京沪高铁某系杆拱桥支架计算书附图片

'目录1编制依据12工程概况13支架方案13.1支架结构13.2满堂碗扣支架部分计算23.2.1计算参数23.2.2模板面板计算43.2.3支撑木方的计算53.2.4托梁的计算53.2.5立杆的稳定性计算73.2.6基础承载力计算83.3门式支架计算113.3.1跨度5米钢梁计算113.3.2跨度3.5米钢梁计算143.3.3立柱的稳定性计算153.3.4基础承载力计算163.4拱肋支架布置163 某系杆拱桥支架计算书1编制依据1、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号2、《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-20053、《无砟轨道1-44.5m简支拱》4、现场调查情况。2工程概况（1-44.5米）简支拱桥横跨××市南外环线，紧邻既有××线。地层自上到下主要为素填土、粉土、细砂、黏土、粉质黏土。下部构造采用24根直径1.5m钻孔桩基础，桩长分别为49m，50m，承台为15.5×10.6×3m两个，上设台身。上部构造为拱梁组合体系，系梁采用双主梁的纵横梁体系，主纵梁梁高1.8m，高跨比1/24.72m，梁宽1.4m，在端部加厚至2.4m，桥面板厚0.3m，端横梁梁高1.8m，宽2.25m。中间横梁高1.8m，宽0.35m，端次横梁高1.8m，宽0.45m，设二道小纵梁，位于线路中心处，小纵梁高1.8m，宽0.3m。系梁梁体有纵、横向预应力体系，系杆拱跨径为44.5m。拱肋采用圆端形钢管混凝土结构，不设横撑，中间拱肋为高0.9m，宽1.5m的等截面；连接拱脚部分的拱肋截面从高0.9m，宽1.5m逐渐变化为高1.4m，宽2.0m。拱肋壁厚16mm，内填充C50补偿收缩混凝土，两拱脚之间净宽10.2m；拱轴线为二次抛物线。矢高f=7.417m，失跨比1/6，设置吊杆，吊杆间距5m，共7×2根吊杆，桥面板搁置在横梁上。3支架方案本桥梁部采用支架现浇法施工，先梁后拱。在行车道采用门式支架；支架采用18根Φ630-12mm的钢管墩，中间支墩上横向设3根40c的工字钢作为横梁，横向跨度3.5米，纵向在横向工字钢上设40c工字钢间距0.7m,支墩纵桥向跨度为5米，剩余两侧部分采用碗扣式满堂支架。3.1支架结构3.1.1系杆拱中间系梁支架(主车道)采用2-5m门式支架，基础直接在既有沥青混凝土路面上浇注钢筋混凝土，龙门立柱采用薄壁钢管，立柱上用工字钢作为横梁，横梁与立柱、立柱与基础预埋件均以焊接形式连接，横梁上0.7m等距设置纵梁，纵梁上安放纵横两层方木。钢筋混凝土基础采用厚1.0m,宽1.0m条形钢筋混凝土基础，每根立柱底面混凝土面积按3.5m2计算。3 3.1.2龙门支架两侧采用碗扣满堂脚手架，碗扣支架采用φ48，壁厚3.5mm钢管，平面步距600×600mm，竖向步距1200mm，纵横向每3排设剪刀撑一道。满堂支架顶托上横桥向铺100×160mm枋木，顺桥向铺100×160mm枋木间距200mm。底模采用20mm的竹胶板。支架布置见图3-1。基础采用厚50cm石灰土处理，钢管底设20cm厚混凝土。3.1.3在系梁上根据拱肋用直径219壁厚4mm钢管搭设支架，每3米二道（左右拱肋各一道），两钢管间距两米，上部采用25b工字钢与钢管立柱刚接，钢管底部采用法兰盘与梁体预埋件连接，两拱肋支架利用槽钢加固，增强其整体稳定性。3.1.4支架计算荷载全部按梁体最大截面计算。3.2满堂碗扣支架部分计算3.2.1计算参数计算参数：模板支架搭设最大高度为5.0m，立杆的纵距b=0.60m，立杆的横距l=0.60m，立杆的步距h=1.20m。面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm4。木方160×100mm，间距200mm，剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm4。梁顶托采用100×160mm木方。模板自重1.00kN/m2，混凝土钢筋自重26.00kN/m3，施工活荷载8.00kN/m2（包括施工人员及设备荷载、振捣混凝土产生的荷载、倾倒混凝土产生的荷载）。图3-2梁板支撑架立面简图3 图3-1支架搭设图3 图3-3梁板支撑架立杆稳定性荷载计算单元采用的碗扣钢管脚手架类型为48×3.5。3.2.2模板面板计算面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照简支梁计算。静荷载标准值q1=26.000×1.800×0.600+1.000×0.600=28.680kN/m活荷载标准值q2=(4.000+4.000)×0.600=4.800kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=32.400cm3，I=29.160cm4（1）抗弯强度计算f=M/W<[f]其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；M——面板的最大弯距(N.mm)；W——面板的净截面抵抗矩；[f]——面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；M=0.125ql2其中q——荷载设计值(kN/m)；经计算得到M=0.125×(1.20×28.680+1.40×4.800)×0.200×0.200=0.206kN.m经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.206×1000×1000/32400=6.348N/mm2面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!