墩柱承重结构受力计算书

盖梁施工承重结构受力计算书一、工程概况**桥盖梁尺寸及墩柱距离为标段最大，处于最不利施工情况，所以本计算书以安大线支线上跨桥盖梁为例进行受力计算。盖梁尺寸为13.4×1.45×1.7m的盖梁结构图如图1所示。图1盖梁结构图(单位：cm)二、盖梁抱箍法结构设计及受力计算1、结构设计由于本合同段圆柱墩较底低，且数量多，经综合比选，选用在墩身上设置抱箍，采取抱箍+千斤顶+承重梁+分配梁作为施工支架进行盖梁施工。盖梁抱箍法施工支撑平台采用在两圆柱上各设置一个由2cm厚、50cm宽钢板制成的抱箍，并用2cm厚钢板制成牛腿，在墩柱两侧牛腿上各放置一个40吨机械千斤顶，后架设长13m的I45a工钢作为支架的承重梁，上部铺设间距50cm长2.7m的I14a工钢作为分配梁，分配梁上铺设盖梁底模。盖梁抱箍法支架如下图所示。图2盖梁抱箍法支架总体布置图2、受力计算1荷载类型（1）支架自重1F拟采用45a型工字钢作为主承重梁，每侧布置一道，单根长14.2米，计算长度取13.4米。分配横梁采用14a工字钢，单根长度2.5m，间距50cm，共布置19道1F=45F+14F=80.38*13*2+16.88*2.7*19=2955.824kg=29.56KN换算到每根主梁：均布荷载q1=29.56/12/2=1.23KN/m（2）模板自重2F模板自重按均布荷载加载在分配梁上。模板自重取80kg/m22F=80*｛9.5*1.9+（12.3+9.5）*1.6+0.85*1.9*2+1.59*1.9*2｝=4976.16kg=49.76KN产生的均布荷载取q2=49.76/2/12=2.1KN/m（3）新浇砼容重3F新浇砼按照各分配梁对应的盖梁高度按均布荷载加载在分配梁上，新浇砼容重取3/24mKN。混凝土总方量为36.77m3，钢筋总重6.68T。3F=26×32=832KN，换算到每根主梁：均布荷载q3=3F/2/13.4=31.1KN/m；（4）施工人员、机具、堆放荷载4F施工人员、机具、堆放荷载4F按均布荷载加载在分配梁上。施工人员、机具、堆放荷载取1.5KN/m24F=1.5*12.3*1.9=35.06KN换算到每根主梁：均布荷载q4=35.06/2/12=1.46KN/m（5）倾倒砼时产生的冲击荷载5F倾倒砼时产生的冲击荷载按均布荷载加载在分配梁上，倾倒砼时的冲击荷载取1.5KN/m25F=1.5*12.3*1.9=35.06KN换算到每根主梁：均布荷载q5=35.06/2/12=1.46KN/m（6）振捣砼产生的荷载6F振捣砼产生的荷载按均布荷载加载在分配梁上，振捣砼时的荷载取1.5KN/m26F=1.5*12.3*1.9=35.06KN换算到每根主梁：均布荷载q6=35.06/2/12=1.46KN/m2受力计算（1）主梁计算①荷载组合：荷载组合：1.5×（q1+q2+q3+q4+q5+q6）1.5（1.23+2.1+31.1+1.46+1.46+1.46）=58.21KN/m；②计算简图：③弯矩计算：a)弯矩图：b)最大弯距：A、B点弯矩：M1=-1/2×58.21×2.92=-244.79KN·m，跨中弯矩：M2=qlx/2｛（1-a/x)(1+2a/l)-x/l｝=175.5KN·m，(x=a+l/2)则：Mmax=M2=244.79KN·m；c)截面抗弯模量W拟选用工字钢为主梁，允许应力[σ]=190MPa，[σ]=Mmax/w，w=Mmax/[σ]=244.79/(190×103)=1.288m3=1288cm3，选用45a工字钢W=1432.9cm31288cm3，可满足强度要求；④挠度验算：将均布力q由A、B点分成三段进行挠度叠加计算，计算结果公式如下（以竖直向上位移为正）：221qa221qaa)a、b点挠度：ya=yb=qal3/24EI(6a2/l2+3a3/l3-1)ya=yb=1.84mmb)跨中挠度：y跨中=ql4/384EI(5-24a2/l2)=11.25mmc)最大挠度验算：45a工字钢惯性矩：I=32241cm4=3.224×10-4m4，弹性模量E=2.1×105MPa，ymax=y跨中=11.25mm则：ymax/l=11.25×10-3/7.6=1/400挠度满足要求。即：主支撑梁强度及挠度满足施工使用要求，故主梁采用45a工字钢。(2)分配横梁计算分配横梁采用14工字钢，间距d=50cm。盖梁支架整体模型①计算简图弯矩图：②荷载：221qa221qa荷载组合：F=1.5(F2+F3+F4+F5+F6)=1.5(49.76+949.28+35.06+35.06+35.06)=1656.33KNq=1656.33/1.9/19=45.88KN/m③弯矩计算：a)最大弯距：A、B点弯矩：M1=-1/2×45.88×0.252=-1.434KN·m跨中弯矩：M2=qLx/2｛（1-a/x)(1+2a/L)-x/L｝=KN·m(x=a+L/2)则：Mmax=M2=17.901KN·m；b)截面抗弯模量W拟选用工字钢为主梁，允许应力[σ]=190MPa，[σ]=Mmax/w，w=Mmax/[σ]=17.901/(190×103)=0.094m3=94cm3，选用14工字钢W=101.7cm394cm3，可满足强度要求；④挠度验算：14工字钢惯性矩：I=712cm4=0.0712×10-4m4，弹性模量E=2.1×105MPa，将均布力q由A、B点分成三段进行挠度叠加计算，计算结果公式如下（以竖直向上位移为正）：当X=A+L/2时，fmax=ql4/384EI(5-24a2/l2)=1.3mm则：ymax/l=1.3×10-3/7.4=1/400挠度满足要求。