液压爬模计算书

1、虎门二桥S4标坭洲水道桥主塔液压爬模计算书（A版）广东省长大公路工程有限公司虎门二桥S4标项目经理部2015年7月目录1计算依据- 1 -2爬模结构图- 1 -3架体受力分析- 2 -3.1计算工况- 2 -3.2计算荷载- 2 -3.3荷载组合- 4 -3.4计算结果- 4 -4埋件、重要构件和焊缝计算- 9 -4.1单个埋件抗拔力计算- 9 -4.2锚板处混凝土局部受压抗压力计算- 9 -4.3受力螺栓的抗剪力和抗拉力的计算- 9 -4.4爬锥处的局部受压抗剪力计算- 9 -4.5导轨梯档抗剪力计算- 9 -4.6承重插销抗剪力计算- 9 -4.7附墙撑强度验算- 9 -5模板验算- 9

2、-5.1混凝土侧压力计算- 9 -5.2面板验算- 10 -5.3木梁验算- 11 -5.4背楞验算- 13 -5.5组合挠度- 14 -5.6对拉杆验算- 14 -坭洲水道桥主塔液压爬模计算书1 计算依据1）虎门二桥工程施工设计图纸2）建筑结构荷载规范（GB 50009-2001） 3）钢结构设计规范（GB 50017-2003）4）混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）5）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002）6）钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）7）液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2010）2 爬模结构图爬模由预埋件、附墙装

3、置、导轨、支架、模板及液压动力装置组成，如下图所示。图1 爬模结构图3 架体受力分析3.1计算工况（1）施工工况（7级风荷载、自重荷载和施工荷载），此工况包括浇筑混凝土和绑扎钢筋，爬模装置在正常施工状态和遇有7级风荷载施工时均能满足设计要求。（2）爬升工况（7级风荷载、自重荷载和施工荷载），此工况包括导轨爬升、模板爬升，爬升装置在7级风荷载下进行爬升能满足设计要求。（3）停工工况（施工阶段设计风荷载和自重荷载），在此工况既不施工也不爬升，模板之间用对拉螺栓坚固连接等可靠的加固措施，爬模装置能在施工阶段设计风荷载下满足设计要求。3.2计算荷载（1）混凝土荷载（侧压力）：由模板对拉杆承受。（2）根

4、据液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2010），上操作平台施工荷载标准值应取4.0kN/m2；下操作平台施工荷载标准值应取1.0kN/m2；吊平台施工荷载标准值应取1.0kN/m2，但不参与荷载组合。（3）爬模的每件液压缸的推力为100kN。（4）风荷载k=gzsz0k-风荷载标准值（kN/m2）;gz-高度Z处的风振系数，按建筑结构荷载规范中公式计算取1.398；s-风荷载体型系数，按各种截面的杆件取1.3；z-风压高度变化系数，主塔高260m，地面粗糙度按A级考虑，查表取3.016；0-基本风压，0=v021600，但不得小于0.3kPa。7级风荷载取v0=17.1m/s，施工阶段

5、设计风荷载为29.2m/s。表1 风荷载计算表风速0(kPa)gzszk(kPa)7级风17.10.31.3981.33.0161.644施工阶段风29.20.5331.3981.33.0162.922沿垂直方向将荷载转化为线荷载：7级风荷载：1.644×17.122/4=7.037kN/m9级风荷载：2.040×17.122/4=8.732kN/m3.3荷载组合根据液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2010），按以下规定进行。3.4计算结果使用MIDAS-CIVIL对架体进行建模，按以上计算参数取值，对上述三种工况进行分析，得到如下结果。施工工况（1）上操作平台验

6、算强度验算施工工况下，上操作平台组合应力图、剪力图如下图所示。由图可知，上操作平台最大组合应力为210MPa，小于容许应力值215MPa，满足要求。上操作平台最大剪应力为82MPa，小于容许应力值125MPa，满足要求。图2 施工工况上操作平台组合应力图图3 施工工况上操作平台剪应力图刚度验算施工荷载下，上操作平台整体变形图如下图所示。由图可知，架体最大变形为4.1mm。将上操作平台上横梁单独取出，如图5所示，即横梁相对变形为2.6mm-1.2mm=1.4mm<L/400=1426/400=3.565mm，满足要求。悬臂部分变形图如图6所示，其相对变形为2.1-1.7=0.4mm<

