拱模垂直支撑计.doc

拱模垂直支撑计算 一、基本情况 曹娥江引水六标隧洞设计开挖洞径6.5ｍ，经钢拱架支护和喷砼厚15㎝，设计钢筋砼衬砌内径5.40ｍ，衬砌厚0.40ｍ。拱架部分委托征天水利机械制造厂设计制造,考虑以后掘进还需要衬砌，因此拱架荷载按设计衬砌厚、超挖衬砌厚及施工荷载共3t/m2。现进行已钢支护和喷砼段砼衬砌，上部利用成品拱架，下部垂直支撑用16#工字钢。以3m长一段为例进行下部支撑强度分析。16#工字钢的力学特性值如下： 截面面积 A=26.1cm2 惯性矩 Iy=93.1cm4 抵抗矩 Wy=21.2 cm3 回转半径 iy=1.89cm Q235钢抗拉、抗压、和抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2 弹性模量 E=2.06×105N/mm2 二、支座荷载 1、钢拱架自重：3.40t（3m长度），得一侧的支座荷载为： 3400÷2÷3=567kg/m. 2、衬砌砼重：按衬砌厚40㎝计，其一侧的支座荷载为： 0.4×1×2500×2.7=2700 kg/m. 3、施工荷载:按250 kg/m2计算为: 250×1×2.7=675kg/m. 拱架一侧的支撑布置见右图 三、立柱的稳定性计算 1、荷载计算 将以上均布荷载在支座位置折算成集中荷载，考虑砼泵送的因素，将衬砌砼重按活荷载考虑，计算荷载最大的中间立柱，得： P1（恒载）=567×1.3=737.1kg P2(活载)=(2700+675)×1.3=4387.5kg 立柱轴向力设计值： P=1.2×737.1+1.4×4387.5=7027kg（70.27KN） ≤[f] σ=70270/2610=26.9≤[f]=205 立柱的计算强度小于205N/mm2,满足要求! 3、立柱的稳定性计算 立柱的稳定性计算公式： ≤[f] N----立柱的轴向压力设计值 φ----轴心受压立柱的稳定系数，由长细比l0/i的结果查表 i----计算立柱的回转半径，i=1.89㎝ l0----计算长度，l0=l=2.442m λ----长细比, λ=l0/i 计算如下： 1）、长细比： λ=l0/i=244.2/1.89=129.2＜150 立柱的长细比小于允许长细比150,满足要求! 2）、稳定性： 根据λ=129.2，3#钢B类截面，查得φ=0.391 ≤[f] =68.9≤[f]=205 立柱的稳定性计算σ≤[f],满足要求！ 四、轨道工字钢的强度计算： 轨道工字钢只作为拱架自重的行走轨道，自重通过二个轮子传递到行走轨道，每个轮子承受的自重为3400÷2÷2=850kg，荷载设计值为P=1.2×850=1020kg（10.2KN） 其弯矩按二跨连续梁集中荷载计算。 跨中最大弯矩计算公式：M1max=0.156PL 支座最大弯矩计算公式：M2max=0.188PL 跨中弯矩：M1max=0.156×10.2×1.3=2.069KN-m 支座弯矩：M2max=-0.188×10.2×1.3=-2.493KN-m 选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算。 σ= M2max/W≤[f] σ=2.493×106/21200=117.6N/mm2≤[f]=205 N/mm2 行走轨道的计算强度小于205 N/mm2，满足要求！ 轨道工字钢的挠度计算： 最大挠度按二跨连续梁集中荷载计算 计算公式如下： Vmax=0.911=0.911×=1.17㎜ 工字钢的最大挠度小于1300.0/150与10㎜，满足要求！ 六、立柱基础的承载力计算 立柱16#工字钢底部垫200㎜×200㎜钢板，其基础为C20砼。计算公式 P≤fg P----立杆基础面的平均压力（N/mm2） P=N/A N----上部结构传至基础的轴向力设计值 N=70.27kN A----基础底面积 A=200×200=40000（mm2） fg----地基承载力设计值 C20砼轴心抗压强度设计值为10N/mm2 70270/40000=1.76≤fg=10 地基承载力计算满足要求！