1模板支架设计
某闸机架桥为现浇砼π梁结构,桥宽6.6m,长度49.1m,其中主梁宽度2*0.5m,梁高0.7m;次梁宽度0.3m,梁高0.5m;顶板厚0.15m,翼板处宽度2*1.25m,板厚0.25~0.12m。
模板支架采用Φ48*3.5的钢管搭设,立杆采用对接扣件,对接形式:纵向@900mm,横向主梁处@550mm、顶板处@1250mm;水平杆纵横杆步距@1500mm;剪刀撑全断面布置,纵向@3600mm,横向设置4道;支架立杆顶部用M30调节螺杆对底模进行调节;调节螺杆顶托上搁置100*100方木主梁,纵向@900mm;梁底底模采用50mm厚木板,板底及侧模采用12mm厚木胶合板,板下垫40*100木枋子@300mm;主梁、次梁侧模采用对拉螺栓固定。本支架节点连接均采用铸铁扣件连接。机架桥及模板、支架横断面示意图如图1。
模板支架坐落于闸底板上,故不计算地基承载力。主梁模板、支架受力计算如下。
2荷载计算
由支架方案知,纵向间距La=0.9m,主梁横向间距Lb=0.55m,步距h=1.5m,总高度H=17m,主梁宽0.5m,砼计算高度主梁0.7m。
2.1荷载系数取值风荷载系数取值,按密目式安全网取脚手架挡风系数0.4,形体系数按有开洞建筑物μs=1.3*0.4=0.52,根据GB-50009-2001风压高度变化系数μz=1.19,沧州市地区基本风压(50年一遇)w0=0.40kpa。wk=0.7*μs*μz=0.7*0.52*1.19*0.4=0.17kpa。
板材、胶合板自重γ1=7.3kN/m3,新浇砼及钢筋自重γ2=25KN/m3,钢管自重Gm=0.0384KN/m,
2.2施工活动荷载取值:按砼施工规范,施工荷载:1.0kpa,振捣荷载:2.0kpa,其他荷载:1.0kpa,施工综合荷载取:QK=4.0kpa。
2.3恒载计算:
新浇砼及钢筋:G1=0.5*0.7*25=17.5kpa
模板自重:G2=7.3KN/m3*0.05m=0.35kpa
钢管自重:G3=1.3*((0.9+0.55)*(17+1.5)+17*1.5)/(0.9*0.55*1.5)*0.0384=3.52kpa
3受力计算
3.1主梁木板底模受力计算计算形式取均布荷载三等跨连续板,计算参数取b=500mm,L=900mm,h=50mm,E=9000N/mm2,fm=13N/mm2,[τ]=1.4N/mm2,[ν]=L/250=4mm,A=bh=50*500=25000mm2,W=bh2/6=500*502/6=208333mm3,I=bh3/12=500*503/12=5208333mm2,
①正应力计算:q=(1.2(G1+G2)+1.4GK)B=(1.2*(17.5+0.35)+1.4*4)*0.5=13.51N/mm,
M=qL2/10=13.51*9002/10=1094310N.mm,
σ=M/W=1094310/208333=5.25N/mm2满足抗弯强度要求。
②剪应力计算:V=0.6qL=0.6*13.51*900=7295N/mm,
τmax=3V/(2A)=3*7295/(2*25000)=0.44N/mm2<[τ]=1.4N/mm2,满足抗剪强度要求。
③挠度计算:
q=(G1+G2)b=(17.5+0.35)*0.5=8.93N/mm,
ν=0.677qL4/(100EI)
=0.677*8.93*9004/(100*9000*5208333)
=0.846mm<[ν]=4mm,满足刚度要求。
3.2螺杆顶托上100*100方木受力计算计算形式取均布荷载连续板,计算参数取b=100mm,L=550mm,B=550mm,h=100mm,E=9000N/mm2,fm=13N/mm2,[τ]=1.4N/mm2,[ν]=L/250=3.2mm,A=bh=100*100=10000mm2,W=bh2/6=100*1002/6=166667mm3,
I=bh3/12=100*1003/12=8333333mm2,
①正应力计算:q=(1.2(G1+G2)+1.4GK)B=(1.2*(17.5+0.35)+1.4*4)*1=27.02N/mm,
M=qL2/10=27.02*5502/10=817355N.mm,
σ=M/W=817355/166667=4.9N/mm2满足抗弯强度要求。
②剪应力计算:V=0.6qL=0.6*27.02*550=8917N/mm,
τmax=3V/(2A)=3*8917/(2*10000)=1.33N/mm2<[τ]=1.4N/mm2,满足抗剪强度要求。
③挠度计算:q=(G1+G2)B=(17.5+0.35)*0.55=9.82N/mm,ν=0.677qL4/(100EI)=0.677*9.82*5504/(100*9000*
8333333)=0.08mm<[ν]=4mm,满足刚度要求。
3.3主梁M30调节螺杆受压稳定计算轴心稳定参数Φ0.5,螺杆强度设计值fcb=205KN/mm2,螺杆净面积A=560.6mm2,La=0.9m,Lb=0.55m。N=(1.2(G1+G2)+1.4GK)LaLb
=(1.2*(17.5+0.35)+1.4*4)*0.9*0.55=13.37KN
N/фA=13.37/(0.5*560.6)*1000
=47.7N/mm23.4主梁立杆稳定计算受压稳定计算,参数:La=0.9m,Lb=0.55m,h=1.5m,a=0.4m,i=15.85mm,A=489mm2,f=205KN/mm2,W=5080mm3,wk=0.17KN/m2。
①不考虑风荷载:N=(1.2(G1+G2+G3)+1.4QK)LaLb
=(1.2*(17.5+0.35+3.52)+1.4*4)*0.9*0.55=15.46KN
L0=h+2a=1500+2*400=2300mm
λ=2300/15.95=144查表λ=144时ф=0.332
模板稳定性:N/фA=15.46*103/(0.332*489)=95.23N/mm2<205KN/mm2立杆受压满足稳定条件。
②考虑风荷载:N=(1.2(G1+G2+G3)+0.85*1.4QK)LaLb
=(1.2*(17.5+0.35+3.52)+0.85*1.4*4)*0.9*0.55=15.05KN,M=Lah2/10=0.9*1.52/10=0.2025N.mm,MW=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4*0.2025*0.17=0.041kN.m
校核稳定性:N/фA+MW/W=15.05*103/(0.332*489)+0.041*106/5080=100.8N/mm2<205KN/mm2
立杆受压满足稳定条件。
4施工经验总结
水闸现浇机架桥需要高空支撑架,搭设时必须经过周密计算,既能保证支架的稳定,又能防止材料的浪费使用脚手管搭设高空支撑架,能根据实际受力情况调节长宽高三个方向的间距,在一定范围内具有更大的灵活性,起到节约成本的作用。
脚手管搭设高空支架施工时,应控制好立杆垂直度,减小偏心受力影响。
参考文献:
[1]《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》作者:浙江省建设厅,浙江大学等,2006.
[2]建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社,2003.
[3]刘瑞强.浅析某大桥模板工程施工技术[J].科技情报开发与经济,2010(16).
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