单箱双室结构立交桥施工支架计算书

'XXX立交桥施工支架计算书一、工程概况XXX立交桥为单箱双室结构，梁顶宽为12m,底宽7.5m,梁高为1.61m，主跨为20m+2*30m+20m连续箱梁结构，采用满堂支架现浇法施工。二、支架参数2.1、支架主要材料和性能参数规格截面积A(mm2)惯性矩I(mm1)抵抗矩W(mm3)冋转半径1(mm)每米重量(kg/m)4)48X3.54.89X10212.19X105.00X10315.783.84施工时采用满堂式碗扣支架，碗扣支架的钢管为3号钢，规格为4)48mmX3.5mm,其性能见下表1和表2:表1I管截面特性抗拉、抗弯f(N/mm2)抗压fe(N/mm2)弹性模量E(KN/mm2)2052052.06X102表2I材的强度设计值与弹性模量2.2、支架布置2.2.1支架顺桥向立杆问距布置为76X0.6m+2X4.5m+76X0.6m=100.2mo2.2.2支架横桥向立杆问距布置为4X0.9m+13X0.6m+4X0.9m=15mo2.2.3支架四周设置从底到顶连续设置竖向剪刀撑，中问纵、横向由底到顶连续设置竖向剪刀撑，其间距不大于4.5m。 2.2.4跨高速路门洞大钢管支架横向主梁是由2片I36b工字钢并排焊接而成，立柱用每排9根(i)406*6mm的钢管柱。横向加设［18槽钢做剪刀支撑；纵向放置125b工字钢做为纵梁，问距0.3m。 具体布置如下图所示。满堂支架图示跨高速公路门洞支架不三、荷载计算3.1、箱梁钢筋砼自重：根据设计图纸，建立主梁实体模型，假设梁体全部重量作用于箱梁底板，钢筋砼容重取26kN/m3,由此计算出箱梁底部空心部分单位面积压力Fi=28.7kN/m2，实心部分FpdgkN/m2。 根据规范的规定，静荷载按1.2倍选取，动荷载按1.4倍选取。U!底模计算箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15nBn。4.1竹胶板力学性能弹性模量E=0.lX105MPa；最大容许弯拉应力[o]=llMPa4.2竹胶板强度计算竹胶板采用9cm方木支撑，在箱梁底部的支撑间距为0.6m*0.6m，翼缘板范围内的支撑间距:0.6m*0.9mPOST•PROCESSORPLNSTS/PLTSTRSSIG-EFF，戸;5.58436«-K>005^8148e«KX»4.57S60e-KXX>4X)7573«-KXX)3.57285etOOO3X)6997e-KXX)2.56709©-KXX)2X)M21e"KX)01.56133e-KX)O1>05846«*K>005.55577e-0015.26987«-C02组合AvgNod>lMAX:35G22MIN:36W9文嘩：支K计算政！：kN/m*23窮：09/P7/2017衣示•方刊X:0.000i从应力图中可以看到，竹胶板在组合荷载的作用下，最大弯拉应力5.58kPa<[o:=llMPa,竹胶板板强度满足施工要求。4.3、竹胶板变形计算在组合荷载作用下的底板变形见下图：分析珀果X-OIR-9.712E-O05NODE-18368Y-OIR-1.438EO04NODE-141942-OIR«-1.487E-O03NODE=15858COMB.=1.4S7E-003NOOE=15858CBiStsfl合MAX:15858MIN:13255X砗：支累什算M{2：m曰期：09/P7/2Q17表示•方句X:0.111 从图中可以看出，竹胶板的最大变形量为1.487mm，小于L/400=600//l00=1.5mm，竹胶板变形满足要求。五、门洞支架计算5.1门洞支架的计算模型5.1门洞横梁计算5.1.1门洞横梁的力学性能门洞横梁为2排I36b工字钢并排安放，跨径为3.5m。<■■■fIII■HI■——■疇■■■截横面如右图所示：门洞横梁的容许弯拉应力[o]=215MPa；容许剪应力[fv]=125MPa。