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文档简介
现⑻、为简化计算,风载、雪载不作竖向荷载考虑。如果积雪较厚时,及时进行清扫。6.1.2荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度验算底模及支架系统计算⑴+⑵+⑶+⑷+⑺⑴+⑵+⑺侧模计算⑷+⑸⑸6.1.3荷载分项系数计算模板及支架的荷载设计值,采用荷载标准值乘以相应荷载分项系数:(1)永久荷载的分项系数,取1.2。(2)可变荷载的分项系数,取1.4。计算构件变形(挠度)时的荷载设计值,各类荷载分项系数,均取1.0。荷载分项系数序号荷载类别γi1模板、拱架、支架、脚手架等自重1.22新浇钢筋砼自重1.23施工人员及施工机具运输或堆放的荷载1.44振捣砼时产生的荷载1.45倾倒砼时产生的水平荷载1.46.1.4分项荷载计算6.1.1、箱梁自重—q1计算根据现浇箱梁结构特点,现选取现浇箱梁代表性的墩顶横梁、变截面交接处、空箱正常断面计3处横断面分别计算腹部底板自重均布荷载。计算如下:现浇箱梁梁高h=1.7m,主要有主线桥和C匝道桥2座,其腹部底板梁体自重q1计算如下:⑴、h=1.7m的主线桥腹部底板横断面q1计算选取标准顶宽13.275m的横断面计算:①墩顶横梁处均布荷载:26kN/m3×1.7m=44.2kN/m2。②变截面交接处均布荷载:26kN/m3×(9.275×1.7-1.925×3×0.73)/9.275m=32.38kN/m2。③空箱正常断面均布荷载:26kN/m3×(9.275×1.7-2.425×1.23×3+0.6×0.25×3+0.25×0.25×3)/9.275m=20.90kN/m2。⑵、h=1.7m的C匝道桥腹部底板横断面q1计算①墩顶横梁处均布荷载:26×1.7=44.2kN/m2。②变截面交接处均布荷载:26×(6.5×1.7-2×2×0.73)/6.5=32.52kN/m2。③空箱正常断面均布荷载:26×(6.5×1.7-2.5×1.23×2+0.6×0.25×2+0.25×0.25×2)/6.5=21.30kN/m2。现浇箱梁梁高h=1.5m及以下,主要有E、A、B计3座匝道桥,其腹部底板梁体自重q1计算如下:⑴、h=1.5m的E匝道桥腹部底板横断面q1计算取顶宽10.5m的断面计算:①墩顶横梁处均布荷载:26×1.5m=39.00kN/m2。②变截面交接处均布荷载:26×(6.5×1.5-2×2×0.5)/6.5=31.00kN/m2。③空箱正常断面均布荷载:26×(6.5×1.5-2.5×1.1×2+0.4×0.3×2+0.4×0.2×2)/6.5=18.60kN/m2。⑵、h=1.4m的A匝道桥腹部底板横断面q1计算选取顶宽8.55m的断面计算:①墩顶横梁处均布荷载:26×1.4=36.4kN/m2。②变截面交接处均布荷载:26×(4.55×1.4-3.35×0.45)/4.55=27.79kN/m2。③空箱正常断面均布荷载:26×(4.55×1.4-3.55×0.95+1×0.25+0.5×0.25)/4.55=19.27kN/m2。⑶、h=1.4m的B匝道桥腹部底板横断面q1计算选取顶宽8.55m的断面计算:①墩顶横梁处均布荷载:26×1.4=36.4kN/m2。②变截面交接处均布荷载:26×(4.55×1.4-3.35×0.45)/4.55=27.79kN/m2。③空箱正常断面均布荷载:26×(4.55×1.4-3.55×0.95+1×0.25+0.5×0.25)/4.55=19.27kN/m2。根据上述计算结果,梁高1.7m最大墩顶横梁处均布荷载44.20kN/m2、最大变截面交接处均布荷载32.52kN/m2、最大空箱正常断面均布荷载21.30kN/m2。梁高1.5m及以下最大墩顶横梁处均布荷载39.00kN/m2、最大变截面交接处均布荷载31kN/m2、最大空箱正常断面均布荷载19.27kN/m2。这些有代表性断面计算出的自重均布荷载将用于模板及支架验算。6.1.2、新浇砼对侧模的压力—q5计算现浇箱梁采取水平分层以每层不大于30cm高度浇筑,主线桥因顶板宽、箱室多,在竖向上以V=0.3m/h浇筑速度控制;匝道桥因顶板相对窄,砼浇筑速度按0.5m/h控制。砼入模温度T=25℃控制,因此新浇砼对侧模的最大压力:⑴主线桥q5=Pm=0.22γt0k0k1ν1/2=0.22×24.5×200/(25+15)×1.2×1.15×0.31/2=20.37kPa,q5=Pm=k0γh=1.2×24.5×0.52=15.29kPa。取上两式中结果较小者,即q5=Pmin=15.29kPa=15.29kN/㎡。⑵匝道桥q5=Pm=0.22γt0k0k1ν1/2=0.22×24.5×200/(25+15)×1.2×1.15×0.51/2=26.30kPa,q5=Pm=k0γh=1.2×24.5×0.72=21.17kPa。取上两式中结果较小者,即q5=Pmin=21.17kPa=21.17kN/㎡。式中:P-新浇注砼对模板的最大侧压力,kN/m2。γ-砼的容重,24.5kN/m2。t0-砼初凝时间,当无资料时,按t0=200/(T+15)计算,T-砼的温度,取25℃。υ-砼浇注速度,m/h,主线桥取0.3m/h,匝道桥取0.5m/h。h-有效压头高度,当V/T=0.3/25=0.012<0.035时,h主线桥=0.22+24.9V/t=0.52m;当V/T=0.5/25=0.020<0.035时,h匝道桥=0.22+24.9V/t=0.72m。k0-外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。k1-砼坍落度修正系数,取1.15。6.2支架结构验算6.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑,属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管脚手架稳定承载能力较高。本工程现浇箱梁支架按φ48×3.0mm扣件式钢管支架进行立杆内力计算,计算结果同样也适用多功能碗扣支架。6.2.1、h=1.7m的主线桥、C匝道桥墩顶横梁横断面在主线桥和C匝道桥墩墩旁两侧各4.2m范围内,钢管扣件式支架体系采用600×600×1200mm的布置结构,如图:⑴、立杆轴向力验算根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为1200mm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=30kN。立杆实际承受的荷载为:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk(组合风荷载时);NG1k—支架结构自重标准值产生的轴向力。NG2k—构配件自重标准值产生的轴向力。ΣNQk—施工荷载标准值。于是,有:NG1k=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×44.20=15.91kN,NG2k=0.6×0.6×(q2+q7)=0.6×0.6×(1.0+1.27)=0.82kN,ΣNQk=0.6×0.6×(q3+q4)=0.36×(1.0+2.0)=1.08kN;则:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk=1.2×(15.91+0.82)+0.9×1.4×1.08=21.44kN<[N]=30kN,轴向力满足要求。