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南友路K85+175斜腿刚构支架设计

作者:唐剑 文章来源:转载 点击数: 更新时间:2006-4-10
【摘   要】文章介绍了南友路K85+175斜腿刚构支架设计以及支架搭设的构造处理。
  【关键词】支架;强度;刚度;斜腿刚构
    【中图分类号】 U445.4                       【文献标识码】 A                    【文章编号】 1008-1151(2006)05-0008-03

      一、概况
  南友路K85+175斜腿刚构中跨25米,边跨12米,桥面净宽4.5米,设计荷载:汽车—10级。该斜腿刚构属有台斜腿刚构。斜腿与主梁连结设计为刚节点。刚节点各杆按其刚度大小参与节点弯矩分配,承受弯矩。斜腿断面形式为矩形变截面。主梁截面形式为空心梁悬臂板。两空心园直径为0.68米。斜腿、主梁现浇砼量为158.1m3。因施工条件限制,斜腿刚构所在位置无施工便道。施工来往车辆必须从主线通行。在支架设计时要考虑施工过车门洞设置。
  二、支架设计
  (一)支架设计的有关资料和材料要求
  1.支架搭设使用的材料:采用Q235A(3号)钢焊接钢管,外径¢48毫米,壁厚3毫米。其化学成份与机械性能符合国家标准《普通碳素钢技术条件》(GB-700-88)中的3号镇静钢的要求。
  钢管扣件主要采用直角扣件,作两垂直相交的钢管连接用;旋转扣件,用于2根任意相交钢管连接;对接扣件,供对接钢管用。扣件应符合《可锻铸铁分类及技术条件》(GB978-67)的规定。机械性能不低于KT33-8的锻铸铁制造要求。扣件附件:T形螺栓、螺母、垫圈所采用的材料应符合《普通碳素结构钢技术条件》(GB700-79)中A3的规定;螺纹要符合《普通螺纹》(GB196-81)的规定;垫圈要符合《垫圈》(GB96-76)的规定;单个可调支托设计荷载为30KN。
  2.斜腿刚构采用C50砼现浇。
  3.底模采用1.5×1.8m大片刚模和1.5×0.3m组合钢模,内模采用竹笼制成。
  4.支架主杆纵横间距拟为700×700毫米,竖向步距1200毫米,视计算结果再行调整。
  5.中跨跨中预拱度3.5cm,其余点预拱度值按y=4f拱×(L-X)/L2进行计算。边跨不设预拱值。
  6.地面处理:主线地面铺装水稳层,设计强度为2.5MPa;斜坡部分7.5号砂浆砌片石台阶45cm厚。
  7.斜腿、主梁构造(见图1、图2、图3):

 

图1立面

 

          图2  A—A                         图3  B—B
  (二)支架杆件受力计算
  1.荷载计算:
  (1)组合钢模板:G1=0.50KN/m2
  (2)竹笼内模(实测0.10KN/m):G2=2×0.1×1/2.5=0.08KN/m2
    (3)现浇砼空心梁重:(2.5×0.9-3.14×0.342×2)×1×25=38.00KN G3=38/(1×2.5)=15.20KN/m2
  (4)施工人员及机具荷载:G4=1.50KN/m2
  (5)振动砼产生的荷载:G6=2.00KN/m2
  (6)钢管支架重(33.3N/m):G6=(5×1.4+5)×33.3/(0.7×0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2
     安全系数K=1.2
     G=1.2×∑Gi=1.2×(0.5+0.08+15.2+1.5+2.0+1.0)=24.34KN/m2
  2.大横杆计算:
  (1)荷载计算(按均布线荷载考虑):
      q=0.7×G=0.7×24.34=17.04KN/m
  (2)计算简图(按三跨连续梁考虑。见图4)
    

 


