高墩盖梁支架受力验算

一、概况

盖梁尺寸分为：矩形墩盖梁：12.05m（长）×2.4m（宽）×1.8m（高）及40mT梁盖梁：12.05m（长）×2.2m（宽）×1.7m（高）、30m箱梁盖梁：11.28m（长）×2.0m（宽）×1.5m（高）三种规格。本计算书以30m箱梁的盖梁为例进行验算。由于墩柱较高，采用支架搭设既不经济也影响施工进度，针对该工程特点设计便易操作的盖梁支架系统，祥见前文所述。混凝土及模板系统的恒载、施工操作的活荷载通过型钢直接传递给牛腿，牛腿递给墩柱及桩基础。

二、设计计算依据

（1）《路桥施工计算手册》

（2）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》

（3）《机械设计手册》

三、支架模板的选用

    盖梁模板：                                                                                                                                                    1.1、侧模：采用组合钢模拼装。                                                                                                                   

1.2、底模：方正部分用组合钢模拼装。                                                                         1.3、横梁：采用[10槽钢，间距40cm。                                                                                                           1.4、主梁：采用Ⅰ45a工字钢。        

1.5、楔块：采用木楔。                                                                                                                                                  1.6、穿心钢棒：采用45号钢，直径11cm。长度每边外露30cm. 

四、计算方法 

1、总荷载计算

盖梁砼荷载F1：体积32.35立方米，比重2.6吨/立方米，自重:84.11吨，合F1=84.11*9.8=824.3KN

模板重量F2：盖梁两侧各设置一根I45a工字钢作为施工主梁，长12米（工字钢荷载），q1=80.4×9.8×12×2/1000=18.9 KN；主梁上铺设[ 14a槽钢，每根长3.0米，间距为40cm，墩柱外侧各设置4根，两墩柱之间设置14根。

q2=（14+4×2）×3.0×16.9×9.8/1000=10.9KN（铺设槽钢的荷载）;                                                                                                           槽钢上铺设钢模板，每平方按0.45KN计算，

q3=（11.28×1.5×2+2×11.28+2×1.5×2）×0.45=28.08 KN

（底模和侧模、端头模的荷载）；

q4=6KN（端头三角支架自重）

F2=q1+q2+q3+q4+q4=63.88KN

F3：人员0.5吨，合4.9KN

F4：小型施工机具荷载：0.55吨，合5.4KN

F5：振捣器产生的振动力及混凝土冲击力；本次施工时采用HZ6X-50型插入式振动器，设置2台，每台振动力为5KN，施工时混凝土冲击力按5KN计，则F6=2×5+5=15KN

总荷载：

F=F1+F2+F3+F4+F5+F5=824.3+63.88+4.9+5.4+15=913.48KN

2、穿心钢棒(45号钢)受力安全分析

共有4个受力点,每点受力：Qmax =F/4=913.48/4≈228.37KN；            

钢棒截面积：S=0.055*0.055*3.14=0.0095m2                                

最大剪应力：τmax=Qmax/S=228.37/0.0095=24.04Mpa                            

45号钢钢材的允许剪力： [τ]=125Mpa

则[τ] =125 ＞τmax=24.04Mpa    

结论：穿心钢棒(45号钢)受力安全                   

3、I45a工字钢主梁受力安全分析

   I45a工字钢受力图见图4-3 工字钢主梁受力简图

图4-3 I45a工字钢主梁受力简图

工字钢均布荷载：q=F/2/12=913.48/2/12=38.06KN/m

R1=R2=F/4=228.37KN

I45a工字钢的弯矩图及剪力图见图4-4 I45a工字钢主梁弯矩图及图4-5I45a工字钢主梁剪力图

图4-4 I45a工字钢主梁弯矩图          

工字钢最大弯矩Mmax= 122.63KN*m                

单根工字钢最大弯曲正应力：

σmax=Mmax/Wx=122.63*1000/0.0014329=85.58Mpa  (wx可以查得)                                                                  

         【钢材的容许弯曲应力】      [σw]=220Mpa  

 安全系数取2 ：[σw]/2 =220/2=110＞σmax =85.58Mpa   

图4-5 I45a工字钢主梁剪力图

单根工字钢最大弯曲剪应力：

τmax= QmaxSz/(Iz*d)

135.12*103*38.6*10-6

= ----------------------------

(3.224*10-4)*(11.5*10-3)

=1.1Mpa        

[τ]=125Mpa [采用的I45a号钢 ] 

    安全系数取2则：[τ]/2=125/2=62.5＞1.1Mpa   

挠度：            

ql4        24a2

         f=  ------(5- ------- )    （路桥计算手册）

384EI       l2       

      38.06*7.14                                       24*2.452  

=--------------------------（5-  -----------）

  384*(206*109)*(3.224*10-4)          7.12   

=8.1mm；                 

[f]=12000/400=30mm f<[f]

  结论：I45a工字钢主梁受力安全                

4、底板[14a横梁受 力安全分析

共22根[14a，单根受力：F/22=913.48/22=41.52KN，均布荷载分布：          q=41.52/1.8=23.1KN/m                                                     

图4-6 [14a横梁受力简图

最大弯矩Mmax=q*L*L/8=23.1*1.8*1.8/8=9.34KN.m （Mmax=ql2/8）       

最大弯应力：σmax=Mmax/WX

9.34*1000

=----------

80.5*10-6

=116.0Mpa  (δ=Mmax/wx)     

安全系数取1.5 则：[σ]/1.5=220Mpa/1.5=146.7＞116.0Mp

图4-7[14a横梁弯矩图

最大剪力：Qmax=41.52/2=20.76KN                                       

最大弯曲剪应力：

τmax=QmaxSz/(Iz*d)

20.76**103*8.12*10-6

=----------------

 (5.637*10-6*6*10-3)

= 5.0Mpa      

[τ]=125Mpa

安全系数取2则：[τ]/2=125Mpa/2 =62.5Mpa＞5.0Mpa  

挠度：            

5ql4        

         f=  ------    （路桥计算手册）

384EI             

      5*23.1*1000*1.84                                       

=--------------------------

  384*(206*109)*( 5.637*10-6)          

=2.7mm；                 

[f]=1800/400=4.5mm f<[f]    

 结论：14a槽钢受力安全,挠度满足要求   

综上所述：以10cm粗的钢棒作为牛腿，以12m/根I45a工字钢作为受力主纵梁，［14a@40cm槽钢作为受力次横梁的盖梁模板支架体系受力安全。