新建宝兰客运专线武威路中桥系梁现浇支架设计计算书.doc

新建宝兰客运专线武威路中桥

系梁现浇支架设计计算书

中铁二十一局集团宝兰客专项目经理部
二○一五年五月

目　录
一、 工程概述 1
二、 计算依据及容许应力 2
2.1计算依据 2
2.2材料及容许应力 2
三、 荷载与工况组合 2
3.1 荷载计算 2
3.2 工况组合 4
四、 计算模型 4
五、 计算结果 5
5.1 贝雷梁 5
5.2 钢管立柱稳定性计算 7
5.3 钢管桩连接系 8
5.4 分配梁 8
5.5 I20模板分配梁 9
5.6 预埋件Y1计算 9
5.7 条形基础计算 9
5.8 托梁基底应力及配筋计算 11
5.9 钢管脚手架计算 11
5.10 底模计算 11
六、 结论 13

新建宝兰客专武威路中桥系梁现浇支架设计计算书

一、 工程概述
新建宝鸡至兰州客运专线武威路中桥系杆拱位于兰州市七里河区境内，横跨武威路三角线南北通向道路，系杆拱起点为DIIK1037+858.85，终点为DIIK1037+951.1，桥梁总长100.18m，桥跨样式为1孔80m钢管混凝土系杆拱。系梁全长82.4m，梁高2.5m，梁顶宽15m，底宽11m，梁端拱脚处9.2m范围内梁顶加宽至16.6m，梁底加宽至13.5m；边腹板厚45cm，拱脚处加厚至260cm；中腹板厚35cm，拱脚处加厚至205cm。吊杆处隔墙厚30cm，隔墙开设2m×1.2m的过人洞。箱梁梁顶设有2%的横坡。
拱桥采用先梁后拱的施工方案，其中系梁采用支架法现浇施工。现浇支架采用贝雷梁+钢管桩+钢管脚手架的组合方案，系梁两端10.55m范围采用钢管脚手架施工；中间61.3m范围采用贝雷梁+钢管桩支架方案，钢管桩采用630*10钢管，基础为条形基础，钢管桩顶面搭设2HN500*200分配梁，分配梁顶放置“321”型贝雷梁，贝雷梁顶铺I20b型钢+方木+竹胶板，系梁施工支架布置见下图。
图 1-1 系梁现浇支架布置图
二、 计算依据及容许应力
2.1计算依据
（1）《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）；
（2）《铁路桥涵地基与基础设计规范》（TB 10002.5-2005 J464-2005）；
（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
（5）《路桥施工计算手册》周水兴　何兆益　邹毅松（人民交通出版社）；
（6）《装配式钢桥多用途适用手册》 ；
（7）《钢筋混凝土结构中预埋件设计》喻纯诚等（中国铁道出版社）；
（8）项目部提供的桥梁设计图纸和地质资料。
2.2材料及容许应力
以下各章结构计算均采用容许应力法，材料容许应力取值见下表：
表2.1-1　材料容许应力表（单位：MPa）
材料种类
轴向应力[σ]
剪应力[τ]
Q235钢材
140MPa
85MPa
C30混凝土
压：10，拉：1.0
—
HRB335钢筋
215
—
贝雷梁各主要杆件容许内力取值见下表：
表2.1-2　贝雷梁主要杆件容许内力表（单位：kN）
杆件
材质
截面形式
容许内力
弦杆
16Mn
2[10
560
竖杆
16Mn
I8
210
斜杆
16Mn
I8
171.5
三、 荷载与工况组合
3.1 荷载计算
1、支架自重（G1）：由程序自动加载(自重系数1.49)；
2、梁体重量（G2）：梁体混凝土容重取26.5kN/m3；
3、模板自重（G3）：取2.0 kN/m２；
4、施工人员和机具荷载（G4）：取1.5 kN/m２；
5、振捣混凝土产生的荷载（G5）：取2.0 kN/m２；
6、倾倒混凝土产生的荷载(G6)：取2.0 kN/m２；
7、拱肋、拱肋拼装支架重量等施工荷载，拱肋重3410kN，拼装支架重1000kN，考虑1.1倍的附加施工荷载，总荷载取4851kN。加载时，偏保守认为拱肋拼装荷载通过系梁2个边腹板传递给贝雷梁，且仅由边腹板下3片贝雷梁承受。由于拱肋拼装时系梁施工完成，故将拱肋拼装荷载以线荷载的形式加载到贝雷梁上。
8、风荷载（G8）：
风载：超过6级风时，支架不得作业，故现浇支架按6级风进行设计，对应风速为13.8m/s；
风荷载按《公路桥涵设计通用规范》进行计算，
其中：（按施工架设期间取值）；
（桁架风载系数）；
（按一般地区条件选取）；
（按C类地表，离地面或水面10m高度计）；
（按C类取阵风风速系数）；

