毕业设计90-180-90m连续梁边跨现浇段支架方案及计算书.doc

90+180+90m连续梁边跨现浇段支架方案及计算书流溪河特大桥40+72+40m连续梁，84#墩高12.5m,87#墩高13m，边跨处高度为4.5m，长度为6.8m，宽14.2m。连续梁边跨现浇段支架拟采用钢管柱+贝雷梁支架体系。1施工方案边跨现浇段长度6.8m,其中支撑在墩顶的部分长度为2.3m，外挑部分长4.5m；边跨现浇段设两排支架，靠墩身一排支架设在承台上，另外一排支承在条形基础上。（1）支柱采取大型钢管支柱，直径为630mm，厚为10mm的钢管，下部焊接于承台预埋钢板上，支柱连接桁架采用10槽钢架。预埋钢板于承台浇筑时先进行预埋，钢板采用厚10mm，采用螺栓预埋式或进行焊接将钢板固定在承台钢筋上，承台混凝土施工时，预埋钢板与承台混凝土必须密贴。共设两排支架，每排3根钢管柱，横向柱间距5.2m，纵向柱间距4m。外侧钢管柱支撑在C25混凝土条形基础上，条形基础长12m，宽2m，厚1m，地梁内采用构造配筋。（2）钢管支柱顶部设厚20mm钢板为法兰盘，钢管之间的连接采用法兰连接。钢管柱顶横向分配梁为两根I45a工字钢，工字钢上下顶板每隔40cm焊接20cm，将两根工字钢焊接成整体，并在贝雷梁对应的位置焊接加劲板。（3）纵梁采用321军用贝雷梁，横断面设17榀，单侧腹板下设23榀，单箱室底板下设4榀，单侧翼板下设1榀。（4）箱梁底模采用15cm竹胶板，其下纵向设置10*10cm方木，方木在腹板下中心间距为15cm，在底板下的间距为30cm；方木下的纵向分配梁采用12m长I12.6工字钢，间距为75cm。（5）箱梁内模加固：箱梁内顶模采用竹胶板，板厚15mm，支撑采用48mm，厚3.5mm钢管进行支撑,支撑横向间距为60cm,纵向间距为60cm,步距为120cm，根据实际情况进行调整。箱梁内侧模采用15mm竹胶板，以1010cm方木做为竖肋，以双根48mm钢管作背肋，以蝴蝶扣件穿拉杆加固，拉杆为22mm的钢筋制成,竖向间距为60cm,纵向间距为60cm，并利用水平横撑对腹板处进行支撑。（6）翼板及外侧模加固：翼板及箱梁外侧模采用定制钢模板加固处理，支撑架采用定制支架，并在支架外侧用钢管加固。在内模腔内采用25mm以上的钢筋将两侧腹板纵向钢管背肋进行对拉，对拉布置间距竖向为180cm,水平为180cm。 在顶板混凝土面以上设水平拉杆,纵向间距为90cm。支架图附后：边跨现浇支架纵断面图边跨现浇支架横断面图2 支架计算荷载分布图：支架计算荷载分布图式：(等效截面）2.1支架荷载通过计算，支架计算荷载分布等效截面如上图所示：单侧翼缘板混凝土每米面积为：1.098 m2；单侧腹板混凝土每米面积为：6.953 m2；单侧顶板及底板混凝土每米面积为：3.163+5.34=8.503 m2；混凝土容重采用26KN/m，施工荷载按混凝土重量荷载系数为1.2计算；模板自重每延米为2.5KN/m2，模板及支架荷载分项系数取1.2；等效断面：单侧翼缘板混凝土每延米均布荷载为：（1.098261.2+2.52.81.2）/2.8=42.657/2.8=15.23KN/m；单侧腹板混凝土每延米均布荷载为：（6.953261.2+2.51.21.2）/1.2220.533/1.2=183.77KN/m；单侧底板段混凝土每延米均布荷载为：（3.163261.2+2.541.2）/4=110/4=27.67KN/m；单侧内模顶板段混凝土每延米均布荷载为：（5.34261.2+2.5451.2）/4=178.6/4=44.65KN/m。0#块荷载横向分布图2.2支架检算：边跨采取钢管支架现浇施工,支架布置型式详见附后的钢管支架布置图。边跨现浇段总长6.8m，现浇段对应的墩身顺桥向长2.3m，因此在计算中假定：与墩身相对应的部分2.3m直接作用于墩身上，外侧的4.5m梁段通过钢管支架施工。由于截面形式变化，在支架受力范围内，本次计算取等效箱梁截面，总面积23.97m2。2.2.1腹板下方木检算腹板下1010cm方木。