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22.1计算依据22.2材料及容许应力2三、荷载与工况组合23.1 荷载计算23.2 工况组合4四、计算模型4五、计算结果55.1 贝雷梁55.2 钢管立柱稳定性计算75.3 钢管桩连接系85.4 分配梁85.5 I20模板分配梁95.6 预埋件Y1计算95.7 条形基础计算95.8 托梁基底应力及配筋计算115.9 钢管脚手架计算115.10 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2m1.2m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）材料种类轴向应力剪应力Q235钢材140MPa85MPaC30混凝土压：10，拉：1.0HRB335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16Mn210560竖杆16MnI8210斜杆16MnI8171.5三、 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/m；4、施工人员和机具荷载（G4）：取1.5 kN/m；5、振捣混凝土产生的荷载（G5）：取2.0 kN/m；6、倾倒混凝土产生的荷载(G6)：取2.0 kN/m；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=23.11mm12000/400=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107.9MPa140MPa，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0.30.6m,单根立杆承受荷载为：Q=0.60.33.126.51.3=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+20.4=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中铁二十一局集团有限公司 16