墩梁式支架计算书.doc

附件1
许家畈特大桥墩梁式支架计算书
1 工程概况
许家畈特大桥中心里程DK34+785.89，全长503.38米，桥跨结构为15-32m后张法预应力简支梁箱梁，箱梁截面类型为单箱双室，梁端顶板、腹板及底板局部向内侧加厚，桥面挡柞墙根部内侧净宽9m，桥上人行道栏杆内侧净宽12.1m，桥面板宽12.2m，桥梁建筑总宽12.48m，梁长为32.6m，跨度为31.1m，梁中心高为2.53m，直线线路中心处梁高2.55m，横桥向支座中心距为5.6m。梁体砼标号为C50,体积为267.8m3,重量为716.8t。根据桥位处实际情况，1～12跨位于水塘中，采用搭设墩梁式支架的施工方法。
2 箱梁受力计算
墩梁式支架处荷载分析见表1
表1 墩梁式支架箱梁荷载分析表
梁重（t）
716.8
侧模重量（t）
22.4
底模及方木
15*20方木（t）
14.9
10*10方木（t）
7.1
竹胶板（t）
4.2
内模重量
竹胶板（t）
5.5
10*5方木（t）
7.5
10*10方木（t）
7.7
Φ48*3钢管（t）
5.5
合计（t）
791.6
支架顶部工字钢纵梁I36a（t）
35.5
合计（t）
827.1
支架顶部工字钢横梁I36a（t）
10.2
［14 剪刀撑（t）
3
合计（t）
8403
Φ630*10钢管桩（t）
68.3
合计（t）
908.6
2.1方木计算：
2.1.1顶部10×10方木
2.1.1.1荷载
按最不利情况下计算，腹板处受力最大，腹板处梁高h=2.5m，方木间距b=30cm，钢筋砼容重γ=26kn／m3，q1=γ×b×h=19.5kn／m，施工荷载q2=3 kn／m2，砼冲击荷载q3=3 kn／m2，q=1.2×q1+1.4×（q2+q3）=1.2×19.5+1.4×（3×0.3+3×0.3）=25.9 kn／m
2.1.1.2力学模型
方木放在间距为60cm的15×20方木上，按单跨简支梁计算。跨度l=0.6m。
2.1.1.3方木截面及材料性质
I 木＝bh3/12= 0.1×0.13/12= 8.33×10-6 m4
W木＝bh2/6= 0.1×0.12/6= 1.67×10-4m3
E=6300N/mm2
2.1.1.4应力及变形计算
M中＝ql2/8=25.9×103×0.62/8=1165.5N.m
M中/W木＝7N/mm2＜11N/mm2 (强度合格)
f=5ql4/(384EI)=5×25900×0.64/(384×6300×106×8.33×10-6)
=0.0008m=0.8mm＜（1/400）×600=1.5mm (刚度合格)
2.1.2顶部15×20方木
2.1.2.1荷载
按最不利情况下计算，腹板处受力最大，腹板处梁高h=2.5m，方木跨度b=60cm，方木间距为60cm，钢筋砼容重γ=26kn／m3，q1=γ×b×h ＝26×0.6×2.5=39 kn／m，施工荷载q2=3 kn／m2，砼冲击荷载q3=3 kn／m2，q=1.2×q1+1.4×（q2+q3）=1.2×39+1.4×（3×0.6+3×0.6）=51.8 kn／m
2.1.2.2力学模型
方木放在间距为60cm的碗扣支架立杆上，将方木按1跨简支梁计算。跨度l=0.6m。
2.1.1.3方木截面及材料性质
I 木＝bh3/12= 0.15×0.23/12= 1×10-4 m4
W木＝bh2/6= 0.15×0.22/6= 1×10-3m3
E=6300N/mm2
2.1.2.4计算：
M中＝ql2/8=51.8×103×0.62/8=2331N.m
M中/ W木＝2.33N/mm2＜11N/mm2 (强度合格)
f=5ql4/(384EI)=5×51.8×103×064/(384×6300×106×1×10-4)
=0.0001m=0.1mm＜（1/400）×600=1.5mm (刚度合格)
2.2纵向工字钢计算：
箱梁底板处工字钢受力最大，经过对箱梁截面进行分析，底板处承担箱梁和模板重量的85%,共有12根长度为29.5m的工字钢参与底板处受力。工字钢间距为0.6m，箱梁重量为7168KN，单根纵向工字钢受力为q1=7168×0.85/(12×32.6)=15.6kn/m，纵梁自重q2=0.6 kn／m，施工荷载q3=3 kn／m2，砼冲击荷载q4=3 kn／m2，q=1.2×（q1+q2）+1.4×（q3+q4）=1.2×（15.6+0.6）+1.4×（3×0.6+3×0.6）=24.5kn／m
将荷载、结构形式和I36a的截面性质输入软件计算得：
Mmax=80.49KN*m fmax=5mm
σmax= Mmax／W=91.7MPa＜［σ］=140MPa， 受力及变形满足要求。
（I36a：W＝659.7cm3）
荷载分布图

弯矩图

位移图

2.3横向工字钢计算：
横向工字钢上的荷载按均布荷载考虑，由墩梁式支架箱梁荷载分析表查得：横梁以上荷载为8400 kn，分配在中部29.5m跨度上的重量为8400 kn×（295／32.6）＝7600 kn由于纵向分为5跨，每跨承担箱梁总重的1/5，横向工字钢的受力长度为12.2m分配在中间每榀排架上的均布荷载为：q1=7600×0.2/12.2=124.6kn/m。工字钢自重q2=1.2kn／m ，施工荷载q3=3 kn／m2，砼冲击荷载q4=3 kn／m2，q=q1+q2+q3+q4=124.6+1.2＋3×5.6+3×5.6=159.4 kn／m
一榀排架设置2根I36a工字钢，将其截面性质、荷载条件以及结构形式输入软件计算得：
Mmax=140.93KN*m Qmax=279.73KN fmax=1mm
σmax=Mmax／W=64.6MPa＜［σ］=140MPa；（2×I36a：W＝1319.4cm3）
τ= Qmax×S／（I×t）=45.1MPa＜［τ］=85MPa；
（2×I36a：S＝1017.6cm3 I＝31592cm4 t＝31.6mm）
受力及变形满足要求。
荷载分布图

弯矩图

剪力图

位移图

2.4钢管桩受力计算：
由横梁剪力图差得，单根钢管桩最大受力为242.87＋279.73＝52.3t，加上单根钢管桩重量合计为N=55.1t，由计算手册上查得硬塑状粘土的摩阻力为66Kpa，φ=0.93，安全系数按n=2考虑，则需打入粘土层的深度L=2×55.1t/(0.93×3.14×0.63m×66 Kpa)=9m。（折减系数和计算公式由钢管桩计算手册查得）
实际施工时，为了保证安全，钢管桩需打入岩层。
钢管桩设计长度为18m，打入持力层9m，外露9m，一端按铰接，一端按固结计算，μ=0.7，回转半径ｉ=0.223，长细比λ=μ*l／ｉ＝0.7×9／0.223=28，承台处立管长度为8m，两端按铰接计算，μ=1，长细比λ=μ*l／ｉ＝1×8／0.223=36，查表得φ=0.914，Am=0.0237m2
N／Am=23.2mpa＜φ*［σ］=128mpa，满足要求。（参阅《钢结构设计手册》中轴心受力构件和压弯、拉弯构件）