（2）挠度计算v=5ql4/384EI<[v]=l/400面板最大挠度计算值v=5×28.680×2004/(384×6000×291600)=0.342mm面板的最大挠度小于200.0/400,满足要求!22 3.2.3支撑木方的计算木方按照均布荷载下连续梁计算。（1）荷载的计算钢筋混凝土板自重(kN/m)：q11=26.000×1.800×0.200=9.360kN/m模板的自重线荷载(kN/m)：q12=1.000×0.200=0.200kN/m活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m)：经计算得到，活荷载标准值q2=(4.000+4.000)×0.200=1.600kN/m静荷载q1=1.20×9.360+1.20×0.200=11.472kN/m活荷载q2=1.40×1.600=2.240kN/m（2）木方的计算按照两跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:均布荷载q=13.712kN/m最大弯矩M=0.125ql2=0.125×13.712×0.60×0.60=0.617kN.m最大剪力Q=0.625×0.600×13.712=5.142kN最大支座力N=1.25×0.600×13.712=10.284kN木方截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=16.00×10.00×10.00/6=266.67cm3；I=16.00×10.00×10.00×10.00/12=1333.33cm4；1)木方抗弯强度计算抗弯计算强度f=0.617×106/266666.7=2.31N/mm2木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!2)木方挠度计算均布荷载通过上面变形受力图计算的最大支座力除以跨度得到9.560kN/m最大变形v=0.521×9.560×600.04/(100×9000.00×13333333.0)=0.054mm木方的最大挠度小于600.0/250,满足要求!3.2.4托梁的计算托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。集中荷载取木方的支座力P=10.284kN均布荷载取托梁的自重q=0.154kN/m。22 图3-4托梁计算简图图3-5托梁弯矩图(kN.m)图3-6托梁剪力图(kN)变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：图3-7托梁变形计算受力图图3-8托梁变形图(mm)经过计算得到最大弯矩M=2.063kN.m经过计算得到最大支座F=37.823kN经过计算得到最大变形V=0.077mm顶托梁的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=10.00×16.00×16.00/6=426.67cm3；I=10.00×16.00×16.00×16.00/12=3413.33cm4；22 (1)顶托梁抗弯强度计算抗弯计算强度f=2.063×106/426666.7=4.84N/mm2顶托梁的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)顶托梁挠度计算最大变形v=0.077mm顶托梁的最大挠度小于600.0/250,满足要求!3.2.5立杆的稳定性计算（1）立杆的稳定性计算荷载标准值静荷载标准值：脚手架钢管的自重(kN)：钢管的自重计算参照双排架自重标准值。NG1=0.149×5.000=0.745kN模板的自重(kN)：NG2=1.000×0.600×0.600=0.360kN钢筋混凝土楼板自重(kN)：NG3=26.000×1.800×0.600×0.600=16.848kN经计算得到，静荷载标准值NG=(NG1+NG2+NG3)=17.953kN。活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。经计算得到，活荷载标准值NQ=(4.000+4.000)×0.600×0.600=2.880kN（2）不考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值计算公式N=1.20NG+1.40NQ立杆的稳定性计算公式其中N——立杆的轴心压力设计值，N=25.575kN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；i——计算立杆的截面回转半径(cm)；i=1.58A——立杆净截面面积(cm2)；A=4.89W——立杆净截面抵抗矩(cm3)；W=5.08——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；22 l0——计算长度(m)；不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算l0=k1uh(1)l0=(h+2a)(2)k1——计算长度附加系数，查表取值为1.185；u——计算长度系数，参照《建筑施工手册》表5-16；u=1.700a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.30m；公式(1)的计算结果：l0=1.185×1.7×1.20=2.417m=2417/15.8=153，=0.298=25575/(0.298×489)=175.702N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!