7、L/500=260/500=0.52mm，满足要求。其余杆件相对变形较小均能满足要求。图4 施工工况上操作平台整体变形图图5 施工工况上平台上横梁变形图图6 施工工况上平台上横梁悬臂变形图稳定性验算如下图所示，为施工工况下上操作平台轴力图，上平台下立杆轴力较大，且长细比较大，故对其进行稳定性验算。上平台下立杆：杆件为双14a槽钢，需对两个主平面同时进行稳定性验算。mmmm计算长度：mmB类截面，B类截面，承重三脚架斜撑：杆件为165×5圆管，只需在对称轴平面进行稳定性验算。mm计算长度：mmA类截面，承重三脚架斜撑稳定性满足要求。分析结果汇总如表2所示。表2 风荷载计算表杆件内力规格

8、截面积mm2长细比稳定系数应力值（MPa）上平台下立杆64.4双14a槽钢370241.6承重三脚架斜撑58.4165×5圆管251368.90.84531.5（2）爬升工况强度验算爬升工况下，架体组合应力图、剪力图如下图所示。由图可知，架体最大组合应力为123MPa，小于容许应力值215MPa，满足要求。架体最大剪应力为43MPa，小于容许应力值125MPa，满足要求。刚度验算施工荷载下，架体整体变形图如下图所示。由图可知，架体最大变形为1.2mm，位于上平台上横梁。将上平台上横梁单独取出，如图5所示，即横梁相对变形为1.2mm-0.7mm=0.5mm<L/400=1426/

9、400=3.565mm，满足要求。悬臂部分变形图如图6所示，其相对变形为0.9-0.8=0.3mm<L/500=260/500=0.52mm，满足要求。其余杆件相对变形较小均能满足要求。稳定性验算（3）停工工况强度验算停工工况下，架体组合应力图、剪力图如下图所示。由图可知，架体最大组合应力为118MPa，小于容许应力值215MPa，满足要求。架体最大剪应力为41MPa，小于容许应力值125MPa，满足要求。刚度验算施工荷载下，架体整体变形图如下图所示。由图可知，架体最大变形为1.2mm，位于上平台上横梁。将上平台上横梁单独取出，如图5所示，即横梁相对变形为1.3mm-0.6mm=0.7m

10、m<L/400=1426/400=3.565mm，满足要求。悬臂部分变形图如图6所示，其相对变形为1.0-0.8=0.2mm<L/500=260/500=0.52mm，满足要求。其余杆件相对变形较小均能满足要求。稳定性验算4 埋件系统计算4.1单个埋件抗拔力计算根据建筑施工计算手册，按锚板锚固锥体破坏计算埋件的锚固强度如下：假定埋件到基础边缘有足够的距离，锚板螺栓在轴向力F作用下，螺栓及其周围的混凝土以圆锥台形从基础中拔出破坏（如上图所示）。分析可知，沿破裂面作用有切向应力s和法向应力s，由力系平衡条件可得：F=Assin+scos由试验得：当b/h在0.191.9时，=45

11、76;，s=0.0203fc，代入式中得：F=2×0.0203/sin45°×fc2h2cot45°+bh =0.1fc0.9h2+bh式中：fc混凝土抗压强度设计值（15N/mm2）; h破坏锥体高度（通常与锚固深度相同）（400mm）； b锚板边长（120mm）。所以F=0.1fc0.9h2+bh=0.1×150.9×4002+120×400=288kN经MIDAS计算，埋件所受最大拔力为215.1kN。满足要求。4.2锚板处混凝土局部受压抗压力计算根据混凝土结构设计规范局部受压承载力计算：FL=1.35cLfcALnL

12、=AbAL式中：FL局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（kN） fc混凝土轴心抗压强度设计值；（15N/mm2） c混凝土强度影响系数；（查值为1） L混凝土局部受压时的强度提高系数；（2） AL混凝土局部受压面积；（mm2） ALn混凝土局部受压净面积；（80mm×80mm） Ab局部受压计算底面积；（mm2）。所以，FL=1.35×1×2×15×6400×10-3=259.2kN。经MIDAS计算，锚板处混凝土局部最大压力为215.1kN。满足要求。4.3爬锥处的局部受压抗剪力计算根据混凝土结构设计规范局部受压承载力计