⑵、扣件式钢管立杆截面和力学特性根据《路桥施工计算手册》表13-4查得Φ48mm,δ=3.0mm扣件式钢管相关参数:截面积A=4240mm2,惯性矩I=107800mm4,截面模量W=4493mm3,回转半径i=15.95mm;Q235A级钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2=205Mpa;当横杆步距为1200mm时,单根扣件式钢管立杆设计荷载[N]=30kN。⑶、立杆稳定性验算根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:N/ΦA+MW/W≤f。N—钢管所受垂直荷载,N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk(组合风荷载时),同前计算所得。f—钢材抗压强度设计值,f=205N/mm2参考《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。A—φ48mm×3.0㎜钢管截面积A=424mm2。Φ—轴心受压杆件稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。i—截面回转半径,查i=15.95㎜。L—横杆步距,L=1.2m。长细比λ=L/i=1200/15.95=75.24,参照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》查附录E得Φ=0.749。MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10。Wk=0.7uz×us×w0。uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.00。us—风荷载体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.3.1得:us=1.2。w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.35kN/m2。故:Wk=0.7uz×us×w0=0.7×1×1.2×0.35=0.294kN/m2。La—立杆纵距0.6m。h—立杆步距1.2m。故:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10=0.0320kN.m。W—截面模量查表得W=4.493cm3。则,N/ΦA+MW/W=21.44×103/(0.749×424)+0.0320×106/(4.493×103)=74.63N/mm2≤f=205N/mm2。计算结果说明支架是安全稳定的。6.2.2、h=1.7m的主线桥、C匝道桥正常空箱跨中横断面主线桥和C匝道桥除墩顶两侧各4.2m外其余截面,钢管扣件式支架体系采用600×900×1200mm的布置结构,如图:⑴、立杆轴向力验算立杆实际承受的荷载为:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk(组合风荷载时);于是,有:NG1k=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×21.30=11.50kN,NG2k=0.6×0.9×(q2+q7)=0.6×0.9×(1.0+0.96)=1.06kN,ΣNQk=0.6×0.9×(q3+q4)=0.54×(1.0+2.0)=1.62kN;则:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk=1.2×(11.50+1.06)+0.9×1.4×1.62=17.11kN<[N]=30kN,轴向力满足要求。⑵、立杆稳定性验算模板支架立杆的稳定性计算公式:N/ΦA+MW/W≤f。N—钢管所受的垂直荷载,同前计算所得。f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2。A—φ48mm×3.0㎜钢管的截面积A=424mm2。Φ—轴心受压杆件稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。i—截面回转半径,查i=15.95㎜。L—横杆步距,L=1.2m。长细比λ=L/i=1200/15.95=75.24,查得Φ=0.749。MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10。Wk=0.7uz×us×w0=0.7×1×1.2×0.35=0.294kN/m2。La—立杆纵距0.9m。h—立杆步距1.2m。故:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10=0.0480kN.m。W—截面模量查表得W=4493mm3。则,N/ΦA+MW/W=17.11×103/(0.749×424)+0.0480×106/4493=64.56N/mm2≤f=205N/mm2。计算结果说明支架是安全稳定的。6.2.3、h=1.5m及以下的E、A、B匝道桥墩顶横梁横断面在E匝道桥墩顶旁两侧各3.6m、A/B匝道桥墩顶旁两侧各1.8m范围内,钢管扣件式支架体系采用900×600×1200mm的布置结构,如图:⑴、立杆轴向力验算立杆实际承受的荷载为:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk(组合风荷载时);NG1k=0.9×0.6×q1=0.9×0.6×39.00=21.06kN,NG2k=0.9×0.6×(q2+q7)=0.9×0.6×(1.0+0.93)=1.04kN,ΣNQk=0.9×0.6×(q3+q4)=0.54×(1.0+2.0)=1.62kN;则:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk=1.2×(21.06+1.04)+0.9×1.4×1.62=28.56kN<[N]=30kN,轴向力满足要求。⑵、立杆稳定性验算模板支架立杆的稳定性计算公式:N/ΦA+MW/W≤f。N—钢管所受的垂直荷载,同前计算所得。f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2。A—φ48mm×3.0㎜钢管的截面积A=424mm2。Φ—轴心受压杆件稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。i—截面回转半径,查i=15.95㎜。L—横杆步距,L=1.2m。长细比λ=L/i=1200/15.95=75.24,查得Φ=0.749。MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10。Wk=0.7uz×us×w0=0.7×1×1.2×0.35=0.294kN/m2。La—立杆纵距0.6m。h—立杆步距1.2m。故:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10=0.0320kN.m。W—截面模量查表得W=4493mm3。