安全验算（共9篇）
安全验算 篇1
1 引言
附着式自动升降爬架依靠自身配置的电动葫芦, 可随建筑结构逐层爬升或下降。一次搭设循环使用, 大大降低了施工过程中脚手架搭设的人工费用。使用过程中, 依靠自身动力升降, 不占用塔吊, 减少劳动程度、加快施工进度, 提高了高层建筑施工机械化水平。正是凭借这些优点附着式自动升降爬架在建筑施工中占有举足轻重的地位。本文结合工程实例, 依据最新的规范[1,2,3,4,5], 对附着式自动升降爬架进行安全验算来确保附着式自动升降爬架的施工安全。
2 爬架基本参数及架体构件重量
2.1 爬架基本参数
架体总高度为15m;架体内侧净宽为0.6m;架体纵向最大跨距为2.3m;覆盖层数为5层 (5层脚手板) ;每个机位的导向座数量:4套;导向座的最大支承跨度:4.6m。
2.2架体构件重量
如图1所示, 附着式自动升降爬架由导轨、立杆、脚手板、水平桁架、钢制网板、三角撑、翻板、封板、提升机构、内外排空间连接件、导向座组成。以一榀架体计算各部分的重量分别为:导轨重量G1=2940N;5根立杆总重量G2=5438N;
10块脚手板总重量G3=3850N;4块水平桁架总重量G4=1136N;20个钢制网板总重量G5=5400N;14个三角撑总重量G6=1316N;20个翻板总重量G7=2300N;20个封板总重量G8=520N;提升机构重量G9=2339N;内外排空间连接件重量G10=962N;4个导向座总重量G11=1668N;
3 爬架横杆验算
3.1 横杆计算参数
每两根大横杆和两根小横杆共同支撑起一块脚手板和两块封板。大横杆截面参数为50×30×2.6, 大横杆的长度为2300mm。小横杆截面参数为50×30×2.6, 小横杆的长度为600mm。静载荷 (即脚手板和封板的自重) 为385+26×2=437N
由文献2知:当为结构施工时, 每层活荷载的标准值为:Qh1=3000N/m2;当为装饰施工时, 每层活荷载的标准值为:Qh2=2000N/m2;当为升降状态时, 每层活荷载的标准值为:Qh3=500N/m2;取最大值即每层活荷载的标准值为:
由文献2知荷载效应组合值的计算方式为S=γG×SGK+γQ×SQK。式中:S为载荷效应组合值;
γG为恒载荷分项系数, 取1.2;γQ为活载荷分项系数, 取1.4;SGK恒载荷效应标准值;SQK为活载荷效应标准值。
所以横杆上的力的计算值为:0.437×1.2+4.14×1.4=6.3KN。
由文献2知挠度允许值为L/150。由于大小横杆受到的载荷相同, 截面尺寸也相同, 而大横杆比小横杆跨度大, 所以只要保证大横杆安全, 小横杆就安全
3.2 大横杆计算
大横杆的跨度l=2300mm, 受到均布载荷q=1.086N/mm, 所以最大弯矩
而大横杆的截面模量
其中f为钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值, 由文献3查得Q235的f=215MPa。
故大横杆的强度满足要求。
故大横杆的挠度满足要求。
4 爬架立杆验算
4.1 参数及载荷
立杆荷载效应组合值的计算方式参照横杆荷载效应值计算。三角撑的重量由与其相连的立杆共同承担;翻板以及水平桁架的重量由内排的立杆以及导轨承担;钢制网板的重量由外排的立杆承担;提升机构以及内外排空间连接件的重量由导轨及立杆2承担;脚手板、封板以及活载荷的值由导轨和立杆承担。由此可知, 立杆1、3的载荷值相同, 立杆4、5的载荷值相同。立杆总长15米, 立杆步距为3米。不同截面的钢材共同承担载荷时, 载荷按钢材截面的惯性矩所占比例承担。立杆的参数为70×70×3.5;
由钢结构设计手册查的型号为6.3的槽钢的惯性矩为:
导轨的惯性矩为I=2×Ix=102.4cm4。
4.2 立杆1、3的载荷计算
活载荷施加给立杆的力:
所以立杆1、3受到载荷效应组合值:S=1.2×4977+1.4×3693=11167N
4.3 立杆2的载荷计算
立杆自重SGK5=1088N
活载荷施加给立杆的力:
所以立杆2受到载荷效应组合值:
4.4 立杆4、5的载荷计算
立杆自重SGK6=1088N
活载荷施加给立杆的力:
所以立杆4、5受到载荷效应组合值:
4.5 立杆弯矩计算
由于风载荷的作用, 架体外侧的立杆也就是立杆1、2、3会受到风载荷产生的弯矩。
由文献2知风荷载的标准值wk按下式计算:
其中:风振系数βz=1.0
由文献4附表D.4中全国大多数城市n=10年的最大风压值选取基本风压w0=400N/m2。
则风荷载的标准值wk为:
载荷设计值:q=1.09×2.3=2.51k N/m
4.6 立杆强度计算
由前面计算知立杆2受到的力最大为12703N, 所以立杆2最危险, 用作计算。由文献2知在计算立杆稳定性时其设计值应乘以附加安全系数γ1=1.43。所以立杆压力计算值为:1.43×12703=18165N
立杆截面面积:A=702-632=931mm2
根据λ=55.2查文献3得到立杆的稳定系数φ=0.833;
5 结论
通过前面的计算知道, 该附着式自动升降爬架通过了安全验算, 该爬架已经应用于实际工程当中, 实践证明爬架稳定、可靠, 达到了预期的效果。本文从实际出发, 以准确的原则对爬架进行了合理的安全验算, 为爬架的安全性提供了依据。
摘要：随着高层建筑的日益增多, 附着式自动升降爬架凭借其科技含量高、经济、安全、便捷等优点, 在高层建筑施工中的使用越来越多。本文基于工程实例, 通过科学合理的验算, 介绍了附着式自动升降爬架的受力分析及安全验算, 希望通过合理的验算来确保附着式自动升降爬架的施工安全。
关键词：自动升降,爬架,计算,施工安全
参考文献
[1]JGJ 59-99, 建筑施工安全检查标准[S].
[2]JGJ 202-2010, 建筑施工工具式脚手架安全技术规范[S].
[3]J GB 50017-2003, 钢结构设计规范[S].
[4]GB 50018-2002, 冷弯薄壁型钢结构技术规范[S].