图4计算简图
      (3)计算
  弯曲强度:
  σ=Mmax/W=0.1×qL2/W=0.1×17.04×0.72×106/(4.493×103)
  =185.84MPA<[σ]=215.00MPa
  弯曲刚度:
  f=qL4/150EI=17.04×7004/(150×2.1×105×1.078×105)
  =1.21mm<L/250=700/250=2.80mm
  满足要求。
  3.小横杆计算:
  (1)荷载计算(大横杆传给小横杆为集中力):
  P=q.L=17.04×0.7=11.93KN
   (2)计算简图(按二跨连续梁最不利荷载考虑。见图5):

 

 

图5计算简图
  (3)计算:
  弯曲强度:
  σ1=Mmax/W=0.188×11.93×0.7×10/(4.493×10)
  =349.43Mpa>[σ]=215.00Mpa
  一根钢管不满足要求,改用两根钢管。得:
  σ2=Mmax/2W=349.43/2=174.72Mpa<[σ]=215Mpa
  弯曲刚度(查表):
  f=表中系数×PL3/100EI
  =0.911×11.93×0.73×106/(100×2.1×105×1.078×105)
  =1.65mm<700/250 =2.8mm
  满足要求。
  4.立杆计算
  (1)计算简图按两端铰接受压构件计算。
  (2)每根立杆承受的力:
  N=24.34×0.7×0.7=11.93KN/根
  立杆承受小横杆传来的荷载,其竖向步距为1200毫米。
  λ=L/i=1200/15.95=75,查表得¢=0.682
  [N]=¢A[σ]=0.682×424×215=62.17KN
  N<[N]满足要求。
  (3)立杆地基承载力验算:
  P=N/Ab=11.93×103/(3.14×242×3)=2.20Mpa<2.50Mpa(地面为水稳层)
  (三)过车门洞处理
  1.构造处理(见图6):

 

 

 


图6
      2.计算简图(见图7):

 

 


图7
       3.杆件内力计算结果,详见计算结果图8。
    

 

 

图8
      说明:因为结构、荷载对称,所以内力也对称。故只标注一半杆件内力;正号为受拉杆,负号为受压杆;计算过程略。
  4.杆件强度验算
      Nmax=-30.31KN
      L=0.99m,  λ=990/15.95=44,  查表得:¢=0.76
      [N]=¢A[σ]=0.76×424×215=69.28KN
      Nmax<[N]   满足要求。
  (四)过斜腿处横向支架处理
  1.构造处理(见图9):

 

 

图9
      2.计算简图(见图10):
    

 

图10
      3.杆件内力计算结果,详见计算结果图11。
    

 

图11
      说明:因为结构、荷载对称,所以内力也对称。故只标注一半杆件内力;正号为受拉杆,负号为受压杆;计算过程略。
  4.杆件强度验算
  Nmax=-17.62KN
  L=0.7m,  λ=700/15.95=62,  查表得:¢=0.867
  [N1]=¢A[σ]=0.867×424×215=79.04KN
  Nmax<[N1]   满足要求。
  另外斜杆:
  N=-17.62KN(压)
  L=0.99 m,  λ=990/15.95=62,  查表得:¢=0.76
  [N2]=¢A[σ]=0.867×424×215=79.04KN
  N<[N2]   满足要求。
  (五)确定支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距
  根据以上计算结果支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距可不调整。
  (六)支架构造处理
  1.斜腿支撑构造处理(图12)。

 

 


图12
      2.横向剪刀撑(图13)。

 

 


                              图13                           (下转第17) (上接第9页)
     3.纵向剪刀撑(图14)。在支架外侧、主梁边各设一道纵向剪刀撑。

 

 

  4.小横杆与可调支托的连接(图15)。

 


      5.在过车门洞顶设一道水平剪刀撑。
  6.纵、横立杆均设扫地杆。
  7.过车门洞沿桥方向设扫地杆,并在其上填土100毫米厚,减少砼浇筑凝结过程行车对支架的振动。
      三、结论
  支架在使用过程中,末发现异常情况;拆卸后,工程实体量测符合设计和施工规范要求,实践证明该支架强度、刚度和稳定性均满足施工使用要求。
  
【参考文献】
  [1]周永兴,何兆益,邹毅松.《路桥施工计算手册》[S].人民交通出版社.

