现浇梁支架计算.doc

福建省古武高速公路工程A1标段福建省古武高速公路工程十方互通A匝道桥上部现浇箱梁计算书中铁十七局集团有限公司古武高速公路A1标项目部2011.05.28古武高速公路工程A1合同段现浇箱梁支架设计方案一、工程概况A匝道桥全桥长度为310 米，桥型布置为为430+330+331m预应力连续箱梁，全桥共计三联，本桥平面位于Ls=67.22mR=180m的左偏曲线、Ls=62.5m R=360m的缓和曲线上，纵面位于R=2600m的凸曲线，及i=1.434%下坡路段上。下部构造采用柱式墩、薄壁墩、桩基础；桥台采用肋式桥台、桩基础。箱梁为单箱双室结构，上部构造施工时，先浇注第二联330m，采用单端张拉的施工方法，然后依次浇注第三联、第二联。全桥现浇梁共有C50砼2623.2m3。二、设计依据1福建省十方至东留段高速公路施工图设计；2中华人民共和国交通部部标准公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004；3中华人民共和国交通部部标准公路桥涵结构及木结构设计规范JTJ025-86；4中华人民共和国交通部部标准公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02485）；5. 中华人民共和国国家标准钢结构设计规范(GB50017-2003)；6. 中华人民共和国交通部战备办装备式公路钢桥使用手册；7人民交通出版社路桥施工计算手册8中华人民共和国交通部部标准公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000。第一部分：现浇梁支架结构设计及验算一、十方枢纽互通A匝道桥第二、三联现浇梁支架结构设计及验算（一）、支架结构设计十方枢纽互通A匝道桥现浇梁采用梁柱式支架，贝雷片作支架纵梁，钢管墩作临时支墩，钢筋混凝土扩大基础。由于第二联第1跨具有代表性，因此我们取支架第二联第1跨（4#5#墩）计算受力。1、 中间支墩基础：中间临时支墩钢筋混凝土扩大基础为3.0m12m0.3m，布单层1620cm的钢筋网；基底进行换填级配碎石和隧道洞渣处理，确保基底容许承载力不小于200kPa。2、 墩旁支墩基础：墩旁支墩基础为1.2m12m0.3m钢筋砼基础，布单层1620cm钢筋网。3、支墩：中支墩采用双排630mm，7mm钢管；桥梁中墩旁支墩采用单排630mm，7mm钢管，并在管桩顶底部焊接10mm盖板，每排5根钢管。4、支架纵梁：用国产贝雷片拼成支架纵梁，两排一组。每跨现浇梁支架由两孔贝雷梁组成，贝雷纵梁跨度分别为12m、15m，12m跨采用6组12排贝雷梁组成，15m跨采用8组16排贝雷梁组成，均作简支布置。现浇箱梁支架结构图详见附图。（二）、荷载计算及组合1荷载计算根据公路桥涵施工规范主要考虑以下荷载： 新浇筑混凝土的自重：A匝道桥二联（墩号4#-7#）设计混凝土数量为738 m3，根据变截面尺寸计算得：4-5孔混凝土数量为246.9 m3，5-6孔混凝土数量为244.2m3，6-7孔混凝土数量为246.9m3 。根据公路桥涵施工技术规范附录D钢筋混凝土的容重采用26kN/m3。取最不利的4-5孔箱梁进行支架计算，箱梁每延米的自重为：4-5孔：q1246.926/30213.98kN/m 模板自重：本桥现浇箱梁内模采用木模板，在工地自行加工，内模每延米自重3.2kN/m；外模底板和翼板采用竹胶板，外模每延米自重4.5kN/m；模板自重合计7.7kN/m。 支架自重（经主要工程材料数量统计及参考其它类似桥梁资料）：G=2701293010=9.7kN/m（支架自重包括木楔子、方木、槽钢分配梁、贝雷梁等的重量） 施工人员和施工料具等行走、运输或堆放荷载：4-5孔：q2.5 kN/m212=30 kN/m振捣混凝土时产生荷载：4-5孔：122kpa=24kN/m按规范规定验算支架强度时采用荷载组合：4-5孔： 289.68kN/m按规范规定验算支架挠度时采用荷载组合：4-5孔： 235.68kN/m2纵梁验算(以受力最大的4#5#孔验算) 贝雷纵梁强度验算 15m、12m跨贝雷纵梁强度验算15m跨横向布置16排贝雷纵梁，12m跨横向布置12排贝雷纵梁，作用在每片贝雷纵梁上的荷载按均布荷载计算，考虑1.2不均匀分布系数，每排贝雷纵梁的最不利荷载组合为：（15m跨）q=(289.68kN/m)/141.2=24.82kN/m（12m跨）q=(289.68kN/m)/121.2=28.97kN/m贝雷梁受力结构简图如下图示经计算贝雷纵梁的最大弯矩：（15m跨）：Mmax1/8ql2=1/824.82152698.06kN.mM=788.2 kN.m（12m跨）：Mmax1/8ql2=1/828.97122521.424kN.mM=788.2 kN.m注：M=788.2 kN.m为国产321型贝雷片的容许弯矩值故满足要求。经计算得贝雷纵梁最大剪力：（15m跨）Qmax1/2ql=1/224.8215186.09kN（发生在两端的支撑处）Q=245kN。（12m跨）Qmax1/2ql=1/228.9712173.82kN（发生在两端的支撑处）Q=245kN。注：Q=245kN为单排单层贝雷的允许剪力。满足要求。 