安全验算 篇2
一、说教材：
（一）教材分析：本节教学内容是学生在已经学习并掌握了三位数加、减三位数中连续进位加和连续退位减法及加法验算的基础上进行教学的。教材设计了两幅有联系的买东西的情境图：①妈妈买一套运动服和一双运动鞋，付出200元。②售货员找给妈妈17元。本节课是第二课时，集中教学“减法的验算”，针对“应该找给妈妈多少钱？”的计算结果提出：“找的钱对不对呢？”提出检验计算结果的问题，以交流的形式，提出两种方法：（1）被减数减去差是不是等于减数。（2）差加减数是不是等于被减数。验算能有效纠正错误，提高计算正确度，因此比较重要
（二）教学目标：基于以上分析，结合学生实际，我制订了以下教学目标：1、在具体的情境中交流减法验算方法，体会验算方法的多样化，学会减法的验算。2、理解验算的意义所在养成自觉验算的习惯，提高计算能力和解决问题的能力。3、用所学到得验算知识去解决生活中的问题，体会用数学的乐趣。
（三）教学重难点：减法验算能有效纠正减法计算中的错误，是减法计算教学中不可或者的内容，因此我确定教学重点是探索并掌握三位数减法的验算方法，能正确进行验算。由于部分学生学习习惯不好，缺乏验算检查的习惯，再说习惯也不是一促就会的事，因此，我确定教学难点是养成自觉检查验算的习惯。
二、说教法：本节课中我将采用尝试教学法和讨论法。从哲学角
度看，辩证唯物主义的认识论要求重视学生在教学中的实践活动，使学生获得知识，发展思维，培养能力。尝试教学法充分发挥学生在课堂教学活动中的主体作用，本节课中让学生自主探索减法算式的各部分关系，通过创设营业员阿姨找的钱究竟对不对？给予学生充分的时间和空间，经历发现验算方法的过程，把学生推到主动的地位；通过合作交流学习，得出减法的验算方法。同时，本课也较适宜用谈话法来组织教学，由于学生都有一些生活经验支撑他们的减法验算活动，在交流方法时，学生有话可讲。在交流中发表自己意见，学习他人意见，相互促进，用谈话法教学是既简单又有实效。
三、说学法：学生学习应当是一个生动活泼的、主动地和富有个性的过程，除接受学习外，动手实践、自主探索与合作交流也是数学学习的重要方式，学生应当有足够的时间和空间经历观察、实验、猜测、验证、推理、计算、证明等活动过程。在活动中培养了学生的下列能力。
1.培养学生的主动探索意识。学生是学习的主体，当主体具有主动探索的意愿时，才能更有效地进行活动。本课给学生创设生动情镜，让学生利用已经学过的笔算退位减法的知识，独立尝试验算三位数减三位数的方法，体验和感悟用数学的成功，从而激发进一步探索的愿望。2．培养学生的口头表达能力。口头表达能力的训练对培养思维能力具有特殊作用。本课放手让学生去尝试验算三位数减三位数，然后讨论交流方法，在交流汇报中锻炼了学生的口头表达能力，同时促进学生思维的发展。
3、培养学生合作学习的能力。学生是在互动中，冲击成见、已
有知识和思考习惯，从而产生新知识的。本课中，可让学生小组内说自己的验算方法，再组织汇报交流，相互纠错，突破难点。学生在小组合作中，不仅得到知识，还有智慧的交流、情感的交融。
四、说教学设计
一、准备练习
1．让学生用840、360、480三个数写出两个加法算式和两个减法算式。
预计学生不难写出360+480＝840、480+360＝840,840－360＝480,840－480＝360
师：观察这些算式，你有什么发现？
2．根据350+123＝473写出另外的三条算式。
（这样的复习，渗透加减法的关系，在思路上为新课作铺垫，达到隐而不漏，培养学生灵活运用知识的能力）
二、创设情境，导入新课
1、出示主题图
师：上节课我们一起帮小明的妈妈计算一套运动服和一双运动鞋一共要多少元，并用多种方法眼算了加法的计算结果。如果妈妈付给营业员阿姨200元，营业员阿姨找回了17元，营业员阿姨找的钱究竟对不对呢？
2、提出问题，揭示课题。
要知道营业员阿姨找的钱究竟对不对，应该怎么办？
让学生充分说一说后，教师揭示并板书课题：减法的验算。
【承接上一节课的现实情境，体现“加法”与“减法”知识的相互联系，同时从学生熟知的生活情境出发，有利于激发学生的学习兴趣，让学生体会生活中处处有数学。】
三、自主探索，学习新知。
1、提出问题。
师：营业员阿姨应找回妈妈多少钱？该怎么列式？
板书：200-183=17元
师：你能不能用估算的方法，说说这个答案对不对？引导得到把183看作180，估算是找回20元左右，并且比20小，所以这个答案很可能对。
师：那么要知道找回17元究竟对不对，你认为可以怎样检验？每个同学先独立思考，再把你的想法和小组成员交流。
2、汇报交流
引导学生用自己的语言说出验算方法和结果。预设：由于学生已学习了加法验算，知道了什么是验算，所以这里让学生自主探索，结合具体问题提出验算的方法。可能有以下几种方法：①用200-17看得数是不是183.这样验算的依据是什么？引导说出“被减数－差＝减数”这里就是利用这条性质来进行验算的。
②用183+17和17+183看结果是不是等于200.这样验算的依据是什么？引导说出“差+减数＝被减数”
（教师对这各种验算方法都要给予肯定和鼓励，教学过程中只是提问一下，这么做的依据是什么？出现各种结果时说明了什么问题？
来提升学生对减法验算的认识。让学生体验成功的喜悦，激发进一步学习的兴趣。
3、做一做，把做一做改成学生已做的结果形式出现，一正确一错误，让学生去验算，计算是否正确？
在学生验算后，引导学生说说验算时注意什么？提醒学生要注意验算时也仔细，别抄另一个数。特别是第二小题，提问学生：不用去验算，从哪里你就可以看出这题一定错了。引导学生综合运用知识去检验，这题从个位就看出有误8－7＝2了。
教师指出：在平时作业过程中，没有要求验算时也要自觉地运用个位等特殊位上的数、估算最大最小值，口头验算来检验计算是否正确。防止出现类似的明显错误。
（日常教学中常出现学生不去算，而是根据减法中的关系，直接抄写得数，设计这一对一错的题，能有效防止学生抄结果，而不验算。）
4．小结验算方法。
请同学们说说减法的验算有几种方法？
引导学生归纳得出：（1）用被减数减去差，看看结果是不是等于减数；（2）用差加上减数，看看结果是不是等于被减数。
学生可能不是很完整地表达，只要学生能说清道理即可，教师应在学生充分说的基础上进行归纳小结。
（整个教学过程，采用放手让学生尝试交流的教学方法，突出了学生的主体意识，并且在课中要求学生自觉地运用所学知识，估算、或者特殊位上的数是否正确来判断计算是否正确，培养学生综合运用
所学知识解决问题的能力，能有效提高计算的正确率。教学中，老师在关键处提示验算的注意点，既简单又有实效。）
四、课堂练习，巩固应用。
1、练习七第二题两道减法题。
【要求学生用验算的方法找出错题，再改正。既巩固了验算方法，又提高了计算技能。】
2、完成教材第28页思考题。
用0、1、2、……9这十个数字组成一个加法竖式，并且验算。
【一是利用开放题拓展学生的思维空间，培养学生的创新意识；二是通过选择数字组成加法竖式，加强学生对加、减法互逆关系的认识，提高学生的知识建构能力。】
五、课堂小结，情知共融。
通过今天的学习，你学会了什么？有什么收获和感想?
