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文檔簡介
1、虎門二橋S4標(biāo)坭洲水道橋主塔液壓爬模計算書(A版)廣東省長大公路工程有限公司虎門二橋S4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部2015年7月目錄1計算依據(jù)- 1 -2爬模結(jié)構(gòu)圖- 1 -3架體受力分析- 2 -3.1計算工況- 2 -3.2計算荷載- 2 -3.3荷載組合- 4 -3.4計算結(jié)果- 4 -4埋件、重要構(gòu)件和焊縫計算- 9 -4.1單個埋件抗拔力計算- 9 -4.2錨板處混凝土局部受壓抗壓力計算- 9 -4.3受力螺栓的抗剪力和抗拉力的計算- 9 -4.4爬錐處的局部受壓抗剪力計算- 9 -4.5導(dǎo)軌梯檔抗剪力計算- 9 -4.6承重插銷抗剪力計算- 9 -4.7附墻撐強(qiáng)度驗(yàn)算- 9 -5模板驗(yàn)算- 9
2、-5.1混凝土側(cè)壓力計算- 9 -5.2面板驗(yàn)算- 10 -5.3木梁驗(yàn)算- 11 -5.4背楞驗(yàn)算- 13 -5.5組合撓度- 14 -5.6對拉桿驗(yàn)算- 14 -坭洲水道橋主塔液壓爬模計算書1 計算依據(jù)1)虎門二橋工程施工設(shè)計圖紙2)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2001) 3)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50017-2003)4)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50010-2002)5)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB 50204-2002)6)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB 50205-2001)7)液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程(JGJ 195-2010)2 爬模結(jié)構(gòu)圖爬模由預(yù)埋件、附墻裝
3、置、導(dǎo)軌、支架、模板及液壓動力裝置組成,如下圖所示。圖1 爬模結(jié)構(gòu)圖3 架體受力分析3.1計算工況(1)施工工況(7級風(fēng)荷載、自重荷載和施工荷載),此工況包括澆筑混凝土和綁扎鋼筋,爬模裝置在正常施工狀態(tài)和遇有7級風(fēng)荷載施工時均能滿足設(shè)計要求。(2)爬升工況(7級風(fēng)荷載、自重荷載和施工荷載),此工況包括導(dǎo)軌爬升、模板爬升,爬升裝置在7級風(fēng)荷載下進(jìn)行爬升能滿足設(shè)計要求。(3)停工工況(施工階段設(shè)計風(fēng)荷載和自重荷載),在此工況既不施工也不爬升,模板之間用對拉螺栓堅固連接等可靠的加固措施,爬模裝置能在施工階段設(shè)計風(fēng)荷載下滿足設(shè)計要求。3.2計算荷載(1)混凝土荷載(側(cè)壓力):由模板對拉桿承受。(2)根
4、據(jù)液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程(JGJ 195-2010),上操作平臺施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取4.0kN/m2;下操作平臺施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取1.0kN/m2;吊平臺施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取1.0kN/m2,但不參與荷載組合。(3)爬模的每件液壓缸的推力為100kN。(4)風(fēng)荷載k=gzsz0k-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);gz-高度Z處的風(fēng)振系數(shù),按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中公式計算取1.398;s-風(fēng)荷載體型系數(shù),按各種截面的桿件取1.3;z-風(fēng)壓高度變化系數(shù),主塔高260m,地面粗糙度按A級考慮,查表取3.016;0-基本風(fēng)壓,0=v021600,但不得小于0.3kPa。7級風(fēng)荷載取v0=17.1m/s,施工階段
