钢管桩支架受力验算

1新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书一、计算依据⑴《建筑施工碗扣钢管脚手架安全技术规范》⑵《钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程》⑶《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》（⑷《钢结构》上、下册/中国工业出版社⑸《结构力学》/高等教育出版社⑹《材料力学》/高等教育出版社二、工程概况新邕宁邕江特大桥92+168+92米连续梁边跨现浇段对应节段为23#段，节段长7.9m，中心梁高9m，梁底宽为6.5m,梁顶板宽9m，顶板厚55㎝，腹板厚45㎝，底板厚50㎝，设计混凝土方量为165m3。三、现浇钢管桩支架模板方案钢管桩立柱基础采用C30混凝土条形基础，基础宽1-1.2m，高1m。钢管立柱下部通过焊接与预埋在基础上的80*80*2cm钢板相连，钢管桩立柱高23m，纵向间距2.25m，横向间距腹板下2.5-3.97m。横梁梁采用2I40工字钢，I40工字钢上横向铺设I32工字钢，间距0.6m。在I32工字上搭设碗扣支架支撑梁体底模，支架横纵向步距腹板下为0.6m，纵向步距0.6m，水平杆步距0.6m。支架顶托上横向铺15×15cm方木，在15×15cm方木上纵向铺10×10cm方木为加劲肋木，方木净距为20cm。底模板采用18mm优质竹胶板，侧模采用18mm优质胶木板，加劲肋木为10×10cm方木，间距30cm，背楞采用2[10槽钢，背楞间距60cm，2新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书拉杆采用φ20精扎螺纹钢，间距80cm。通过设计文件该地段位于邕江岸边，为弱风化灰岩，承载力为400Kpa。清楚表层草皮及泥土到弱风化灰岩基础，按照钢管桩支架横向布置设置三道C30砼横梁，宽度1.2m，长度10m，高度1m。每道横梁在中部设置一道伸缩缝，按照钢管桩布置位置埋好预埋件。预埋前必须由测量班用全站仪对平面控制点位置进行精确放样。支架模板具体布设尺寸见《支架模板布设示意图》。四、受力检算1、计算参数竹胶木板：50MPa（横向）E=7.4×103Mpa油松、新疆落叶松、云南松、马尾松：[σ]=12MPa(顺纹抗压、抗弯)[τ]=1.3MPaE=9*103MPa热轧普通型钢：[σ]=190MPa[τ]=110MPaE=2.06×105MpaI40b:A=96.2cm2，Ix=22800cm4，Wx=1140cm3。I32b:A=76cm2，Ix=11600cm4，Wx=692cm3。钢管柱Ф630*10：A=233cm2,I=1.113*105cm4,W=3.53*103cm3，i=21.9cm。2、荷载（取腹板处为计算对象，此处混凝土自重荷载最大）计算钢筋混凝土自重荷载：q1=26KN/m3×6=156kN/m2施工人员及机具荷载：q2=2.5kN/m2泵送砼冲击荷载：q3=3.5kN/m2振捣砼产生荷载：q4=2kN/m23新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书3、底模竹胶板受力检算荷载分项系数取1.2。则作用在底模上的最大均布荷载为：q=1.4*(q1+q2+q3+q4)=1.2*(156+2.5+3.5+2)=196.8kN/㎡（1）、强度验算竹胶板厚1.8cm,竹胶板下垫10×10cm肋木，肋木间距20cm，则竹胶板净跨距为20cm。按一跨简支进行验算，如下图所示：荷载：q=128.156kN/m截面抵抗矩：W=bh2/6=1*0.0182/6=0.000054m3截面惯性矩：I=bh3/12=1*0.0183/12=4.86*10-7m4跨中弯矩：M=ql2/8=196.8*0.22/8=0.984kN.m故跨中最大应力：σ=M/W=0.984/0.000054=18222kPa=18.22Mpa[σ]=50Mpa强度满足要求。（2）、刚度验算从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：q20cm4新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书f=0.677qL4/100EI=0.677*196.8*0.24/(100*6.1*106*4.86*10-7)=0.584mm＜300/400=0.75mm挠度满足要求。4、底模10×10cm方木受力验算：（1）、强度验算腹板下荷载最大，取腹板下的模板肋木进行验算。