【鼓励学生大胆发言，及时反馈。引导学生对本节课所收获的信息进行筛选和整理，完善知识结构，并及时对所学的知识进行巩固。】
说板书设计
板书是课堂教学的重要手段，通过板书突出教学的难、重点，为学生掌握知识和记忆打下坚实的基础。我在设计板书时注意两点。
安全验算 篇3
佳芦河大桥全长353.54m。桥梁全部位于直线段内;纵面位于坡度为-0.5%的直线段内。佳芦河大桥上部结构采用 (65+120+65) m (连续刚构) +4×20m (预制箱梁) , 其中主桥采用预应力钢筋混凝土连续刚构, 上部结构为单箱单室直腹板断面, 顶板宽度为15.15m, 底板宽度为7.75m, 悬臂长3.7m。箱梁根部梁高6.8m, 跨中及边跨合拢段梁高为2.8m, 箱梁底板下缘按2次抛物线变化。箱梁横桥向底板保持水平, 顶板横坡为2%, 由腹板高度的变化形成。刚构桥根部和跨中箱梁截面如图1所示, 预应力配筋如图2所示。
2 计算原则
本文采用现行最新的公路桥梁设计规范对全桥的上构和下构考虑施工阶段、运营阶段以及考虑地震力偶然荷载的作用, 并按A类预应力钢筋混凝土结构对这三种状态进行极限承载力、混凝土应力、预应力钢绞线极限应力验算。具体计算内容及控制标准参照《公路钢混及预应力钢筋混凝土桥梁设计规范》 (JTG D62-2004) , 考虑两种状况, 即持久状况、短暂状况, 对本桥上构、下构的施工阶段及运营阶段分别采用不同的荷载组合, 进行承载力极限状态和正常使用极限状态验算。
3 模型建立与分析
3.1 主要材料及性能
(1) 混凝土材料性能见表1。
(2) 钢绞线
采用抗拉强度标准值为fpk=1860 MPa、公称直径为d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线, 其力学性能指标应符合《预应力钢筋混凝土用钢绞线》 (GB/T5224-2003) 的规定。
3.2 计算模型
计算模型如图3所示。
3.3 荷载组合
3.3.1 荷载种类
荷载种类包括:桥梁自重、温度荷载、混凝土徐变收缩作用、支座沉降作用以及可变荷载。
3.3.2 荷载组合
(1) 承载能力极限状态
组合I:基本组合按照最新公路桥涵设计规范第4.1.6条规定进行验算, 按此组合验算结构的承载力极限状态的强度;
组合II:撞击组合, 按照公路桥涵设计规范第4.1.6条规定进行验算;
组合III:地震组合, 考虑地震力的偶然荷载作用。
(2) 正常使用阶段极限状态
组合I:长期效应组合, 按照公路桥涵设计规范第4.1.7条规定;
组合II:短期效应组合, 按照公路桥涵设计规范第4.1.7条规定, 按此组合验算钢混结构的裂缝宽度;
组合III:标准值组合;
组合IV:施工组合。
(3) 应力组合
组合I:荷载长期组合, 仅考虑部分预应力A类构件的抗裂安全验算, 组合原则按照公路桥涵设计规范第4.1.7条规定, 但在组合时只需考虑直接作用荷载, 不考虑间接荷载作用, 例如不计汽车冲击荷载、沉降、温度荷载等;需符合公路桥涵设计规范第6.3.1条规定;
组合II:短期组合, 对预应力钢筋混凝土构件而言是按照抗裂验算的要求进行组合计算的, 组合原则按照公路桥涵设计规范第4.1.7条规定, 并满足公路桥涵设计规范第6.3.1条有关规定, 即对全部预应力构件和部分预应力A类构件以及预制和现浇构件的最小法向应力组合时预应力引起的应力部分分别按照0.85 (全部预应力预制构件) 、0.8 (全部预应力现浇构件) 、1.0 (部分预应力A类构件) 的系数来考虑的。其它类型应力以及非预应力构件的各种应力组合由预应力引起的应力部分都是按照1.0的系数考虑;
组合III:标准组合, 所有应力组合时各种荷载的分项组合系数都为1.0, 参与组合的荷载类型为公路桥涵设计规范第4.1.7条中短期效应组合中规定的所有荷载类型, 但是荷载分项系数均为1.0。
4 验算结果
主要的验算结果如表4所示。
4.1 承载力极限状态验算结果
按照公路桥涵设计规范强制性条文第5.1.5条的计算公式:γ0S≤R, 以及5.2条钢混受弯构件的正截面强度验算得结构的正截面抗弯承载力设计值均小于使用阶段的作用效应组合设计值, 承载力极限状态基本组合正截面强度满足规范要求。
4.2 持久状况下正常使用状态抗裂验算
按照公路桥涵设计规范第6.1.1条, 正常使用极限状态下, 应考虑荷载的短期效应组合、长期效应组合的影响, 对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算, 并使各项计算值不超过本规范规定的各相应限值。且按该规范的第6.4.1条, 对钢混构件和B类预应力钢筋混凝土构件做正常使用状态下的裂缝宽度验算, 故本构件可不做裂缝宽度验算。
4.3 正常使用阶段应力验算
(1) 正应力验算
按照公路桥涵设计规范第7.1.5条的规定, 对于正常使用阶段全部预应力受弯构件正截面混凝土的压应力应符合:
(2) 主应力验算
按照公路桥涵设计规范第7.1.6条规定, 预应力钢筋混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力σcp应符合下式规定:
经验算, 正常使用阶段应力峰值出现在49、50单元中上缘, 分别为16.2MPa和17.0MPa, 小于最大应力容许值17.2MPa, 故正常使用阶段验算可以满足规范要求。
4.4 施工状况应力验算
按照公路桥涵设计规范第7.2.8条规定, 预应力钢筋混凝土受弯构件, 在预应力和构件自重等施工荷载作用下, 截面边缘混凝土的法向应力应满足
压应力:σtcc≤0.70×32.4=22.68MPa
拉应力:σtct≤1.15×2.65=3.0475MPa
经验算, 由施工阶段法向压、拉应力计算数据可知, 各施工阶段上部所有截面的效应值均在容许应力范围值内, 满足公路桥梁设计规范的要求。
4.5 预应力钢绞线拉应力验算
经验算, 钢束最大拉应力为1130MPa, 小于持久状态预应力钢束的极限拉应力1206MPa, 满足规范要求。
5 小结
(1) 结构截面强度满足规范关于结构承载能力的要求。
(2) 对于全部预应力构件, 纵桥向结构正截面抗裂计算满足规范的要求。
(3) 使用阶段预应力钢筋混凝土受弯构件正应力验算中, 最大压应力满足规范要求;主应力验算中正截面混凝土的最大主压应力计算满足规范关于全部预应力构件的要求。
(4) 预应力钢筋混凝土受弯构件, 在预应力和构件自重等施工荷载作用下, 截面边缘混凝土的法向应力计算满足规范关于全部预应力构件的要求。
(5) 预应力钢绞线的最大拉应力满足最新公路桥梁设计规范要求。
参考文献
[1]张宏祥, 包旭.连续刚构桥结构验算及主梁开裂分析[J].低温建筑技术, 2013 (11) :59-62.