5、設(shè)計風(fēng)荷載為29.2m/s。表1 風(fēng)荷載計算表風(fēng)速0(kPa)gzszk(kPa)7級風(fēng)17.10.31.3981.33.0161.644施工階段風(fēng)29.20.5331.3981.33.0162.922沿垂直方向?qū)⒑奢d轉(zhuǎn)化為線荷載:7級風(fēng)荷載:1.644×17.122/4=7.037kN/m9級風(fēng)荷載:2.040×17.122/4=8.732kN/m3.3荷載組合根據(jù)液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程(JGJ 195-2010),按以下規(guī)定進(jìn)行。3.4計算結(jié)果使用MIDAS-CIVIL對架體進(jìn)行建模,按以上計算參數(shù)取值,對上述三種工況進(jìn)行分析,得到如下結(jié)果。施工工況(1)上操作平臺驗(yàn)
6、算強(qiáng)度驗(yàn)算施工工況下,上操作平臺組合應(yīng)力圖、剪力圖如下圖所示。由圖可知,上操作平臺最大組合應(yīng)力為210MPa,小于容許應(yīng)力值215MPa,滿足要求。上操作平臺最大剪應(yīng)力為82MPa,小于容許應(yīng)力值125MPa,滿足要求。圖2 施工工況上操作平臺組合應(yīng)力圖圖3 施工工況上操作平臺剪應(yīng)力圖剛度驗(yàn)算施工荷載下,上操作平臺整體變形圖如下圖所示。由圖可知,架體最大變形為4.1mm。將上操作平臺上橫梁單獨(dú)取出,如圖5所示,即橫梁相對變形為2.6mm-1.2mm=1.4mm<L/400=1426/400=3.565mm,滿足要求。懸臂部分變形圖如圖6所示,其相對變形為2.1-1.7=0.4mm<
7、L/500=260/500=0.52mm,滿足要求。其余桿件相對變形較小均能滿足要求。圖4 施工工況上操作平臺整體變形圖圖5 施工工況上平臺上橫梁變形圖圖6 施工工況上平臺上橫梁懸臂變形圖穩(wěn)定性驗(yàn)算如下圖所示,為施工工況下上操作平臺軸力圖,上平臺下立桿軸力較大,且長細(xì)比較大,故對其進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。上平臺下立桿:桿件為雙14a槽鋼,需對兩個主平面同時進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。mmmm計算長度:mmB類截面,B類截面,承重三腳架斜撐:桿件為165×5圓管,只需在對稱軸平面進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。mm計算長度:mmA類截面,承重三腳架斜撐穩(wěn)定性滿足要求。分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。表2 風(fēng)荷載計算表?xiàng)U件內(nèi)力規(guī)格
8、截面積mm2長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力值(MPa)上平臺下立桿64.4雙14a槽鋼370241.6承重三腳架斜撐58.4165×5圓管251368.90.84531.5(2)爬升工況強(qiáng)度驗(yàn)算爬升工況下,架體組合應(yīng)力圖、剪力圖如下圖所示。由圖可知,架體最大組合應(yīng)力為123MPa,小于容許應(yīng)力值215MPa,滿足要求。架體最大剪應(yīng)力為43MPa,小于容許應(yīng)力值125MPa,滿足要求。剛度驗(yàn)算施工荷載下,架體整體變形圖如下圖所示。由圖可知,架體最大變形為1.2mm,位于上平臺上橫梁。將上平臺上橫梁單獨(dú)取出,如圖5所示,即橫梁相對變形為1.2mm-0.7mm=0.5mm<L/400=1426/
9、400=3.565mm,滿足要求。懸臂部分變形圖如圖6所示,其相對變形為0.9-0.8=0.3mm<L/500=260/500=0.52mm,滿足要求。其余桿件相對變形較小均能滿足要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算(3)停工工況強(qiáng)度驗(yàn)算停工工況下,架體組合應(yīng)力圖、剪力圖如下圖所示。由圖可知,架體最大組合應(yīng)力為118MPa,小于容許應(yīng)力值215MPa,滿足要求。架體最大剪應(yīng)力為41MPa,小于容許應(yīng)力值125MPa,滿足要求。剛度驗(yàn)算施工荷載下,架體整體變形圖如下圖所示。由圖可知,架體最大變形為1.2mm,位于上平臺上橫梁。將上平臺上橫梁單獨(dú)取出,如圖5所示,即橫梁相對變形為1.3mm-0.6mm=0.7m