求得:
（1）单片贝雷片迎风面积为；
风载为：；
等效为上、下弦杆线荷载为：。
（2）作用于钢管桩上的风荷载为：
；
（3）作用于连接系上的风荷载为：
；
3.2 工况组合
工况一：验算结构强度
荷载组合A:荷载G1+荷载G2+荷载G3+荷载G4+荷载G5+荷载G6+荷载G7。
荷载组合B: 荷载G1+荷载G2+荷载G3+荷载G4+荷载G5+荷载G6+荷载G8。
工况二：验算结构刚度
荷载组合C: 荷载G1+荷载G2+荷载G3。
四、 计算模型
利用有限元软件Midas建立系梁现浇支架计算模型，所有单元均采用梁单元，荷载按条分法分段加载到横向工字钢上，钢管桩桩底固结。计算模型如下图所示：

图 4-1 现浇支架计算模型

图4-2系梁混凝土自重加载示意图

图4-3拱肋拼装荷载加载示意图
五、 计算结果
5.1 贝雷梁
5.1.1 弦杆

组合A贝雷梁弦杆轴力图(246.6kN)

组合B贝雷梁弦杆轴力图(258.7kN)
工况一作用下，贝雷梁弦杆最大轴力为258.7kN，小于容许值为560kN，满足要求。
5.1.2 竖杆

组合A贝雷梁竖杆轴力图(189.2kN)

组合B贝雷梁竖杆轴力图(195.2kN)
在工况一作用下，贝雷梁竖杆最大轴力为195.2kN，小于容许值为210kN，满足要求。
5.1.3 斜杆

组合A贝雷梁斜杆轴力图(129.4kN)

组合B贝雷梁斜杆轴力图(135.9kN)
在工况一作用下，贝雷梁斜杆最大轴力为135.9kN，小于容许值为171.3kN，满足要求。
5.1.4 贝雷梁挠度
在工况二作用下，贝雷梁跨中最大竖向位移为16mm，变形见下图：

图5.4 贝雷梁位移图
贝雷梁非弹性挠度为：；
贝雷梁跨中总挠度为：16+7.11=23.11mm<12000/400=30mm，满足要求。
5.2 钢管立柱稳定性计算
在工况一作用下，钢管立柱Z3受轴力最大，其最大压力为1807.7kN，弯矩为：；钢管立柱Z5受弯矩最大，其轴力为812kN，；
钢管立柱Z3计算长度为4570*2=9140mm，长细比为，a类截面，稳定系数为：，，均取1.0，则有：

钢管立柱Z3稳定性满足要求。
钢管立柱Z5计算长度为3740*2=7480mm，长细比为，a类截面，稳定系数为：，，均取1.0，则有：

钢管立柱Z5稳定性满足要求。
5.3 钢管桩连接系

图5.5 连接系轴力图（65.4kN）
在工况一作用下，钢管桩连接系最大轴力为65.4kN，计算长度2143mm，弱轴回转半径r=29，长细比为74，稳定折减系数为0.7262，考虑折减后的应力为，受力满足要求。
5.4 分配梁
5.4.1 分配梁F1
分配梁F1采用2HN600200型钢，腹板贴10mm厚钢板，在工况一作用下，最大弯矩为643.7kN.m，剪力为1109.4kN，则有：
弯曲正应力为：<140MPa，满足要求。
剪应力为：，满足要求。
5.4.2 分配梁F2
分配梁F2采用2HN600200型钢，在工况一作用下，最大弯矩为280.2kN.m，剪力为489.1kN，则有：
弯曲正应力为：<140MPa，满足要求。
剪应力为：，满足要求。
5.5 I20模板分配梁

图5.6 I20模板分配梁应力
在工况一作用下，I20模板分配梁最大应力为107.9MPa<140MPa，受力满足要求。
5.6 预埋件Y1计算
预埋件Y1为主要承受压力，最大荷载取1807.7kN，不设间接钢筋，计算混凝土局部承压。仅考虑预埋件锚板范围内混凝受压，则有：
，满足要求。
5.7 条形基础计算
条形基础C1最大竖向荷载为5179.7kN、C2最大竖向荷载为6645.8kN、C3最大竖向荷载为4124.5kN。
（1）基底应力
条形基础C1基底应力为
条形基础C2基底应力为
条形基础C3基底应力为
(2)条形基础配筋检算
将条形基础做为弹性地基梁进行计算。
条形基础C1、C3截面、配筋均相同，将荷载换算为线荷载后，C1受力更不利，荷载折算为线荷载为429.7kN/m，计算跨度3.55m，弯矩为：676.9kN.m，剪力为762.7kN。条形基础C1截面尺寸为1800*1000mm，配12根直径20mm的二级钢筋。