[2]冯鹏程.连续刚构桥设计关键技术问题的探讨[J].桥梁建设, 2009 (6) :46-49.
[3]朱汉华, 陈孟冲, 袁迎捷.预应力钢筋混凝土连续箱梁桥裂缝分析与防治[M].北京:人民交通出版社, 2006.
[4]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[5]JTJ 023-85, 公路钢混及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范[S].
《除法的验算》教案 篇4
p5.第1--4题
教学目标：
进一步掌握除法的验算方法，学会用乘法验算除法。培养解决问题之后进行反思的意识。和认真负责的学习态度。
教学过程：
一、练习指导
1、练习一.1
独立尝试进行口算，再指名汇报得数。
教师选择其中几题要求说出口算方法。
2、用竖式计算并验算
出示题目：93÷3 85÷4 46÷2 67÷3
尝试练习，并指名板演。
交流评析，要求口述算法。
3、练习一.3
出示表格题，引导理解题意。
学生独立完成。
班级汇报交流。
二、基本训练
1、学校买了68只皮球，借出13只，剩下多少只皮球?把剩下的皮球平均借给5个班级，每个班级能借到多少只?
(读题后引导学生分析题目，能从条件入手正确解答。)
2、学校买了68只皮球，借出13只。把剩下的皮球平均借给5个班级，每个班级能借到多少只?
(读题后引导学生将以上2题进行对比，找出其异同点，并引导学生正确分析，正确解答。)
3、练习一.4
独立审题后学生尝试解决这两个问题。
组织交流，重点讨论第二个问题是怎样解决的。
三、全课总结
四、拓展练习：
p6.思考题。
五、作业：
大体积混凝土抗裂安全系数的验算 篇5
关键词：大体积混凝土,安全系数,温度,最大应力
1工程概况
郑州世贸服饰物流中心楼工程9号楼地下2层,地上30层,建筑高度99.95 m,总建筑面积99 459.06 m2,平板式筏形基础。基础及地下室为2 400厚钢筋混凝土平板,混凝土C40。
2基础大体积混凝土施工方法
1)底板混凝土采用商品混凝土。混凝土运输采用HBT-80型混凝土输送泵,理论输送能力82.5 m3/h,混凝土中掺缓凝型高效减水剂FDN-500,掺量为0.7%,初凝时间在30 ℃时可达到6 h以上。2)控制裂缝措施:本工程设计底板厚度2 400 mm,大于1 000 mm,为确保混凝土不致产生温度裂缝,按大体积混凝土考虑。
3大体积混凝土的温度计算
3.1 最大绝热温升值的计算公式(二式取其一)
Th=(mc+K·F)Q/(c·ρ) (1)
Th=mc·Q/[c·ρ(1-e-mt)] (2)
按式(1)计算:Th=(mc+K·F)Q/(c·ρ)=(360+0.28×54)×334/(0.97×2 400)=53.8 ℃。
按式(2)计算(见表1)。
3.2 混凝土中心计算温度
按公式T1(t)=Tj+Th·ξ(t)计算(见表2)。
3.3 混凝土表层温度
1)保温材料厚度的计算:
δ=0.5h·λx(T2-Tq)Kb/[λ(Tmax-T2)]=0.5×2.4×0.14×18×1.5/(2.33×23)=0.085 m,经计算在施工时,采用三层草袋上下各铺一层塑料薄膜,厚度约9 cm。
2)混凝土表面模板及保温层的导热系数计算:
β=1/[∑δi/λi+1/βq]
=1/[0.085/0.14+1/23]=1.54 W/(m·K)。
3)混凝土虚厚度的计算:
h′=k·λ/β=2/3×2.33/1.54=1.01 m。
4)混凝土的计算厚度:
H=h+2h′=2.4+2×1.01=4.42 m。
5)混凝土的表层温度计算:
T2(t)=Tq+4h′(H-h′)[T1(t)-Tq]/H2。
其中,Tq为施工期大气平均温度,取5 ℃。
3.4 混凝土内的平均温度
按公式Tm(t)=[T1(t)+T2(t)]/2计算(见表3)。
4大体积混凝土的地基约束系数计算
1)单纯地基阻力系数CX1,查表低强度素混凝土取0.6～1.0,计算时取0.8 N/mm3。
2)桩的阻力系数CX2=Q/F,其中,CX2为桩的阻力系数,N/mm3;Q为桩产生单位水平位移所需的水平力,N/mm。
本工程桩与结构基础按铰接计算,则:
Q=2E·I[Kn·D/(4E·I)]3/4。
其中,E为桩混凝土的弹性模量,N/mm2,C30混凝土取3.25×104 N/mm2;I为桩的惯性矩,mm4;Kn为地基水平侧移刚度,取1.0×10-2 N/mm3;D为桩的直径或边长,mm;F为每根桩分担的地基面积,mm2,根据桩图计算,每根桩分担的地基面积约为1.6×106 mm2。
计算:I=πD4/64=3.142×4004/64=1.26×109 mm4。
Q=2E·I[Kn·D/(4E·I)]3/4=2×3.25×104×1.26×109×[1.0×10-2×400/(4×3.25×104×1.26×109)]3/4=5.06×103 N/mm。
CX2=Q/F=5.06×103/1.6×106=3.16×10-3 N/mm3。
3)大体积混凝土瞬时弹性模量:
E(t)=E0(1-e-0.09t)。
式中:E(t)——t龄期混凝土的弹性模量,N/mm2;
E0——28 d混凝土的弹性模量,N/mm2,C40混凝土弹性模量取3.25×10-4 N/mm2。
4)地基约束系数计算(见表4)。
5混凝土干收缩和收缩当量温差的计算
1)混凝土的干收缩:
εY(t)=ε
其中,εY(t)为混凝土的干缩率;ε
2)收缩当量温差计算:
TY(t)=εY(t)/α。其中,α为混凝土线膨胀系数,取1×105,结果见表6。
6结构计算温差(按3 d划分区段)
ΔTi=Tm(i)-Tm(i+3)+TY(i)-TY(i+3)。
其中,ΔTi为i区段结构计算温差,℃;Tm(i)为i区段平均温度起始值,℃;Tm(i+3)为i区段平均温度终止值,℃;TY(i)为i区段收缩当量温度起始值,℃;TY(i+3)为i区段收缩当量温度终止值,℃(见表7)。
7各区段的拉应力
σi=Ei平·α·ΔTi平·Si平[1-1/ch(βi平·L/2)]。
其中,σi为i区段混凝土的内拉应力,N/mm2;Ei平为i区段平均弹性模量,N/mm2;Si平为i区段平均应力松弛系数,取值见表8;βi平为i区段平均地基约束系数,mm-1;L为混凝土最大尺寸,mm;筏板基础长向为48 200 mm,计算结果见表9。
8到指定期的混凝土内的最大应力的计算
σmax=[1/(1-v)]σi总。
其中,σmax为到指定期的混凝土内的最大应力,N/mm2;v为泊桑比,取0.15。
计算σmax=[1/(1-v)]σi总=0.83 N/mm2。
9大体积混凝土抗裂安全系数的验算
K=ft/σmax=1.8/0.83=2.17>1.15;经计算,采取的相应技术措施可满足施工要求。
考虑到加缓凝型减水剂,混凝土分层斜面浇筑会降低2 ℃～3 ℃,内部最高温度为67.5 ℃。故采用上下共两层塑料薄膜,中间设三层麻袋保温养护。
参考文献
[1]陈哲,李建楠.地下防水混凝土施工实践[J].山西建筑,2006,32(2):130-131.