10、m<L/400=1426/400=3.565mm,滿足要求。懸臂部分變形圖如圖6所示,其相對變形為1.0-0.8=0.2mm<L/500=260/500=0.52mm,滿足要求。其余桿件相對變形較小均能滿足要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算4 埋件系統(tǒng)計算4.1單個埋件抗拔力計算根據(jù)建筑施工計算手冊,按錨板錨固錐體破壞計算埋件的錨固強(qiáng)度如下:假定埋件到基礎(chǔ)邊緣有足夠的距離,錨板螺栓在軸向力F作用下,螺栓及其周圍的混凝土以圓錐臺形從基礎(chǔ)中拔出破壞(如上圖所示)。分析可知,沿破裂面作用有切向應(yīng)力s和法向應(yīng)力s,由力系平衡條件可得:F=Assin+scos由試驗(yàn)得:當(dāng)b/h在0.191.9時,=45
11、76;,s=0.0203fc,代入式中得:F=2×0.0203/sin45°×fc2h2cot45°+bh =0.1fc0.9h2+bh式中:fc混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(15N/mm2); h破壞錐體高度(通常與錨固深度相同)(400mm); b錨板邊長(120mm)。所以F=0.1fc0.9h2+bh=0.1×150.9×4002+120×400=288kN經(jīng)MIDAS計算,埋件所受最大拔力為215.1kN。滿足要求。4.2錨板處混凝土局部受壓抗壓力計算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范局部受壓承載力計算:FL=1.35cLfcALnL
12、=AbAL式中:FL局部受壓面上的作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值;(kN) fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值;(15N/mm2) c混凝土強(qiáng)度影響系數(shù);(查值為1) L混凝土局部受壓時的強(qiáng)度提高系數(shù);(2) AL混凝土局部受壓面積;(mm2) ALn混凝土局部受壓凈面積;(80mm×80mm) Ab局部受壓計算底面積;(mm2)。所以,F(xiàn)L=1.35×1×2×15×6400×10-3=259.2kN。經(jīng)MIDAS計算,錨板處混凝土局部最大壓力為215.1kN。滿足要求。4.3爬錐處的局部受壓抗剪力計算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范局部受壓承載力計
13、算:FL=1.35cLfcALnL=AbAL式中:FL局部受壓面上的作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值;(kN) fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值;(15N/mm2) c混凝土強(qiáng)度影響系數(shù);(查值為1) L混凝土局部受壓時的強(qiáng)度提高系數(shù);(2) AL混凝土局部受壓面積;(mm2) ALn混凝土局部受壓凈面積;(mm2) Ab局部受壓計算底面積;(mm2)。ALn=×602-×32.82=7929.9mm2所以,F(xiàn)L=1.35×1×2×15×7929.9×10-3=321.2kN經(jīng)MIDAS計算,爬錐處最大剪力為96.3kN。滿足要求
14、。4.4受力螺栓的抗剪力和抗拉力的計算材料:40Cr受力螺栓為M42螺紋,計算內(nèi)徑為36mm;截面面積為:1017.9mm2;受力螺栓的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度查表可知:抗拉屈服強(qiáng)度f=785N/mm2,抗剪強(qiáng)度為fv=400N/mm2。根據(jù)手冊拉完構(gòu)件計算式計算:(1)抗剪驗(yàn)算:=FvA=96.3×10001017.9=94.6MPa<400MPa(2)抗拉驗(yàn)算:=FvA=215.1×10001017.9=211.3MPa<785MPa4002+7852=94.64002+211.37852=0.13<14.5承重插銷抗剪力計算承重插銷設(shè)計承載200kN。根