即：选用14工字钢可以满足施工要求。（3）钢抱箍承重验算①荷载计算：1F=45F+14F=80.38*13*2+16.88*2.7*19=2955.824kg=29.56KN2F=80*｛9.5*1.9+（12.3+9.5）*1.6+0.85*1.9*2+1.59*1.9*2｝=4976.16kg=49.76KN3F=832KN，4F=1.5*12.3*1.9=35.06KN5F=1.5*12.3*1.9=35.06KN6F=1.5*12.3*1.9=35.06KN荷载组合：F=(F1+F2+F3+F4+F5+F6)=(29.56+49.76+832+35.06*3)=1016.5KN，则分配到每个抱箍上的荷载Q=F/2=508.25KN；②螺栓数目计算抱箍体需承受的竖向压力N=508.25kN抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426页：M24螺栓的允许承载力：[NL]=Pμn/K式中：P---高强螺栓的预拉力，取225kN;μ---摩擦系数，取0.4；n---传力接触面数目，取1；K---安全系数，取1.7。则：[NL]=225×0.4×1/1.7=52.9kN螺栓数目m计算：m=N’/[NL]=508.25/52.9=9.6≈10个，取计算截面上的螺栓数目m=12个。则每条高强螺栓提供的抗剪力：P′=N/15=508.25/12=42.35KN[NL]=52.9kN故能承担所要求的荷载。③螺栓轴向受拉计算钢抱箍与立柱之间夹垫6mm厚黑橡胶皮，橡胶与钢抱箍用万能胶紧密粘合。计算摩阻力系数取橡胶与混凝土磨擦系数，μ=0.4。抱箍产生的压力Pb=Q/μ=508.25kN/0.4=1270.625kN由高强螺栓承担。则：N’=Pb=1270.625kN根据钢结构设计规范《7.2紧固件连接》有相关条款：螺栓受拉承载力计算公式如下：查阅相关资料可知螺栓抗拉强度为400N/mm2。螺栓连接的强度设计（N/mm2）根据公式可计算：螺栓承载力Nt=3.14*24*24*400/4=180864N=180.9KN抱箍的压力由12条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N1=Pb/12=1270.625kN/12=105.89kNNt=180.9KNσ=N”/A=N′（1-0.4m1/m）/A式中：N′---轴心力m1---所有螺栓数目，取：10个A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=1270.625×(1-0.4×12/12)/12×452=140.56MPa＜[σ]=200MPa要求用16Mn高强螺栓可满足强度要求,满足《钢结构设计规范》中的强度要求；④求螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015力臂M1=0.15×105.89×0.015=0.238KN.m2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2[式中L2=0.011(L2为力臂)]=0.15×105.89×cos10°×0.011+105.89×sin10°×0.011=0.374KN·mM=M1+M2=0.238+0.374=0.612(KN·m)=61.2Kg.m[M]=1.3*M=1.3*61.2=79.56(kg·m)所以要求螺栓的扭紧力矩M≥79.56(kg·m),故采用24个M24高强螺栓满足《钢结构设计规范》中的扭力矩要求；3）抱箍的应力计算：拉力P1=1417.225（KN）抱箍壁采用面板δ20mm的钢板，抱箍高度为0.5m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.02×0.50=0.01(m2)σ=P1/S1=1270.625/0.01=127.063(MPa)＜140Mpa,满足《钢结构设计规范》中的强度要求；(4)对拉螺杆强度验算盖梁侧模采用φ20圆钢加工对拉螺杆，安装间距d=100cm，在模板上、下布置两层，验算以下层螺杆为抗拉强度验算对象①荷载计算：混凝土侧压力：q1=1/3γd·H2=1/3×26×1×1.62=22.19KN，混凝土振捣及倾倒产生的附加压力：q2=8.0×1×1.6=12.8KN，荷载组合：q=q1+q2=22.19+12.8=35KN。②对拉螺杆强度验算：σD=q/SD=35×103/(π×102)=111.41MPa[σs]L=190MPa，即对拉螺杆强度满足施工使用要求。待施工影响范围内的立柱混凝土强度达到一定值后，采用吊机配合架设抱箍。钢抱箍安装完后，安装千斤顶并在其上架设主支撑梁，两根主支撑梁之间应用4根M20的对拉螺杆穿孔对拉固定（两端靠近抱箍处各设置2根）并与抱箍连结紧密。之后在主支撑梁上铺设分配横梁、盖梁底钢模。盖梁底钢模与立柱之间应夹贴一层双面胶或止浆条。底模间采用螺栓连接，中间夹贴双面胶或止浆条。底钢模铺设、拼装完毕后应由测量复核盖梁底标高，可通过调整千斤顶高度进行底模标高调整。