方木下I10工字钢分配梁最大间距为0.6米。方木弹性模量E=1.0104Mpa, =13Mpa/1.3=10Mpa（取自木结构规范，红松）；按均布荷载考虑，横向取1m计算。（1）弯矩根据荷载加载情况进行求解得到如下图所示的弯矩图，最大弯矩为6.75KN.m。方木下工字钢间距为60cm。=6.07Mpa 10Mpa，方木按15cm间距布置，满足要求。（2）剪力纵梁所受剪力如上图所示，最大值为Q=64.85KN。= =64.851000310000210015=1.45Mpa1.6Mpa, 满足要求。（3）支座反力（3）位移方木最大扰度为0.28mm600/400=1.5mm。满足要求方木支撑在工字钢分配梁之上，支座反力实际上就是分配梁受到的压力，在上部荷载作用下，其支座反力最大值122.58KN，即由内往外第8排分配梁受力最大。2.2.2空箱下方木检算腹板下1010cm方木。方木下I10工字钢分配梁最大间距为0.6米。方木弹性模量E=1.0104Mpa, =13Mpa/1.3=10Mpa（取自木结构规范，红松）；按均布荷载考虑，横向取1m计算。（1）弯矩根据荷载加载情况进行求解得到如下图所示的弯矩图，最大弯矩为2.66KN.m。方木下工字钢间距为60cm。=3.98Mpa 10Mpa，方木按25cm间距布置，满足要求。（2）剪力方木所受剪力如上图所示，最大值为Q=25.525KN。= =25.52100031000024=0.95Mpa1.6Mpa, 满足要求。（3）支座反力（3）位移方木最大扰度为0.15mm600/400=1.5mm。满足要求方木支撑在工字钢分配梁之上，支座反力实际上就是分配梁受到的压力，在上部荷载作用下，其支座反力最大值48.24KN，即由内往外第8排分配梁受力最大。2.2.3 工字钢分配梁检算 根据2.2.1节与2.2.2算得的方木受力情况，可知方木所受反力所占的比例，可计算得到每排方木传递到分配梁上的力，如下表所示各排分配梁受力情况表序号分配梁编号腹板下分配梁（KN/m）空箱下分配梁（KN/m）备注1I124.969.822I2101.9840.133I3112.3844.224I4109.7543.195I5110.1743.35 6I6111.143.727I7106.96 42.098I8122.5848.249I927.0310.64可知，I8受力最大只需对I8进行检算。2.2.3.1 I8分配梁检算横桥向分配梁间距60cm；分配梁为I10工字钢，分配梁支撑在碗扣架顶托上，腹板下立杆间距0.3米，底板下纵梁间距0.6米，分配梁按连续梁检算。腹板下均布恒载：q1117.47KNm；底板下均布恒载：q245.528KNm；经结构力学求解器计算弯矩如下：弯矩图（KN*m）最大弯应力=30Mpa 215Mpa，满足要求。经结构力学求解器计算剪力如下：剪力图（KN）最大剪应力= =21.24100085.94.5=54Mpa85Mpa, 满足要求。挠度检算：位移图（mm）最大挠度为0.04mm600/400=1.5mm，满足要求。荷载反力（KN）2.2.3.2483.5mm立杆承载力检算由上表可知最大压力为2号杆N=40.13KN根据压杆稳定条件，计算得支撑钢管容许N值： 直径48.3mm的钢管的回转半径为：i=1.598 l=1027mm ，查表得Q345的折减系数值为：0.981（冷弯薄壁型钢结构技术规范-GB50018）其中：Q345的强度值为300N/mm2（冷弯薄壁型钢结构技术规范-GB50018）2.2.3.3 I20分配梁检算纵桥向分配梁间距60cm；分配梁为I10工字钢，分配梁支撑在贝雷片上，B1、B2间距为45cm，其余，底板下纵梁间距0.6米，分配梁按连续梁检算。由力学求解器建立模型如下图：受力图由上图可知每片贝雷梁受上部荷载情况，从左至右列表显示如下：贝雷梁受力情况表序号贝雷梁编号受力情况KN备注1B125.72B215.63B369.24B436.35B532.76B633.47B733.88B837.29B94410B1037.211B1133.812B1233.413B1332.714B1436.115B1568.916B1615.717B1725.7由上表可知，贝雷梁所受最大力为69.2KN，位于腹板下，贝雷梁编号为B3和B15。