[2]宗荣,职海涛.聚丙烯纤维混凝土抗裂性能研究[J].山西建筑,2006,32(24):138-139.
安全验算 篇6
矿井提升机是矿山大型固定设备之一, 它在当今矿山的生产过程中占有极其重要的地位。矿井提升机的主要任务是提升煤炭、矸石、运送材料和升降人员物料等, 也是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽。因此矿井提升机的安全性及可靠性是保证整个矿山安全生产的前提, 《煤矿安全规程》对矿井提升机的安全性提出了极其严格的要求。
因此, 为保证矿井提升机能够可靠地连续地长期地安全运转, 保证其机械性能的安全性成为重中之重。本文以缠绕式双滚筒提升机为例对矿井提升机的机械性能进行验算。
1 缠绕式双滚筒提升机 (绞车) 机械安全指标
缠绕式双滚筒提升机的工作原理是将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个卷筒上;另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连接。这样, 通过电动机改变卷筒的转动方向, 可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放, 以达到提升或下放容器, 完成提升任务的目的 (图1) 。
其主要机械安全指标有:滚筒天轮与钢丝绳径的比值、钢丝绳安全系数、提升机机械强度 (最大静张力和最大静张力差) 、制动力矩的测试与验算。
2 提升机机械安全指标验算
某矿采用立井双钩罐笼提升系统, 采用型号为6×7+FC的钢丝绳, 钢丝绳的最大破断力为515KN, 每米重量为2.47Kg。罐笼自重3t, 提料最大载重为3t, 井深为543m, 天轮中心至滚筒中心距离为32m。
2.1 滚筒天轮与钢丝绳径的比值
《煤矿安全规程》规定, 对于安装在地面的提升机, 其直径与钢丝绳直径的关系:D≥80d;D≥80δ
式中:D为提升机卷筒直径;d为提升钢丝绳直径;δ为提升钢丝绳中最粗钢丝绳直径。
2.2 钢丝绳安全系数
式中:Qd———钢丝绳最大破断力;
Q———自重;
Qz———罐笼最大载重;
P———钢丝绳每米重量;
Ls———立井深度;
Lj———天轮中心至滚筒中心距离;
5———国家规定立井提升钢丝绳安全系数最小值。
2.3 最大静张力与最大静张力差
双钩提升时, 其拉力主要是由提升容器、钢丝绳、提升载荷的重力构成。拉力最大值在天轮的切点处, 其之和为最大静张力, 是提升机强度所允许的滚筒上最大的拉力值。提升机滚筒上有两条钢丝绳, 重载钢丝绳的拉力大, 轻载钢丝绳的拉力小, 两根钢丝绳拉力的差值就是静张力差。最大静张力差就是静张力差的最大值, 是提升机强度所允许的两根钢丝绳拉力差的最大值。
最大静张力Fjmax:
Fjmax=g[ (Q+QZ) +PLs]=72.02k N<[83k N];83为提升机强度所允许最大静张力。
最大静张力差Fjc:
Fjc=g (QZ+PLs) =42.59k N<[65k N];65为提升机强度所允许的最大静张力差。
2.4 制动力矩的测试与验算
1) 实测正常工作情况下的制动力矩Mz
55.05与59.71为现场拉力传感器实测拉力值, 1.4为提升机拉力半径;
2) 实际提升最大静载荷旋转力矩Mjz
3) 实测调绳时的制动力矩Mdz
4) 双滚筒调绳时最大静载荷旋转力矩Mdop
2.5 其余机械安全指标均按照国家标准执行, 有提升速度图的测试与运动参数计算、制动盘端面跳动量检测、闸瓦间隙测试等。
3 结论
提升机的安全运行是保证矿山安全生产的前提, 文章详细分析了立井双钩罐笼提升系统的机械安全性能的详细计算方式, 为提升机的安全运行提供理论基础。
参考文献
[1]毋虎城.矿山运输与提升设备[M].煤炭工业出版社, 2006.
[2]煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社, 2011.
[3]晋民杰.矿用提升机械[M].机械工业出版社, 2011.
“伪验算”的成因及对策 篇7
一、“伪验算”的种类及成因
学生的“伪验算”可谓五花八门, 根据其特点大致分为以下三类:
1.“形似神散”的形式验算。
顾名思义, 看起来是验算了, 但是实际上并没有把握验算的真谛。在进行减法验算时, 经常有这样的学生用加法进行验算, 但验算的结果与被减数并不相同, 照样把错误结果写在横式等号的后面。如602-178, 有学生这样计算并验算:
像这样只有验算形式而无验算实质的验算, 我们姑且称之为“形似神散”的形式验算。之所以会出现这种“形式演算”, 主要有两个原因:一是学生为了验算而验算, 没有领悟验算的真谛———验算的目的是“为了检验而进行的计算”而不是“为了计算而计算”。二是不能透过验算看原式, 使“验算”二字成为一堵割裂了“原式与验算式”的墙, 不能相互映照, 其实透过验算竖式很容易发现错误的原因出在百位 (多算了1个百) , 说明原式的计算没有考虑到百位的退位问题。可是学生没有把两式结合起来看, 犹如通过验算这面镜子时主人在不经意间转了头, 没有发现脸上的污点, 从而导致验算环节资源的浪费。
2.“形神俱散”的虚假验算。
在学生的作业中, 会出现这样的情况:
把42×17的验算竖式写成47×12, 它们的结果并不相同, 笔算过程中的数据也不应该相同, 就在双重否定的情况下把不可能的结果乾坤逆转, 算出了自己想要的那个答案, 从这可以看出, 学生在写下验算竖式后并没有真正去算, 而只是把原竖式中的数据机械地照抄了一遍。更有甚者, 有的学生发现两次结果不一致后, 不是去查找错误的原因, 而是随意更改其中的一个结果使其与所谓的答案保持“一致”。这种“形式相似, 神韵全无”的验算根本起不到验算的作用, 所以称之为“虚假”验算。“虚假验算”主要有三个原因:一是学生没有体会到验算的意义和价值, 未能产生认真验算的内在动力, 仅仅是为了完成验算的任务。二是学生没有形成自主回顾与分析解决问题的意识与习惯, 在他们看来, 验算只是一种额外的负担。三是少数学生对自己的计算过度自信, 觉得完全没有验算的必要, 在他们看来验算就是浪费时间, 重复的、机械的、没有技术含量, 同时也是缺乏挑战性的劳动。
3.“形神之外”的无效验算。
有的学生验算失败的原因无关技巧与方法, 仅仅是因为一种习惯性的知识性错误, 如“二六十八”, 只要是遇到和这句口诀有关的所有计算都是错误的, 这样不管他多么认真地计算、验算、检查都不会发现这个错误。再如, 有的学生在遗忘“余数不能比除数大”的原则下计算“21÷4=4…5”, 验算时用“4×4+5=21”, 很显然这样的验算不起作用, 无关乎验算的形式与内涵, 是一种“无效验算”。
计算题有数字符号和运算符号组成, 比较枯燥, 容易引起知觉错误。验算是心智活动与肢体活动的结合, 要边看边写, 边回忆法则边计算, 学生的年龄特点制约了注意力的集中、分配与转移, 往往顾此失彼。另外, 学生口算能力不能满足笔算的要求、短时记忆力差等也会造成计算错误。更重要的是学生未能感受到验算是基于解决计算问题的需要, 未能体会验算的意义与价值, 认真验算的内在驱动力也未能产生。
二、解决“伪验算”现象的对策
验算作为检查计算的有力保障, 学生是验算的主人, 怎样才能让验算入眼、入情又入心呢?