-_II弹性模量E=2.1X105MPa门洞横粱横截面截面惯性矩：1=36607.3cm45.1.2门洞横梁强度计算 根据有限元计算模型计算出横梁在组合荷载作用下的最大正应力发生在中间的横梁，上缘最大正应力分布如下图所示:4.75152«*0013.98824e-H)013.22496«*0012.46168«*0011.69840e+0019.35ll3e*0000.00000e*000-5.9145le-K)00-1.35473e-*001-2.11802e*001-2.88130e-K)01•3.64458«*001CB:退合MAX:41766MIN:4X638文"率：斜门•匀算（S〜单亡：3期：09/11/2017表示•方甸从图中可以看出，最大拉应力oF47.5MPa，最大压应力oy=36.4MPa。下缘最大正应力分布如下图所示：■也含4{*y,*z)3.46115e-K)012.S952«ae-H)011.92933e-K)01l.l6343e-*0013.97522e-K)00O.OOOOOe-KJOO•l.l342^e-H)01二C8:•2.66610c*001•3.4320le-H301•4.19791«-H)O1^-4.96382»-H)01MAX:41622MIN:41595X件：斜门1什算(K~象G:N/mm^2as?：09/11/2017表辛•方旬从图中可以看出，最大拉应力o1=34.6MPa,最大压应力gy=49.6MPa。正应力均小于容许应力215MPa,验算通过。最大剪应力分布如下图所示:JniltBLJhjMkyr]friiuiipill3.35486e-H3012.7455le-H3012.13616e-H3011.5268le-H3019.17459e-H3003.08110e-H300O.OOOOOe-H3QO•9.10589e-H)00-1.51994e-H)01•2.12929«-H)01-2.73864«-H)01-3.34799«-H)01CB:衔聚ifl合MAX:41766MIN:41595又件：务门it•算(K~«.{£:N/mm^2E期：09/11/2017从图中可以看出，最大剪应力o]=33.5MPa，小于容许剪应力125MPa，验算通过 5.1.3门洞横梁变形计算根据有限元计算模型计算出横梁在组合荷载作用下的最大变形如下图所示：分扔络果X-OIR-7.915EO02NOOE=277Y-DIR=>9.647E-002NOOE=2652-OIR=>2.233E-H)00NOOE-227COMB.-2.2336*000NOOE=227CB:荷较组舍MAX:227MIN:37文芩：斜fT屑计篝(K~单mm白期：09/11/2017袭帝•女》~从图中可以看出，最大变形量发生在中间的横梁，最大数值为2.23mm，小于容许变形L/400=1750/400=4.4mm,验算通过。5.2门洞纵梁计算5.2.1门洞纵梁的力学性能门洞纵梁为I25b工字钢，工字钢间距0.3m，跨径为4.5m。截横面如右图所示：门洞横梁的容许弯拉应力[O]=215MPa；容许剪应力[fv]=125MPao弹性模量E=2.1X105MPa门洞纵粱横截面截面惯性矩：1=5278cm45.2.2门洞纵梁强度计算根据有限元计算模型计算出纵梁在组合荷载作用下的上缘最大正应力 分布如下图所示: mi8.71955®-H)OX7.44162©-K>Oi6.16369e-K>0l4^8576e-K>0i3^0783«-K>0i2.32990®-H)OX1X)5197®-K)0XOX)CX)00«-H)00-1.503S9O-H30X-2.78182«-KJO1-4X35975«-KJO1-5.33768«-KJ01MAX:41751MIN:42515文咩：各r:凋〜N/mm^23期：09/11/2017从图中可以看出，最大拉应力（^=87.2MPa,最大压应力o尸53.3MPa。下缘最大正应力分布如下图所示：it^4(-yrz)5.31Q9fe*O014.03X4e-K)012.7S513e*O011.4772le*001o.ooooo«*ooozTrrr丁一TTT〜Tin^^nTrWTWWTTTm^-1.07S61«*001-2.35652®*001-3.63444e-KX)l•4.91235«*O01-G.19026#*001—]-7.46817«*001-8.7-460^*001CB:荀较沮合MAX:42126MIN:42128文件：《门:皆>»(改〜恭位：N/mm^2E期：09AV2017从图中可以看出，最大拉应力of53.IMPa,最大压应力oy=87.5MPa。