则,N/ΦA+MW/W=28.56×103/(0.749×424)+0.0320×106/4493=97.05N/mm2≤f=205N/mm2。计算结果说明支架是安全稳定的。6.2.4h=1.5m及以下的E、A、B匝道桥正常空箱跨中横断面在E匝道桥墩顶旁两侧各3.6m、A/B匝道桥墩顶旁两侧各1.8m范围外跨中截面范围,钢管扣件式支架体系采用900×900×1200mm的布置结构,如图。⑴立杆轴向力验算立杆实际承受的荷载为:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk(组合风荷载时);NG1k=0.9×0.9×q1=0.9×0.9×19.27=15.61kN,NG2k=0.9×0.9×(q2+q7)=0.9×0.9×(1.0+0.69)=1.37kN,ΣNQk=0.9×0.9×(q3+q4)=0.81×(1.0+2.0)=2.43kN;则:N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4ΣNQk=1.2×(15.61+1.37)+0.9×1.4×2.43=23.44kN<[N]=30kN,轴向力满足要求。⑵立杆稳定性验算模板支架立杆的稳定性计算公式:N/ΦA+MW/W≤f。N—钢管所受的垂直荷载,同前计算所得。f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2。A—φ48mm×3.0㎜钢管的截面积A=424mm2。Φ—轴心受压杆件稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。i—截面回转半径,查i=15.95㎜。L—横杆步距,L=1.2m。长细比λ=L/i=1200/15.95=75.23,查得Φ=0.749。MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10。Wk=0.7uz×us×w0=0.7×1×1.2×0.35=0.294kN/m2。La—立杆纵距0.9m;h—立杆步距1.2m,故:MW=0.9×1.4×Wk×La×h2/10=0.0480kN.m。W—截面模量查表得W=4493mm3,则,N/ΦA+MW/W=23.44×103/(0.749×424)+0.0480×106/4493=84.49N/mm2≤f=205N/mm2。计算结果说明支架是安全稳定的。6.2.5满堂支架整体抗倾覆稳定验算依据《公路桥涵施工技术规范》第9.2.3要求支架在自重和风荷载作用下时,抗倾覆稳定系数不得小于1.3。综合比较、分析,现选取最不利h=1.7m的C匝道桥进行计算:k0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw采用C匝道桥中跨30-4.2×2=21.6m验算支架抗倾覆能力:C匝道桥宽度10.5m,长21.6m采用60×90×120cm跨中支架来验算全桥:支架横向18排;支架纵向24排;高度7.8m;顶托TC60共需要18×24=432个;立杆需要18×24×7.8m=3369.6m;纵向横杆需要18×INT(7.8/1.2)×21.6m=2332.8m;横向横杆需要24×INT(7.8/1.2)×10.5m=1512m;故:钢管总重(3369.6+2332.8+1512)m×3.33kg/m=24.02t;顶托TC60总重为:432×7.2kg/个=3.11t;故Ni=(24.02+3.11)t×9.8kN/t=265.87kN;稳定力矩=y×Ni=10.5/2×265.87=1395.82kN.m;依据以上对风荷载计算Wk=0.7uz×us×w0=0.7×1.00×1.2×0.35=0.294kN/m2;跨中21.6m共受力为:q=0.294×7.8×21.6=49.53kN;倾覆力矩=q×3=49.53×7.8/2=193.17kN.m;k0=稳定力矩/倾覆力矩=1395.82/193.17=7.2>1.3。最不利h=1.7m的C匝道桥抗倾覆稳定计算安全系数较大,完全满足要求,故其他现浇主线桥及匝道桥也能满足要求,此次计算:略。6.2.6立杆底座和地基承载力验算6.2.6.1立杆承受荷载验算主线桥和C匝道桥墩顶断面处:在桥墩旁两侧各4.2m范围内,间距为600×600mm布置立杆时,每根立杆上荷载为:N=a×b×q=a×b×[1.2×(q1+q2+q7)+1.4×(q3+q4)]=0.6×0.6×[1.2×(44.20+1.0+1.27)+1.4×(1.0+2.0)]=21.59kN。E、A、B匝道桥墩顶断面处:在E匝道桥墩旁两侧各3.6m、A/B匝道桥墩旁两侧各1.8m范围内,间距为900×600mm布置立杆时,每根立杆上荷载为:N=a×b×q=a×b×[1.2×(q1+q2+q7)+1.4×(q3+q4)]=0.9×0.6×[1.2×(39.00+1.0+0.93)+1.4×(1.0+2.0)]=28.79kN。主线桥和C匝道桥正常空箱跨中断面处:墩顶两侧各4.2m范围外,间距为600×900mm布置立杆时,每根立杆上荷载为:N=a×b×q=a×b×[1.2×(q1+q2+q7)+1.4×(q3+q4)]=0.6×0.9×[1.2×(21.30+1.0+0.96)+1.4×(1.0+2.0)]=17.34kN。E、A、B匝道桥正常空箱跨中断面处:在E匝道桥墩旁两侧各3.6m、A/B匝道桥墩旁两侧各1.8m范围外,间距为900×900mm布置立杆时,每根立杆上荷载为:N=a×b×q=a×b×[1.2×(q1+q2+q7)+1.4×(q3+q4)]=0.9×0.9×[1.2×(19.27+1.0+0.69)+1.4×(1.0+2.0)]=23.78kN。6.2.6.2立杆底托验算立杆底托验算:N≤Rd。通过上述立杆承受荷载计算,每根立杆上荷载最大值为匝道桥墩顶横断面处间距900×600mm布置的立杆,N=28.79kN。底托承载力(抗压)设计值,一般取Rd=40kN;得:28.79kN<40kN,立杆底托承载力满足要求。6.2.6.3立杆地基承载力验算立杆地基承载力验算:N/Ad≤k·fkk式中:N—脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值;Ad—立杆底座面积Ad=15cm×15cm=225cm2;按照最不利荷载考虑,立杆底座下砼基础承载力:N/Ad=28.79/0.0225=1.28MPa<[fcd]=6.90MPa,底座下砼基础承载力满足要求。底托下搁置100×150×4000mm方木,方木坐落在15cm厚C15砼层上,之间采用中砂找平、垫实;按照力传递面积计算:A=(2×0.15×tg45°+0.15)^2=0.2025m2;k-调整系数;砼基础系数为1.0;按照最不利荷载考虑,地基承载力必须满足:N/Ad=28.79/0.2025+24×0.15=145.77kPa。若桥位区原状地基土承载力容许值不能满足现浇箱梁满堂支架施工要求,必须按前述方案进行处理。根据以往经验,地基容许承载力不小于180kPa;否则继续采取灰土改性或改变填料类型如山皮石、泥结碎石等。6.2.7箱梁底模下顺桥向方木验算本施工方案中箱梁底模底面顺桥向采用100×100mm方木,横桥向间距300mm,方木顺桥向跨度在箱梁跨中截面处按L=900mm进行受力计算,在墩顶横梁截面处按L=600mm进行受力计算。将方木简化为如下图所示的简支结构。