15、據(jù)圖紙可知承重插銷斷面尺寸為:×21×21=1385.4mm2,材料Q235鋼的抗剪強(qiáng)度為125MPa,承重插銷受剪時,共有兩個剪切面,所以承重插銷的承載力為:2×1385.4×125=346kN>200kN。滿足要求。4.6附墻撐強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)MIDAS計算結(jié)果,附墻撐位置最大反力為124.1kN,附墻撐的材料為56的圓鋼,長度L=750mm,長細(xì)比=750/56=13.4<=350,只驗(yàn)算強(qiáng)度即可。A=r2=2436mm2=FN=121.4×103/2436=49.8MPa<=215MPa,滿足要求。5 模板驗(yàn)算5.1混凝土
16、側(cè)壓力計算混凝土作用于模板的側(cè)壓力,根據(jù)測定,隨混凝土的澆筑高度而增加,當(dāng)澆筑高度達(dá)到某一臨界時,側(cè)壓力就不再增加,此時的側(cè)壓力即為新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力。側(cè)壓力達(dá)到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。新澆混凝土對模板側(cè)向壓力分布見下圖。在建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范(GBJ162-2008)中規(guī)定,新澆混凝土對模板側(cè)向壓力按下式計算,并取其中的較小值:Pmax=0.22t0K1K2V1/2 Pmax=H式中:Pmax -新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力(kN/m2);-混凝土的重力密度(kN/m3),取25kN/m3t0-新澆混凝土的初凝時間(h),t0=200/(T+15)=8h;V-混凝土
17、的澆灌速度(m/h),取2m/h;h-有效壓頭高度;H-混凝土澆筑層(在水泥初凝時間以內(nèi))的高度(m),按4.5m;K1-外加劑影響修正系數(shù),摻外加劑時取1.2;K2-混凝土塌落度影響系數(shù),當(dāng)塌落度小于30mm時,取0.85;5090mm時,取1;110150mm時,取1.15。Pmax=0.22t0K1K2V1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×21/2=85.87kN/m2則有效壓頭高度:h=Pmax/=85.87/25=3.43mPmax=H=25×4.5=100kN/m2由計算比較可知:新澆混凝土對模板側(cè)向壓力按其中的
18、較小值85.87kN/m2,考慮傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載4kN/m2,分別取荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2和1.4,則作用于模板的總設(shè)計值為1.2×85.87kN/m2+1.4×4kN/m2=108.64kN/m2。5.2面板驗(yàn)算面板采用21mm厚進(jìn)口維薩板,將面板視為兩邊支撐在木工字梁上的多跨連續(xù)板計算,根據(jù)圖紙面板長度取一塊面板的長度6480mm,木梁間距為270mm,即面板可看作24跨連續(xù)板;寬度可取背楞最大間距1150mm。采用MIDAS建模分別進(jìn)行強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。1)面板強(qiáng)度受力驗(yàn)算:將混凝土側(cè)壓力加載到面板上,面荷載的大小為:q=108.64kN/m2面板應(yīng)力如下圖所示:
19、max=10.4N/mm213N/mm2所以21mm厚面板強(qiáng)度滿足設(shè)計受力的要求。2)面板剛度(撓度)驗(yàn)算:面板變形如下圖所示:則:fmax=0.50mm<270/400=0.675mm所以21mm厚面板剛度滿足設(shè)計受力的要求。5.3木梁驗(yàn)算木工字梁作為豎肋支承在橫向背楞上,可作為支承在橫向背楞上的連續(xù)梁計算,根據(jù)圖紙,其跨距分別為850mm、950mm、1050mm、1150mm。采用MIDAS建模分別進(jìn)行強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。1)木梁強(qiáng)度受力驗(yàn)算:木工字梁上的荷載為q=108.64kN/m2×0.27=29.33kN/m木工字梁應(yīng)力如下圖所示:max=7.2N/mm213N/mm2所以木工字梁強(qiáng)度滿足設(shè)計受力的要求。2)木梁剛度(撓度)驗(yàn)算:面板變形如下圖所示:經(jīng)查看,懸臂部分撓度為0.28mm<L/500=400/50
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