公跨铁桥梁体支架加固方案及检算

关键词：加固方案公跨铁支架检算

一、满堂支架布置情况

满堂支架立杆、横杆、剪刀撑、横向水平杆均采用外径Ø48mm壁厚3.5mm长6m无缝钢管。立杆纵横向间距100cm，横杆步距200cm，立杆采用对接扣件连接，横杆采用直角扣件，立杆顶设钢管横杆。立杆底部设置150*150*8mm定型钢板底坐。顶层横杆面满铺3015型钢模，梁底模采用1.5m*1.7m组合钢模，侧模采用0.3*1.5m组合钢模板，内模采用竹胶板。

二、门洞布置情况

门洞采用20型槽钢作为立柱和纵横梁，纵梁、横梁均采用20型槽钢焊接成工字钢。两根纵梁用Ø20圆钢连接成整体间距1m/根，横梁用Ø20圆钢连接成整全间距1m/根（见附图1）。圆钢两端用螺帽固定。纵横梁均采用20型槽钢作斜撑。

三、支架检算

1、施工人员、机具、材料荷载

单位荷载：q1=2.5KN/m2

重力荷载：Q1=2.5×149.4=373.5KN。

2、梁钢筋混凝土荷载

C50混凝土重：

Q2= 82.2*2.6*103*10=2137.2KN

3、振捣混凝土时产生的荷载

单位荷载：q3=2.0KN/m2

重力荷载：Q3= 2.0×149.4=298.8KN

4、钢模板自重（3015型）

单位荷载：q4=0.362KN/m2（材料部门提供）

重力荷载：Q4= 0.362×199.2=72.1KN

5、横杆荷载

重力荷载：Q5=24*8*3.84*2*10=14.7KN

f为钢材的抗压强度设计值=205Mpa；

（一）横杆检算

顶层横杆间距1m*1m双排布设，梁板混凝土、施工人员、机具、材料荷载、振捣混凝土时产生的荷载、钢模板自重，通过钢模以均部荷载的形式传递到横杆上，横杆检算根据现场分析，将其示为3跨连续梁进行检算，如附图2。

则有横杆单位荷载：qh=（ Q1+ Q2+ Q3 +Q4+Q5）/24.9/8=14.54KN/m

最大弯矩：Mx=1.454KN.m；

查规范得截面模量：W= Π*（D3-d3）/32=4.09cm3

1、强度验算：

钢管的抗压强度设计值=205Mpa；

σ= Mx/W=1.454KN.m /（4.09*2）cm3=177.7MP<205Mpa（满足要求）

2、挠度验算

根据选定的截面尺寸核算其挠度,则有：

I=12.19cm4;弹性模量E=2.06*105N/mm2

最大挠度=5*14.54*14/（384*12.19*104*2.06*106）=0.76mm。

挠度为:0.76mm<6.6mm=1/150（纵、横向水平杆允许挠度=1/150且不大于10mm,l=1000mm满足要求）。

（二）立杆检算

1、稳定性验算

模板支架立杆稳定性的计算长度应于横杆步距h有关,根据规范:

l0=kuh

l0:立杆稳定性的计算长度

k:计算长度附加系数,k取值1.155

u:考虑脚手架整体稳定因素的单干计算长度系数:根据有关规范u可取1.3。

h:步距h=200cm

l0=kuh=1.155*1.3*200=300cm

钢管回转半径i= ／4=15.78 mm。

长细比：λ=ul0/i=1*200/1.578=190.1<[λ]=350

则轴心受压件的稳定系数φ:φ=0.199（查脚手架设计规范）

由附图2横梁剪力图可得最大支座反力Fmax=F2=F3=15.99KN

既:由横梁传递到立杆的最大压力为15.99KN。

立杆自重为：G=0.4KN

故立杆承受最大压力N=0.4+15.99=16.4KN

σ=N/（Aφ）=16.4/（4.89*0.199）=168.5 MP<205Mpa（满足要求）

ε=σ/E

立杠纵向线应变ε=σ/E=168.5MPa/206*103MPa=0.82*10-3

立杆受压变形量Δl=l*ε=10000*0.82*10-3=8.2mm

（三）扣件承压力:

扣件摩擦阻力按10KN，钢管连接采用双扣件连接,

故N=16.4KN<2*10KN=20KN （满足要求）

（四）地基承载力检算

立杆底部采用通长枕木配薄钢板（0.15m*0.15m*0.01m）将上部荷载传递到地基。

枕木自重：Qz=720N

由上部传至地基的压力为;

P=3*N+Qz（1个枕木上最多支撑3根立杆）

σ=（3N/A+Qz）/A=（3*16.4+0.72）/（0.24*2.5）=83.2kPa（A为枕木底面积）

经试验确认地基承载力 [σ]=230kPa,故承载力满足要求。

四、门洞检算

（一）门洞横梁检算

1、门洞横梁承受荷载如图3所示（钢管自身重0.4KN）

P=15.99+0.4=16.4kN

横梁跨中弯矩：Mmax =42.93KN.m

横梁采用20型槽钢焊接成的工字钢（布置形式见附图3）所示:

由型钢规格表可查的:

Wx=2*191.4=382.8cm3=382.8*10-6 m3

2、强度验算：

横梁最大弯曲应力：σx=Mx/Wx=42.93/（382.8*10-6）=0.112*106KN/m2

σx=112*103KN/m2<［σ］=205*103KN/m2（满足要求）

3、挠度验算：

跨中部分挠度：

最大挠度=5*16.4KN/m*（4.5m）4/（384*8.5*106*1728*2）=3 mm

挠度为:3mm<12.5mm=1/400（l=5000mm满足要求）。

（二）门洞立杆检算

门洞顶上的立杆布置为5排8列，通过横梁传递给门洞立杆，门洞有6根立杆（均采用20型槽钢背向焊接成工字钢），故每根立杆承受横梁传递的压力为：N=5*8*16.4/6=109.3 kN

1、稳定性验算

根据规范:l0=kuh

l0:立杆稳定性的计算长度

k:计算长度附加系数,k取值1.155

u:考虑脚手架整体稳定因素的单干计算长度系数:根据有关规范u可取1.3。

h:步距h=470cm

l0=kuh=1.155*1.3*470=705cm

查型钢表可知：

回转半径i=7.64cm

截面面积A=32.83cm2

长细比：λ=ul0/i=705/7.64=92.3<[λ]=350

则轴心受压件的稳定系数φ:φ=0.648（查脚手架设计规范）

故:σ=N/（Aφ）=109.3/2（32.83*0.648）=25.69MP<205Mpa（满足要求）

五、检算结论

根据以上检算可知: 此加固方案满足施工和安全要求。