正应力均小于容许应力215MPa，验算通过。最大剪应力分布如卜*图所示：MAXi42128MIN:41751文嘩：务门:单•&N/mm^23期：09/11/2017茨示•方背1.82724e-K>0ll.«a9505e*00l1.162S6e-KX)l8.30665e+0004.98474^0001.66283a*000O.OOOOOe^OOO•4.98100«*000•B.30292e*000•1.16248«*O01-1.49467e*001•132687e-KX)l 中可以看出，最大剪应力O!=18.2MPa,小于容许剪应力125MPa,验算通过。5.2.3门洞纵梁变形计算 根据有限元计算模型计算出横梁在组合荷载作用下的最大变形如下所示：viePOST"PROCESSORDEFORMEDSHAPE分析结累X-DIR*1.6006-KX)0NODE=259Y-OIR=>8.715E-001NODE-523Z-OIR=>1.9996-KX)1NODE=612COMB.=1.999E-K)01NODE-612C8:荷较沮兮MAXs612MIN:13文件：斜什篝(最〜mm曰期：09/1S/2017表承•方，X:0.204£z："o.X**从图中可以看出，纵梁最大变形量为7.02mm，小于容许变形1/400=4500/400=11.25mm,变形验算通过。5.3门洞立柱计算5.3.1门洞立柱的力学性能门洞立柱为O406*6mm的钢管。截横面如石图所示：门洞立柱的容许弯拉应力[o]=215MPa；立柱截面容许剪应力[fv]=125MPa。弹性模量E=2.1X105MPa截面惯性矩.•>15083cm15.3.2门洞立柱强度计算根据有限元计算模型计算出立柱在组合荷载作用下最大压应力分布如下图所示： POSTPROCESSORBEAMSTRESSi合(最大值)-2.508lle-K)OO-1.01029e-K)01•1.76977e*001-2.52925e-K)01-3.28873e-K)01•4.04821e-K)01-4.80769e-K)01-5.56717e+001-6.32665e-K)01-7.08613«-K>01-7.8456le-K>01-8.60509e-K)01CB:荷较ifi含MAXs40565MIN:42802文件：科f7洵什蕙（改〜单位：N/mm^23期：09/11/2017表示•方.旬X:-0.016从图中可以看出，最大压应力出现在中间一排立柱，0y=86.IMPa,于容许应力[o]=215MPa。计算得到门洞立柱最大剪应力如下图所示：BEAMSTRESSJ?力*ZK1.59389e-K)001.30407e-K)001.01425e-K)007.24432e-0014.34612e-001O.OOOOOe-KJOO-1.45029e-001-4.34849e-001-7.24669e-001-1.01449e-K)00-1.3043le-K)00-1.59413e-K)00CBs苗仑MAXMIN4277442828文佯：斜门洵tX（改〜单Gl:N/mm^2白期：09/11/2017表示•方句X1-0.016A从图中可以看出门洞立柱最大剪应力值为1.6MPa，小于容许剪应力125MPa，门洞立柱强度验算通过。5.3.3门洞立柱稳定性计算立柱截面积A=75.4cm 1508375.4=14.14cm细长比L600i14.1442.4查钢结构设计规范得到：0=0.901o86.1(P0.901=95.6MP6z<[ct]=215MPa门洞立柱稳定验算通过。