墩柱承重結(jié)構(gòu)受力計(jì)算書

1、 蓋梁施工承重結(jié)構(gòu)受力計(jì)算書一、工程概況*橋蓋梁尺寸及墩柱距離為標(biāo)段最大，處于最不利施工情況，所以本計(jì)算書以安大線支線上跨橋蓋梁為例進(jìn)行受力計(jì)算。蓋梁尺寸為13.4×1.45×1.7m的蓋梁結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1 蓋梁結(jié)構(gòu)圖(單位：cm)2、 蓋梁抱箍法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力計(jì)算 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于本合同段圓柱墩較底低，且數(shù)量多，經(jīng)綜合比選，選用在墩身上設(shè)置抱箍，采取抱箍+千斤頂+承重梁+分配梁作為施工支架進(jìn)行蓋梁施工。蓋梁抱箍法施工支撐平臺(tái)采用在兩圓柱上各設(shè)置一個(gè)由2cm厚、50cm寬鋼板制成的抱箍，并用2cm厚鋼板制成牛腿，在墩柱兩側(cè)牛腿上各放置一個(gè)40噸機(jī)械千斤頂，后架設(shè)長(zhǎng)13

2、m的I45a工鋼作為支架的承重梁，上部鋪設(shè)間距50cm長(zhǎng)2.7m的I14a工鋼作為分配梁，分配梁上鋪設(shè)蓋梁底模。蓋梁抱箍法支架如下圖所示。 圖2 蓋梁抱箍法支架總體布置圖 2、受力計(jì)算1荷載類型（1）支架自重 擬采用45a型工字鋼作為主承重梁，每側(cè)布置一道，單根長(zhǎng)14.2米，計(jì)算長(zhǎng)度取13.4米。分配橫梁采用14a工字鋼，單根長(zhǎng)度2.5m，間距50cm，共布置19道 =+=80.38*13*2+16.88*2.7*19=2955.824kg=29.56KN 換算到每根主梁：均布荷載q1=29.56/12/2=1.23 KN/m（2）模板自重模板自重按均布荷載加載在分配梁上。模板自重取80kg/

3、m2=80*9.5*1.9+（12.3+9.5）*1.6+0.85*1.9*2+1.59*1.9*2 =4976.16kg=49.76KN產(chǎn)生的均布荷載取q2=49.76/2/12=2.1KN/m（3）新澆砼容重新澆砼按照各分配梁對(duì)應(yīng)的蓋梁高度按均布荷載加載在分配梁上，新澆砼容重取?；炷量偡搅繛?6.77m3，鋼筋總重6.68T。=26×32=832KN，換算到每根主梁：均布荷載q3=/2/13.4=31.1KN/m；（4）施工人員、機(jī)具、堆放荷載施工人員、機(jī)具、堆放荷載按均布荷載加載在分配梁上。施工人員、機(jī)具、堆放荷載取 1.5KN/m2=1.5*12.3*1.9=35.06KN

4、換算到每根主梁：均布荷載q4=35.06/2/12=1.46KN/m（5）傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載 傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載按均布荷載加載在分配梁上，傾倒砼時(shí)的沖擊荷載取1.5KN/m2=1.5*12.3*1.9=35.06KN換算到每根主梁：均布荷載q5=35.06/2/12=1.46KN/m（6）振搗砼產(chǎn)生的荷載振搗砼產(chǎn)生的荷載按均布荷載加載在分配梁上，振搗砼時(shí)的荷載取1.5KN/m2=1.5*12.3*1.9=35.06KN換算到每根主梁：均布荷載q6=35.06/2/12=1.46KN/m2受力計(jì)算（1）主梁計(jì)算 荷載組合：荷載組合：1.5×（q1+q2+q3+q4+q5+q6）

5、1.5（1.23+2.1+31.1+1.46+1.46+1.46）=58.21KN/m； 計(jì)算簡(jiǎn)圖： 彎矩計(jì)算：a) 彎矩圖：b) 最大彎距：A、B點(diǎn)彎矩：M1=-1/2×58.21×2.92=-244.79KN·m，跨中彎矩：M2=qlx/2（1-a/x)(1+2a/l)-x/l=175.5KN·m，(x=a+l/2)則：Mmax=M2=244.79KN·m；c) 截面抗彎模量W擬選用工字鋼為主梁，允許應(yīng)力=190MPa，=Mmax/w，w= Mmax/=244.79/(190×103)=1.288m3=1288cm3，選用45a工

6、字鋼W=1432.9cm3>1288cm3，可滿足強(qiáng)度要求； 撓度驗(yàn)算：將均布力q由A、B點(diǎn)分成三段進(jìn)行撓度疊加計(jì)算，計(jì)算結(jié)果公式如下（以豎直向上位移為正）：a) a、b點(diǎn)撓度： ya=yb=qal3/24EI(6a2/l2+3a3/l3-1) ya=yb=1.84mmb) 跨中撓度： y跨中=ql4/384EI(5-24a2/l2)=11.25mmc) 最大撓度驗(yàn)算：45a工字鋼慣性矩：I=32241cm4=3.224×10-4m4 ，彈性模量E=2.1×105MPa，ymax=y跨中=11.25mm則：ymax/l=11.25×10-3/7.6= <

7、; 1/400撓度滿足要求。即：主支撐梁強(qiáng)度及撓度滿足施工使用要求，故主梁采用45a工字鋼。(2) 分配橫梁計(jì)算分配橫梁采用14工字鋼，間距d=50cm。蓋梁支架整體模型 計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖： 荷載：荷載組合：F=1.5(F2+F3+F4+F5+F6) =1.5(49.76+949.28+35.06+35.06+35.06)=1656.33KN q=1656.33/1.9/19=45.88KN/m彎矩計(jì)算：a) 最大彎距：A、B點(diǎn)彎矩：M1=-1/2×45.88×0.252=-1.434KN·m跨中彎矩：M2=qLx/2（1-a/x)(1+2a/L)-x/L=KN&#