      一、概况
  南友路K85+175斜腿刚构中跨25米,边跨12米,桥面净宽4.5米,设计荷载:汽车—10级。该斜腿刚构属有台斜腿刚构。斜腿与主梁连结设计为刚节点。刚节点各杆按其刚度大小参与节点弯矩分配,承受弯矩。斜腿断面形式为矩形变截面。主梁截面形式为空心梁悬臂板。两空心园直径为0.68米。斜腿、主梁现浇砼量为158.1m3。因施工条件限制,斜腿刚构所在位置无施工便道。施工来往车辆必须从主线通行。在支架设计时要考虑施工过车门洞设置。
  二、支架设计
  (一)支架设计的有关资料和材料要求
  1.支架搭设使用的材料:采用Q235A(3号)钢焊接钢管,外径¢48毫米,壁厚3毫米。其化学成份与机械性能符合国家标准《普通碳素钢技术条件》(GB-700-88)中的3号镇静钢的要求。
  钢管扣件主要采用直角扣件,作两垂直相交的钢管连接用;旋转扣件,用于2根任意相交钢管连接;对接扣件,供对接钢管用。扣件应符合《可锻铸铁分类及技术条件》(GB978-67)的规定。机械性能不低于KT33-8的锻铸铁制造要求。扣件附件:T形螺栓、螺母、垫圈所采用的材料应符合《普通碳素结构钢技术条件》(GB700-79)中A3的规定;螺纹要符合《普通螺纹》(GB196-81)的规定;垫圈要符合《垫圈》(GB96-76)的规定;单个可调支托设计荷载为30KN。
  2.斜腿刚构采用C50砼现浇。
  3.底模采用1.5×1.8m大片刚模和1.5×0.3m组合钢模,内模采用竹笼制成。
  4.支架主杆纵横间距拟为700×700毫米,竖向步距1200毫米,视计算结果再行调整。
  5.中跨跨中预拱度3.5cm,其余点预拱度值按y=4f拱×(L-X)/L2进行计算。边跨不设预拱值。
  6.地面处理:主线地面铺装水稳层,设计强度为2.5MPa;斜坡部分7.5号砂浆砌片石台阶45cm厚。
  7.斜腿、主梁构造(见图1、图2、图3):

 

图1立面

 

          图2  A—A                         图3  B—B
  (二)支架杆件受力计算
  1.荷载计算:
  (1)组合钢模板:G1=0.50KN/m2
  (2)竹笼内模(实测0.10KN/m):G2=2×0.1×1/2.5=0.08KN/m2
    (3)现浇砼空心梁重:(2.5×0.9-3.14×0.342×2)×1×25=38.00KN G3=38/(1×2.5)=15.20KN/m2
  (4)施工人员及机具荷载:G4=1.50KN/m2
  (5)振动砼产生的荷载:G6=2.00KN/m2
  (6)钢管支架重(33.3N/m):G6=(5×1.4+5)×33.3/(0.7×0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2
     安全系数K=1.2
     G=1.2×∑Gi=1.2×(0.5+0.08+15.2+1.5+2.0+1.0)=24.34KN/m2
  2.大横杆计算:
  (1)荷载计算(按均布线荷载考虑):
      q=0.7×G=0.7×24.34=17.04KN/m
  (2)计算简图(按三跨连续梁考虑。见图4)
    

 


图4计算简图
      (3)计算
  弯曲强度:
  σ=Mmax/W=0.1×qL2/W=0.1×17.04×0.72×106/(4.493×103)
  =185.84MPA<[σ]=215.00MPa
  弯曲刚度:
  f=qL4/150EI=17.04×7004/(150×2.1×105×1.078×105)
  =1.21mm<L/250=700/250=2.80mm
  满足要求。
  3.小横杆计算:
  (1)荷载计算(大横杆传给小横杆为集中力):
  P=q.L=17.04×0.7=11.93KN
   (2)计算简图(按二跨连续梁最不利荷载考虑。见图5):

