滿堂支架驗算報告110627

1、新建鐵路南寧至廣州線黎塘西至桂平段預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁滿堂支架驗算報告中南大學二一一年六月目錄1、工程概況12、計算參數(shù)13、支架立桿驗算23.1 荷載計算23.2 強度及穩(wěn)定性驗算33.3 支架抗風驗算44、模板強度與剛度驗算55、方木強度與剛度驗算65.1 橫向方木強度與剛度驗算65.2 縱向方木強度與剛度驗算76、地基承載力計算77、有限元法驗算87.1. 有限元模型的建立87.2 有限元分析結(jié)果97.3 計算結(jié)果對比118、結(jié)論12新建鐵路南寧至廣州線黎塘西至桂平段預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁滿堂支架驗算報告1、工程概況預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁為變截面單箱單室結(jié)構(gòu)，梁體底面位于柱面上，其跨度布置為34.167+

2、62.468+33.584m，全橋采用滿堂支架法施工。滿堂支架采用的鋼管規(guī)格為48mm3.5mm。其結(jié)構(gòu)形式如下：縱向立桿間距除中墩15m范圍內(nèi)加密為0.3m，其余均按0.6m間距布置；橫向立桿間距從梁體軸線往外分別為0.6m、0.3m、0.6m、0.9m、1.2m，箱梁腹板所對應(yīng)位置處間距為0.3m；水平橫桿底板以下按照0.9m步距布置，底板以上按照0.6m步距布置。具體布置如圖1所示。圖1 支架橫斷面布置圖2、計算參數(shù)各種材料的容重及彈性模量等參數(shù)如表1所示。表1 材料特性值名稱容重(kn/m3)彈性模量(mpa)鋼材78.52.06105竹膠板250.1105方木8.3311103混凝土

3、263.45104鋼管截面特性如表2所示。表2 鋼管截面特性外徑(mm)壁厚(mm)面積(cm2)截面慣性矩(cm4)截面模量(cm3)回轉(zhuǎn)半徑(cm)483.54.8912.195.081.58施工人員、機具運輸及堆放荷載取值為f1= 3.0kn/m2。振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取值為f2=2.0 kn/m2。傾倒混凝土時沖擊所產(chǎn)生的荷載取值為f3=2.0 kn/m2。3、支架立桿驗算3.1 荷載計算便于分析起見，在計算過程中假定混凝土為理想流體材料，即材料顆粒之間不存在剪應(yīng)力，這個假定對于一次澆筑完成的箱梁是恰當?shù)?，因為混凝土尚未初凝，?yīng)力重分布現(xiàn)象不明顯；對于兩次澆筑的箱梁，先澆的混凝土底板已

4、經(jīng)初凝，具備了一定的應(yīng)力重分布能力，上述假定會有一定偏差，但總體來說底板初凝形成的應(yīng)力重分布對于支架受力是有利的。由于竹膠板的剛度較小，在澆筑混凝土時作用在底部支架上的荷載是不均勻的，通常腹板位置支架承受的荷載相對較大，翼緣位置支架承受的荷載相對較小，而腹板之間的支架承受的荷載介于上述兩者之間。因此，主要對腹板及腹板之間的支架立桿進行強度和穩(wěn)定性驗算，考慮到立桿的布置情況及箱梁截面尺寸，取圖2所示三個控制截面進行驗算，橫截面計算位置如圖3所示。進行強度驗算時，永久荷載分項系數(shù)取1.2，可變荷載分項系數(shù)取1.4。圖2 計算截面示意圖圖3 橫斷面驗算位置立桿荷載計算結(jié)果如表3所示（截面a-b表示截

5、面a的計算位置b）。表3 立桿荷載計算結(jié)果名稱截面1-1截面3-2截面2-1截面2-2永久荷載梁體重量(kn/m2)90.1740.20137.5497.76模板重量(kn/m2)0.380.380.380.38方木重量(kn/m2)0.970.900.970.90支架自重(kn)0.550.640.470.55可變荷載(kn/m2)7.007.007.007.00單根立桿荷載效應(yīng)組合(kn)22.1922.2216.4523.823.2 強度及穩(wěn)定性驗算立桿強度根據(jù)以下式子進行驗算：立桿穩(wěn)定性根據(jù)以下式子進行驗算：n 單根立桿所承受的軸向壓力；軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；a 鋼管橫截面面積；鋼材

6、的抗壓強度設(shè)計值，取205 n/ mm2；穩(wěn)定系數(shù)由構(gòu)件的長細比通過查表而得，其中為鋼管的計算長度，驗算時按最不利情況取=2.1m。則，對應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)為=0.381。綜上，有。故支架強度及穩(wěn)定性滿足要求。3.3 支架抗風驗算風荷載作用下立桿的彎矩按以下式子進行計算：其中： la立桿縱距，l0為立桿計算長度，為橫向風荷載標準值。 =0.7zs w0式中：z-風壓高度變化系數(shù)，取1.46 s-腳手架風荷載體形系數(shù)，取1.3-腳手架擋風系數(shù)，取0.087w0-基本風壓，計算中取0.862mpa。=0.71.461.30.0870.862=0.1 kn/m2?？紤]風荷載效應(yīng)時，立桿穩(wěn)定性按下式進行驗算：