8、183;m (x=a+L/2)則：Mmax=M2=17.901KN·m；b) 截面抗彎模量W擬選用工字鋼為主梁，允許應(yīng)力=190MPa，=Mmax/w，w= Mmax/=17.901/(190×103)=0.094m3=94cm3，選用14工字鋼W=101.7cm3>94cm3，可滿足強(qiáng)度要求； 撓度驗(yàn)算： 14工字鋼慣性矩：I=712cm4=0.0712×10-4m4 ，彈性模量E=2.1×105MPa，將均布力q由A、B點(diǎn)分成三段進(jìn)行撓度疊加計(jì)算，計(jì)算結(jié)果公式如下（以豎直向上位移為正）： 當(dāng)X=A+L/2時(shí)，fmax=ql4/384EI(5-2

9、4a2/l2) =1.3mm則：ymax/l=1.3×10-3/7.4= < 1/400撓度滿足要求。即：選用14工字鋼可以滿足施工要求。（3）鋼抱箍承重驗(yàn)算 荷載計(jì)算：=+=80.38*13*2+16.88*2.7*19=2955.824kg=29.56KN=80*9.5*1.9+（12.3+9.5）*1.6+0.85*1.9*2+1.59*1.9*2 =4976.16kg=49.76KN=832KN，=1.5*12.3*1.9=35.06KN=1.5*12.3*1.9=35.06KN=1.5*12.3*1.9=35.06KN荷載組合：F=(F1+F2+F3+F4+F5+F6

10、) =(29.56+49.76+832+35.06*3)=1016.5KN，則分配到每個(gè)抱箍上的荷載Q=F/2=508.25KN； 螺栓數(shù)目計(jì)算抱箍體需承受的豎向壓力N=508.25kN抱箍所受的豎向壓力由M24的高強(qiáng)螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)第426頁(yè)：M24螺栓的允許承載力：NL=Pn/K式中：P-高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取225kN; -摩擦系數(shù)，取0.4；n-傳力接觸面數(shù)目，取1； K-安全系數(shù)，取1.7。則：NL= 225×0.4×1/1.7=52.9kN螺栓數(shù)目m計(jì)算：m=N/NL=508.25/52.9=9.610個(gè)，取計(jì)算截面上的螺栓數(shù)目m=12個(gè)。則每

11、條高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力：P=N/15=508.25/12=42.35KN<NL=52.9kN故能承擔(dān)所要求的荷載。螺栓軸向受拉計(jì)算鋼抱箍與立柱之間夾墊6mm厚黑橡膠皮，橡膠與鋼抱箍用萬(wàn)能膠緊密粘合。計(jì)算摩阻力系數(shù)取橡膠與混凝土磨擦系數(shù)，=0.4。抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= Q/=508.25kN/0.4=1270.625kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。則：N=Pb=1270.625kN根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范7.2緊固件連接有相關(guān)條款：螺栓受拉承載力計(jì)算公式如下：查閱相關(guān)資料可知螺栓抗拉強(qiáng)度為400 N/mm2。螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（N/mm2）根據(jù)公式可計(jì)算：螺栓承載力Nt=3.14*24*24*400/4=1

12、80864N=180.9KN抱箍的壓力由12條M24的高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生。即每條螺栓拉力為N1=Pb/12=1270.625kN /12=105.89kN<Nt=180.9KN=N”/A= N（1-0.4m1/m）/A式中：N-軸心力m1-所有螺栓數(shù)目，?。?0個(gè) A-高強(qiáng)螺栓截面積，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1270.625×(1-0.4×12/12)/12×452 =140.56MPa=200MPa 要求用16Mn高強(qiáng)螺栓可滿足強(qiáng)度要求,滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的強(qiáng)度要求；求螺栓需要的力矩M1)由螺帽壓力產(chǎn)生的反力矩M1

13、=u1N1×L1u1=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)L1=0.015力臂M1=0.15×105.89×0.015=0.238KN.m2)M2為螺栓爬升角產(chǎn)生的反力矩,升角為10°M2=1×Ncos10°×L2+Nsin10°×L2式中L2=0.011 (L2為力臂)=0.15×105.89×cos10°×0.011+105.89×sin10°×0.011=0.374KN·mM=M1+M2=0.238+0.374=0.612(KN

14、·m)=61.2Kg.m M=1.3*M=1.3*61.2=79.56(kg·m)所以要求螺栓的扭緊力矩M79.56(kg·m), 故采用24個(gè)M24高強(qiáng)螺栓滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的扭力矩要求；3）抱箍的應(yīng)力計(jì)算：拉力P1=1417.225（KN）抱箍壁采用面板20mm的鋼板，抱箍高度為0.5m。則抱箍壁的縱向截面積：S1=0.02×0.50=0.01(m2)=P1/S1=1270.625/0.01=127.063(MPa)140Mpa, 滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的強(qiáng)度要求；(4) 對(duì)拉螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算蓋梁側(cè)模采用20圓鋼加工對(duì)拉螺桿，安裝間距d=100cm，在模板上、下布置兩層，驗(yàn)算以下層螺桿為抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)象 荷載計(jì)算：混凝土側(cè)壓力：q1=1/3d·H2=1/3×26×1×1.62=22.19KN，混凝土振搗及傾倒產(chǎn)生的附加壓力：q2=8.0×1×1.6=12.8KN，荷載組合：q=q1+q2=22.19+12.8=35KN。 對(duì)拉螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算：D=q/SD=35×103/(×102)=111.41MPa<sL=190MPa