悬空支架结构支点(抱箍)的设计 |
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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) 钢带伸长值: ΔL=PL/EA=2.7mm<L/400 =14.1mm(L=πd) 4、 栓施加预应力的受力分析(见螺帽拧紧时受力图) 为了保证给螺栓施加的预应力达到计算要求的值,我们对螺帽拧紧时进行受力分析,假设给螺帽施加力的扳手力作用线到螺帽中心距离为0.3米,现在计算需要对扳手施加的力: 由能量守恒定理可知: N×S=Mθ(忽略摩擦力做功和产生的热量,在此取S=螺距=2mm,θ=2π,N为一个螺栓所受拉力) 所以M=22.5N?[1] [2] 下一页 |
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