1. 激活学生验算的内驱动力。
每当教完某“验算”内容后, 进入课堂练习环节若没有“验算”字样的类似提示时, 马上就会有学生问:“老师, 用不用验算啊?”从“用不用验算?”的提问中, 不难发现学生其实没有把验算当做一种内心的迫切需要, 而是作为一种外在的要求去执行, 执行题目的要求、老师的规定。实践证明:如果题中没有明确要求验算, 学生大多不会“多此一举”自觉验算, 他们只把验算当做累赘、摆设, 没有把它作为计算中必不可少的一个环节。因此, 只有让验算成为学生的内在动力, 才能真正地使之落到实处。
(1) 刺激。拿学生最在乎的题型刺激他们, 如教学“两步计算解决问题”时, 展示由于计算错误而功亏一篑的范例, 触动学生懒验算的“底线”, 让验算环节在学生的心中引起“小波动”, 为进一步激发学生主动验算的意愿打下基础。
(2) 触动。展示学生通过验算而得分的例子, 触动学生验算的心弦, 渲染验算的丝丝幸福感与成就感, 增强其验算的自觉性。
(3) 赞许。在平时的练习中, 总有一些学生在完成计算后进入认真的验算环节, 教师可以给予及时的激励性评价。如“老师从某某同学思考的神情中可以看出他已经进入了验算的环节;老师发现了某某同学是个善于计算的孩子, 他也进入了验算环节。”
争强好胜是小学生的特点, 特别是低年级学生, 每个人都希望被老师关注, 教师只要抓住学生的心理, 就能让自觉验算者带动其他学生进入验算环节, 达到自觉验算的目的。
2. 关注学生的验算情感。
学生学习数学的过程是行为参与、情感参与和认知参与的组合。情感和认知就像硬币的正反面, 影响着人的行动和选择。积极的情感体验促进学生认知的灵活性, 使学生做出决定时更加深思熟虑。如果没有情感态度的参与, 学习活动既不能发生, 也不能维持。研究表明, 深层次的认知方式与愉悦感之间的关系尤为紧密。
教学中学生表现的验算情感有两种:一是积极的验算情感, 它有助于激发学生的验算的兴趣, 同时也在一定程度上影响学生验算的效果;二是消极的验算情感, 其加重了学生对验算环节的反感, 增强了学生的抵制心理, 从而直接导致了“伪验算”现象的产生。
老师与学生朝夕相处, 师生之情不言而喻, 教师在学生心中的形象就显得非常重要, “亲其师而信其道”, 教师言行很容易左右学生的情感, 对于容易受外力影响的小学生更是如此。教师要善于利用这一特点, 为学生树立榜样, 用自己的行为去影响学生。如:在评讲试卷的时候, 教师要把试卷中易错的题目进行多角度的检验, 确保答案的正确性, 让学生懂得知识面前人人平等, 所有的人都要用严谨、认真的态度来对待, 让学生抵制验算的心理在不知不觉中发生着变化。再者, 再消极的人也有积极的时候, 教师可以抓住“刹那间”的积极情感惊醒渲染, 让学生在无形中心有所向。
3. 指导学生的验算方法。
不同阶段的学生知识层次是不同的, 掌握正确的验算方法是获得计算正确率的有效保证, 教师要针对学生的实际, 及时传授相应的验算方法并适当加强训练, 让学生在检验时都“有法可依”。
(1) 估算验算法。应用估算监控笔算, 通常表现为两种形式:一是先估再算, 二是先算再估。估算和笔算可以相互印证:当笔算得数在估算的范围内, 表明估算和笔算都有可能是正确的;如果笔算的结果与估算的结果不一致, 如587+231时先估算其结果是八百多, 但计算的结果是七百多, 表明估算和笔算至少有一个发生了错误, 应该及时检查改正。用估算检验笔算, 有助于学生形成检验的习惯。
(2) 逆运算验算法。小学数学教材中, 主要用在加与减、乘与除相互间转化的方法进行验算。
(3) 重新验算法。这种方法在低年级应用广泛, 先将两个加数或两个因数调换它们的位置重新计算, 然后再比较两次的计算结果。
(4) 尾数验算法。根据算式末尾的数字计算的结果来判断算式是否正确, 这种方法简单明了, 易于学生掌握。如321+509的尾数应是0, 984-368的尾数是6, 65×13的尾数是5……当学生发现尾数不对时, 马上就会知道结果是错误的, 应重新计算。
上述验算方法并不相互排斥, 有时还要综合使用, 但方法终究是方法, 最重要的还是要培养学生自觉运用这些方法灵活验算的习惯。
4. 培养学生的验算习惯。
叶圣陶说:“教育就是培养习惯。”俄罗斯教育家乌申斯基说:“如果你养成好的习惯, 你一辈子都享受不尽它的利息……”良好的验算习惯是使学生计算正确无误的有力保障, 这并非一日之功, 教师要有计划地加以培养和训练。
(1) 激发学生验算的兴趣。教师要充分利用各种手段激发学生的验算兴趣, 让“兴趣老师”做向导逐步敞开学生心扉, 体会验算的乐趣。
(2) 巧用激励性评价。没有评价的教学不是一个完整的教学, 教学评价应贯穿在教学的始终。对学生的表现加以评价, 可以让学生进行反思, 正视自己的错误, 改正错误, 同时帮助学生克服“验算是累赘”的心理障碍, 以提高他们克服困难的勇气。
(3) 经验透析验算的意义。教师要通过实例让学生明白验算的意义, 使他们认识到验算是解题过程中的重要环节, 并不是可有可无。要利用学生解题中出现的正反两方面的经验教训进行教育, 使学生体会到验算是保证解题结果正确的重要手段, 提高学生验算的自觉性。
模板支架验算的若干讨论 篇8
模板支架验算是保证模板支架安全的重要途径, 是技术人员重要的职业技能。2011年7月发布《混凝土结构工程施工规范》 (GB50666-2011;本文以下称“规范”) , 对模板支架验算提出新的规定, 许多资深专业人士对如何贯彻执行规范给出了解读、示例[1,2]。本文结合文献[2]的示例就结构内力计算、遇风荷载组合、长细比限制、变形限值等问题进行分析和探讨, 希望有助于规范贯彻执行、模板支架验算, 保证模板支架安全。
1 结构内力计算及其对模板支架稳定承载力的影响
文献[2]示例中, 钢筋混凝土楼板模板支架在水平荷载的作用下内力计算采取力矩平衡的方法, 简便易行, 但会有较大误差, 本文利用ANSYS软件并采用平面刚架结构、考虑扣件半刚性的平面刚架结构分别进行分析如下。
1.1 采用平面刚架结构分析钢筋混凝土楼板模板支架在水平荷载作用下的内力