6.2.7.1墩顶截面处顺桥向方木验算因墩顶截面h=1.7m主线桥和C匝道桥q1=44.2kPa值最大,其计算结果将适用于其他现浇桥梁;100×100mm方木间距均为300mm,跨度均为600mm,按最不利荷载布置,选取h=1.7m现浇梁进行计算。强度验算:线荷载q=[1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)]l=[1.2×(44.2+1.0)+1.4×(2.5+2)]×0.3=18.16kN/m,Mmax=ql2/8=18.16×0.62/8=0.81720kN.m,100×100mm方木截面模量W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3,σ=Mmax/W=817200/166667=4.90Mpa<[σw]=12Mpa;强度满足要求。刚度验算:线荷载q=1.2×(44.2+1)×0.3=16.27kN/m,100×100mm方木,弹性模量E=9000MPa,惯性矩I=bh3/12=100×1003/12=8333333mm4;挠度f=5×ql4/(384EI)=5×16.27×6004/(384×9000×8333333)=0.37mm<[f]=600/400=1.5mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=ql/2=18.16×0.6/2=5.45kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×5.45×103/(100×100)=0.82Mpa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.7.2正常空箱跨中截面处顺桥向方木验算因正常空箱跨中截面h=1.7m的C匝道桥q1=21.30kpa值最大,其计算结果将适用于其他现浇桥梁;100×100mm方木间距均为300mm,跨度均为900mm,按最不利荷载布置选取该匝道桥进行计算。强度验算:线荷载q=[1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)]l=[1.2×(21.30+1.0)+1.4×(2.5+2)]×0.3=9.92kN/m,Mmax=ql2/8=9.92×0.92/8=1.0044kN.m,100×100mm方木截面模量W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3,σ=Mmax/W=1004400/166667=6.03Mpa<[σw]=12Mpa;强度满足要求。刚度验算:线荷载q=1.2×(21.3+1)×0.3=8.03kN/m,100×100mm方木,弹性模量E=9000MPa,惯性矩I=bh3/12=100×1003/12=8333333mm4;挠度f=5×ql4/(384EI)=5×8.03×9004/(384×9000×8333333)=0.92mm<[f]=900/400=2.25mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=ql/2=9.92×0.9/2=4.46kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×4.46×103/(100×100)=0.67MPa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.8立杆顶托上横桥向方木验算本施工方案中h=1.7m的主线桥和C匝道桥顶托上横桥向全部采用100×100mm方木,方木在横桥向的跨距在墩顶两侧各4.2m外的箱梁正常空箱跨中断面按顺桥向跨度l=900mm,横桥向跨度l=600mm进行验算。在墩顶两侧各4.2m范围内的横梁部位按顺桥向跨度l=600mm,横桥向跨度l=600mm进行验算。E、A、B匝道桥顶托上横桥向全部采用100×150mm方木,方木在横桥向的跨距在E匝道桥墩顶两侧各3.6m、A/B匝道桥墩顶两侧各1.8m外的箱梁正常空箱跨中断面按顺桥向跨度l=900mm,横桥向跨度l=900mm进行验算。在E匝道桥墩顶两侧各3.6m、A/B匝道桥墩顶两侧各1.8m范围内的横梁部位按顺桥向跨度l=600mm,横桥向跨度l=900mm进行验算。木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算。6.2.8.1h=1.7m的主线桥和C匝道桥墩顶横梁处(顺桥向方木跨度600mm,横桥向方木跨度600mm)立杆顶托上横桥向方木选取100×100mm规格,取荷载最不利布置进行计算:横桥向计算示意图P为顺桥向100×100mm方木下传的集中荷载:P=[1.2×(44.2+1)+1.4×(1.5+2)]×0.3×0.6+1.2×5×0.1×0.1×0.6=10.68kN,强度验算(见《路桥施工计算手册》P741):Mmax=P/l(2c+b)a=10.68/0.6×(2×0.15+0.3)×0.15=1.60kN.m,σ=Mmax/W=1.60×106/166667=9.60Mpa<[σw]=12MPa;强度满足要求。刚度验算:P=1.2×(44.2+1)×0.3×0.6+1.2×5×0.1×0.1×0.6=9.80kN,fmax=Pa/(6EIl)[(2a+c)l2-4a2l+2a3-ac2-a3]=9.80×103×150/(6×9000×8333333×600)×[(2×150+150)×6002-4×1502×600+2×1503-150×1502-1503]=0.59mm<600/400=1.5mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=P/l×(2a+b)=10.68/0.6×(2×0.15+0.3)=10.68kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×10.68×103/(100×100)=1.60Mpa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.8.2h=1.7m的主线桥和C匝道桥正常空箱跨中处(顺桥向方木跨度900mm,横桥向方木跨度600mm)立杆顶托上横桥向方木选取100×100mm规格,取荷载最不利布置进行计算:横桥向计算示意图P为顺桥向100×100mm方木下传的集中荷载:P=[1.2×(21.30+1)+1.4×(1.5+2)]×0.3×0.9+1.2×5×0.1×0.1×0.9=8.60kN,强度验算(见《路桥施工计算手册》P741):Mmax=P/l(2c+b)a=8.60/0.6×(2×0.15+0.3)×0.15=1.29kN.m,σ=Mmax/W=1.29×106/166667=7.74MPa<[σw]=12Mpa;强度满足要求。