设圆钢轴直径为120mm,采用3号钢,[б]=1450kg/cm2,[τ]=850 kg/cm2,
Fa=πR2=3.14×62=113.04 cm2,W=(1/32) ×3.14×123=169.56 cm3,
剪应力τ=30755/113.04=272.07 kg/cm2<850 kg/cm2 弯矩M=30755×8=246040㎏?cm
弯曲应力б=246040/169.56=1451.05 kg/cm2≈1450 kg/cm2 圆钢轴直径为130mm时:
Fa= 3.14×6.52=132.665 cm2,W=(1/32) ×3.14×133=215.58 cm3,
剪应力τ=30755/132.665=231.82 kg/cm2<850 kg/cm2; 弯曲应力б=246040/215.58=1141.29 kg/cm2≈1450 kg/cm2 圆钢轴直径为140mm时:
Fa= 3.14×72=153.86 cm2,W=(1/32) ×3.14×143=269.255 cm3,
剪应力τ=30755/153.86=199.89 kg/cm2<850 kg/cm2; 弯曲应力б=246040/269.255=913.78 kg/cm2<1450 kg/cm2; 圆钢轴直径为150mm时:
Fa= 3.14×7.52=176.625 cm2,W=(1/32) ×3.14×153=269.255 cm3,
剪应力τ=30755/176.25=174.13 kg/cm2<850 kg/cm2; 弯曲应力б=246040/331.17=742.94 kg/cm2<1450 kg/cm2; 通过以上计算,圆钢轴采用45号钢时,可选用直径120mm圆钢。
三.脚手架
沙西河桥有6个桥墩高度均超过17米,其中2个墩高约28米,因此墩
柱施工脚手架较为重要,现简介3号高墩脚手架结构及其计算。 1. 脚手架结构
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3号墩脚手架按9至9.6米节段逐阶段由底向上拼装,桥墩施工完成后,
再由上往下拆除。
脚手架采用碗扣式钢管架,根据墩柱直径及施工需要,脚手架平面呈正
方形, 对称墩柱中心。拟用两排钢管组成双排框架,外排框架为4.2 ×4.2米,钢管纵横向间距除四角两排钢管为600mm外,其余为900或1200mm;内排框架为3.0×3.0米,钢管间距900或1200mm;两排钢管步距均为1200mm。脚手架结构示意见图9,为保证脚手架总体稳定,在框架外侧每5步布置一道剪刀撑,斜杆同水平横杆夹角约55°。在竖向通过卡箍将脚手架同已浇墩柱联结,卡箍由钢板或型钢弯成,每节段墩柱中间及顶部设一道;或者在设卡箍相应高度设置缆风绳;在施工中的节段,脚手架在顶部四角设缆风绳,缆风绳锚固在地面锚点上。 2. 立杆计算
本墩脚手架为结构性脚手架,为框架结构,独立承受施工荷载。现对脚手架立杆进行应力检算。 (1) 立杆轴心压力计算
① 底层立杆结构自重产生的轴心压力
脚手架柱距600、900及1200mm,步距1200mm,外排剪刀撑按6×4.2米布置,剪刀撑同横杆交角约55°,现计算立杆、纵横向水平杆及剪刀撑自重:
立杆:查表,1.2米立杆设计重量7.05kg,每米重:7.05/1.2=5.88kg;30米
高重:5.88×30=176.4kg=1.764KN
横纵水平杆:按600、900、1200mm三种长度查表,重量为 2.47、3.63、
4.78kg ,每步重量:(2.47+3.63+4.78)×0.5=5.44kg
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30米高计25步,重量:5.44 ×25=136 kg =1.36KN; 剪力撑的杆件及扣件重GB:
GB={(2× Hb/cos)g+[2 ×Hb/(cosα×6.5)] g2+6g3} /(Hb×Lb)
式中g为钢管自重:0.0384 KN /m;
g2为一个对接扣件重:0.0185 KN /个; g3为一个旋转扣件自重: 0.0145 KN/个;
为剪刀撑同立杆夹角:=55°;
Hb为剪刀撑竖向尺寸:6.0m; Lb为剪刀撑横向尺寸:4.2m; 代入上式:
GB={[(2×6)/cos55o]0.0384+[2×6/(cos55o×6.5)] ×0.0185+6×0.0145} /(6×4.2)=0.0377 KN/m
则30米高脚手架剪刀撑自重产生轴向压力:
NGB=30×0.0377=1.131KN;
脚手架结构自重产生轴向压力合计NG=1.764+1.36+1.131=4.26 KN;
② 底层立杆活载产生轴向压力
脚手板自重按0.35KN/ m2计算。30米高脚手架仅一节段施工,在9米高节段中有五层脚手板,则每根立杆轴向力:(0.9+1.2)/2×0.6×0.5×0.35×5=0.551 KN;
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操作层防护材料产生轴心压力:栏杆、挡脚板按0.14 KN/ m,每层1米计,共0.14×3=0.42 KN; 立网封闭自重:
立网单重:0.01 KN/ m 2, 0.01×(0.9+1.2)×0.5×30=0.32 KN;
施工荷载:按3KN/ m2计算,按节段内有三层同时操作: (0.9+1.2)×0.5×0.6×0.5×3×3=2.84 KN;
楼梯脚手板重:楼梯设在内外框架之间,沿四周旋转上升,每四步有一层脚手板,全高计6层:(0.9+1.2)/2×0.6×0.5×0.35×6=0.794KN. 荷载组合:
N=[1.2×(4026+0.551+0.42+0.32)]/K1+1.4×2.84 式中K1为脚手架高度调整系数,查表K1=0.85,代入: N=7.84+3.98=11.82KN; (2)立杆稳定性检算
立杆稳定性应满足:N/φA≤fc, N≤φAfc; 立杆截面积A=4.89cm2; 回转半径=1.58cm;
钢材抗压强度fc=205N/mm2;
φ为稳定系数,根据立杆长细比λ查表(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范,第5.3条表5.3.3,碗扣式钢管立杆稳定性比扣件式钢管强,按扣件式钢管计算偏安全),λ=μhk/í,h为脚手架步距1.2m; μ值为立杆长度计算系数查表为1.73,k为长度计算附加系数,为1.155; λ=(1.155×1.73×120)/151.8;查表取φ=0.301;
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N=0.301×205×4.89×100=30173.75 N=30.1KN=3.01t; 不考虑风载时,立杆N=11.82KN<30.1 KN; (3) 立杆考虑风载时计算 立杆由风荷载产生的弯矩Mw: Mw =(0.85×1.4wk×Lah2)/10; 式中:h为步距1.2m; La为立杆纵距1.2m
wk为风荷载标准值,按下式求算: wk=0.7μzμsw0
w0为基本风压,深圳地区w0为0.75 KN/m2;
μz为风压高度变化系数,按脚手架高30米地面类别B查表(建筑结构荷载规范)取1.42;
μs为脚手架风荷载体型系数,按脚手架全封闭(立网网肋按尺寸3.5×3.5绳径3.2mm)查表:μs为1.0φ, φ为挡风系数,φ=(1.2AZ)/ AW, 代入φ=[1.2×(3.5+3.5) ×0.32]×1.05/ (3.5×3.5)=0.23, μs=1.0φ=0.23;
代入上式:wk =0.7×1.42×0.23×0.75=0.171 KN/m2; 作用于立杆上风线荷载:qw=0.171×1.2=0.21 KN/m.
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