竹胶板下采用10×10cm肋木，肋木间距20cm，肋木下垫15×15cm承重方木，15×15cm承重方木间距60cm，故10×10cm肋木跨度为60cm，对其按两跨连续梁进行验算，如下图所示：作用在肋木上的荷载为：q=196.8*0.2=39.36kN/m截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1*0.12/6=1.7*10-4m3截面惯性矩：I=bh3/12=0.1*0.13/12=8.3*10-6m4最大弯矩：M=0.125ql2=0.125*39.36*0.32=0.44kN.m故最大弯曲应力：σ=M/W=0.44/(1.7*10-4)=2588kPa=2.6Mpa[σ]=12Mpa最大剪力：V=0.625ql=0.625*39.36*0.3=7.38kNτ=3V/2A=3*7.38/(2*0.01)=1107kPa=1.1Mpa[τ]=1.3Mpa强度满足要求。q60cm60cm5新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书（2）、刚度验算挠度：f=5ql4/384EI=5*39.36*0.64/(384*9*106*8.3*10-6)=0.08cm[f]=L/400=60/400mm=0.15cm挠度满足要求。5、腹板下15×15cm方木验算15×15cm方木主要承受来自10×10cm方木传来的集中力作用。计算宽度按支架横桥向布置间距@=0.6m，跨度按碗扣支架顺桥向布置间距L=0.6m。（1）、强度验算荷载:q1＝q×1.2＝39.36*1.2=47.232KN/m弯矩M=（1/8）×q×L2＝（1/8）×47.232×0.62＝2.215KN.m截面抵抗矩：W=bh2/6=0.15*0.152/6=0.00056m3截面惯性矩：I=bh3/12=0.15*0.153/12=0.000042m4故跨中最大应力：σ=M/W=2.215/0.00056=3955kPa=3.955Mpa[σ]=12Mpa满足要求。（2）、刚度验算最大挠度：f=5ql4/384EI=5*47.232*0.64/(384*9*106*4.2*10-5)=0.02cm[f]=L/400=60/400mm=0.15cm挠度满足要求。6、2I32b工字钢受力验算I32b工字钢间距0.6m，铺设在I40b工字钢纵梁上，为简便起见，将6新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书其上部荷载近似看成均布荷载分布。按三跨连续梁进行验算，荷载布置如下图所示：荷载：腹板下为：g1=196.8*0.6=118.08kN/m底板下为：g2=1.4*(26*0.5+2.5+3.5+2)*0.6=17.64kN/m翼缘板下为：g3=1.4*(26*0.55+2.5+3.5+2)*0.6=18.672kN/m经结构力学求解器计算：最大弯矩在AB及CD跨中：Mmax=44.95kN.m最大应力：σ=M/W=44.95*103/692=64.96Mpa[σ]=190Mpa强度满足要求。最大剪力在中支点处：V=37.86kN剪应力：τ=3v/(2*A)=3*37.86*10/(2*76)=7.42Mpa[τ]=110Mpa满足要求。7、2I40b工字钢受力验算2I40b工字钢承受来自2I32b工字钢的集中力荷载，计算简图如下：g1g13m3m3m1.25m0.45m5.6m0.45m1.25mg2ABCDg3g37新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书集中力荷载F取2I32b工字钢验算中的最大支反力R=37.86kN。经结构力学求解器计算可得：最大弯矩：Mmax=392kN.m最大应力：σ=M/W=392*103/（2*1140）=171.9Mpa[σ]=190Mpa强度满足要求。最大剪力：V=365kN剪应力：τ=3v/(2*A)=3*365*10/(2*96.2)=56.9Mpa[τ]=110Mpa满足要求。8、Ф630钢管桩立柱受力验算Ф630*12钢管立柱按轴心受压杆件进行验算。最大轴向压力N=365kN。截面面积：A=233cm2，回转半径：i=21.9cm,000强度检算：N/A=365*10/233=15.66Mpaf=190Mpa强度满足要求。弯矩作用平面内稳定性检算：9.6mFAB16*0.6m8新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书计算长度l0=μl=0.7*22.68=15.876m。长细比λ=l0/i=1587.6/21.9=72.5[λ]=100杆件刚度符合要求。由λ=72.52查表可得稳定系数φx=0.813故有N/(φxA)=365*10/(0.813*233)=19.3Mpaf=190Mpa符合要求。9、地基承载力检算Ф630钢管立柱支承在预埋在C30砼条形基础上的80*80*2cm钢板上，条形基础宽1.2m，高1m。条形基础浇筑在弱风化灰岩上，地基承载力为400kPa以上。C30砼条形基础所受钢板压应力σ=P/A=365/(0.8*0.8)=570kPa=0.57Mpa[σ]=10Mpa符合要求。混凝土应力扩散按450计算，则地基土所受应力为：σ=P/A=365/(1.0*2.4)=152.1kPa[σ]=400kPa符合要求。综上计算，该钢管桩支架模板受力满足要求。