由文献[2]示例, 作用于平面刚架结构顶端的水平荷载为0.334k N/m×0.8m=267.2N, 约束条件为远离水平荷载一侧为固定支座, 其他立杆与下层楼板接触位置为滑动支座。采用pipe16单元。其中, 平面刚架结构最大水平变形0.95mm, 最大竖向内力158N;是文献[2]的最大竖向内力Q4′=9N的17.6倍 (文献[2]Q4′=0.005k N/m2有误) 。如此大的差异会产生:轴力增量ΔN=1.4× (158-9) =209N, 弯矩增量ΔM=1.4× (158-9) ×0.058=12N·m (实际按规范4.3.15条偏心距可取50mm) , 应力偏差 (以文献[2]满堂支撑架计;实际按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》[3]应为满堂脚手架) , 偏差占钢管受压强度205MPa的1%。由此还可以看出, 水平荷载在楼板模板支架立杆中产生的竖向力以及竖向力偏差对模板支架稳定承载力影响很小, 而钢筋、模板、混凝土等永久荷载和施工活荷载对模板支架稳定承载力影响很大。
另一方面, 代表楼板模板支架的平面刚架结构在水平荷载作用下的水平位移 (0.95mm) 可能对楼板模板支架的稳定形成威胁, 分析如下。以文献[2]示例模板支架立杆轴力=5.5k N计算 (实际上文献[2]未考虑活荷载组合系数) , 弯矩增量, 偏差占钢管受压强度205MPa的0.4%。
在文献[2]示例中, 模板支架的平面刚架附加水平荷载Q3=1.35× (0.75+0.132+2.88) k N/m2×2%×18m×0.8m=1.458k N, ANSYS分析得到最大水平位移5.2mm, 立杆最大竖向力276N。
1.2 考虑模板支架立杆和水平杆异面半刚性连接分析钢筋混凝土楼板模板支架在水平荷载作用下的内力
考虑模板支架的平面刚架计算模型的立杆和水平杆异面半刚性连接, 采用ANSYS建模如图1。其中, 脚手架钢管用Pipe 16单元, 扣件用Combin 14单元。节点1与节点2在Z方向上相距0.048m以满足立杆与水平杆异面的实际要求, 节点5与节点2在同一位置以满足Combin 14单元在模拟二维扭转时必须使两个节点在同一位置的要求。用只能绕Z轴转动的Combin 14单元连接节点2、5, 得到扣件 (刚度46850N·m/rad) , 再耦合节点2、5的UX、UY、UZ、ROTX、ROTY, 得到节点2、5的半刚性连接。对应水平力267.2N的最大水平位移2.2mm, 比立杆和水平杆同面刚性连接的最大水平位移0.95mm大;最大立杆轴向力30N, 比立杆和水平杆同面刚性连接的最大立杆轴向力158N小。
总之, 虽然风荷载和附加水平荷载使楼板模板支架的平面刚架产生的最大水平位移、立杆最大竖向力不足以在支架稳定承载力验算式产生大的影响, 但是本文分析指出采用力矩平衡法求解支架立杆竖向力存在较大误差;另外, 验算支架稳定承载力考虑风荷载和附加水平荷载使楼板模板支架的平面刚架产生的水平位移, 在理论上更加完善。
2 模板支架稳定承载力验算应考虑可变荷载组合[4]
在《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》[3], 满堂脚手架、满堂支撑架都考虑风荷载, 风荷载均匀作用在立杆全高并产生弯矩, 同时与施工活荷载组合 (风荷载和施工活荷载的组合系数都为0.9) , 从而影响脚手架和支撑架稳定。有关模板的新规范增加附加水平荷载 (由泵送混凝土等引起) , 附加水平荷载、风荷载均作用于架子上端, 作用方式异于《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》[3];另外, 附加水平荷载、风荷载按分别作用于架子上端验算架子稳定承载力, 而不组合, 这意味着不存在大风天泵送混凝土、不均匀堆载等 (可能引起附加水平荷载诸情况) , 理论上存在不合理, 是对支架稳定承载力的验算偏于保守、不安全。
3 扣件式钢管满堂脚手架不应在整稳承载力验算之外限制长细比[5,2]
GB50017—2003钢结构设计规范5.3.8条的条文说明指出:构件容许长细比值的规定, 主要是避免构件柔度太大, 在自重作用下产生过大的挠度和运输、安装过程中造成弯曲, 以及在动力荷载作用下发生较大振动。对于扣件式钢管满堂脚手架的钢管, 并不存在上述问题, 因此, 不必对其长细比提出限制。
4 模板支架变形限值应与控制结构施工偏差验收的规范协调[6]
有关模板的新规范4.3.9条提出了模板构件变形限值, 按文献[2]模板支撑方案, 面板 (18mm厚胶合板模板) 支撑于次楞 (50mm×100mm方木) , 次楞支撑于主楞 (Φ48×3.5钢管) 。面板、方木、钢管等三构件的变形会叠加, 可以近似认为面板跨度中间变形为面板、方木、钢管的变形算术和 (忽略钢管压缩变形) ;参照文献[2]模板支撑方案, 面板跨度中间变形限值=0.5mm (面板跨度200mm) +2.5mm (方木跨度1000mm) +2.5mmmm (钢管跨度1000mm) =10mm。而以混凝土结构工程施工质量验收规范为例, 其8.3.2条规定现浇结构层高允差±10mm。模板控制过程的限值达到成品验收规范的限值, 则结果可能超出验收限值;又况且模板控制过程的限值是一个对模板构件跨度变化的一个值, 本身加算术和后也会超过成品验收限值。
5 结语
规范有关模板支架验算的规定有较大变化, 这些验算规定是保证模板施工安全、合理的重要方面。本文对规范未明确的水平荷载作用下模板支架结构内力计算方法进行了分析, 明确了力矩平衡简化法与有限元计算方法的偏差;提出了考虑水平荷载通过立杆水平位移和立杆内力两途径影响支架稳定承载力的思路;提出了施工荷载、附加水平荷载、风荷载组合的合理做法;提出了模板支架变形限值应与控制结构施工偏差验收规范协调的思路。
摘要：《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011有关模板支架验算的规定有较大变化。分析了水平荷载作用下模板支架结构内力计算力矩平衡简化法与有限元计算方法的偏差, 提出了考虑水平荷载通过立杆水平位移和立杆内力两途径影响支架稳定承载力的思路, 提出了施工荷载、附加水平荷载、风荷载组合的合理做法, 指出了扣件式钢管满堂脚手架不应在整稳承载力验算之外限制长细比, 提出了模板支架变形限值应与控制结构施工偏差验收规范协调的思路。
关键词：模板支架,稳定承载力,荷载组合,变形限值,ANSYS
参考文献
[1]郭正兴等.《混凝土结构工程施工规范》GB50666—2011编制简介——模板工程[J].施工技术, 2012, 41 (3上) :5-10.