公式(2)的计算结果：l0=1.2+2×0.3=1.800m=1800/15.8=113.924=0.497=25575/(0.497×489)=105.303N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!3.2.6基础承载力计算依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)4换填垫层法。混凝土垫层面积为0.6×0.6cm，基础处理为厚0.5m石灰土。（1）参数信息上部结构传至基础顶面的轴向力设计值N=25.575Kn，上部结构传至基础顶面的竖线荷载F=42.63kN/m；基底以上填土的平均重度=18kN/m3；基础与填土的平均重度0=20kN/m3；基础类型:矩形基础,基础截面长度l=.6m,宽度b=.6m；基础埋深Hd=0m；换垫层材料重度:18kN/m3；压缩模量:14MPa；承载力特征值:220kPa，垫层厚度:.5m。垫层底面处地基承载力特征值fak=105kPa；基础宽度对地基承载力的修正系数ηb=.5；埋深对地基承载力的修正系数ηd=2。土层参数：──────────────────────────────序号土层厚度hi(m)重度i(kN/m3)压缩模量Ei(MPa)──────────────────────────────────12.51810.87──────────────────────────────────2218.98.53──────────────────────────────────22 32197.46──────────────────────────────（2）垫层厚度验算1）厚度验算原理：换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m，且满足下式要求：式中pz──相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值(kPa),按下式计算:矩形基础：pcz──垫层底面处土的自重压力值(kPa)；faz──垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)：式中b──矩形基础或条形基础底面的宽度(m)；l──矩形基础底面的长度,取l=.6m；pk──相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压值(kPa)；pc──基础底面处土的自重压力值(kPa)；z──基础底面下垫层的厚度(m)；──垫层的压力扩散角(度)，由表查出。2）荷载计算基础底面压力pk=(F+G)/b=(42.63+0.60×0.00×20.00)/0.60=71.05kN/m2基础底面处土自重的压力pc=d=18×0=0kN/m2。3）厚度验算：当垫层厚度z=0.5m：查表得压力扩散角θ=28度。经过计算得pz=0.6×0.6×(71.05-0.00)/[(0.6+2×0.5×tg0.49)×(0.6+2×0.5×tg0.49)]=19.98kPa。pcz=0.5×18=9.00kPa。m=pcz/(hd+z)=9.00/(0.5)=18kN/m3。0=18kN/m3。faz=105.00+.5×18.00×(.6-3)+2×18.00×(0+.5-0.5)=83.40kPa。22 结论：由于pz+pcz=28.98<83.40,所以垫层厚度满足要求!4）垫层的宽度计算垫层底面宽度按下式计算：解得最小底面宽度b=0.60+2×.5×tg0.49=1.13m垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。所以最小顶面宽度取b=1.20m。（3）沉降计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)5.3地基变形计算。换层后的土层参数：──────────────────────────────序号土层厚度hi(m)重度i(kN/m3)压缩模量Ei(MPa)──────────────────────────────────1.51814──────────────────────────────────221810.87──────────────────────────────────3218.98.53──────────────────────────────────42197.46──────────────────────────────────1）基底平均附加压力P0计算:基础与填土的总重量G=20×0.6×0.6×0=0.00kN；基底的平均压力P=(42.63+0)/(.6×.6)=118.42kN/m2；基底处的土中自重压力P1=18×0=0.00kN/m2；基底平均附加压力P0=118.42-0.00=118.42kN/m2。2）分层地基变形量计算:────────────────────────────────────z(m)基础计算中点aiZ1(m)Z2(m)Esi(mPa)Si(mm)∑Si(mm)────────────────────────────────────0.504×0.23300.46610.466114.003.943.94────────────────────────────────────2.504×0.10801.07980.613810.876.6910.63────────────────────────────────────4.504×0.06641.19520.11548.531.6012.23查表取△z=0.30m；则当前深度向上取厚度为△z的土层深度:Hd=4.50-0.30=4.20m；该深度下土的变形值：22 △s"n=118.42×[4.50×0.2656-(4.50-0.30)×0.2820]/8.53=0.150mm△s"n/∑S3=0.150/12.23=0.0123≤0.025,所以本层土已满足要求!