南友路K85+175斜腿剛構(gòu)支架設(shè)計(jì)

南友路K85+175斜腿剛構(gòu)支架設(shè)計(jì)【摘

要】文章介紹了南友路K85+175斜腿剛構(gòu)支架設(shè)計(jì)以及支架搭設(shè)的構(gòu)造處理。

【關(guān)鍵詞】支架；強(qiáng)度；剛度；斜腿剛構(gòu)

一、概況

南友路K85+175斜腿剛構(gòu)中跨25米，邊跨12米，橋面凈寬4.5米，設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)—10級(jí)。該斜腿剛構(gòu)屬有臺(tái)斜腿剛構(gòu)。斜腿與主梁連結(jié)設(shè)計(jì)為剛節(jié)點(diǎn)。剛節(jié)點(diǎn)各桿按其剛度大小參與節(jié)點(diǎn)彎矩分配，承受彎矩。斜腿斷面形式為矩形變截面。主梁截面形式為空心梁懸臂板。兩空心園直徑為0.68米。斜腿、主梁現(xiàn)澆砼量為158.1m3。因施工條件限制，斜腿剛構(gòu)所在位置無(wú)施工便道。施工來(lái)往車(chē)輛必須從主線(xiàn)通行。在支架設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工過(guò)車(chē)門(mén)洞設(shè)置。

二、支架設(shè)計(jì)

（一）支架設(shè)計(jì)的有關(guān)資料和材料要求

1.支架搭設(shè)使用的材料：采用Q235A（3號(hào)）鋼焊接鋼管，外徑￠48毫米，壁厚3毫米。其化學(xué)成份與機(jī)械性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通碳素鋼技術(shù)條件》（GB－700－88）中的3號(hào)鎮(zhèn)靜鋼的要求。

鋼管扣件主要采用直角扣件，作兩垂直相交的鋼管連接用；旋轉(zhuǎn)扣件，用于2根任意相交鋼管連接；對(duì)接扣件，供對(duì)接鋼管用。扣件應(yīng)符合《可鍛鑄鐵分類(lèi)及技術(shù)條件》（GB978－67）的規(guī)定。機(jī)械性能不低于KT33－8的鍛鑄鐵制造要求。扣件附件：T形螺栓、螺母、墊圈所采用的材料應(yīng)符合《普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》（GB700－79）中A3的規(guī)定；螺紋要符合《普通螺紋》（GB196－81）的規(guī)定；墊圈要符合《墊圈》（GB96－76）的規(guī)定；單個(gè)可調(diào)支托設(shè)計(jì)荷載為30KN。

2.斜腿剛構(gòu)采用C50砼現(xiàn)澆。

3.底模采用1.5×1.8m大片剛模和1.5×0.3m組合鋼模，內(nèi)模采用竹籠制成。

4.支架主桿縱橫間距擬為700×700毫米，豎向步距1200毫米，視計(jì)算結(jié)果再行調(diào)整。

5.中跨跨中預(yù)拱度3.5cm，其余點(diǎn)預(yù)拱度值按y=4f拱×（L－X）/L2進(jìn)行計(jì)算。邊跨不設(shè)預(yù)拱值。

6.地面處理：主線(xiàn)地面鋪裝水穩(wěn)層，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為2.5MPa；斜坡部分7.5號(hào)砂漿砌片石臺(tái)階45cm厚。

7.斜腿、主梁構(gòu)造（見(jiàn)圖1、圖2、圖3）：

圖1立面

圖2

A—A

圖3

B—B

（二）支架桿件受力計(jì)算

1．荷載計(jì)算:

（1）組合鋼模板：G1=0.50KN/m2

（2）竹籠內(nèi)模(實(shí)測(cè)0.10KN/m)：G2=2×0.1×1/2.5=0.08KN/m2

（3）現(xiàn)澆砼空心梁重：(2.5×0.9－3.14×0.342×2)×1×25=38.00KNG3=38/(1×2.5)=15.20KN/m2

（4）施工人員及機(jī)具荷載：G4=1.50KN/m2

（5）振動(dòng)砼產(chǎn)生的荷載：G6=2.00KN/m2

（6）鋼管支架重（33.3N/m）：G6=（5×1.4+5）×33.3/(0.7×0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2