[2]赵挺生等.模板工程结构的承载能力计算与变形验算[J].施工技术, 2012, 41 (3上) :21-56.
[3]JGJ130—2011, 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.
[4]GB50009—2012, 建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
[5]GB50017—2003, 钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2003.
桩基托换设计与验算 篇9
1.1 项目地理位置
三门峡市位于河南省西部, 地貌以山地、丘陵和黄土塬为主, 城区中黄河、洛河为主要河流, 其中涧河是一条流经三门峡市湖滨区的黄河支流, 全长45 km。
受三门峡市市政管理处的委托, 拟对三门峡市六峰桥7-1#桩基 (从南起7号墩西侧桩基) 原施工质量缺陷进行加固处理。项目地理位置如图1。
1.2 桥梁概况
六峰桥为三门峡市区主干路六峰路跨越涧河的控制性桥梁, 于1996年10月建成。全桥为9-16 m简支梁桥, 桥梁全长156.84 m, 桥面宽度32 m, 其中快车道净宽14 m, 慢车道每侧净宽5 m, 快慢车道间绿化隔离带宽2 m, 每侧人行道净宽1.75 m, 每侧护栏宽0.25 m。本桥按照正交设计, 桥梁全部位于直线段上。
桥梁上部为预应力双孔空心简支板梁, 桥面连续, 在桥台设置伸缩缝。桥梁下部为重力式桥台, 桥墩为单排双柱式中墩, 预应力混凝土盖梁, ф1.8 m钻孔灌注桩基础。
该桥设计洪水频率为百年一遇, 相应设计水位为348m, 桥面标高按350.03 m控制, 实际标高为351 m。
本桥桥面设计为1%的双向横坡, 人行道为1%的反向横坡, 不设纵坡。桥面铺装采用20 cm厚C30混凝土+2 cm厚沥青混凝土。支座为板式橡胶支座, 规格为150 mm×150mm×35 mm。桥梁横向连接为负弯矩钢筋网, 板梁之间连接为ф25 mm连接钢筋。桥梁伸缩装置采用双层凹型锌铁皮伸缩装置。桥梁远景如图2所示, 桥梁基本情况见表1。
主要技术指标: (1) 结构类型:预应力混凝土双孔空心板; (2) 设计荷载:汽-20级, 挂-100; (3) 跨径组合:9-16m, 每跨30片主梁; (4) 桥面宽度:半幅2 m (人行道) +5 m (慢车道) +2 m (绿化带) +7 m (快车道) , 全宽32 m; (5) 桥下净空:约5 m; (6) 抗震:地震动峰值加速度0.15 g, 地震基本烈度7度, 抗震措施按8度设防; (7) 运行年限:19年。
1.3 桥梁7-1#桩基缺陷情况说明
原设计该桥桥墩为单排双柱式中墩, 预应力混凝土盖梁, ф1.6 m立柱, ф1.8 m钻孔灌注桩基础。7-1#桩基现状桩顶以下约2.5 m范围有钢护筒包裹, 外径为ф2.2 m, 根据现场开挖情况, 发现钢护筒底以下约1 m范围的桩基混凝土存在施工质量缺陷, 该部分桩身混凝土存在严重夹泥、夹砂现象, 桩周混凝土剥开后, 可以看到主钢筋内核心混凝土也存在严重夹泥、夹砂现象, 钢护筒部分混凝土质量情况不明。开挖检测见图3。
1.4 工程内容
对三门峡市六峰桥7-1#桩基原施工质量缺陷进行加固处理。
2 加固方案
原基桩缺陷部分采用C50水泥基灌浆料外裹封闭, 而后采用2根直径1.5 m托换桩和截面3.7 m×2.5 m的托换梁进行被动托换处理 (原基桩保留) 。托换梁和被托换桩之间采用对穿底层主钢筋, 其余结合面涂界面处理剂及植筋的方式进行连接。
2.1 加固所用材料
1) 混凝土。托换梁:C30混凝土;托换桩:C25水下混凝土。
2) 钢材。钢筋:钢筋直径≥12 mm时采用HRB400钢筋;直径<12 mm时采用HPB300钢筋, 钢筋应符合GB1499.1-2008《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》和GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》的规定。钢板:采用Q235-B钢, 钢板板厚误差≤±5%板厚。钢材质量应符合现行GB/T700《碳素结构钢》和GB/T1591《低合金高强结构钢》的规定。钢材的基本受力性能指标符合现行GB/50017《钢结构设计规范》的规定。
3) 裂缝用灌缝胶、植筋锚固用的胶粘剂、水泥基灌浆、界面剂应符合有关规范要求, 这里不再详述。
2.2 托换梁钢筋图 (见图4)
3 有限元分析
由于托换梁构造复杂, 手算其受力状况比较繁琐, 这里运用大型通用有限元软件ABAQUS建立精细化的模型进行分析。经计算上部结构传来集中荷载为6 000 k N。分析结果如图5所示。
本设计的承载能力是足够承担上部传来的6 000 k N集中荷载, 此时托换梁混凝土最大拉应力1.9 MPa、最大压应力2.9 MPa, 钢筋最大拉应力13 MPa, 钢板最大拉应力9MPa, 最大挠度0.5 mm, 托换梁的各种材料都还处于很低的应力水平下。
4 结论
本文针对三门峡市六峰桥7-1#桩基原施工质量缺陷进行加固处理, 给出加固方案和托换梁钢筋构造, 并用大型通用有限元软件ABAQUS进行分析计算, 计算结果表明:在6000 k N上部集中荷载作用下, 托换梁混凝土、钢板、钢筋都处于比较低的应力水平且托换梁跨中挠度仅0.5mm, 证明了此设计的可行性。[ID:003514]
参考文献
[1]王玉镯.ABAQUS结构工程分析及实例详解[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[2]叶见曙.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[3]聂建国.钢-混凝土组合结构[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.