2.2.4贝雷梁纵梁检算腹板下纵梁受力最大值为69.2KN，只需检算腹板下纵梁B3进行检算。贝雷梁自重1KNm，则腹板下纵梁B3恒载分布如下：经结构力学求解器计算弯矩图如下：最大弯矩167.33KN.mM=788.2，满足要求。经结构力学求解器计算剪力图如下：最大剪力205.31KNQ=245.2，满足要求。挠度检算：最大挠度为0.5mm750/400=1.87mm，满足要求。经结构力学求解器计算反力如下：荷载反力（KN）2.2.5 钢管柱顶横向分配梁检算 根据2.2.3节算得的每排贝雷梁受力情况，以及2.2.5节算得的贝雷梁下部反力所占的比例，可计算得到每排贝雷梁传递到横向分配梁上的力，如下表所示各片贝雷梁受力情况表序号贝雷梁编号受力情况（KN/m）内侧分配梁反力（KN）外侧分配梁反力（KN）备注1B125.7102.13 79.44 2B215.661.99 48.22 3B369.2275.00 213.89 4B436.3144.26 112.20 5B532.7129.95 101.07 6B633.4132.73 103.24 7B733.8134.32 104.47 8B837.2147.83 114.98 9B944174.86 136.00 10B1037.2147.83 114.98 11B1133.8134.32 104.47 12B1233.4132.73 103.24 13B1332.7129.95 101.07 14B1436.1143.46 111.58 15B1568.9273.81 212.96 将上表所示外侧分配梁上的力按下图所示加载到横向分配梁上：横向分配梁受力图示钢管柱顶部的横向分配梁采用双拼I45a工字钢。经结构力学求解器计算弯矩图如下：弯矩图（KN*m）最大弯应力=127.9Mpa 215Mpa，满足要求。经结构力学求解器计算剪力如下：剪力图（KN）最大剪应力= =382.25100038611.52=43.05Mpa85Mpa, 满足要求。挠度检算：位移图（mm）最大挠度为4.2mm5200/400=13mm，满足要求。经结构力学求解器计算反力如下：荷载反力（KN）将上表所示内侧分配梁上的力按下图所示加载到横向分配梁上：横向分配梁受力图示钢管柱顶部的横向分配梁采用双拼I45a工字钢。经结构力学求解器计算弯矩图如下：弯矩图（KN*m）最大弯应力=164.45Mpa 215Mpa，满足要求。经结构力学求解器计算剪力如下：剪力图（KN）最大剪应力= =491.48100038611.52=55.3Mpa85Mpa, 满足要求。挠度检算：位移图（mm）最大挠度为3.6mm5200/400=13mm，满足要求。经结构力学求解器计算反力如下：荷载反力（KN）钢管支柱所受最大力为1119.51KN，为内侧中间的钢管支柱。2.2.6、砂筒受力验算根据贝雷梁传递荷载表（如下表所示），单个砂筒受力最大为R=1119.5KN，取1200KN进行砂筒设计。砂筒顶心顶板为20mm厚钢板，顶心侧壁为10mm厚钢板，顶心内灌入C40混凝土，增加顶心的刚度，由于顶心刚度较大，此处不予计算。砂筒外筒侧壁采用12mm厚钢板进行制作，底板为20mm厚钢板，砂筒侧壁开80*80mm漏砂口，漏砂口采用12mm厚钢板配合20mm直径的螺栓将其固定在砂筒外壁上。由于外筒底板下支垫了30mm厚的钢板，此处不考虑底板计算，只计算侧壁受力情况。砂筒图例及计算公式：（1）外筒壁板受力计算查国标,对于钢材的强度设计值,由=10mm22mm,则钢板=215MPa.上部结构传到砂筒底部的力由砂筒的侧壁承受，砂筒侧壁承受的最大拉力为式中：顶心底至底板顶之间的高度，110mm；外筒的净宽,350mm；顶心宽度,340mm；顶心长度,340mm；F砂筒受到的外部荷载，1200KN。