在当今的桥梁施工中,取消满堂支架,而采用悬空支架结构作为砼浇筑的模板支承结构及工作平台,既避免了地基软弱、河流沟渠和泥潭等不易搭设满堂架的地形,也节约了搭设满堂支架所需要的材料,同时又提高了施工速度,为此,笔者根据施工经验和方法,给出了悬空支架结构支点(抱箍)的设计与计算示例,下面以杭千高速公路建德段SJA6合同段下涯一号特大桥柱式墩盖梁施工为例,其它结构类似。(以下图中尺寸均以厘米为单位)
一、荷载计算
1、 模板重:6090.42Kg=59686.1N;
2、 钢筋重:5867.73Kg=57503.8N;
3、 混凝土重:129600.0Kg=1270080.0N;
4、 横梁(槽钢)重:10Kg/m×4×2×24=1920Kg=18816.0N;
5、 纵梁(工字钢)重:87.4Kg/m×18×2=3146.4Kg=30834.7N;
6、 人群及其它机械重:2000.0Kg=19600.0N;
7、 倾倒混凝土产生的力:2000.0 N/m2;
8、 振捣力:2000.0N/m2;
以上荷载为抱箍承受荷载,通过纵梁(工字钢)以集中荷载的形式传递给抱箍牛腿。(见墩柱抱箍支承结构简图)
抱箍承受总荷载:p总=1597136.6N;
抱箍一个牛腿承受载荷为:p=p总/6=266189.4N
抱箍自重可忽略不计
二、计算抱箍
抱箍采用正副两个抱箍,正抱箍采用25×1.2cm钢板,副抱箍采用15×1.2cm钢板,螺栓采用φ28螺栓,一边5个,两边共10个。下面我们按正抱箍来计算。
1、牛腿:(见抱箍牛腿计算简图)
牛腿用螺栓连接后是2个断面为25×1.2cm的钢板组成
a、 支反力、弯矩
支反力: Q=p=266189.4N
弯矩:Mmax=pL=21295N?m
b、 强度、刚度计算
弯应力:
б=M/W=85.2Mpa<〔б〕=220Mpa(W=250.0cm3)
剪应力:
τ=3Q /2A=66.6Mpa<〔τ〕=125Mpa(A=60.0cm2)
挠度:
fmax=p L3/3EI=0.007mm<1/400×80=0.2mm(L/400为允许挠度,L为)
式中E=200Gpa,I=3125.0cm4
2、螺栓:(见抱箍螺栓连接图)
总摩擦力f总=2p/=532378.8N
单位圆弧上摩擦力为f=f总/πd=94145.2N(d为抱箍直径)
N=f/μ=313817.3N(摩擦系数μ取0.3)(见抱箍受力图)
螺栓所在截面拉力:F=dN/2=282435.6N,
一个螺栓所受拉力为F1=F/4=70608.9N(为了安全,螺栓按4个计算)
螺栓所受拉应力:
б=F1/A=156.9Mpa<〔б〕=220Mpa(螺栓净面积为4.5 cm2,毛面积为6.158 cm2)
3、抱箍钢带:(见抱箍受力图)
拉力F=282435.6N
拉应力:
б=F/A=94.2Mpa<〔б〕=220Mpa(A=30.0cm2)
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