截面抗弯承载力为：
，满 足要求
截面素混凝土抗剪承载力为：
，承载力满足要求。
条形基础C2荷载折算为线荷载为523.1kN/m，计算跨度3.55m，弯矩为：824kN.m，剪力为928.5kN。条形基础C2截面尺寸为1800*1500mm，配12根直径20mm的二级钢筋。

截面抗弯承载力为：
，满 足要求
截面素混凝土抗剪承载力为：
，承载力满足要求。
5.8 托梁基底应力及配筋计算
（1）基底应力
托梁截面尺寸为1500*1500mm，基底设置2000mm宽，200mm厚的混凝土垫层。托梁顶所受荷载为1892kN。
则基底应力为：
（2）托梁配筋检算
托梁荷载折算为线荷载为234kN/m，计算跨度6m，弯矩为：1053kN.m，剪力为702kN。托兴截面尺寸为1500*1500mm，配10根直径28mm的二级钢筋。

截面抗弯承载力为：
，满 足要求
截面素混凝土抗剪承载力为：
，承载力满足要求。
5.9 钢管脚手架计算
拱脚部分系梁高度为3.1m，立杆间距0.3×0.6m,单根立杆承受荷载为：Q=0.6×0.3×3.1×26.5×1.3=19.2kN，考虑拱肋拼装产生的附加荷载8.4kN，总荷载为27.6kN。
立杆计算长度为：L0=0.9+2×0.4=1.7m，截面面积为489mm2，回转半径为15.8，长细比为108，稳定折减系数为0.5772,则立杆应力为：
，受力满足要求。
5.10 底模计算
底模采用10mm竹胶板+100*100mm方木，系梁2.5m等高段腹板下方木布置间距为200mm，顶底板板间距为250mm，拱脚变高加厚段加密布置。

（1）竹胶板计算
腹板下：

,满足要求。
，满足要求。
，满足要求。
底板下：

,满足要求。
，满足要求。
，满足要求。
（2）方木计算
方木最大计算跨度0.9m，腹板下布置间距为200mm，顶底板下间距为250mm。
腹板：

,满足要求。
，满足要求。
，满足要求。
腹板：
小于腹板下方木荷载，而计算跨度相同，故强度、刚度满足要求。
六、 结论
1、由以上计算可知，系梁梁现浇支架底模、贝雷梁、分配梁、钢管立柱、预埋件、基础、钢管脚手架等受力均满足要求。
目 录

第一章 总 论 1
一、项目提要 1
二、可行性研究报告编制依据 2
三、综合评价和论证结论 3
四、存在问题与建议 4
第二章 项目背景及必要性 5
一、项目建设背景 5
二、项目区农业产业化经营发展现状 11
三、项目建设的必要性及目的意义 12
第三章 建设条件 15
一、项目区概况 15
二、项目实施的有利条件 17
第四章 建设单位基本情况 19
一、建设单位概况 19
二、研发能力 20
三、财务状况 20
第五章 市场分析与销售方案 21
一、市场分析 21
二、产品生产及销售方案 22
三、销售策略及营销模式 22
四、销售队伍和销售网络建设 23
第六章 项目建设方案 24
一、建设任务和规模 24
二、项目规划和布局 24
三、生产技术方案与工艺流程 25
四、项目建设标准和具体建设内容 26
五、项目实施进度安排 27
第七章 投资估算和资金筹措 28
一、投资估算依据 28
二、项目建设投资估算 28
三、资金来源 29
四、年度投资与资金偿还计划 29
第八章 财务评价 30
一、财务评价的原则 30
二、主要参数的选择 30
三、财务估算 31
四、盈利能力分析 32
五、不确定性分析 33
六、财务评价结论 34
第九章 环境影响评价 35
一、环境影响 35
二、环境保护与治理措施 35
三、环保部门意见 36
第十章 农业产业化经营与农民增收效果评价 37
一、产业化经营 37
二、农民增收 38
三、其它社会影响 38
第十一章 项目组织与管理 40
一、组织机构与职能划分 40
二、项目经营管理模式 42
三、技术培训 42
四、劳动保护与安全卫生 43
第十二章 可行性研究结论与建议 46
一、可行性研究结论 46
二、建议 47

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