13、算：FL=1.35cLfcALnL=AbAL式中：FL局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（kN） fc混凝土轴心抗压强度设计值；（15N/mm2） c混凝土强度影响系数；（查值为1） L混凝土局部受压时的强度提高系数；（2） AL混凝土局部受压面积；（mm2） ALn混凝土局部受压净面积；（mm2） Ab局部受压计算底面积；（mm2）。ALn=×602-×32.82=7929.9mm2所以，FL=1.35×1×2×15×7929.9×10-3=321.2kN经MIDAS计算，爬锥处最大剪力为96.3kN。满足要求

14、。4.4受力螺栓的抗剪力和抗拉力的计算材料：40Cr受力螺栓为M42螺纹，计算内径为36mm；截面面积为：1017.9mm2；受力螺栓的抗压、抗拉、抗剪强度查表可知：抗拉屈服强度f=785N/mm2，抗剪强度为fv=400N/mm2。根据手册拉完构件计算式计算：（1）抗剪验算：=FvA=96.3×10001017.9=94.6MPa<400MPa（2）抗拉验算：=FvA=215.1×10001017.9=211.3MPa<785MPa4002+7852=94.64002+211.37852=0.13<14.5承重插销抗剪力计算承重插销设计承载200kN。根

15、据图纸可知承重插销断面尺寸为：×21×21=1385.4mm2，材料Q235钢的抗剪强度为125MPa，承重插销受剪时，共有两个剪切面，所以承重插销的承载力为：2×1385.4×125=346kN>200kN。满足要求。4.6附墙撑强度验算根据MIDAS计算结果，附墙撑位置最大反力为124.1kN，附墙撑的材料为56的圆钢，长度L=750mm，长细比=750/56=13.4<=350，只验算强度即可。A=r2=2436mm2=FN=121.4×103/2436=49.8MPa<=215MPa，满足要求。5 模板验算5.1混凝土

16、侧压力计算混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。新浇混凝土对模板侧向压力分布见下图。在建筑施工模板安全技术规范(GBJ162-2008)中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算，并取其中的较小值：Pmax=0.22t0K1K2V1/2 Pmax=H式中：Pmax -新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；-混凝土的重力密度（kN/m3），取25kN/m3t0-新浇混凝土的初凝时间（h），t0=200/（T+15）=8h；V-混凝土

17、的浇灌速度（m/h），取2m/h；h-有效压头高度；H-混凝土浇筑层（在水泥初凝时间以内）的高度（m），按4.5m；K1-外加剂影响修正系数，掺外加剂时取1.2；K2-混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；5090mm时，取1；110150mm时，取1.15。Pmax=0.22t0K1K2V1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×21/2=85.87kN/m2则有效压头高度：h=Pmax/=85.87/25=3.43mPmax=H=25×4.5=100kN/m2由计算比较可知：新浇混凝土对模板侧向压力按其中的

18、较小值85.87kN/m2，考虑倾倒混凝土时产生的水平荷载4kN/m2，分别取荷载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总设计值为1.2×85.87kN/m2+1.4×4kN/m2=108.64kN/m2。5.2面板验算面板采用21mm厚进口维萨板，将面板视为两边支撑在木工字梁上的多跨连续板计算，根据图纸面板长度取一块面板的长度6480mm，木梁间距为270mm，即面板可看作24跨连续板；宽度可取背楞最大间距1150mm。采用MIDAS建模分别进行强度、刚度验算。1）面板强度受力验算：将混凝土侧压力加载到面板上，面荷载的大小为：q=108.64kN/m2面板应力如下图所示：

19、max=10.4N/mm213N/mm2所以21mm厚面板强度满足设计受力的要求。2）面板刚度（挠度）验算：面板变形如下图所示：则：fmax=0.50mm<270/400=0.675mm所以21mm厚面板刚度满足设计受力的要求。5.3木梁验算木工字梁作为竖肋支承在横向背楞上，可作为支承在横向背楞上的连续梁计算，根据图纸，其跨距分别为850mm、950mm、1050mm、1150mm。采用MIDAS建模分别进行强度、刚度验算。1）木梁强度受力验算：木工字梁上的荷载为q=108.64kN/m2×0.27=29.33kN/m木工字梁应力如下图所示：max=7.2N/mm213N/mm2所以木工字梁强度满足设计受力的要求。2）木梁刚度（挠度）验算：面板变形如下图所示：经查看，悬臂部分挠度为0.28mm<L/500=400/50