按分层总和法计算出的地基变形量为:S"=12.23mm。────────────────────────────────────注：表中　Z1=zi×ai,Z2=zi×ai-zi-1×ai-1。3）地基最终变形量计算:最终沉降计算公式如下:其中S"──按分层总和法计算出的地基变形量；──变形计算深度范围内压缩模量的当量值：式中──第i层地附加应力系数沿土层厚度的积分值；=2.741/0.273=10.05Mpa；s──沉降计算经验系数,根据查规范表5.3.5,得s=0.59；经计算最终沉降量:S=0.59×12.23=7.16mm。3.3门式支架计算3.3.1跨度5米钢梁计算（1）参数信息倾倒混凝土荷载标准值为4.00kN/m2.施工均布荷载标准值为4.00kN/m2.桥梁的设计宽度为0.70m.桥梁的设计高度为1.80m.钢架型钢的截面类型和型号40c号工字钢钢架型钢的横截面积A=102.00cm2.钢架型钢的惯性矩I=23850.00cm4.钢架型钢的抵抗矩W=1190.00cm3.钢架强度设计值f=215.00N/mm2.型钢的弹性模量E=210000.00N/mm2.22 （2）计算公式荷载计算:1）静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、型钢架自重(×1.2)；2）活荷载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载(×1.4)。弯矩计算:按单跨简支梁受均布荷载情况计算剪力计算：挠度计算：整体稳定性计算:（3）型钢架横梁的计算型钢架横梁按照简支梁进行强度和挠度计算。1）均布荷载值的计算.静荷载的计算值为q1=41.09kN/m.活荷载的计算值为q2=7.84kN/m.图3-9型钢架横梁计算简图2）强度的计算.跨中最大弯矩为M=152.91kN.m图3-10型钢架横梁弯矩图22 图3-11型钢架横梁剪力图选择跨中最大弯矩进行强度计算：钢架横梁的计算强度为128.50N/mm2.钢架横梁的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！3.挠度的计算.最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度0.795图3-12型钢架横梁位移图简支梁均布荷载作用下的最大挠度为V=0.795mm.钢架横梁的最大挠度不大于10mm，而且不大于L/400=12.50mm，满足要求！4.支座反力的计算.支座反力考虑为简支梁均布荷载作用下的支座反力支座左端反力为Q1=122.34kN.支座右端反力为Q2=-122.34kN.最大剪力Qmax=122.34kN.5.整体稳定性的验算.按最大刚度主平面内受弯构件，其整体稳定性按下式计算：Mx——绕强轴作用的最大弯矩，取152.92kN.mb——梁的整体稳定性系数，查附表得0.68Wx——按受压纤维确定的梁毛截面模量，查型钢表得1190.00cm3.22 经过计算得到梁的计算强度为188.98N/mm2，小于设计强度215.00N/mm2，所以不满足要求！3.3.2跨度3.5米钢梁计算（1）参数信息荷载计算:龙门支架垂直主桥轴线方向的钢梁所受荷载由上部纵向钢梁传递下来，每跨受力点较多(26个)且均匀分布在上翼缘,故可按简支梁均布单向荷载考虑。单根钢梁承受的线荷载设计值q=48.93*5*26/2/3.5/5=182kN/m.（2）计算公式横向中间立柱布置3道40c工字钢，荷载取值为单根工字钢所承受荷载计算型钢架横梁按照简支梁进行强度和挠度计算。1）均布荷载值的计算.荷载的计算值为q1=48.93*5*26/2/5*2/3/3.5=122.00kN/m.图3-13横梁计算简图2）强度的计算.跨中最大弯矩为M=186.81kN.m图3-14型钢架横梁弯矩图图3-15横梁剪力图选择跨中最大弯矩进行强度计算：钢架横梁的计算强度为156.98N/mm2.钢架横梁的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！22 3）挠度的计算.最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度图3-16横梁位移图简支梁均布荷载作用下的最大挠度为V=0.468mm.钢架横梁的最大挠度不大于10mm，而且不大于L/400=8.75mm，满足要求！4）支座反力的计算.支座反力考虑为简支梁均布荷载作用下的支座反力支座左端反力为Q1=213.50kN.支座右端反力为Q2=-213.50kN.最大剪力Qmax=213.50kN.5）整体稳定性的验算.按最大刚度主平面内受弯构件，其整体稳定性按下式计算：Mx——绕强轴作用的最大弯矩，取186.81kN.mb——梁的整体稳定性系数，查附表得0.84Wx——按受压纤维确定的梁毛截面模量，查型钢表得1190.00cm3.经过计算得到梁的计算强度为186.88N/mm2，不大于设计强度215.00N/mm2，所以满足要求！3.3.3立柱的稳定性计算（1）立柱的稳定性计算荷载标准值龙门中间立柱有6根,此时每根立柱实际承受上部钢梁传递的荷载力为:N=（(40.92+7.84)*5*26）/6=1057kN。