某某大桥(现浇简支箱梁)支架计算书
某某大桥支架计算书
1. 工程概况
某某大桥8-31.1m 现浇简支箱梁,截面中心处高度为3.09m 。梁体为单箱单室等高度简支箱梁,梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚结构。箱梁顶宽12.2m ,底宽5.74m 。梁顶板厚度34cm ,梁端处加厚,按直线变化,厚度为34~64cm ;底板厚度30cm ,梁端处加厚,按直线变化,厚度为30~70cm ;腹板厚48cm ,梁端处加厚,按直线变化,厚度为48~107.2cm 。
2. 支架结构材料参数
2.1. 木材(A-2红杉木)
顺纹弯应力[σ]=13MPa
弯曲剪应力 [τ]=2.0MPa
弹性模量E=10MPa
2.2.Q235钢材
(依据现行《铁路桥梁钢结构设计规范》取值) :
拉压应力[σ]=135MPa
弯曲应力 [σw ]=140MPa
剪应力[τ]=80MPa
弹性模量 E=2.1×10MPa
表1 扣件式钢管截面特性
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表2 立杆允许设计荷载
3. 梁体尺寸及支架结构
梁体支架采用φ48×3.5mmWDJ 型碗扣式多功能脚手架,经加密满堂设置后,形成箱梁现浇支架。下部支撑在经硬化地面上的15cm*15cm方木上,上部通过支承方木承托梁体底模。
(1)、支架基础
地面硬化
地基处理采用换填150cm 建筑砖渣压实再浇筑20cm 厚混凝土硬化,要求地基承载力不得低于200KPa 。
支架采用HG-30、HG -60、HG -90和LG-60杆件形成网格,横杆竖向步矩采用0.6m 。支架顶部设置U 托,通过其螺栓调整标高,方木铺设在U 托上形成网格支撑箱梁模板。用φ48无缝钢管做剪刀撑和斜撑增强其整体稳定性。
(2)搭设支架顺序
支架顺序为:计算立杆组拼高度→铺底脚方木条块→安放TZ-60 底座→调整底座螺栓在同一水平面→拼立杆及横杆→锁紧碗扣→安装U 型托撑TC —60托撑并调整托撑螺栓以形成纵坡→安装底层、顶层方木→精调方木顶标高。
(3)支架预压
支架预压采用1.2倍梁重荷载。加载前,在支架顶和底部的方木上布置观测点,并测量记录观测点的标高。加载预压时以1天为一个观测单位,若连续3天观测结果在1mm 以内,则可认为地基沉降基本稳定。
卸载后,及时观测支架沉降量和回弹值,计算出支架的弹性变形与非弹性变形值,非弹性变形值可在预压结束后予以消除,而弹性变形则做为支箱梁施工预留沉降量的依据。
底模标高控制为:H=h+r+Δ
式中 H-底模立模标高;
h-设计梁底标高;
r-梁跨各断面的设计预拱度;
Δ-预压后各相应断面的弹性变形沉降量。
4. 模板规格
底模采用20mm 厚高强度pvc 覆膜竹胶板,将板块之间的拼缝设置在10×10cm 横向方木上(间距为25cm )
5. 计算荷载种类及组合
5.1. 计算荷载种类
①新浇砼容重按26kN/m计算,超灌系数取1.05;
②模板、支架自重:按实际材料、尺寸计算;
③施工人员、施工料具堆放、运输荷载:2.5kN/m
④倾倒混凝土时产生的冲击荷载:4kN/m (泵送)
⑤振捣混凝土产生的荷载:4kN/m
5.2. 荷载组合
计算强度时:p 1= ①+②+③+④+⑤
计算刚度时:p 2=①+②
6. 支架计算
(1)在纵桥向立杆间距60cm 等间距布置,在横桥向按承受的荷载不同立杆间距分30cm 、60cm 和90cm 三种形式布置(箱梁侧模支点下方立2223
杆间距按30cm 布置,底板下方采用60cm 布置,翼板中部下方立杆分担荷载很少故按间距90cm 布置) 。在混凝土箱梁下方,立杆可调托座(KTC-60)上方纵桥向按立杆间距布置15×15cm 方木, 在纵向方木上方横桥向铺设10×10cm 方木,方木上方为20mm 厚竹胶板底模。
(2)跨路门洞设置净空4.5m ,净宽4.5m 的门洞,用Ф600mm 的钢管桩做支墩,支墩上铺设2根横梁(I36a),上设置贝雷桁架,贝雷桁架上再铺设间距30cm 主梁(I20a),主梁上为WDJ 型碗扣式多功能脚手架。
6.1混凝土侧压力计算
1). 新混凝土对模板的水平侧压力标准值
按照《建筑工程大模板技术规程》附录B ,模板荷载及荷载效应组合