刚度验算:P=1.2×(21.30+1)×0.3×0.9+1.2×5×0.1×0.1×0.9=7.28kN,fmax=Pa/(6EIl)[(2a+c)l2-4a2l+2a3-ac2-a3]=7.28×103×150/(6×9000×8333333×600)×[(2×150+150)×6002-4×1502×600+2×1503-150×1502-1503]=0.44mm<600/400=1.5mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=P/l×(2a+b)=8.60/0.6×(2×0.15+0.3)=8.60kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×8.60×103/(100×100)=1.29MPa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.8.3E、A、B匝道桥墩顶横梁处(顺桥向方木跨度600mm,横桥向方木跨度900mm)立杆顶托上横桥向方木选取100×150mm规格,取荷载最不利布置进行计算:横桥向计算示意图P为顺桥向100×100mm方木下传的集中荷载:P=[1.2×(39.00+1)+1.4×(1.5+2)]×0.3×0.6+1.2×5×0.1×0.1×0.6=9.56kN,强度验算(见《路桥施工计算手册》P741):100×150m方木,I=28125000mm4,W=bh2/6=100×1502/6=375000mm3;Mmax=3/2×P×0.45-P×0.3=(1.5×0.45-0.3)×9.56=3.59kN.m,σ=Mmax/W=3.59×106/375000=9.57MPa<[σw]=12MPa;强度满足要求。刚度验算:P=1.2×(39.00+1)×0.3×0.6+1.2×5×0.1×0.1×0.6=8.68kN,fmax=8.68×103×150/(6×9000×28125000×900)×[(2×150+150)×9002-4×1502×900]+8.68×103×9003/(48×9000×28125000)=0.79mm<900/400=2.25mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=3/2×P=1.5×9.56=14.34kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×14.34×103/(100×150)=1.43MPa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.8.4E、A、B匝道桥跨中截面处(顺桥向方木跨度900mm,横桥向方木跨度900mm)立杆顶托上横桥向方木选取100×150mm规格,取荷载最不利布置进行计算:横桥向计算示意图P为顺桥向100×100mm方木下传的集中荷载:P=[1.2×(19.27+1)+1.4×(1.5+2)]×0.3×0.9+1.2×5×0.1×0.1×0.9=7.94kN,强度验算(见《路桥施工计算手册》P741):100×150m方木,I=28125000mm4,W=bh2/6=100×1502/6=375000mm3;Mmax=3/2×P×0.45-P×0.3=(1.5×0.45-0.3)×7.94=2.98kN.m,σ=Mmax/W=2.98×106/375000=7.95Mpa<[σw]=12Mpa;强度满足要求。刚度验算:P=1.2×(19.27+1)×0.3×0.9+1.2×5×0.1×0.1×0.9=6.62kN,fmax=6.62×103×150/(6×9000×28125000×900)×[(2×150+150)×9002-4×1502×900]+6.62×103×9003/(48×9000×28125000)=0.60mm<900/400=2.25mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=3/2×P=1.5×7.94=11.91kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×11.91×103/(100×150)=1.19MPa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.9底模板验算现浇箱梁底模全部采用面板规格1220×2440×18mm竹胶板,底模下方搁置100×100mm背肋方木,中到中间距300mm,面板按三跨连续梁计算。现取各种布置情况下最不利荷载位置进行受力分析,即h=1.7m的主线桥和C匝道桥墩顶横梁处q1=44.2kPa最大进行计算,受力结构简化如下:现选取1m宽底模进行计算。强度验算:底模线荷载q=[1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)]l=[1.2×(44.2+1.0)+1.4×(2.5+2)]×1=1.2×45.2+1.4×4.5=60.54kN/m,查《路桥施工计算手册》附表2-9,得:Mmax=0.100ql2=0.1×60.54×0.32=0.54486kN.m,18mm竹胶板截面模量W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3,σ=Mmax/W=544860/54000=10.09MPa<[σ]=50MPa,(查《桥梁施工常用数据手册》P287竹胶板最小静曲强度[σ]=50MPa);故,底模强度满足要求。刚度验算:线荷载q=1.2×(44.2+1)×1=54.24kN/m,竹胶板背楞100×100mm方木,面板净跨径200mm,竹胶板弹性模量E=4000MPa,惯性矩I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4,查《路桥施工计算手册》P763页:最大挠度系数0.677;挠度f=0.677×ql4/(100EI)=0.677×54.24×2004/(100×4000×486000)=0.30mm<[f]=300/400=0.75mm;模板刚度满足要求。6.2.10腹板、翼缘板外侧模验算6.2.10.1腹板外侧模验算现浇箱梁腹板外侧模全部采用面板规格1220×2440×18mm竹胶板,背肋为100×100mm方木,中到中间距不大于350mm,按最大值350mm计算,面板按三跨连续梁计算。现选取最不利情况下新浇砼对侧模最大压力(q5=21.17kPa)的匝道桥进行受力分析、计算,受力结构简化如下:现选取1m宽模板进行计算。强度验算:侧模线荷载q=(1.2×21.17+1.4×4)×1=31.00kN/m,查《路桥施工计算手册》附表2-9,得:Mmax=0.100ql2=0.1×31.00×0.352=0.37975kN.m,18mm竹胶板截面模量W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3,σ=Mmax/W=379750/54000=7.03MPa<[σ]=50Mpa,(查《桥梁施工常用数据手册》竹胶板最小静曲强度[σ]=50MPa);模板强度满足要求。刚度验算:侧模线荷载q=1.2×21.17×1=25.40kN/m竹胶板后竖向背楞100×100mm方木,面板净跨径250mm竹胶板弹性模量E=4000MPa惯性矩I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4查《路桥施工计算手册》:最大挠度系数0.677挠度f=0.677×ql4/(100EI)=0.677×25.40×2504/(100×4000×486000)=0.35mm<[f]=350/400=0.875mm模板刚度满足要求。