渡槽支架检算

渡槽拱板支架计算及说明一、工程概述石门水库灌区沥水沟渡槽位于陕西省汉中市石门水库风景区，渡槽全长169.13m，设计水流量为30m3/s，两个主墩为园端型变截面空心墩，高约24m；渡槽跨越40余米深的峡谷和G316国道，两端均与引水隧道相接。渡槽主体布置3跨钢筋砼板拱，单跨跨径43.0m，板拱设计为C25砼，共计850m3，板拱拱圈抛物线方程为：y=x2/(2×18.49),矢跨比：f/L=1/3.44,板拱宽565cm，厚度在拱脚处为120cm,在拱顶处为80cm。现浇拱圈支架采用钢管支墩贝雷架和搭设满堂钢管支架施工。二、支架结构布置1、钢管支墩贝雷架支撑结构的布置钢管支墩材料采用外径φ526mm，内径510mm，壁厚8mm的卷板焊接钢管，由于地形起伏大，钢管支墩最高21m，最低4.5m，纵向布置6排，中间跨钢支墩间距如下图所示：每排支墩横桥向布置3根，间距3m，钢管支墩中心距宽度6m;全跨布10.71233.433.410.739.4m1#墩中心线2#墩中心线中间跨钢管支墩纵向布置尺寸示意图置6排×3根/排=18根钢管支墩，桥墩两侧的支墩和排距3m的支墩两排之间用14#槽钢进行纵横向连接，步距3m，并交叉设置剪刀撑。每排钢管支墩上面担2根40b工字钢，长度9m，上面架设贝雷架，贝雷架每片长3m、高1.5m、重287kg，整跨横向布置9排,外侧两排3跨联通延伸过桥墩，每排43片；中间7排，中跨每排14片，边跨每排13片，共计366片；贝雷架间距：两外侧1排135cm，其余贝雷架间距均为90cm，贝雷架之间横向采用10#槽钢交叉连接，间距3～6m。贝雷架与拱座过渡段空隙采用9根长3.3m的20a工字钢连接，贝雷架侧支腿也采用20a工字钢，高1.3m,用钢筋与贝雷架捆绑焊接在一起，另一端直接担在桥墩或拱座顶面。每跨在贝雷架上横向摆放16#工字钢，作为满堂支架基础分配梁，每根长9m,间距90cm，共47根。2、满堂支架布置支架材料为轮扣式φ48×3.0mm钢管脚手架，满堂支架搭设在16#工字钢分配梁上。支架间距顺桥向0.9m，计41排，横桥向中间0.9m,外侧1.35m，计9排，步长120cm,竖杆视每排高度分别采用规格1.2m、1.8m、2.4m和3m钢管组合对插，钢管上下均采用可调U托做支撑，每根竖杆步距1.2m纵横分别用0.9m和1.2m短钢管连接扣紧，根据拱圈曲率每排支架高度不等，分别在1.5～12.5m之间,1.5m高度以下采用方木支撑。每排支架顶托上延横桥向垫400×15×12cm方木，每排2根对接；在拱圈底板5.65m宽范围内纵向布设10×10cm方木，方木间距25cm,横向23根，每根纵向方木下用形状不等的三角楔形木块支垫并调整拱圈底板曲率和标高，最后在顶面铺设18mm厚胶合板，宽5.65m作为拱圈底模；两侧用胶合板做侧模方木支撑，外侧用4cm厚木板各铺设0.9m宽的作业过道和工作平台，所有支架应依据搭设高度设置普通钢管剪刀撑。因为满堂支架是整个梁体最重要的受力体系，所以钢管支撑的杆件有锈蚀，弯曲、压扁或有裂缝的严禁使用。三、支架检算1、荷载（1）拱圈C25砼：P1=850/3×25KN/m3=7083.3KN（2）胶合板：P2=50.5×5.65×0.018×9.5KN/m3=48.8KN（3）拱圈侧模支撑木及拉杆：P3=50.5×1.5KN/m=75.8KN（4）10×10cm方木:P4=50.5×0.12×20根×8KN/m3=80.8KN（5）15×15cm方木：P5=8×0.152×47根×8KN/m3=67.7KN（6）三角楔形木：P6=0.15×0.12×20×47×8KN/m3=11.3KN（7）轮扣支架（含U托）：P7=42×5.65×2KN/m2=474.6KN（8）16#工字钢：P8=（9×47根×20.513kg/m=86.8KN（9）贝雷架：P9=287kg×126片=361.6KN（10）贝雷横连10#槽钢：P10=(1.8m×16×8+8.5×14)×10=34.9KN（11）20a工字钢支腿、过渡段：P11=(3+1.3+0.8)×27.93kg/m=25.6KN（12）40b工字钢：P12=9m×12根×73.878kg/m=79.8KN（13）砼施工倾倒荷载：P13=4.0Kpa×42×5.65=949.2KN（14）砼施工振捣荷载：P14=2.0Kpa×42×5.65=474.6KN（15）施工机具人员荷载：P15=2.5Kpa×42×5.65=593.3KN（16）风载：（基本风压）P16=0.6KPa×42×5.65=142.4KN（17）φ526钢管：P17=21×18×102.25kg/m=386.5KN合计：P=10977KN2、强度和刚度检算（1）胶合板底模拱板宽5.65m，底模采用18mm厚胶合板，下设10×10cm方木，间距25cm，净空15cm，胶合板所受荷载组合为（安全系数取1.3）：PJ=（P1+P2+P13+P14+P15）×1.3=（7083.3+48.8+949.2+474.6+593.3）×1.3=11894KN胶合板每米横向均布荷载q=11894/43/5.65=49KN/m竹胶合模板的力学指标取下值：〔σ〕=13MPa，〔τ〕=1.4MPa，E=9000MPa竹胶合模板选用厚度18mm，1米宽胶合板的截面几何力学特性计算结果如下：433486000181000121121mmbhI=××==322540001810006161mmbhW=××==胶合板下净空15cm，计算跨度取20cm,按简支梁进行计算：mKNqM45.202.049818122max=××==[]MPaMPaWM13σ54.5400010245σ3maxmax==×==＜(可)mmmmEIq5.0400≤2.048600090003842004953845ω44max==××××==(可)KNqV4.92.0492121max=××==[]MPaMPabhVbbhbhVbISV4.1τ≤4.018100049005.15.1128τmax32maxmaxmax==××==××=××=(可)（2）板拱底模下10×10cm方木方木承受胶合板传递的荷载，间距30cm,胶合板下纵向布置20根，下面为横向15×15cm方木做支点，间距90cm，由于受拱圈曲线限制，10×10cm方木只能按满堂支架纵向间距折线布置，长度为0.9m，20根方木所受荷载组合为（安全系数取1.3）：P10=（P1+P2+P4+P13+P14+P15）×1.3=（7083.3+48.8+80.8+949.2+474.6+593.3）×1.3=11999KN每跨方木所受均布荷载q=11999/43×0.9=251.1KN/m10×10cm方木采用油松，其力学指标取下值：〔σ〕=13MPa，〔τ〕=1.5MPa，E=10000MPa，截面几何力学特性计算结果如下：4433103.833100100121121mmbhI×=××==3322107.1661001006161mmbhW×=××==20根方木长90cm，按简支梁进行计算：mKNqM.4259.0251.1818122max=××==[]MPaMPaWM13σ.672010.716610.425σ36maxmax==×××==＜(可)mmmmEIq.32400≤.312010.383310000384900251.153845ω444max==××××××==(可)KNqV1139.0.15122121max=××==[]MPaMPabhVbbhbhVbISV5.1τ≤85.0201001001130005.1205.12012820τmax32maxmaxmax==×××==×××=×××=(可)（3）支架顶面15×15cm方木横梁方木承担小方木传递的荷载到轮扣支架，支架排距0.9m，每跨共计47排全部承担拱圈的施工荷载，每排支架方木所受荷载组合为（安全系数取1.3）：P15=（P1+P2+P3+P4+P5+P6+P13+P14+P15）×1.3=（7083.3+48.8+75.8+80.8+67.7+11.3+949.2+474.6+593.3）×1.3=12200KN每排方木受力视均布荷载q=12200/47/5.65=45.9KN/m0.9m10×10cm方木受力简图q=251.1KN/m15×15cm方木采用油松，其力学指标取下值：〔σ〕=13MPa，〔τ〕=1.5MPa，E=10000MPa，截面几何力学特性计算结果如下：4433104219150150121121mmbhI×=××==3322105631501506161mmbhW×=××==15×15cm方木下立杆间距90cm,按三等跨连续梁进行计算:mKNqKMm2.739.0.9451.022max=××==[]MPaMPaWM13σ.6610563102.73σ36maxmax==××==＜（可）KNqKVV.8249.0.9456.0max=××==[]MPaMPabhVbbhbhVbISV5.1τ≈5.61150150248005.15.1128τmax32maxmaxmax==××==××=××=（注：此项若采用1.2的安全系数结果为1.5MPa刚好满足！可！）mmmmEIqK25.2400≤48.010421910100900.945677.0100ω4444ωmax==×××××==（可）（4）、轮扣支架钢管支架纵向47排，每排9根立杆，外侧2根主要是为过道和0.9m15×15cm方木受力简图0.9m0.9mq=45.9KN/m作业平台提供支撑，按板拱下面7根立杆计算，故每全部立杆所受荷载为：（安全系数取1.3）：PK=（P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P13+P14+P15+P16）×1.3=（7083.3+48.8+75.8+80.8+67.7+11.3+474.6+949.2+474.6+593.3+142.4）×1.3=13002KN则单根立杆受力P=13002/(47×7)=37.5KN采用φ48×3.0,回转半径i=15.9mm，钢管的步距为h=1.2m,按两端铰接μ=1，则L0=kμh=1.155×1×1.2=1.386m式中L。:立杆的计算长度。对于满堂支架，L。=kμh式中k：为长度附加系数，其值取1.155，μ：压杆长度系数，h：立杆步距。长细比：λ=L0/i=1386/15.9=87.17屈服值：6.6112.1235-304σ-λ===baSS许用值：8.100200206000πσπλ===PpE则有λS≤λ≤λP属中柔度杆，则按经验公式：4.20617.8712.1304λ-σbacrσ=P/A=37500/424.1=88.4MPa≤[]MPaScr205σσ==（稳定性满足！）另外，根据《钢结构设计规范》附表3.2查得：稳定系数φ=0.679σ=N/(φA)=37500/（0.679×424.1）=130.2MPa≤〔σ〕=205MPa(稳定性符合要求!)（5）、16#工字钢贝雷架上面布置横向16#工字钢47根，间距0.9m，每根长9m，由于满堂支架立杆与贝雷架间距一致，16#工字钢只在立杆和贝雷架之间承受正压力，起支垫作用，受力简单，计算略。（6）贝雷架渡槽中跨贝雷架横向布置9排，每排14片，长度42m，中间设2个双排钢支墩，靠墩两侧为单排墩，双排墩间距3m，中间跨9m,两边跨均为12.2m，贝雷架上所受荷载组合：（安全系数取1.3）：Pb=（P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11+P12+P13+P14+P15+P16）×1.3=（7083.3+48.8+75.8+80.8+67.7+11.3+474.6+86.8+361.6+34.9+25.6+79.8+949.2+474.6+593.3+142.4）×1.3=13630KN根据贝雷架产品说明书查