B.0.2规定,可按下列二式计算,并取其最小值:
F =0. 22γc t 0β1β2V 1/2 F =γc H
式中 F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2)。
γc------混凝土的重力密度(kN/m3)取26 kN/m3。
t0------新浇混凝土的初凝时间(h ), 可按实测确定,初凝时
间按6小时,当缺乏实验资料时,可采用t=200/(T+15)
计算。
T------混凝土的温度(25°C )。
V------混凝土的浇灌速度(m/h); 浇筑速度约为1.8 m/h。
H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高
度(m ); 取3.0m 。
β1------外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0;掺缓
凝外加剂取1.2,该工程取1.2。
β2------混凝土坍落度影响系数,当坍落度小于100mm 时,
取1.10不小于100mm ,取1.15。本计算方案取1.15。
F =0. 22γc t 0β1β2V 1/2
1/2 =0.22x26x6x1.2x1.15x1.8
=63.54kN/m2
F =γc H =26x3.0=78kN/ m2
混凝土对模板的水平侧压力取二者中的较小值,F=63.54kN/ m2作为模板水平侧压力的标准值。
2). 倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值
考虑倾倒混凝土产生的水平活载荷标准值取值4 kN/ m2(泵送混凝土)
3). 振捣混凝土时产生的水平荷载标准值
振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4 kN/ m2 (作用范围在新浇筑的混凝土侧压力的有效压头高度之内)
4). 混凝土水平侧压力分布范围
有效压头高度Hy ,混凝土最大垂直浇筑高度为3.09 m,侧压力取为F=63.54KN/m2,有效压头高度Hy=F/γc =2.44 m。(见图-1)。当混凝土垂直浇筑高度达到3.09m 时,其中相对高度h=0~2.44m 范围内,模板的水平侧压力标准值为63.54KN/m2,相对高度Hy=2.44~3.09m 范围内混凝土水平侧压力沿高度呈线性减小。
图-1 新浇筑混凝土对模板的侧压力图
5). 水平侧压力的荷载组合
①新浇筑混凝土对模板的侧压力荷载分项系数取 1.2
倾倒和振捣混凝土产生的水平荷载取 1.4
总体水平侧压力的设计值为
F 设=1.2x63.54+1.4x(4+4)=87.448kN/m2
模板受力分析采用总体水平侧压力设计值
②模板的变形分析采用新浇混凝土对模板水平侧压力的标准值
F 标=63.54+4+4=71.54kN/ m2
对拉杆选用M20对拉螺栓,容许拉力[F]=38200N,拉杆横向间距60cm ,纵向间距80cm 。(横纵向间距不得同时大于70cm )
拉杆拉力F=F 标*A=71.54*0.6*0.8=34339.2N<[F],满足要求。
6.2底模竹胶板(20mm厚) 检算
箱梁采用支架法现浇施工,底板采用竹胶合板,布置为对称中心6.0 m 宽。由于箱梁横向不均匀分布,所以计算时纵向按梁端部分,横向按中间部分及腹板部分荷载计算。竹胶合板模板的中间部分与腹板部分的挠
度按基本相同的原则计算,采用容许应力计算不考虑荷载分项系数,总体按1.3倍安全系数进行计算。
根据《路桥施工计算手册》和《建筑技术》查得,并综合考虑浸水时间,竹胶合模板的力学指标取下值:
〔σ〕=12Mpa ,〔τ〕=1.3Mpa ,E=5×10 Mpa 3
竹胶合板按照3跨连续梁进行计算。
取模板横跨度方向1毫米宽计算。
模板截面抵抗矩:
W=1/6*bh=1*20*20/6=66.67mm
模板截面惯性矩:
I=1/12*bh3 =1*20*20*20/12=666.67mm
6.2.1 中间部分
6.2.1.1 荷载计算
由分 析可知,在墩支点附近截面荷载最大,
所以取该区域荷载作为42 3
底模计算的依据。
a 混凝土自重
新浇砼容重按26kN/m计算,超灌系数取1.05;