6.2.10.2腹板外侧模背肋验算背肋全部采用100×100mm方木,间距最大值350mm,背肋在上下分别向内25cm、20cm设纵向钢管支承,h=1.7m和h=1.5m桥梁腹板高度即背肋总高度分别为1.2m、1.0m;支承跨度0.75m、0.55m。选取最不利情况下新浇砼对侧模最大压力(q5=21.17kPa)的匝道桥,按较大的h=1.7m梁高跨度l=750mm进行受力分析、计算,受力结构简化成简支梁。强度验算:线荷载q=(1.2×q5+1.4×q4)l=(1.2×21.17+1.4×4)×0.35=10.85kN/mMmax=ql2/8=10.85×0.752/8=0.76289kN.m100×100mm方木截面模量W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3σ=Mmax/W=762890/166667=4.58MPa<[σw]=12Mpa;强度满足要求。刚度验算:线荷载q=1.2×21.17×0.35=8.89kN/m100×100mm方木,弹性模量E=9000MPa惯性矩I=bh3/12=100×1003/12=8333333mm4挠度f=5×ql4/(384EI)=5×8.89×7504/(384×9000×8333333)=0.49mm<[f]=750/400=1.875mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=ql/2=10.85×0.75/2=4.07kNδτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×4.07×103/(100×100)=0.61MPa<[δτ]=1.9MPa抗剪强度满足要求。6.2.10.3翼缘板外侧模验算现浇箱梁翼缘板外侧模全部采用面板规格1220×2440×18mm竹胶板,背肋为50×100mm方木,中到中间距不大于350mm,按最大值350mm计算,面板按三跨连续梁计算。现选取翼缘板根部砼厚度0.5m的最不利最大自重压力(q1=26×0.5=13kPa)进行受力分析、计算,受力结构简化如下:现选取1m宽模板进行计算。强度验算:侧模线荷载q=(1.2×13+1.4×4)×1=21.20kN/m,查《路桥施工计算手册》附表2-9,得:Mmax=0.100ql2=0.1×21.20×0.352=0.25970kN.m,18mm竹胶板截面模量W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3,σ=Mmax/W=259700/54000=4.81Mpa<[σ]=50MPa,(查《桥梁施工常用数据手册》竹胶板最小静曲强度[σ]=50MPa);模板强度满足要求。刚度验算:侧模线荷载q=1.2×13.0×1=15.60kN/m,竹胶板背楞50×100mm方木,面板净跨径300mm,竹胶板弹性模量E=4000MPa,惯性矩I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4,查《路桥施工计算手册》P763页:最大挠度系数0.677;挠度f=0.677×ql4/(100EI)=0.677×15.60×3004/(100×4000×486000)=0.44mm<[f]=350/400=0.875mm;模板刚度满足要求。6.2.10.4翼缘板下横桥向方木验算箱梁外伸翼缘板外侧模底面横桥向全部采用50×100mm方木,顺桥向间距300mm。选取翼缘根部砼厚度计算自重荷载,其最不利q1=26×0.5=13.0kPa按简支结构进行计算。横桥向跨度按最大值900mm进行计算。强度验算:线荷载q=[1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)]l=[1.2×(13.0+1.0)+1.4×(2.5+2)]×0.3=6.93kN/m,Mmax=ql2/8=6.93×0.92/8=0.70166kN.m,50×100mm方木截面模量W=bh2/6=50×1002/6=83333mm3,σ=Mmax/W=701660/83333=8.42MPa<[σw]=12MPa;强度满足要求。翼缘板厚度在0.18m-0.50m之间,本题按最大值0.5m计算,实际富裕度更高。刚度验算:线荷载q=1.2×(13.0+1)×0.3=5.04kN/m,50×100mm方木,弹性模量E=9000MPa,惯性矩I=bh3/12=50×1003/12=4166667mm4;挠度f=5×ql4/(384EI)=5×5.04×9004/(384×9000×4166667)=1.15mm<[f]=900/400=2.25mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=ql/2=6.93×0.9/2=3.12kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×3.12×103/(50×100)=0.94MPa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。6.2.10.5翼缘板外侧模顺桥向方木验算翼缘板厚度0.18m-0.5m,取其根部最大厚度0.5m计算自重荷载q5=13.0kPa,顺桥向跨度最大值900mm。现按l=900mm跨度的最不利情况进行受力分析、计算,顺桥向背肋采用100×150mm方木,按照简支梁进行计算,受力结构简化如下:P为顺桥向50×100mm方木下传的集中荷载:P=[1.2×(13.0+1.0)+1.4×(1.5+2)]×0.3×0.9+1.2×5×0.15×0.1×0.9=5.94kN,强度验算(见《路桥施工计算手册》P741):100×150m方木,I=28125000mm4,W=bh2/6=100×1502/6=375000mm3;Mmax=3/2×P×0.45-P×0.3=(1.5×0.45-0.3)×5.94=2.2275kN.m,σ=Mmax/W=2.2275×106/375000=5.94MPa<[σw]=12MPa;强度满足要求。刚度验算:P=1.2×13.0×0.3×0.9+1.2×5×0.15×0.1×0.9=4.29kN,fmax=4.29×103×150/(6×9000×28125000×900)×[(2×150+150)×9002-4×1502×900]+4.29×103×9003/(48×9000×28125000)=0.39mm<900/400=2.25mm;刚度满足要求。抗剪强度验算:Vmax=3/2×P=1.5×5.94=8.91kN,δτ=(3/2)Vmax/A=(3/2)×8.91×103/(100×150)=0.89MPa<[δτ]=1.9MPa;抗剪强度满足要求。从上述计算可知,各项指标富裕度较大。施工时为保证支架搭设范围比桥面面板宽,翼缘板下支架横桥向档距可适当调整,最大档距不得大于1.2m。6.2.11箱室模板配置根据前期同类型现浇箱梁施工成功经验,内模面板全部采用1220×2440×18mm厚竹胶板拼装成型,内衬50×100mm方木拼装成环形龙骨,现浇箱梁纵向按400mm间距设置,面板纵向接头处落在封闭环形龙骨上;由于箱室高度小、顶宽窄,箱室内配合钢管支承,以增加整体刚度和稳定性,内模底口平直段不封闭,利于箱室内砼振捣和收光。6.2.11.1箱梁箱室侧模验算现浇箱梁箱室侧模全部采用面板规格1220×2440×18mm竹胶板,背肋为50×100mm方木,中到中最大间距按400mm,面板按三跨连续梁计算。