7、代入數(shù)據(jù)，得 綜上可知支架抗風穩(wěn)定性滿足要求。4、模板強度與剛度驗算底模下部支點為規(guī)則排列的橫向方木，故底模按照均布荷載作用下3跨單位寬度的連續(xù)單向板進行驗算。單位寬度模板力學性能及計算參數(shù)如下：（1）彈性模量e=0.1105mpa；（2）截面慣性矩：i=1001.53/12=28.12cm4；（3）截面抵抗矩：w=1001.52/6=37.50cm3；（4）荷載：q=147kn/m；（5）底模支撐方木的中心間距：l=0.15m；（6）竹膠板抗彎強度設(shè)計值：=11mpa。模板強度及剛度分別按以下兩式進行驗算：則有8.82mpa mpa 故模板強度及剛度均滿足要求。5、方木強度與剛度驗算5.1

8、橫向方木強度與剛度驗算橫向方木承受底模傳遞的均布荷載，按照3跨連續(xù)梁進行驗算。橫向方木橫斷面為10cm5cm矩形截面，其力學性能及計算參數(shù)如下：（1）彈性模量e=0.11105mpa；（2）截面慣性矩：i=51000/12=416.67cm4；（3）截面抵抗矩：w=5100/6=83.33cm3；（4）荷載：q=22.05kn/m；（5）縱向方木中心間距（按最不利?。簂=0.6m。（6）木材抗彎強度設(shè)計值： =13mpa。橫向方木強度及剛度分別按以下兩式進行計算：則有 故橫向方木強度及剛度滿足要求。5.2 縱向方木強度與剛度驗算縱向方木承受橫向方木傳遞的集中荷載，考慮到縱橫方木的搭接與荷載的

9、不利位置，縱向方木按受集中荷載作用的兩跨連續(xù)梁進行計算?？v向方木橫斷面為15cm10cm矩形截面，其力學性能及計算參數(shù)如下：（1）彈性模量e=0.11105mpa；（2）截面慣性矩：i=103375/12=2812.5cm4；（3）截面抵抗矩：w=10225/6=375cm3；（4）兩相鄰立桿縱向間距(按最大取)：l=0.6m；（5）荷載：q=13.23kn；（6）竹膠板抗彎強度設(shè)計值： =13mpa?？v向方木強度及剛度分別按以下兩式進行計算：則有 故縱向方木的強度及剛度均滿足要求。6、地基承載力計算地基承載力按照計算，為單根立桿的軸向力，為立桿底部鋼墊板邊長，此處為0.15m，為底部混凝土厚

10、度，此處為0.3m，代入數(shù)據(jù)可得所需地基承載力為42.35kpa，通過地基處理可以達到要求。7、有限元法驗算采用有限元軟件midas/civil對上述計算內(nèi)容進行校核。7.1. 有限元模型的建立分別取圖2所示截面1和截面2位置處部分梁段進行有限元建模驗算，驗算時作用于模板上的均布荷載簡化為兩部分，一為腹板位置的均布荷載，一為腹板之間底板上的均布荷載，兩種荷載均按照截面尺寸取最大值。建立有限元模型時，以順橋向里程增大方向為x軸正向，豎直向上為z軸正向，y軸正向按照右手規(guī)則確定。支架及方木采用梁單元進行模擬，模板采用板單元進行模擬，支架立桿底部的鋼墊板及混凝土墊層均采用實體單元模擬，在混凝土底部節(jié)

11、點約束三個方向的自由度，有限元模型如圖4所示。 (1) 截面1有限元模型 (2) 截面2有限元模型圖4 有限元模型示意圖截面1計算模型共14549個節(jié)點，11807個單元，其中梁單元1883個，板單元1980個，實體單元7944個；截面2計算模型共16095個節(jié)點，14512個單元，其中梁單元3438個，板單元2178個，實體單元8896個。7.2 有限元分析結(jié)果考慮到計算時邊界條件對局部模型的影響，分析時不考慮模型的邊界部分。支架立桿的軸力、軸力作用下的應(yīng)力、壓彎組合應(yīng)力、地基承載應(yīng)力分別如圖5圖8所示。(1) 截面1 (2) 截面2圖5 立桿軸力計算結(jié)果(單位：kn)(1) 截面1 (2)

12、 截面2圖6 立桿軸力作用下的應(yīng)力(單位：mpa)(1) 截面1 (2) 截面2圖7 立桿壓彎組合應(yīng)力(單位：mpa)(1) 截面1 (2) 截面2圖8 地基承載應(yīng)力(單位：kpa)計算模板和方木的應(yīng)力及位移時，取截面1位置處的立桿間距，截面2位置處的均布荷載，所得結(jié)果較之實際情況是偏大的。計算結(jié)果分別如圖9圖12所示。圖9 模板應(yīng)力云圖(單位：mpa)圖10 橫向方木應(yīng)力圖(單位：mpa)圖11 縱向方木應(yīng)力圖(單位：mpa)圖12 結(jié)構(gòu)變形圖(單位：mm)7.3 計算結(jié)果對比將有限元計算結(jié)果與解析法計算結(jié)果進行對比如表4所示。由表4可知，兩種方法計算得到的結(jié)果是比較接近的，通過有限元解法計算得到的位移較大，這是因為在用解析法進行計算時沒有考慮立桿的豎向變形，總體來說最大位移均沒有超過4mm。表4 計算結(jié)果對比內(nèi)容解析解有限元解容許值立桿軸力(單位：kn)-23.82-25.64-30軸向強度驗算(單位：mpa)-48.71-52.39-205穩(wěn)定性驗算(單位：mpa)-127.85-137.51-205地基