砂筒壁所受到的最大拉应力为（满足）式中：砂筒所受外力，1200KN；钢板厚度，12mm；外筒筒壁应力； 钢材的设计强度。（2）外筒侧壁焊缝验算为安全起见假设上部传下来的力通过顶心挤压砂子而产生的侧压力，全部由侧板两侧的角焊缝来承受，焊条采用E50型，焊脚尺寸砂筒侧壁承受的最大拉力由3.1计算得（满足）2.2.7 钢管立柱检算现浇段设两排立柱，每排立柱采用3根630mm，壁厚10mm钢管,第一排支承于承台上，第二排支承在条形基础上，其布置见总图。根据2.2.6节中横向分配梁的反力图，内侧中间的钢管受力最大，单根钢管所承受最大压力F=1119.51KN，630mm，壁厚10mm钢管截面特性：E=2.1105Mpa ;I=936155325mm4；i=219mm；A=19478mm2。钢管总长按照84#墩最高钢管柱11m进行计算，中间设四道连接，见图。钢管立柱稳定检算：钢管立柱按一端自由，一端固结考虑。=2.0,根据欧拉公式：=L/i=211000/219=50.22150稳定性满足要求。查表得：杆件折减系数=0.852单根钢管自重=16.81KN=F/A=（1119.51+16.81）kN/0.852/19478mm2=68.4Mpa=170 Mpa；满足要求。为增加其稳定性，在钢管立柱间增设一道连接，见附图。2.2.8基底承载力计算外侧一排支架三根钢管立柱的总受力：P1=509.92+870.7+16.813=1940.93KN。C25砼基础尺寸为:122.01.0m，基础自重：P2=1221.026=624KN。条形基础总受力：P=P1+P2=1940.93+624=2564.93KN。基底承载力计算：=P/A=2564.93/10/2=128Kpa。基底处理方案：设计地质资料显示该基坑表层为粉质粘土层，需采用碎石进行换填处理，并采用小型打夯机进行夯实，夯实后的地基承载应不小于150kpa。为确保基底均匀受力，条形基础顶面底面均采用构造配筋，主筋采用20螺纹钢筋，间距20cm,箍筋采用10圆钢，间距25cm。2.2.9 内模支架检算2.2.9.1 内模方木（次楞）检算内模支架方木间距0.25米，次楞下主楞方木分配梁最大间距为0.6米。方木弹性模量E=1.0104Mpa, =13Mpa/1.3=10Mpa（取自木结构规范，红松）方木w=bh2/6=166.7cm3，I=bh3/12=833.3cm4恒载自重q1=23.250.25=5.81KN/m最大弯矩Mmax=1/8qL2=1/85.810.62=0.261kNmMmax/w=0.261kNm/166.7cm3=1.56Mpa=13Mpa/1.3=10Mpa 满足要求。f=5qL4/384EI=55.810.64/3841.0104Mpa833.3cm4=0.11mmL/400 满足要求。检算剪应力：QmaxqL /2=5.810.6/2=1.74KNSX=1/410010020.25106mm3中性轴：max=0.261MPa =1.6MPa，2.2.9.2 方木分配梁（主楞）检算横桥向分配梁间距60cm，纵桥向间距0.6m；分配梁支撑483.5在架管顶托上，分配梁按简支梁检算。均布恒载：q23.250.613.95KNm=Mmax/w=0.12513.950.60.6kNm/166700mm3=3.76Mpa =13Mpa/1.3=10Mpa，满足要求。f=5qL4/384EI=513.950.64/3842.1105Mpa833.3cm4=0.013mmL/400，满足要求。检算剪应力：QmaxqL /2=13.950.6/2=4.18KNSX=1/410010020.25106mm3中性轴：max=0.627MPa =1.6MPa，2.2.9.3 483.5mm立杆承载力检算立杆承载力：Nmax=13.950.6=8.37KN扣件式脚手架立杆采取对接方式，步距1200mm,立杆荷载P=30KN，满足要求。2.2.10 翼板支架检算翼板支架采用定型钢模，但荷载较小，不再检算。22