现选取主线桥最不利情况下新浇砼对侧模最大压力q5=21.17kPa进行受力分析、计算,受力结构简化如下:现选取1m宽模板进行计算。强度验算:侧模线荷载q=(1.2×21.17+1.4×4)×1=31.00kN/m,查《路桥施工计算手册》附表2-9,得:Mmax=0.100ql2=0.1×31.00×0.42=0.4960kN.m,18mm竹胶板截面模量W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3,σ=Mmax/W=496000/54000=9.19MPa<[σ]=50MPa,(查《桥梁施工常用数据手册》竹胶板最小静曲强度[σ]=50MPa);模板强度满足要求。刚度验算:侧模线荷载q=1.2×21.17×1=25.40kN/m,竹胶板背楞50×100mm方木,面板净跨径350mm,竹胶板弹性模量E=4000MPa,惯性矩I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4,查《路桥施工计算手册》:最大挠度系数0.677;挠度f=0.677×ql4/(100EI)=0.677×25.40×3504/(100×4000×486000)=1.33mm<[f]=400/250=1.60mm(结构表面隐蔽模板挠度为构件跨度的1/250);模板刚度满足要求。6.2.11.2箱梁箱室侧模背肋方木验算侧模背楞采用50×100mm方木,方木间距400mm。50×100mm方木力学特性:[σw]=12MPa,E=9×103MPa,W=50×1002/6=83333mm3,I=50×1003/12=4166667mm4;强度验算:线荷载q=(1.2×21.17+1.4×4)×0.4=12.40kN/m,因现浇箱梁砼分两次浇筑,第一次浇筑至翼缘板根部与腹板交界处,即最大浇筑高度1.2m,扣除底板厚0.2m,竹胶板和方木厚度0.018×2+0.1×2=0.236m,最大跨度l=0.764m。Mmax=ql2/8=12.4×0.7642/8=0.90473kN.m,σ=M/W=0.90473×106/83333=10.86MPa<[σw]=12MPa;强度满足要求。刚度验算:线荷载q=1.2×21.17×0.4=10.16kN/m,挠度f=5×ql4/(384EI)=5×10.16×7644/(384×9000×4166667)=1.20mm<[f]=764/250=3.06mm(结构表面隐蔽模板挠度为构件跨度的1/250);刚度满足要求。6.2.11.3箱室芯模顶部面模验算箱梁箱室顶面砼厚度0.20m-0.25m,按较大厚度0.25m计算q1=26×0.25=6.50kPa。现选取1m宽模板进行计算。强度验算:模线荷载q=[1.2×6.5+1.4×(2.5+2)]×1=14.1kN/m<31.00kN/m(远小于同样布置形式下经验算合格的箱室侧模线荷载,强度不需计算),模板强度满足要求。刚度验算:模线荷载q=1.2×6.5×1=7.80kN/m<25.40kN/m(远小于同样布置形式下经验算合格的箱室侧模线荷载,刚度不需计算),模板刚度满足要求。因此,芯模顶部面板选1220mm×2440mm×18mm竹胶板满足要求。6.2.11.4箱梁箱室芯模顶面背肋方木验算箱梁箱室顶面砼厚度0.20m-0.25m,计算q1=26×0.25=6.50kPa。箱室顶面背楞采用50×100mm方木,方木间距400mm。50×100mm方木力学特性:[σw]=12MPa,E=9×103MPa,W=50×1002/6=83333mm3,I=50×1003/12=4166667mm4;强度验算:线荷载q=[1.2×(6.5+1)+1.4×(1.5+2.0)]×0.4=5.56kN/m,Mmax=ql2/8,σ=M/W=ql2/8W,l2=8Wσ/q=8×83333×12/5.56,lmax=1.20m。因现浇箱梁空箱箱室宽度从2.425-4.22m不等,扣除竹胶板和方木厚度0.018×2+0.1×2=0.236m,净跨度在2.189-3.984m;大于lmax=1.20m跨度,因此需要加支撑。当空箱箱室宽度在2.425-2.636m之间,在箱室跨中加设一道立柱支撑;当空箱箱室宽度在2.636-3.836m之间,按3等分原则在跨径中间加设二道立柱支撑;以此类推,确保加设立柱支撑后,相邻支撑或方木间跨度不大于1.20m,保证结构安全。刚度验算:线荷载q=1.2×(6.5+1)×0.4=3.60kN/m,挠度f=5×ql4/(384EI)=5×3.60×12004/(384×9000×4166667)=2.59mm<[f]=1200/250=4.80mm(结构表面隐蔽模板挠度为构件跨度的1/250);刚度满足要求。因顶板砼厚度小,产生自重荷载也小,立柱承载力远小于前面计算承受荷载,计算省略。从上述计算过程看,由于空箱箱室宽度都超过1.20m的最大允许跨度,必须增加立柱支撑,使分节段后的单跨跨径不超过1.20m的最大允许跨度要求,保证结构安全稳定。七、附图。7.1主线桥标准横断面和立面支架排列图。7.2C匝道桥标准横断面和立面支架排列图。7.3E匝道桥标准横断面和立面支架排列图。7.4A/B匝道桥标准横断面和立面支架排列图。xxxx公司徐明高速公路路基工程第五合同段项目经理部2011年10月20日图表7.1:主线桥标准横断面主线桥立面支架排列图图表7.2:C匝道桥标准横断面C匝道桥立面支架排列图图表7.3:E匝道桥标准横断面E匝道桥立面支架排列图图表7.4:A/B匝道桥标准横断面A/B匝道桥立面支架排列图八、xx互通立交C、E匝道桥跨越x宿高速现浇连续箱梁门洞方案及脚手架计算书8.1工程概况C匝道桥上部结构为现浇预应力砼连续箱梁,桥梁桩号范围:CK0+963.60-CK1+203.60,桥跨组成3*30m+5*30m计2联,桥梁长240m,在CK0+039.336(即AK0+597.032)处上跨A匝道路基段;CK1+083.612处与已建成通车的x许高速SSK16+487.697相交,两条高速路线中心线斜角角度36.9°,净空31.39-23.893-1.7-0.18-6.5/2*0.04=5.487m。在大桩号AK1+175处接枢纽互通主线桥。箱梁为2室结构。截面参数:顶宽10.5m,底宽6.5m,翼缘外伸2m,梁高1.7m,端头翼板厚0.18m,翼板根部厚0.5m;肋板宽0.5m,箱室空箱底板厚0.22m,顶板厚0.25m,空箱箱室净宽2.5m。支点处:外肋板宽0.75m,中肋板宽1m,空箱箱室高0.73m,宽2m,顶板厚0.5m,底板厚0.47m。端横梁长1.5m,渐变段长2.5m,伸缩缝0.05m;中横梁长2m,渐变段2.5m。全桥落在缓和曲线及R=2000m、300m的圆曲线上,施工时按路线参数放样,最大纵坡3.2%。E匝道桥上部结构为现浇预应力砼连续箱梁,桥梁桩号范围:EK0+584.38-EK0+779.38,桥跨组成4*25m+20m+3*25m计2联,桥梁长195m,在EK0+715.02(即AK0+658.49)处上跨A匝道路基段;EK0+684.38处与已建成通车的x许高速SSK16+404.588相交,两条高速路线中心线斜角角度67.9°,净空30.492-23.335-1.7-0.18-6.5/2*0.04=5.147m。箱梁为2室结构。截面参数:顶宽10.5m,底宽6.5m,翼缘外伸2m,梁高1.5m,端头翼板厚0.18m,翼板根部厚0.5m;肋板宽0.5m,箱室空箱底板厚0.20m,顶板厚0.20m,空箱箱室净宽2.5m。