浦河桥现浇箱梁支架专项方案
一、工程概况
台州经济开发区滨海工业区块东二路鲍浦河桥跨越现状的鲍浦河,鲍浦河河宽约25m,水深2.0m左右,河流水流平缓。河流南侧为果园,北侧为窑场。桥梁设计标准为城-A级。桥梁下部采用钻孔灌注桩基础,箱型桥台,上部设计为现浇预应力砼箱梁,箱梁断面为单箱16室直腹板等截面构造,梁顶宽度56.4m、梁高2.0m,底板宽51.6m,两侧悬臂长2.4m,顶板厚度为0.22m,底板跨中0.2m,支座1.5m范围为实心,支座实心段至跨中2.0m范围段由0.2m渐变到0.4m,腹板厚度0.4m。地勘报告显示,该项目河中地层分布,由上至下主要为:淤泥质粘土、淤泥、淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土及粉砂。
I= bh3= 3=1666.7cm4
则横桥向作用在分配梁上的荷载分布为:
q=(①+③+④+⑤)×1.2(安全系数)/32.6=2.94t/m
Mmax = qL2/8=2.94×0.952/8=0.33t.m
δmax=Mmax/W=0.36/166.7=2.0MPa<[δ]=12MPa 满足要求
Qmax=0.5qL=0.5×2.94×0.95=1.4KN
li——桩穿越第i层土的厚度(m)
a——桩端天然地基土的承载力折减系数,一般取0.75
qp——桩端地基土的承载力标准值(KPa)(查地质资料)
Ap——桩端截面积(m2)
将已知条件代入上式,得:
Ra=u∑qsili+aqpAp
=3.14×0.16(1.0×25+5.0×25)+0.75×52×3.14×0.082
82.5t/m
9.5m
受力简图
采用28排贝雷片做纵梁的强度、刚度验算:
①.已知材料的E=2.1×105N/mm2。
②.由表查得贝雷片的参数
[Q]=245.2KN [M]=788.2KN.m
Ι=250497cm4=250497×104mm4
③.单片贝雷片所受荷载:
q1′=82.5×10×1.2÷28=35.4KN/m(考虑1.2安全系数)
选用10×10方木作为分配梁,该支架设计贝雷梁最大间距为0.95米,即:分配梁跨径为0.95米、间距为0.35米。
根据《路桥施工计算手册》查得,木材的力学指标取下值(按照红松顺纹计算):
, , 。
方木选用截面10×10cm的红松,截面几何特性计算结果如下:
W= bh2= ×10×102=166.7cm3
fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk
式中:fspk——复合地基的承载力标准值(KP)
m——面积置换率
Ap——木桩的截面积(m2)
fsk——桩间天然地基土的承载力标准值(KP)
β——桩间土承载力折减系数,取β=0.8
Ra——单桩竖向承载力标准值(KN)
m=9×3.14×0.082÷2.02=0.045
由于松木桩打设范围在2.0×2.0m范围内,假设此范围内的20cm砼层为临时柱的矩形基础。根据《公路桥涵地基及基础设计规范》,石渣层比下部的软弱层有较大的变形模量和强度,那么基础底面的压应力将通过石渣层的扩散作用分布到更大的面积。
2.0×2.0m范围内基底承载力为:
R实=Q3/A=138.57×10÷2.02=346KP
立柱上端预埋钢板与贝雷梁焊接连接,下端在管子内部采用16mm的螺纹钢与基础砼连接,同时用C20砼灌满并振捣密室。临时立柱长2.5m,为便于计算通长考虑直径1.0m。则中间每个立柱所承受的荷载为P=Q3-立柱自重=138.57-5=133.57t。
①.立柱的刚度计算:
截面最小回转半径:r=D/4=1.0/4=25cm
④.纵梁最大弯矩与最大剪力:
Qmax=35.4×9.5÷2=168.2KN<[Q]=245.2KN,满足要求。
⑤.纵梁最大挠度:
计算挠度时单片贝雷片的强度:
q2′=76×10×1.3÷28=32.6KN/m (考虑1.2安全系数)。
2.5、临时柱上横向贝雷梁验算
临时立柱横向按照间距6m布设的,则横向贝雷梁跨径为6m,简支布置,共5片组成整体。
2
由于桥面较宽,整个箱梁计划分成左右两幅施工,中间设置湿接缝,右副为九箱(宽32.6m),左幅为七箱(宽23.8m)。施工时分2次浇注,第1次先浇注底板和腹板混凝土,第2次浇注顶板混凝土。为简化计算,确保安全,计算时假定2次混凝土同时施工,并且第1次混凝土不分担第2次混凝土的部分荷载,并假定箱梁纵向为一均布荷载。根据《路桥施工计算手册》混凝土竖向荷载分为以下几个部分:施工荷载主要由钢筋混凝土自重,模板自重,贝雷片自重,施工荷载,砼振捣荷载,其它荷载构成(根据实际情况不考虑)。
二、地基处理
地基处理采用横向56米,纵向10米,20cm厚C15混凝土作表层,其下为60cm厚石渣层下铺脚手片作为临时持力基础。D1000混凝土临时立柱作为支撑,横向间距6米,纵向9.5米作为支撑,顶上预埋钢板,为加强承载力,同时在临时立柱下的2.0×2.0m(河中间)、河边1.5×1.5m范围内打设9根6m长的松木桩。
下面以右副九箱(宽32.6m)为计算示例,相应地布置6个临时墩柱进行计算。
2.
①.新浇筑钢筋砼箱梁自重(钢筋砼密度采用2.6t/m3)
取均值:q=1723.4×2.6÷40÷56.4×32.6=64.8t/m
②.纵梁贝雷片自重:0.287÷3×29=2.774t/m
.模板自重:包括内模、外模、方木以及其它
δmax=P/A=133.57/(3.14×0.52)=1.7MP<[δ]=20MP,满足要求。
临时立柱临界力:Pcr=δcr×A=20×3.14×0.52=157t。
立柱承受荷载P=133.57t<Pcr=157t,满足要求。
为加强地基承载力,本工程鲍浦河桥位处跨河段采取了围堰抽水、清淤、换填和打设松木桩的方法:换填60cm塘渣,20cmC15素砼、河中2.0×2.0m、两边1.5×1.5m范围内φ16cm松木桩9根。根据地质资料显示,在6m长的松木桩的范围内从上到下为2-1淤泥质粉质粘土约1.0m(承载力70KP)和3-1淤泥质粘土5.0m(54KP)两层。
贝雷支架承受施工荷载引起的弹性变形δ1=f挠=0.71cm
②.基础、临时墩在荷载作用下的非弹性压缩δ2取1.5cm。
③.模板在荷载作用下的非弹性压缩δ3为砼下沉量及各接触面变形量总和:
Δ1为砼下沉量,取0.2cm;
Δ2为贝雷片与分配梁接触面变形量,取0.2cm;
Δ3为分配梁与木楔接触面变形量,取0.2cm;
τ=QmaxSm/Imb=Qmax×b×h2/[(b×h3)/12×b]
=1.5Qmax/bh=1.5×1.4/10×10=0.2MPa<[τ]满足要求
2.4、贝雷纵梁验算
考虑到截面横向的不均匀,每一排贝雷片受力情况也不一样,两侧翼板下的贝雷片受力相对较小。经过分析,翼板下贝雷片受力大约为底板下贝雷片所受力的一半左右,考虑模板、方木以及横向联系能起到一部分分散荷载作用,所以取28排贝雷片进行验算,并且要求满足安全系数在1.3以上。取9.5m跨度进行验算,计算简图见下图所示。
贝雷片纵向每3m上下都用7、5*7、5号角铁剪刀形式联接,把贝雷片联成整体,使每排贝雷片受力较为均衡。每组贝雷片对应端头采用贝雷框连接。各排纵梁间通过槽钢或其它型钢连接加固,使纵梁整体受力。贝雷纵梁端部架设在贝雷横梁上。贝雷梁的安装采用现场分段拼装安装完成,一端放在承台上,一端放在临时柱上的贝雷横梁上。在临时柱上垫砂罐来预留拆模间距。贝雷纵梁顶面设置10×10的方木做分配梁,分配梁上设置楔木,用来调整标高和落架。该桥模板均采用高强度防水竹胶板制作,箱室内模采用松木板制作。
模板自重合计取:3.5t/m
④.施工人员和施工材料机具等行走运输或堆放荷载:
每平方取1.5KN/m2,则32.6×1.5×0.1=4.89t/m
⑤.振捣砼时产生的荷载:32.6×0.2=6.52t/m
⑥.每根临时立柱顶承受贝雷片重量:2.87t
⑦.每根临时立柱自重(立柱长2.5m):5t
2.2、竖向荷载组合验算
fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk
=0.045×76.1÷(3.14×0.082)+0.8×(1-0.045)×52
=210.1KP>R实=206KP,满足要求。
2.8、预拱度设置
预拱度值主要考虑因素有:支架变形沉降、箱梁自重、预应力大小、施工荷载、结构体系转换、混凝土收缩和徐变等,包括:卸架后一期恒载产生的挠度f1;卸架后二期恒载产生的挠度f2;成桥后3年内砼收缩和徐变产生的挠度f3;支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降f4,其中f4值设置如下:
本工程松木桩起的作用原理主要有两点:一是挤密桩间土,二是靠桩本身的承载力,以加强地基承载力。目前复合地基的公式较多,结合工程实际经验,其松木桩的单桩承载力特征值可参照柔性桩复合地基计算公式进行计算:
Ra=u∑qsili+aqpAp
式中:u——桩身平均周长(m)
qsi——桩周第i层土的侧阻力标准值(KPa)(查地质资料并结合《公路桥涵地基及基础设计规范》选用)
pk——基础底面处的压应力标准值(KPa)
GK——基础底面处的自重压应力标准值(KPa)
Z——基础底面的厚度(m)
θ——垫层的压力扩散角
Pok=2.0×2.0{346-(4.62×0.6×1.7+22×0.2×2.5)÷4.62}/(2.0+2×0.6tan250)2=206KPa
①. 单桩承载力特征值计算:
Δ4为木楔与木楔接触面变形量,取0.2cm;
Δ5为沙筒与贝雷片接触面变形量,取0.3cm。
δ3=Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5=0.2+0.2+0.2+0.2+0.3=1.3cm
⑴ 验算强度荷载时:
Q1= ①+②+③+④+⑤=82.5t/m
⑵ 验算挠度荷载时:
Q2= ①+②+③+④=76t/m
⑶ 验算基础荷载时,每个柱所受荷载为:
Q3= q1×9.5÷6+⑥+⑦=138.57t
2.3、分配梁强度验算
箱梁支架现浇施工底模采用竹胶合模板,竹胶合模板底部使用方木作为横梁。采用容许应力计算不考虑荷载分项系数,并且由于木材的非均匀性,所以总体考虑1.3倍安全系数进行计算。
则临时柱上的力沿250左右的角度扩散传递,传递到石渣下面层时的矩形面积约是4.6×4.6m2的范围。石渣层底面的应力值按下式计算:
Pok=bL(pk-GK)/(b+2Ztanθ)(L+2Ztanθ)
式中:Pok——垫层底面处的附加压应力标准值(KPa)
b——矩形基础底面的宽度(m)
L——矩形基础底面的长度(m)
式中:D—立柱直径
长细比λ=uL/r=0.7×250/25=7<[λ]=100,刚度满足要求。
式中:u—杆件长度系数 取u=0.7(一端固定,一端铰支)
L—杆件几何长度 取L=250cm
[λ]—压杆件允许长细比。
②.立柱稳定性验算:
立柱承受荷载P=133.57t,由于采用C20砼填充,柱的容许压力为20MP。
=76.1KN/根
②.单位面积松木桩数:
n= R实/Ra=163÷76.1=2.1根/m2
则2.0×2.0m2范围内需打设松木桩n总=2.02×2.1=8.4根。
实际上在2.0×2.0m2范围内打设9根松木桩是满足要求的。
③.复合地基承载力计算:
软弱地基经松木桩处理后实际形成复合地基,其承载力标准值按下式计算:
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