q 1=26kN/m×(1.19+1.3)/1.865×1.05=36.45 kN/m
b 模板自重(按实际材料、尺寸计算):q 2=3 kN/m
c 施工人员、施工料具堆放、运输荷载: q3=2.5kN/m
d 倾倒混凝土时产生的冲击荷载:q 4=4.0 kN/m
e 振捣混凝土产生的荷载: q5=4.0 kN/m
6.2.1.2 强度验算:
依据《建筑结构静力计算手册(第二板)》
荷载组合q= q1+q2+q3+q4+q5=36.45+3+2.5+4+4=49.95 kPa 考虑1.3倍安全系数:q =64.935 kPa 2222323
10×10cm 横向方木上(间距为25cm ,竹胶合板按净跨度20cm 进行验算)竹胶板按支承在分布方木上按3跨连续梁进行受力分析,作用在底板下底模竹胶板上的线荷载(1mm宽) 为:
q=64.935×10N/mm
跨中最大弯矩:M=0.1ql=0.1*64.935*10*200=259.74N*mm
64σmax =Mmax /W=0.2597×10/6.667×10=3.895MPa ≤[σ] 满足
要求
f =ql /(150EI)=64.935×200/(150×6×10×6.6667×10) =
0.173mm ≤[f0]=200/400=0.5mm 合格 44352-32-32
6.2.1.3 立杆间距验算
设计立杆纵、横向间距0.6m ,步距0.6m 。
单根立杆承受荷载:
N =64.935×0.6×0.6=23.4 kN
立杆部分采用对接,根据 表2 查得:
N <〔N 〕=40kN(步距0.6m 时,允许设计荷载40 kN)
可满足施工要求!
6.2.2腹板下部分
6.2.2.1 荷载计算
由分析可知,在墩支点附件截面荷载最大,所以取该区域荷载作为底模计算的依据。
a 混凝土自重
新浇砼容重按26kN/m计算,超灌系数取1.05;
q 1=26kN/m×3.8/1.435×1.05=72.293 kN/m
b 模板自重(按实际材料、尺寸计算):q 2=3 kN/m
c 施工人员、施工料具堆放、运输荷载: q3=2.5kN/m
d 倾倒混凝土时产生的冲击荷载:q 4=4.0 kN/m
e 振捣混凝土产生的荷载: q5=4.0 kN/m
6.2.2.2 强度验算
依据《建筑结构静力计算手册(第二板)》
荷载组合q= q 1+q2+q3+q4+q5=72.293+3+2.5+4+4=85.793 kPa 考虑1.3倍安全系数:q =111.53kPa
Mmax=ql /10=111.53×0.2×0.2/10=0.446KN*m
σmax =Mmax /W=0.446×10/6.667×10=6.99MPa ≤[σ] 满足要求
f =ql /(150EI)=111.53×200/(150×6×10×6.6667×10) =0.297mm ≤[f0]=200/400=0.5mm 满足要求
[1**********]323
6.2.2.3立杆间距验算
设计立杆横向间距0.3m, 纵间距0.6m ,步距0.6m 。 单根立杆承受荷载:
N =111.53×0.3×0.6=20.08 kN 立杆部分采用对接,根据表2查得:
N <〔N 〕=40 kN (步距0.6m 时,允许设计荷载40 kN) 可满足施工要求 6.3内模计算
6.3.1竹胶板面板受力分析
面板参数:竹胶合板模板;面板厚度:15mm。
其材料物理性能参数:弹性模量E:7.5eN/mm;强度设计值[σ]:15N/mm; 抗剪强度设计值[τ]:1.4 N/mm;
面板为受弯结构, 需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算,面板下木方布置间距(轴距) 为300mm ,净距不得超过250mm, 三跨连续梁计算跨度取300mm 。取1mm 宽计算单元作为模板抗弯强度和刚度分析的计算单元。
2
2
3
2
静荷载标准值
q1 = 71.54kN/m×0.001m=7.154×10KN/m
活荷载标准值 q2 =3.00kN/m×0.001m=0.003KN/m
2
2
-2
截面抵抗矩W 和截面惯性矩I 分别为:
I = 1×15/12 =281.25mm; W =1×15/6=37.50mm; E=7500N/mm σ = M / W