支点处:外肋板宽0.75m,中肋板宽1m,空箱箱室高0.6m,宽2m,顶板厚0.5m,底板厚0.4m。端横梁长1.4m,渐变段长2.0m,伸缩缝0.05m;中横梁长1.8m,渐变段2.0m。全桥落在R=280m的圆曲线上,施工时按路线参数放样,最大纵坡3.3%,横坡度4%。上述C、E匝道现浇预应力连续梁桥跨越已建成通车的x许高速;为不影响正常行车,跨越高速路面处采取单幅设置2道门洞,门洞支架体系为少支点钢管立柱配合工字钢组成;其它桥跨现浇箱梁支架体系采用满堂落地式多支点的碗扣支架现浇。门洞设置宽度4.8m,限制高度4.5m,门洞立柱钢管条形基础宽0.8m,单行车道宽4.0m。8.2总体施工方案施工时,跨高速公路设置双向门洞行车道4个,门洞限高4.5米,净宽4.8米。前方设置减速带、标示牌,夜间指示灯等安全防护用具。门洞支架采用钢管柱加I工字钢分配梁搭设,非门洞处采用满堂落地式脚手架现浇,砼浇注前采用袋装砂进行预压,预压荷载大小根据设计要求进行。8.2.1基础处理门洞基础采用C30砼基础,在钢管立柱基础顶部配置单层钢筋网片,基础底部采用双层油毛毡隔离,并在基础砼顶面预埋钢管柱预埋底座板。非钢管支架基础在高速公路范围,采用满堂支架浇注,钢管脚手架底部支撑在方木上,保护x宿高速路面。非跨高速公路部分满堂支架基础需要进行处理,施工前将原地面找平,场地平整后用18吨压路机压实,后铺筑30cm厚4%石灰改善土压实后(软弱地段全部清淤换填处理),顶面浇筑一层15cm厚C20砼垫层硬化处理。8.2.2门洞设置及交通组织1)门洞设置在高速公路左右幅,每幅设置两个,净尺寸B(宽)*H(高)=4.0m*4.5m。2)安全设施:目前x宿高速公路正常营运,在洞口前后各200米处设置减速带,并设置限高杆,在门洞前后各1000m范围设置限速标识牌和安全警示牌。夜间照明及警示灯等装置在门洞口设置,所示警示牌均要有夜间反光装置。(具体见跨x宿高速公路桥梁工程“施工及安全专项方案”)8.3门洞支架设计方案门洞部分采用钢管立柱,浇注砼扩大条形基础,钢管柱直径500mm,壁厚10mm,单根钢管立柱顶横桥向设置双道并列I25b组合工字钢,与钢管顶封端板采用三角劲板焊接牢固,纵桥向布置I25b工字钢。考虑到门洞处竖曲线为合成坡度,单层方木调整难度大,本方案设置有纵横向方木,上层顺桥向100*100mm方木间距300mm,下层横桥向100*100mm方木,最大间距不超过600mm;底模采用1224*2440*18mm优质竹胶板,其他现浇箱梁侧模、翼缘板及箱室支撑和木方配置参见“现浇箱梁施工技术方案”。下面仅对门洞处钢管和支架进行受力计算。8.3.1门洞结构受力验算门洞立柱采用φ500*10钢管,C匝道桥立柱间距2.25m,E匝道桥立柱间距:中间2.0m,外边2.5m;顺桥向主梁布置I32b工字钢,钢管顶横桥向支撑梁为双道并列I32b、I25b组合型钢,x许高速公路中心线与C、E匝道桥路线中心线平面夹角分别为36.9°、67.9°。考虑到匝道桥均与通行x许高速斜交,中横梁实心砼体部分与门洞相交;为防止受力不均衡,总体布置时可尽量避开中横梁位置;对C匝道桥最内侧门洞钢管立柱中心距x许高速路线中心计算距离L1=[6.5/(2*tg36.9)+2/2]*sin36.9=3.20m,同样E匝道桥所需距离L2=[6.5/(2*tg67.9)+1.8/2]*sin67.9=2.06m。实际布置3.20m和2.20m,对结构安全性较为有利。8.3.2各材料截面性能特征8.3.2.1φ500*10钢管截面特性1、钢管截面积A=π*(d^2-d1^2)/4=π*(500^2-480^2)/4=15393.804mm2=153.93cm2。2、钢管回转半径ix=(d^2+d1^2)^(0.5)/4=(500^2+480^2)^0.5/4=173.28mm=17.33cm。3、单位重g=15393.804*7850/10^6=120.84Kg/m。4、截面惯性矩Ix=π*(d^4-d1^4)/64=π*(500^4-480^4)/64=462198965.2mm4=46219.90cm4。5、截面抵抗矩Wx=π*(d^4-d1^4)/(32d)=π*(500^4-480^4)/(32*500)=1848795.86mm4=184.88cm4。8.3.2.2双道并列I25b组合工字钢支撑梁截面特性1、截面积A=107.082cm2。2、截面惯性矩Ix=10560cm4。3、截面抵抗矩Wx=846cm3。4、单位重g=84.06kg/m。8.3.2.3单道I32b顺桥向主梁截面特性1、截面积A=73.556cm2。2、回转半径ix=12.6cm。3、单位重57.741kg/m。4、截面惯性矩Ix=11600cm4。6、截面抵抗矩Wx=726cm3。7、Ix/Sx=27.1。8.3.3荷载分析根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:⑴q1—箱梁自重荷载,砼密度取2600kg/m3。⑵q2—箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,取q2=1.0KPa。⑶q3—施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,取1.5KPa。⑷q4—振捣砼产生的荷载,对底板取2.0KPa,对侧板取4.0KPa。⑸q5—倾倒砼时冲击产生的水平荷载,取2.0KPa。8.3.4C匝道桥门洞计算8.3.4.1顺桥向I32b工字钢主梁计算腹板处砼自重N1腹=26*1.7=44.2KN/m2,底板处砼自重N1底=26*(0.25+0.22)=12.22KN/m2。考虑到C匝道桥斜交角度小,门洞部分承受腹板实体自重力,另一部分承受空箱箱室自重力;为计算方便、简便,受力计算取其较大者。其面荷载大小:P=1.2*(44.2+1)+1.4*(1.5+2)=59.14KN/m2。门洞跨路顺桥向I32b主梁横向间距300mm,换算成线荷载为:q=59.14*0.3=17.74KN/m。计算简图如下,利用结构力学解码器分别求解内力:计算简图弯矩图(KN.m)剪力图(KN)最大弯矩Mmax=141.72KN.m。σ=Mmax/W=141.72*10^6/726000=195.21Mpa<[σw]=210Mpa;因此,强度满足要求。最大剪力Q=88.64*2=177.28KN。τ=Q/A=177.28*10^3/7355.6=24.1Mpa<[τw]=120Mpa;因此,剪力满足要求。查《路桥施工计算手册》计算I25b型钢跨中挠度:ω=0.521*ql4/(100EI)=0.521*17.74*7994^4/(100*2.1*10^5*11600*10^4)=15.5mm,小于允许挠度[f]=l/400=7994/400=20.0mm。因此,挠度满足要求。8.3.4.2门洞中间墩横桥向I32b工字钢支撑梁计算腹板处砼自重N1腹=26*1.7=44.2KN/m2,底板处砼自重N1底=26*(0.25+0.22)=12.22KN/m2。考虑到C匝道桥斜交角度小,门洞既受腹板实体自重力,又受空箱箱室自重力,为计算方便、简便,受力计算取其较大者。其面荷载大小:P=1.2*(44.2+1)+1.4*(1.5+2)=59.14K
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