 

 

图5计算简图
  (3)计算:
  弯曲强度:
  σ1=Mmax/W=0.188×11.93×0.7×10/(4.493×10)
  =349.43Mpa>[σ]=215.00Mpa
  一根钢管不满足要求,改用两根钢管。得:
  σ2=Mmax/2W=349.43/2=174.72Mpa<[σ]=215Mpa
  弯曲刚度(查表):
  f=表中系数×PL3/100EI
  =0.911×11.93×0.73×106/(100×2.1×105×1.078×105)
  =1.65mm<700/250 =2.8mm
  满足要求。
  4.立杆计算
  (1)计算简图按两端铰接受压构件计算。
  (2)每根立杆承受的力:
  N=24.34×0.7×0.7=11.93KN/根
  立杆承受小横杆传来的荷载,其竖向步距为1200毫米。
  λ=L/i=1200/15.95=75,查表得¢=0.682
  [N]=¢A[σ]=0.682×424×215=62.17KN
  N<[N]满足要求。
  (3)立杆地基承载力验算:
  P=N/Ab=11.93×103/(3.14×242×3)=2.20Mpa<2.50Mpa(地面为水稳层)
  (三)过车门洞处理
  1.构造处理(见图6):

 

 

 


图6
      2.计算简图(见图7):

 

 


图7
       3.杆件内力计算结果,详见计算结果图8。
    

 

 

图8
      说明:因为结构、荷载对称,所以内力也对称。故只标注一半杆件内力;正号为受拉杆,负号为受压杆;计算过程略。
  4.杆件强度验算
      Nmax=-30.31KN
      L=0.99m,  λ=990/15.95=44,  查表得:¢=0.76
      [N]=¢A[σ]=0.76×424×215=69.28KN
      Nmax<[N]   满足要求。
  (四)过斜腿处横向支架处理
  1.构造处理(见图9):

 

 

图9
      2.计算简图(见图10):
    

 

图10
      3.杆件内力计算结果,详见计算结果图11。
    

 

图11
      说明:因为结构、荷载对称,所以内力也对称。故只标注一半杆件内力;正号为受拉杆,负号为受压杆;计算过程略。
  4.杆件强度验算
  Nmax=-17.62KN
  L=0.7m,  λ=700/15.95=62,  查表得:¢=0.867
  [N1]=¢A[σ]=0.867×424×215=79.04KN
  Nmax<[N1]   满足要求。
  另外斜杆:
  N=-17.62KN(压)
  L=0.99 m,  λ=990/15.95=62,  查表得:¢=0.76
  [N2]=¢A[σ]=0.867×424×215=79.04KN
  N<[N2]   满足要求。
  (五)确定支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距
  根据以上计算结果支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距可不调整。
  (六)支架构造处理
  1.斜腿支撑构造处理(图12)。

 

 


图12
      2.横向剪刀撑(图13)。

 

 


                              图13                           (下转第17) (上接第9页)
     3.纵向剪刀撑(图14)。在支架外侧、主梁边各设一道纵向剪刀撑。

 

 

  4.小横杆与可调支托的连接(图15)。

 


      5.在过车门洞顶设一道水平剪刀撑。
  6.纵、横立杆均设扫地杆。
  7.过车门洞沿桥方向设扫地杆,并在其上填土100毫米厚,减少砼浇筑凝结过程行车对支架的振动。
      三、结论
  支架在使用过程中,末发现异常情况;拆卸后,工程实体量测符合设计和施工规范要求,实践证明该支架强度、刚度和稳定性均满足施工使用要求。
  
【参考文献】
  [1]周永兴,何兆益,邹毅松.《路桥施工计算手册》[S].人民交通出版社.

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