5.4门洞斜撑计算5.4.1门洞斜撑力学参数斜撑采用［18槽钢，属Q235钢，容许弯、拉、压应力［ow］=215MPa，容许剪应力［T］=125MPa;斜撑横截面如右图所示：5.4.2门洞斜撑计算斜撑横截面5.4.2.1斜撑压应力验算根据有限元计算模型计算出斜撑在组合荷载作用下最大应力分布如下所示:BEAMSTRESSit台(最大S)■1.32674e-K)019.15368#*0005.03992e-K)000.00000«*000-3.18760e-K)00-7.30137e*000-1.14151**001-1.55289e-K)01-1.9G427«*001-2.37564e-H)01-2.787D2e-K)01■■--3.l9839e*001cb：荷含MAX:42721MIN:42779文4斜：肩什3S(«~单位：N/mm^2曰梁：09/1S/2Q17*，•方*X:0.204 BEAMSTRESS芨力2斜撑在组合荷载作用下最大剪应力分布如下图所示:X:0.2Q4*>•n肩，，98.625.69=1.96cmL239细长比1.96=130.9从图中可以看出，最大压应力出现在中间一排斜撑，最大压应力为31.5MPa，小于容许应力[o]=215MPa。斜撑拉压验算通过。5.4.2.2斜撑剪应力验算1.48034e-4)001.21154«*0009.4275le-OOl6.73957e-O014X)5164#-OOl1.36370e-0010.00000e-H)00-4X)1217«-001•6.700lOe-OOl-938804e-001-1.20760e*000•1.47G39«*000CB:荷S；沮合MAXI42779MIN:42772文件：斜T洵什算（最〜威位：N/mm^23期：09/1S/2Q17表*•方*从图中可以看出，最大剪应力出现在中问一排斜撑，最大剪应力为1.48MPa，小于容许应力[o]=215MPa。斜撑抗剪验算通过5.4.2.3斜撑稳定性验算 斜撑截面稅A=25.69cm截面惯性矩（弱轴）/=98.6cm查钢结构设计规范得到：（P=0.43CT31.5(P0.43=13.3MPa<[(7]=215MPa门洞斜撑稳定验算通过 （注：斜撑与钢管柱的交叉连接点应焊接可靠，这样才能满足稳定计算中的假定条件）5.5门洞基础计算5.5.1基础反力计算5SInininrdooLA门洞基础的尺补取0.8mxl.Imxl5m,根据有限元计算模型得到立柱传递给基础的反力如下图所示：巧力-XYZ最小反力爷点=ISFXt-9.9901E-001FY:400546*000FZs2.C»72E-K>01FXYZ:2-0493E-H)01ft大爻二节点=109CB:笱衮连兮MAX:109MIN:15文件：铒二:q什复(最〜1//P。一对应荷载标准值时的基础底面处的附加压力（kPa）;Esi—基础底面下第i层土的压缩模量（Mpa）;Zi、Zh—基础底面至第i层土、第i+1层土地面的距离（m）•，%、A-，一基础底面计算点至第i层土、第i+1层土底面范围内平均附加应力系数。对于矩形均布荷载，平均附加应力系数的计算公式如下：at+m2+n2-mVl+zh2+rr+m1(Vl+nr+—Inz；Vl+W2+n2-I)〔Vl+W2+Vl+tn2+n~+lYV1+—1+arctgz,a/1+m2+n2其中m=L/B,n=Zi/Bo式中：L一矩形基础的长边长度（m）；B—矩形基础的短边长度（m）;经计算得到基底下0.4m—9m处的附加应力oz（见下表）。z(m)0.4123456789Ui0.250.2180.1640.1260.1020.0850.0730.0640.0570.051地基土的平均压缩模景取7MPa，按照规范t取值为0.7,最后将不同深度的应力系数代入下式计算出地基土的最大沉降:-)=19.3mm （注：严格意义上的地基土的压缩模量应该取试验值，如果有了比较精确的试验值则可以代入上式重新计算地基的沉降量。）六、满堂支架计算由于满堂支架左右对称，所以仅选取一半进行分析。6.1计算模型和荷载分布根据支架设计图，计算模型和荷载分布情况如下图所示:6.2碗扣式钢管支架单肢立杆计算6.2.3强度计算结果il合(最大S)4.27529«*0013.30072e*0012.32616e-K)011.35160«*0010X)O00Oe-H)00-5.975l8e+000•1.57208e*001-2.54664e-KX)l-3.52120e+001•4.4957€e*001.47032©*00X.-M483e+001MAXMIN17773191853：件：支架广篝據（S:3期：09/08/2017衣示•方tX:0.110nqiq 从图中可以看出，钢管的最大应力出现在桥墩支点处，最大值为64.4MPa，小于容许应力值215MPa，碗扣式钢管支架单肢立杆强度验算通过。