其中 σ —— 面板的抗弯强度计算值(N/mm) ; M —— 面板的最大弯距(N.mm); W —— 面板的净截面抵抗矩;
[σ]—— 面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm; (1)抗弯计算 M = 0.100ql
其中 q —— 荷载设计值(kN/m);
经计算得到 M = 0.100×(1.2×7.154×10+1.4×0.003) ×0.25=5.6×10kN*m
经计算得到面板抗弯强度计算值 σ = M / W = 14.93N/mm 面板的抗弯强度验算 σ
(2)抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q = 0.6ql=0.6×(1.2×7.154×10+1.4×0.003) ×0.25=0.0135kN
截面抗剪强度计算值 τ = 3Q/2bh
τ=3×0.0135×10/(2×1×15)=1.35N/mm
截面抗剪强度设计值 [τ]=1.40N/mm 抗剪强度验算 τ
2
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2
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-4
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2
2
2
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3
2
f = 0.677ql / 100EI
面板最大挠度计算值 f = 0.677×(1.2×7.154×10+1.4×0.003) ×250/(100×7500×281.25)=1.12mm<300mm/250=1.2mm,满足要求!
6.3.2背肋方木受力计算
背肋方木采用5×10cm, 侧面背肋支撑点间距300mm ,顶面背肋支撑点间距300mm ,对侧面背肋进行计算。
木方规格参数:5×10cm; 木方弹性模量E:9500N/mm; 木方抗弯强度设计值[σ]:13.00N/mm; 木方抗剪强度设计值[τ]:1.60N/mm 面板的截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为: W = 5.0×10.0×10.0/6=83.33cm;
I = 5×10.0×10.0×10.0/12 = 416.66cm;
内撑的计算单元宽度取300㎜,即木方布置间距按较不利状态下的300mm 进行验算。计算跨度按照桁架支架布置间距300mm ,按三跨连续梁进行强度及刚度验算。 静荷载标准值 q1 = 71.54kN/m×0.3m=21.462KN/m 活荷载标准值 q2 =3.00kN/m×0.3m=0.9KN/m
按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
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2
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2
2
2
4
-2
4
300
300
300
最大弯矩 M = 0.1ql =0.1×(1.2×21.462+1.4×0.9)×0.3=0.243kN*m
(1)、方木抗弯强度计算
抗弯计算强度 σ=M/W=0.243×10/83330=2.916N/mm<[σ]=13.0N/mm, 满足要求! (2)、方木抗剪计算 最大剪力的计算公式如下:
Q = 0.6ql=0.6×(1.2×21.462+1.4×0.9)×0.3=4.863KN 截面抗剪强度必须满足:
τ = 3Q/(2bh )
截面抗剪强度计算值 τ=3×4863/(2×50×100)=1.459<[τ]=1.60N/mm 满足要求!
(3)、方木挠度计算
f = 0.677ql / (100EI )
最大变形 f =0.677×(1.2×21.462+1.4×0.9)×300/(100×9500×4166600)=0.037mm<600mm/250=2.4mm,满足要求!