挠度（刚度）较核验算贝雷梁的挠度时荷载取q=213.98kN/m， 计算15m、12m跨贝雷纵梁在荷载做用下的弹性变形：（15m跨）fmax=5ql4/(384EI)=524.82150004/(3842.11052.505104)=30.115000/400=37.5mm=L/400 ( 发生在跨中 )满足规范要求（12m跨）fmax=5ql4/(384EI)=528.97120004/(3842.11052.505104)=14.812000/400=30mm=L/400 ( 发生在跨中 )满足规范要求436a工字钢横梁演算每排支墩设置一组，每组由2根I36a工字钢拼焊组成，钢管支墩横桥向间距如附图所示。I36a工字钢截面特性：截面积：A76.44cm2惯性矩：Ix15796c m4截面抵抗矩：Wx877.6cm3 腹板厚：d=10mm Ix/Sx31cm（1）中支墩顶横梁受力计算（45孔15m跨中支墩横梁）工字钢受力简图、弯矩图、剪力图如下：工字钢受力简图 （单位：m）弯矩图 （单位：kN m）剪力图 （单位：kN）（2）强度验算由弯矩图、剪力图可知：最大弯矩发生在中间支柱最大弯矩Mmax =122.11KNm、Qmax =290.83KN。一组工字钢由2根组成，则每根所受弯距为122.11/261.05KNm，剪力为290.83/2145.41KN。max=Mmax/2/Wz=61.05106N.mm/877.6103mm3=65.8Mpa=140Mpa 满足要求。max=Qmax/2/( Ix/Sx)d)=145.41/(3110-21010-3)=46.9Mpa所以max =85Mpa 满足要求。（3）中支墩顶横梁受力计算（45孔12m跨中支墩横梁）工字钢受力简图、弯矩图、剪力图如下：工字钢受力简图 （单位：m）弯矩图 （单位：kN m）剪力图 （单位：kN）（2）强度验算由弯矩图、剪力图可知：Mmax =182.7KNm（发生在中间两根钢管支墩处）、Qmax =338.1KN。一组工字钢由2根组成，则每根所受弯距为182.7/291.35KNm，剪力为338.1/2169.05KN。max=Mmax/2/Wz=91.35106N.mm/877.6103mm3=104.1Mpa=140Mpa 满足要求。max=Qmax/2/( Ix/Sx)d)=169.05/(3110-21010-3)=54.54Mpa所以max =85Mpa 满足要求。5钢管支墩受力验算取6307mm螺旋焊钢管材料进行验算，考虑钢管可能锈蚀，壁厚按6mm进行计算。其钢管截面特性如下：A=117.24cm2I=56705.18cm4M92.83Kg/m由以上计算得各贝雷纵梁在支墩顶产生压力，中支墩靠15m跨一侧支墩受力最大，其最大荷载值为：45孔 Nmax289.6815/2=2167.5kN。考虑1.2的不均匀分布系数，单根钢管支墩承受的竖向荷载：45孔 Pmax1.2Nmax /5=520.2kN。 强度验算 单根630mm，6mm钢管截面承受的允许压力N NA2R 23.141590.3150.006140000 1661.69 kN45孔 Pmax=520.2kN N (满足要求) 稳定性较核按两端铰支计算钢管稳定容许应力，按高差最大(互通主线左幅7#墩，考虑地基换填标高可能变化，按高15m)支墩验算其稳定性，钢管支墩最大自由长度为L15m。按路桥施工计算手册表12-2公式，则钢管稳定容许应力： 0.387140=54.18MPa 式中：压杆稳定系数，由压杆柔度系数查表得出； L/1.215/0.2281.81，该处； 压杆的长度系数，该处取1.2； L压杆的自由长度，该处L=15m； 压杆对轴的惯性半径，该处I/A0.22； 压杆材料的容许应力，钢管140MPa。单根钢管的稳定容许压力：PA54.1810311.72410-3635.21 kN 式中：钢管的稳定容许应力（由上式求得）； A钢管壁的横截面面积（直径0.63m，壁厚0.006m）将单根钢管的稳定容许压力P与单根钢管支墩承受竖向荷载N作比较45孔 Pmax=520.2kN P (满足要求)6支墩基础承载力验算桥位处地质上层有的为填筑土（层厚0.8m），下层为粉质粘土（层厚3m5m），粉质粘土设计地基承载力基本容许值为180Kpa。设计将支墩基础的持力层设在粉质粘性土层上。由支墩传下荷载由两边扩大基础承受；中间支墩基础受力较大，但设计钢筋混凝土基础面积较大，墩旁钢筋混凝土基础面积较小，下面对4#墩旁支墩基础受力进行验算。按粉质粘土作持力层验算地基承载力： 基础面积：S=1.2m12m=14.4m2地基实际承受的最大荷载：PmaxG1+G2+G3=2321.98kN。式中：G1上部结构传至钢管墩顶的总荷载： G1=15/2289.682172.6kN G2钢管支墩自重（含纵横垫梁及连接件）47.5 kN G3支墩基础自重：G3=（1.2120.3）24=103.68 kN 基实际承受应力：P/S=2321.98/14.4161.24KPa。故要求地基承载力不小于165KPa，粉质粘土能满足设计要求，但因桩基系梁开挖，已扰动土需挖除，并换填洞渣或鹅卵石，换填最小厚度不小于60cm，经过压实处理后方可施工支墩基础。- 12 -