墩柱承重结构受力计算书

1、 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)2、 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13

2、m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 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 =+=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=1.23 KN/m（2）模板自重模板自重按均布荷载加载在分配梁上。模板自重取80kg/

3、m2=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。混凝土总方量为36.77m3，钢筋总重6.68T。=26×32=832KN，换算到每根主梁：均布荷载q3=/2/13.4=31.1KN/m；（4）施工人员、机具、堆放荷载施工人员、机具、堆放荷载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/m2=1.5*12.3*1.9=35.06KN

4、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 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/m2=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/m2=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 荷载组合：荷载组合：1.5×（q1+q2+q3+q4+q5+q6）

5、1.5（1.23+2.1+31.1+1.46+1.46+1.46）=58.21KN/m； 计算简图： 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=190MPa，=Mmax/w，w= Mmax/=244.79/(190×103)=1.288m3=1288cm3，选用45a工

6、字钢W=1432.9cm3>1288cm3，可满足强度要求； 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）：a) 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= <

7、; 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 计算简图弯矩图： 荷载：荷载组合：F=1.5(F2+F3+F4+F5+F6) =1.5(49.76+949.28+35.06+35.06+35.06)=1656.33KN q=1656.33/1.9/19=45.88KN/m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&#

8、183;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=190MPa，=Mmax/w，w= Mmax/=17.901/(190×103)=0.094m3=94cm3，选用14工字钢W=101.7cm3>94cm3，可满足强度要求； 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(5-2

9、4a2/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 荷载计算：=+=80.38*13*2+16.88*2.7*19=2955.824kg=29.56KN=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=832KN，=1.5*12.3*1.9=35.06KN=1.5*12.3*1.9=35.06KN=1.5*12.3*1.9=35.06KN荷载组合：F=(F1+F2+F3+F4+F5+F6

10、) =(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； 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=Pn/K式中：P-高强螺栓的预拉力，取225kN; -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=9.610个，取计算截面上的螺栓数目m=12个。则每

11、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。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，=0.4。抱箍产生的压力Pb= Q/=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400 N/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=1

12、80864N=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=105.89kN<Nt=180.9KN=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=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1270.625×(1-0.4×12/12)/12×452 =140.56MPa=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；求螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1

13、=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=1×Ncos10°×L2+Nsin10°×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

14、·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M79.56(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20mm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)=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20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 荷载计算：混凝土侧压力：q1=1/3d·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。 对拉螺杆强度验算：D=q/SD=35×103/(×102)=111.41MPa<sL=190MPa