6.2.3变形计算结果 分浐耷粟X-OIR*4.242E-O01NODE-17801Y-OIR=7.578E-O01NODE-21960Z-OIR=>1.487E-KX)0NODE-15858COMB.=1.487E-H)00NODE-15858CB:荀莰组合MAX:15858MIN文*’牛：文55什算单i£:mmBffi：Q9/P8/2017表彥•方匈从图中可以看出，碗扣式钢管支架的最大竖向变形发生在桥墩支点上方，竖向变形值只有1.49mm,满足施工要求，变形验算通过。12.1874.893=1.58cmL120细长比1.58=76.66.2.4稳定性计算结果钢管截面积A=4.893cm2截面惯性矩/=12.187cm4查钢结构设计规范得到：P=0.75cr64.4(p0.75=S5.9MPa<[(j]=215MPa支架稳定性满足要求综上所述，碗扣支架受力满足要求6.3碗扣支架斜撑计算6.3.1强度计算结果 It合（最大ffl）2X)9225«-K)011^0202o-K)0X1.1118O«-H3O16.21571«-H)00OX)0000«-K)00-3.58883«-H)00-8.49109e-H)00•1.33934e-H)01-1^2956e-H)01-2.31979e-K)01-2^l002e-H)0l-3.30024e-K)01MAX:35109MIN:35148文件：支架什算M(2：NAnm人2彐胡：09/08/2017R杀•方勿X:0.476A从上图可以看出，碗扣支架斜撑在组合荷载作用下的最火应力为33MPa，小于容许应力值215MPa，碗扣支架斜撑强度验算通过。6.3.2变形计算结果X-OIR=>3.9566-001NODE=17801Y-DIR=3.73OE-OO1NODE=25551Z-DIR=>-8.382E-001NODE=17801COMB.-9.3396-001NODE=17801CB:芍较组合MAXs17801MIN:1文件：支荈什算单12:mm3期：09/08/2017表示-方甸X:0.186.4从图中可以看出，碗扣式钢管支架的最大竖向变形值为0.84mm，满足施工要求，变形验算通过。6.3.3稳定性计算结果斜撑截面积A=25.69cm2截面惯性矩（弱轴）/=98.6cm498.625.69=1.96cm 细长比义=1=^=90.8i1.96查钢结构设计规范得到：P=0.53 (p0.53=62.3MPa<[(j]=215MPa斜撑稳定验算通过，通过的前提是斜撑必须与所有与之交叉的杆件进行结构连接，否则在斜撑长度较长的情况下就有可能发生失稳现象。6.3.4立杆地基承载力计算根据计算模型，在组合荷载作用下得到立杆底部的反力如下图所示：REACTIONFORCE最个反力嘈；9=23550FZs1.7705E*€00最大力爷点■18082FZ：X.519S6-K)02CB:WRst兮MAX:18082MINs23550文件：文装什算单｛£:kN彐期：09/08/2017XI0*064从上图可以看出，红点之处为最大反力位置，反力最大值为152kN。根据上述立杆反力图，从中摘出最大反力点四周的范围进行地基承载力的分析。立柱反力的分布情况如下图所示：14.422.4152.015.213.122.1从上图可以得到总力值为286.8kN，受力面积为1.44m2,因此单位面积上所受到的力为199.2kPa，小于地基容许承载力500kPa，立杆下的地基强度满足要求。 6.3.5满堂支架下地基的沉降计算由前面的计算可知，地基上作用的最大应力为199.2kPa,按照前面提供的计算公式，得到基底下0.4m—9m处的附加应力。z（见下表）。z(m)0.4123456789ai0.250.2270.1870.1570.1350.1190.1070.0970.0890.083地基土的平均压缩模量取7MPa，按照规范t取值为0.7,最后将不同深度的应力系数代入下式计算出地基土的最大沉降:•—)=9.1mm为防止在预应力钢束张拉前由于地基沉降导致墩顶主梁上缘混凝土受拉开裂，应在墩顶部位预留一定的空隙用于主梁的自巾沉降，直至张拉钢束后形成预应力结构。'