安全系數(shù)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．大橫桿計(jì)算：

（1）荷載計(jì)算(按均布線(xiàn)荷載考慮)：

q=0.7×G=0.7×24.34=17.04KN/m

（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖（按三跨連續(xù)梁考慮。見(jiàn)圖4）

圖4計(jì)算簡(jiǎn)圖

（3）計(jì)算

彎曲強(qiáng)度：

σ＝Ｍmax／Ｗ＝０.1×qL2／Ｗ＝０.1×17.04×0.72×10６／（４.493×10３）

＝185.84MPA＜［σ］＝215.00MPa

彎曲剛度：

ｆ＝qL4／150EI＝17.04×7004／（150×2.1×105×1.078×105）

＝1.21mm＜L／250＝700/250＝2.80mm

滿(mǎn)足要求。

3．小橫桿計(jì)算：

（1）荷載計(jì)算（大橫桿傳給小橫桿為集中力）：

P＝q.L＝17.04×0.7＝11.93KN

（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖（按二跨連續(xù)梁最不利荷載考慮。見(jiàn)圖5）：

圖5計(jì)算簡(jiǎn)圖

（3）計(jì)算：

彎曲強(qiáng)度：

σ1＝Ｍmax／Ｗ＝0.188×11.93×0.7×10／(4.493×10)

＝349.43Mpa＞［σ］＝215.00Mpa

一根鋼管不滿(mǎn)足要求，改用兩根鋼管。得：

σ2＝Ｍmax／２Ｗ＝349.43/2＝174.72Mpa＜［σ］＝215Mpa

彎曲剛度（查表）：

ｆ＝表中系數(shù)×PL3／100EI

＝0.911×11.93×0.73×106／(100×2.1×105×1.078×105)

＝1.65mm＜700/250＝2.8mm

滿(mǎn)足要求。

4．立桿計(jì)算

（1）計(jì)算簡(jiǎn)圖按兩端鉸接受壓構(gòu)件計(jì)算。

（2）每根立桿承受的力：

N＝24.34×0.7×0.7＝11.93KN/根

立桿承受小橫桿傳來(lái)的荷載，其豎向步距為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］滿(mǎn)足要求。

（3）立桿地基承載力驗(yàn)算：

Ｐ＝N/Ab＝11.93×103/(3.14×242×3)＝2.20Mpa＜2.50Mpa(地面為水穩(wěn)層)

(三)過(guò)車(chē)門(mén)洞處理

1.構(gòu)造處理（見(jiàn)圖6）：

圖6

2.計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖7）：

圖7

3.桿件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，詳見(jiàn)計(jì)算結(jié)果圖8。

圖8

說(shuō)明：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、荷載對(duì)稱(chēng)，所以?xún)?nèi)力也對(duì)稱(chēng)。故只標(biāo)注一半桿件內(nèi)力；正號(hào)為受拉桿，負(fù)號(hào)為受壓桿；計(jì)算過(guò)程略。

4.桿件強(qiáng)度驗(yàn)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］

滿(mǎn)足要求。

（四）過(guò)斜腿處橫向支架處理

1.構(gòu)造處理（見(jiàn)圖9）：

圖9

2.計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖10）：

圖10

3.桿件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，詳見(jiàn)計(jì)算結(jié)果圖11。

圖11

說(shuō)明：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、荷載對(duì)稱(chēng)，所以?xún)?nèi)力也對(duì)稱(chēng)。故只標(biāo)注一半桿件內(nèi)力；正號(hào)為受拉桿，負(fù)號(hào)為受壓桿；計(jì)算過(guò)程略。

4.桿件強(qiáng)度驗(yàn)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］

滿(mǎn)足要求。

另外斜桿：

N＝－17.62KN(壓)

L＝0.99m，

λ＝990/15.95＝62，

查表得：￠＝0.76

［Ｎ2］＝￠Ａ［σ］＝0.867×424×215＝79.04KN

N＜［Ｎ2］

滿(mǎn)足要求。

（五）確定支架立桿縱、橫間距和橫桿豎向步距

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果支架立桿縱、橫間距和橫桿豎向步距可不調(diào)整。

