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所屬欄目:物理論文 發布日期:2012-09-19 08:48 熱度:
摘要:本文結合滿堂支架的工程實際,對桿件在均布荷載、集中荷載下的受力進行分析,并通過驗算,確定了桿件的空間布置,為該工程滿堂支架施工提供了理論依據。并通過該工程實例,介紹了滿堂支架搭設的一般要求,以作同行參考。
關鍵詞:滿堂支架,受力分析,驗算
1.工程概況
某現澆箱梁橋分三聯,全長224m,C50砼2095m3,跨徑組合為(3×20+4×26+3×20)m。箱梁高1.40m,為單箱雙室等高度截面連續箱梁,底部寬10.7m,頂寬15.5m。箱梁施工時,采用WKJ碗扣式支架體系。
2.初擬支架布置和構件尺寸
1)傳力系統
本橋支架設2層方木作為傳力系統,其中大方木置于碗扣式支架托撐上,截面為12cm×12cm,順橋向布置,間距0.9m;小方木置于大方木之上,截面為8cm×10cm,橫橋向布置,間距0.3m。
2)支架規格及間距
支架立桿鋼管外徑φ48mm,壁厚3.5mm,具體參數見下表。立桿采用600mm可調底座與600mm可調托撐,規格有3000mm、2400mm、1800mm、1200mm四種,空間布置為0.9m×0.6m。兩種橫桿規格為600mm、900mm,步距1.5m。
鋼管截面特性
外徑φ
(㎜) 壁厚t
(㎜) 截面積A
(cm2) 回轉半徑i
(㎝) 抗彎強度σ
(Mpa)
48 3.5 4.89 1.58 205
3)整體穩定性保證措施
為保證支架的穩定性,縱橋向及橫橋向每隔3.6m連續布置剪刀撐。縱向在支架邊緣必須設置剪刀撐,確保支架穩定。剪刀撐與地平面成45°,角度偏差小于15°,每一處與碗扣支架連接處必須用扣件緊固,必須上至底模板,下至地面。支架在箱梁寬度外各伸lm便于施工。
3.荷載及受力驗算
1)荷載
箱梁砼荷載:q1=19.95KN/m2;
模板及方木荷載q2:取q2=0.5KN/m2;
支架自重q3:q3=1.558KN/m2;
傾倒砼沖擊荷載q4:取q4=2.5KN/m2;
混凝土振搗荷載為q5:取q5=2kN/m2。
2)竹膠面板力學驗算
竹膠面板規格為2440mm×1220mm×12mm,靜曲強度:[σ]縱向≥25Mpa,[σ]橫向≥16Mpa;彈性模量:[E]縱向≥8.5×103Mpa,[E]橫向≥4.5×103Mpa,跨度/板厚=300/12=25<100,屬小撓度連續板,故按均布荷載下的四等跨連續梁計算。
支架受固定荷載和活荷載,荷載分項系數分別為1.2、1.4,則有:
q0=1.2×(q1+q2)+1.4×(q4+q5)=30.84KN/m2;
面板線荷載q=30.84×1.22=37.625KN/m;
W=bh2/6=2.928×10-5m3;
I=bh3/12=1.7568×10-7m4;
查路橋施工手冊附錄二“結構靜力計算表”得四等跨連續梁彎距系數Km=-0.107,撓度系數Kf=0.632,故:
Mmax=KmqL2=0.107×37.625×103×0.32
=362.329N•m;
σ=M/W=362.329×103/(2.928×10-5)=12.375Mpa
<[σ]橫向=16Mpa,抗彎強度滿足要求。
竹膠面板的背帶為8cm×10cm木方,凈跨徑L為220mm,故:
f=KfqL4/(100EI)
=0.632×37.625×103×0.224/(100×4.5×
103×1.7568×10-7)=0.71mm
<[f]=300/400=0.75mm,撓度滿足要求。
3)小方木力學驗算
大小方木均使用魚鱗云杉,允許抗彎強度值[σ]=13N/mm2,彈性模量E=9000N/mm2;小方木截面為8cm×10cm,間距為30cm,跨距L為60cm,按承受均布荷載的簡支梁計算:
單根方木線荷載q=0.3q0=9.252N/mm;
W=bh2/6=1.33×10-4m3;
I=bh3/12=6.67×10-6m4;
Mmax=qL2/8=9.252×103×0.62/8=416.34N•m;
σ=M/W=416.34/1.33×10-4
=3.13N/mm2<[σ]=13N/mm2,抗彎強度滿足要求。
f=5qL4/384EI=5×9.252×6004/(384×9000×6.67×10-6×1012)=0.26mm<L/400=1.5mm,撓度滿足要求。
4)大方木受力驗算
大方木截面為12cm×12cm,間距為60cm,跨距L為90cm;按集中力作用下的簡支梁進行計算;
承受小方木的集中力
P=30.84×103×0.6×0.3=5.551KN;
W=bh2/6=2.88×10-4m3;
I=bh3/12=1.728×10-5m4;
聯梁按簡支梁計算,無均布荷載下,因為n=3,n為奇數,L=900mm,所以
Mmax=(n2-1)PL/8n
=(32-1)×5.551×103×0.9/(8×3)
=1665.3N•m;
σ=Mmax/W=1665.3/(2.88×10-4)
=5.78MPa<[σ]=12MPa,強度滿足要求;
fmax=(5×n4-4n2-1)PL3/(384n3EI)
=(5×34-4×32-1)×5.551×103×9003/(384×33×9000×1.728×10-5×1012);
=0.92mm<L/400=2.25mm,撓度滿足要求。
5)支架受力驗算
①碗扣立桿分布0.9m×0.6m,單根受力計算,支架承受荷載:
q0=1.2(q1+q2+q3)+1.4(q4+q5)
=32.71KN/m2;
單根立桿受力為:
N=0.9×0.6×32710=17663N,抗壓承載能力σ=N/S=17663/489=36.12Mpa<[σ]=205Mpa,滿足承載力要求。
②支架穩定性驗算
主要驗算支架橫橋向穩定性(按雙排架計算、步距1.5m驗算)。
穩定性按下式驗算:
長細比:λ=L/i=1500/15.8=95,查JGJ166-2008規范附錄E,得φ=0.626
鋼管容許應力[N]=[σ]Aφ
=2.05×108×4.89×10-4×0.626×10-3
=62.75KN;
N=17.663KN<[N]=62.75KN,滿足穩定要求。
4.結束語:
滿堂支架施工作為一種成熟的工藝,在工程施工中得到了廣泛的應用。而滿堂支架的受力驗算,是施工環節中比較重要的節點。通過對滿堂支架的受力驗算,及在該工程的應用,為現場施工提供了理論保證和用料的依據,保證了實體施工的安全、進度和質量,起到了很好的經濟和社會效益。
[1]周水興.何兆益.皺毅松.路橋施工計算手冊.人民交通出版社,2001,第1版
[2]交通部行業標準.公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000).人民交通出版社.2000,第1版
[3]建設部行業標準.建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范(JGJ166-2008).中國建筑工業出版社,2008
文章標題:碗扣式滿堂支架受力分析與驗算
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