6.3.3纵桥向主背肋方木受力计算
(1)、主背肋采用15×15cm 方木,侧面纵桥向内支撑梁高方向上间距80 cm。
木方规格参数:15×15cm; 木方弹性模量E:9500N/mm; 木方抗弯强度设计值[σ]:13.00N/mm; 木方抗剪强度设计值[τ]:1.60N/mm
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2
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4
4
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6
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2
300
300
300
面板的截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为: W = 15.0×15.0×15.0/6=562.5cm;
I = 15×15.0×15.0×15.0/12 = 4218.75cm; 1)、方木抗弯强度计算 P=71.54×0.8×0.3=17.17KN M=P×0.3=17.17×0.3=5.151kN*m
抗弯计算强度 σ=M/W=5.151×10/562500=9.157N/mm<13.0N/mm, 满足要求!
2)、方木抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = P =17.17KN 截面抗剪强度必须满足: τ = 3Q/(2bh )
截面抗剪强度计算值τ=3×17170/(2×150×150)=1.145N/mm< [τ]=1.60N/mm 满足要求!
3)、方木挠度计算
f = 23Pl/ 24EI
最大变形 f =23×17.17×1000×300/(24×9500×42187500)=1.085mm<600mm/250=2.4mm,满足要求!
(2)、顶面纵桥向内支撑间距按90cm, 主背肋采用10×10cm 方木。
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3 2
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2
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3
木方规格参数:10×10cm; 木方弹性模量E:9500N/mm; 木方抗弯强度设计值[σ]:13N/mm; 木方抗剪强度设计值[τ]:1.60N/mm 面板的截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为: W = 10.0×10.0×10.0/6=166.66cm; I = 10×10.0×10.0×10.0/12 = 833.33cm; 1)、方木抗弯强度计算 P=26×0.3×0.9×0.64=4.493KN M=P×0.6=8.986×0.6=1.348kN*m
抗弯计算强度 σ=M/W=1.348×10/166660=8.09N/mm<13.0N/mm, 满足要求!
2)、方木抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = P =4.493KN 截面抗剪强度必须满足:
τ = 3Q/2bh
截面抗剪强度计算值 τ=3×4493/(2×100×100)=0.674N/mm <[τ]=1.60N/mm 满足要求!
3)、方木挠度计算
f= 23P l / 24EI
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2
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最大变形 f =23×4.493×1000×300/(24×9500×8333300)=1.47mm<600mm/250=2.4mm,满足要求!
6.4考虑风荷载时支架稳定性检算
支架横杆步距为0.6m ,立杆纵向间距0.6m, 横向间距随所处段位不同而变化。
由风荷载引起的支架立杆内力包括两部分:一部分为箱梁模板所受风荷载传到立杆上的内力;另一部分为支架立杆本身承受的风荷载引起的内力。风荷载标准值:(依据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008)
Wk = 0.7μz 〃μs 〃Wo 式中:
Wk ——风荷载标准值(kN/m2 );
《建筑结构荷载规范》 μz ——风压高度变化系数,按现行国家标准
(GB50009-2001)规定采用 1.25;
μs ——风荷载体型系数,竖直面取 0.8; Wo ——基本风压(kN/m ),吉林延吉取0.35 。
2
3
Wk = 0.7×1.25×0.8×0.35=0.245kN/m2 6.4.1 箱梁模板承受的风荷载
模板高3.09m ,立杆步距0.6m 范围内承受的风荷载为:P 1=0.245×3.09×0.6=0.455kN,该荷载作用在模板形心,作用点距离脚手架底部立杆距离为17.76m ,由此在腹板位置处立杆中产生的轴力为:
N =0.455×17.76/7.3=1.107kN 6.4.2 脚手架立杆承受的风荷载 立杆纵距a=0.6m
M =1.4W k al 02 / 10=1.4×0.245×0.6×0.6=0.053kN*m
2
a——立杆纵矩(m)
l0 ——立杆计算长度(m) Wk ——风荷载标准值(kN/m)
6.4.3 立杆稳定性检算
立杆计算长度l 0=kμh
式中: k——计算长度附加系数,其值取1.155。
μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,μ=1.2; h——立杆步距,h=1.2m。 l 0=1.155×1.2×1.2=1.6632m 钢管回转半径I=15.78mm