（六）支架構(gòu)造處理

1.斜腿支撐構(gòu)造處理（圖12）。

圖12

2.橫向剪刀撐（圖13）。

圖13

（下轉(zhuǎn)第17）（上接第9頁(yè)）

3.縱向剪刀撐（圖14）。在支架外側(cè)、主梁邊各設(shè)一道縱向剪刀撐。

4.小橫桿與可調(diào)支托的連接（圖15）。

5.在過(guò)車(chē)門(mén)洞頂設(shè)一道水平剪刀撐。

6.縱、橫立桿均設(shè)掃地桿。

7.過(guò)車(chē)門(mén)洞沿橋方向設(shè)掃地桿，并在其上填土100毫米厚，減少砼澆筑凝結(jié)過(guò)程行車(chē)對(duì)支架的振動(dòng)。

三、結(jié)論

支架在使用過(guò)程中，末發(fā)現(xiàn)異常情況；拆卸后，工程實(shí)體量測(cè)符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，實(shí)踐證明該支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿(mǎn)足施工使用要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周永興，何兆益，鄒毅松．《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》[S]．人民交通出版社．

一、概況

南友路K85+175斜腿剛構(gòu)中跨25米，邊跨12米，橋面凈寬4.5米，設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)—10級(jí)。該斜腿剛構(gòu)屬有臺(tái)斜腿剛構(gòu)。斜腿與主梁連結(jié)設(shè)計(jì)為剛節(jié)點(diǎn)。剛節(jié)點(diǎn)各桿按其剛度大小參與節(jié)點(diǎn)彎矩分配，承受彎矩。斜腿斷面形式為矩形變截面。主梁截面形式為空心梁懸臂板。兩空心園直徑為0.68米。斜腿、主梁現(xiàn)澆砼量為158.1m3。因施工條件限制，斜腿剛構(gòu)所在位置無(wú)施工便道。施工來(lái)往車(chē)輛必須從主線(xiàn)通行。在支架設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工過(guò)車(chē)門(mén)洞設(shè)置。

二、支架設(shè)計(jì)

（一）支架設(shè)計(jì)的有關(guān)資料和材料要求

1.支架搭設(shè)使用的材料：采用Q235A（3號(hào)）鋼焊接鋼管，外徑￠48毫米，壁厚3毫米。其化學(xué)成份與機(jī)械性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通碳素鋼技術(shù)條件》（GB－700－88）中的3號(hào)鎮(zhèn)靜鋼的要求。

鋼管扣件主要采用直角扣件，作兩垂直相交的鋼管連接用；旋轉(zhuǎn)扣件，用于2根任意相交鋼管連接；對(duì)接扣件，供對(duì)接鋼管用?？奂?yīng)符合《可鍛鑄鐵分類(lèi)及技術(shù)條件》（GB978－67）的規(guī)定。機(jī)械性能不低于KT33－8的鍛鑄鐵制造要求?？奂郊篢形螺栓、螺母、墊圈所采用的材料應(yīng)符合《普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》（GB700－79）中A3的規(guī)定；螺紋要符合《普通螺紋》（GB196－81）的規(guī)定；墊圈要符合《墊圈》（GB96－76）的規(guī)定；單個(gè)可調(diào)支托設(shè)計(jì)荷載為30KN。

2.斜腿剛構(gòu)采用C50砼現(xiàn)澆。

3.底模采用1.5×1.8m大片剛模和1.5×0.3m組合鋼模，內(nèi)模采用竹籠制成。

4.支架主桿縱橫間距擬為700×700毫米，豎向步距1200毫米，視計(jì)算結(jié)果再行調(diào)整。

5.中跨跨中預(yù)拱度3.5cm，其余點(diǎn)預(yù)拱度值按y=4f拱×（L－X）/L2進(jìn)行計(jì)算。邊跨不設(shè)預(yù)拱值。

6.地面處理：主線(xiàn)地面鋪裝水穩(wěn)層，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為2.5MPa；斜坡部分7.5號(hào)砂漿砌片石臺(tái)階45cm厚。

7.斜腿、主梁構(gòu)造（見(jiàn)圖1、圖2、圖3）：

圖1立面

圖2

A—A

圖3

B—B

（二）支架桿件受力計(jì)算

1．荷載計(jì)算:

（1）組合鋼模板：G1=0.50KN/m2

（2）竹籠內(nèi)模(實(shí)測(cè)0.10KN/m)：G2=2×0.1×1/2.5=0.08KN/m2

（3）現(xiàn)澆砼空心梁重：(2.5×0.9－3.14×0.342×2)×1×25=38.00KNG3=38/(1×2.5)=15.20KN/m2

（4）施工人員及機(jī)具荷載：G4=1.50KN/m2

（5）振動(dòng)砼產(chǎn)生的荷載：G6=2.00KN/m2

（6）鋼管支架重（33.3N/m）：G6=（5×1.4+5）×33.3/(0.7×0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2

安全系數(shù)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．大橫桿計(jì)算：

（1）荷載計(jì)算(按均布線(xiàn)荷載考慮)：

q=0.7×G=0.7×24.34=17.04KN/m

（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖（按三跨連續(xù)梁考慮。見(jiàn)圖4）

圖4計(jì)算簡(jiǎn)圖

（3）計(jì)算

彎曲強(qiáng)度：

σ＝Ｍmax／Ｗ＝０.1×qL2／Ｗ＝０.1×17.04×0.72×10６／（４.493×10３）

＝185.84MPA＜［σ］＝215.00MPa

彎曲剛度：

ｆ＝qL4／150EI＝17.04×7004／（150×2.1×105×1.078×105）

＝1.21mm＜L／250＝700/250＝2.80mm

滿(mǎn)足要求。

3．小橫桿計(jì)算：

（1）荷載計(jì)算（大橫桿傳給小橫桿為集中力）：

P＝q.L＝17.04×0.7＝11.93KN

（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖（按二跨連續(xù)梁最不利荷載考慮。見(jiàn)圖5）：

圖5計(jì)算簡(jiǎn)圖

（3）計(jì)算：

彎曲強(qiáng)度：

σ1＝Ｍmax／Ｗ＝0.188×11.93×0.7×10／(4.493×10)

＝349.43Mpa＞［σ］＝215.00Mpa

一根鋼管不滿(mǎn)足要求，改用兩根鋼管。得：

σ2＝Ｍmax／２Ｗ＝349.43/2＝174.72Mpa＜［σ］＝215Mpa

彎曲剛度（查表）：

ｆ＝表中系數(shù)×PL3／100EI

＝0.911×11.93×0.73×106／(100×2.1×105×1.078×105)

＝1.65mm＜700/250＝2.8mm

滿(mǎn)足要求。

4．立桿計(jì)算

（1）計(jì)算簡(jiǎn)圖按兩端鉸接受壓構(gòu)件計(jì)算。

（2）每根立桿承受的力：

N＝24.34×0.7×0.7＝11.93KN/根

立桿承受小橫桿傳來(lái)的荷載，其豎向步距為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］滿(mǎn)足要求。

（3）立桿地基承載力驗(yàn)算：

Ｐ＝N/Ab＝11.93×103/(3.14×242×3)＝2.20Mpa＜2.50Mpa(地面為水穩(wěn)層)

(三)過(guò)車(chē)門(mén)洞處理

1.構(gòu)造處理（見(jiàn)圖6）：

圖6

2.計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖7）：

圖7

3.桿件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，詳見(jiàn)計(jì)算結(jié)果圖8。

圖8

說(shuō)明：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、荷載對(duì)稱(chēng)，所以?xún)?nèi)力也對(duì)稱(chēng)。故只標(biāo)注一半桿件內(nèi)力；正號(hào)為受拉桿，負(fù)號(hào)為受壓桿；計(jì)算過(guò)程略。

4.桿件強(qiáng)度驗(yàn)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］

滿(mǎn)足要求。

（四）過(guò)斜腿處橫向支架處理

1.構(gòu)造處理（見(jiàn)圖9）：

圖9

2.計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖10）：

圖10

3.桿件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，詳見(jiàn)計(jì)算結(jié)果圖11。

圖11

說(shuō)明：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、荷載對(duì)稱(chēng)，所以?xún)?nèi)力也對(duì)稱(chēng)。故只標(biāo)注一半桿件內(nèi)力；正號(hào)為受拉桿，負(fù)號(hào)為受壓桿；計(jì)算過(guò)程略。

4.桿件強(qiáng)度驗(yàn)算

Nmax＝－17.62KN

L＝0.7m，