（2）不考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值计算公式立杆的稳定性计算公式22 其中N——立杆的轴心压力设计值，N=1057KN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；i——计算立杆的截面回转半径(mm)；i=220.63A——立杆净截面面积(mm2)；A=11762——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；l0——计算长度(m)；l0=5m=5000/175.37=28.51查表得：=0.94=1057/(0.94×11762)*1000=95.6N/mm2，立杆的稳定性计算<[f],满足要求!钢管柱承受的力大于上部传递来的荷载要求，因此选用此钢管柱强度，稳定性满足要求。3.3.4基础承载力计算立柱基础底面的平均压力应满足下式的要求p≤fg其中p——立杆基础底面的平均压力(kN/m2)，p=N/A；p=302kN/m2N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN),N=1057kNA——基础底面面积(m2)；A=3.5m2fg——地基承载力设计值(kN/m2)；fg=340地基承载力设计值应按下式计算fg=kc×fgk其中kc——地基承载力调整系数；岩石、混凝土取kc=1fgk——沥青路面地基承载力标准值(kN/m2)；fgk=340地基承载力的计算满足要求!3.4拱肋支架布置3.4.1计算主要依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《钢结构设计规范》(GB50017-2003);22 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002);布置方式如图：按拱肋最高处考虑，荷载包括拱肋自重，拱肋内混凝土自重，支撑结构自重按170KN考虑，风荷载按照1.0KN/m的均布荷载计算，每3m二道（左右拱肋各一道）。图3-17框架立面图图3-18框架受力示意图3.4.1主要计算参数节点总数:4柱数:2梁数:1支座约束数:2标准截面总数:2钢材:Q235梁柱自重计算信息:柱梁自重都计算钢结构受拉柱容许长细比:300钢结构受压柱容许长细比:150钢梁(恒+活)容许挠跨比:l/400钢梁(活)容许挠跨比:l/50022 柱顶容许水平位移/柱高:l/500----节点坐标----节点号（1）（2）（3）（4）X0202Y7700----柱关联号--------柱号节点Ⅰ节点Ⅱ（1）31（2）42----梁关联号----梁号节点Ⅰ节点Ⅱ（1）12----支座约束信息----两支座全部为钢结----柱上下节点偏心----节点号（1）（2）（3）（4）柱偏心值0000----标准截面信息----1、标准截面类型(1)立柱外径245mm,壁厚4.0mm的焊接薄壁圆钢管(2)横梁采用I36c。----柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度-----柱号标准截面号铰接信息截面布置角度（1）100（2）100----梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度-----梁号标准截面号铰接信息截面布置角度（1）20022 2、标准截面特性截面号XcYcIxIyA10.122500.122500.21990E-040.21990E-040.30280E-0220.070000.180000.17351E-030.61400E-050.90840E-02截面号ixiyW1xW2xW1yW2y10.85200E-010.85200E-010.17950E-030.17950E-030.17950E-030.17950E-0320.13820E+000.26000E-010.96400E-030.96400E-030.87700E-040.87700E-04恒荷载计算...柱荷载柱号荷载类型荷载值荷载参数111.10梁荷载连续数荷载个数荷载类型荷载值114170----恒荷载标准值作用计算结果-------柱内力---梁号MNVMNV18.8983.824.66-0.76-81.832.3427.5591.882.348.82-89.89-2.34---梁内力---梁号MNVMNV10.762.3481.83-8.82-2.3489.89---恒荷载作用下的节点位移(mm)---柱号X向位移Y向位移111.30.9211.31.0-----荷载效应组合及强度、稳定计算----------------------------------------------------------------------------22 钢柱1截面类型=77;布置角度=0；计算长度：Lx=3.73,Ly=7.00；长细比：λx=43.8,λy=82.2构件长度=7.00;计算长度系数:Ux=0.53,Uy=1.00焊接薄壁圆钢管:D=245,T=4.00轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:b类验算规范:薄钢规范GB50018-2002强度计算最大应力对应组合号:7,M=12.00,N=113.16,M=-1.03,N=-110.47强度计算最大应力(N/mm*mm)=122.60强度计算最大应力比=0.598平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm)=112.15平面内稳定计算最大应力比=0.547平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm)=99.49平面外稳定计算最大应力比=0.485腹板容许高厚比计算对应组合号:1,M=8.89,N=83.82,M=-0.76,N=-81.83容许圆管外径与壁厚之比[D/T]=100.00强度计算最大应力