长细比λ=l0/I=1663.2/15.8=105.3 则立杆的稳定系数φ=0.543 立杆稳定性验算: 碗扣支架立杆:
A =489mm 2; W =5080mm 3; i x =1.578cm
6
N /ϕA +M /W = (23.4+1.107)×1000/(0.543×489)+0.053×10/
5080=102.73 MPa < [σ]=135MPa
(满足要求)
6.5门洞结构计算 6.5.1贝雷梁结构计算
单层单排贝雷梁截面特性如下:为安全起见,假定腹板部位荷载由腹板底3排贝雷片承担,底板部位荷载由底板底6排贝雷片承担。
6.5.1.1 强度计算
腹板部位荷载为111.53kN/m2,每排贝雷片承担的荷载为: q =111.53×1.435/3=53.35 kN/m
底板部位荷载为64.935 kN/m2,每排贝雷片承担的荷载为:
A =625.48cm 2,I x =250500cm 4,W x =3570cm 3,
q =64.935×3.73/6=40.37 kN/m
根据上面计算知:腹板处的贝雷梁受力最大,为最不利杆件,因此选取腹板部位贝雷梁进行计算。
贝雷梁计算跨度为9m ,偏安全按简支梁计算:
Mmax=0.125ql2=0.125×53.35×9×9=540.17kN*m
由前面分析可知,腹板部位贝雷梁受力最大。按简支梁计算,跨度为9m ,腹板下贝雷片间距为0.45m ,假定底板部位混凝土荷载完全由底板下3排贝雷梁承受。
贝雷的挠度由两部分组成,一是由销与销的间隙产生的非弹性挠度,另一部分由承受荷载引起的弹性挠度。
弹性挠度fmax=5ql4/(384EI)<9000/400=22.5mm
6.5.2 钢管立柱上横梁计算
1、梁段重量:1062t ×5/32=166t; 2、施工荷载:20t ;
3、以上两种荷载合计186t ,即186KN 。
横梁由2根I36a 工字钢组成,视此梁承受梁段重量为186÷5=37.2KN。每根工字钢承受18.6KN ;考虑横梁上密布分配梁,视其荷载为均布荷载。
I36a 工字钢:IX=11080cm4;WX=1300cm3, A=93cm2,E=2.1×105Mpa ; f=5ql4/384EI=(5×18.6×27004)/384×2.1×105×11080×104=0.55mm
M=ql2/8=18600×2.72/8=16949.25N*m 正应力:σ弯=M/W=16949.25×103/1300×103=13.04Mpa<[σ弯]=140 Mpa
6.5.3钢管立柱计算
立柱采用Φ600×12钢管,截面特性如下: 截面积:A=22167mm2
弹性模量:E=2.1×105MPa 回转半径:i=208mm
由立柱上横梁传给立柱最大的集中荷载为:N=18.6kN 钢管架计算长度:l0=5000mm
长细比:λ=l0/i=5000/208=24.04 查表得拆减系数:φ=0.9
钢管应力σ=N/φA=18.6×103 /0.9×22167=0.933MPa
6.6 地基承载力计算
钢管单桩受力为:P = 186+1.455*5=193.28KN 基础最小承载面积A 0 = 193.28×1.2/200 =1.16m2
钢管立柱下采用C20混凝土条形基础,平面尺寸可设置为12×1.2m 。
目录
某某大桥支架计算书 .............................................. 1
1. 工程概况 ...................................................... 1
2. 支架结构材料参数 .............................................. 1
2.1. 木材(A-2红杉木) ........................................ 1
2.2.Q235钢材 ................................................. 1
3. 梁体尺寸及支架结构 ............................................ 2
4. 模板规格 ...................................................... 3
5. 计算荷载种类及组合 ............................................ 3
5.1. 计算荷载种类 ............................................. 3
5.2. 荷载组合 ................................................. 3
6. 支架计算 ..................................................... 3
6.1混凝土侧压力计算 .......................................... 4
6.2底模竹胶板(20mm厚) 检算.................................... 6
6.2.1 中间部分 ............................................ 7
6.2.2腹板下部分 .......................................... 10
6.3内模计算 ................................................. 11
6.4考虑风荷载时支架稳定性检算 ............................... 17
6.5门洞结构计算 ............................................. 18
6.6 地基承载力计算 .......................................... 20