现浇连续刚构梁边跨支架设计计算书

'附件3：XX双线特大桥88+168+88m连续刚构边跨现浇段支架检算计算：复核：2012年7月7日15 目录一、设计依据1二、工程概况1三、设计简介3四、支架设计基本参数5五、荷载分析55.2底板及顶板处荷载计算55.3翼板处荷载计算6六、分配梁检算6七、纵梁检算7八、横梁、钢管立柱检算98.1横梁计算98.2Φ800×12mm钢管检算10九、承台及基底承载力计算1515 XX双线特大桥88+168+88m连续刚构边跨现浇段施工支架检算一、设计依据1、《高速铁路桥涵工程施工技术指南》、（铁建设【2010】241）；2、《高速铁路桥涵工程质量验收标准》、（TB10752-2010）；3、《路桥施工计算手册》；4、《脚手架结构计算及安全技术》5、施工现场实地勘察及周围地理环境情况。6、本标段总体工期安排。7、施工现场调查资。8.《钢结构设计规范》GB50017-2003二、工程概况本桥起止里程DK34+584—DK41+073.828，跨跨越XX，中心里程为DK34+500，主跨结构形式为1-88+168+88m连续刚构，本边跨现浇段位于房边斜坡上，高程78-81m，54#墩承台标高80.147m，支架顺桥向布置一排，支架基础支撑于承台上，54#墩高20.5m（小里程侧）；梁底宽8m，梁高6m，梁顶宽12.2m，支座处腹板厚110cm，合拢段腹板厚50cm，合拢段截面到支座截面线性变化；现浇段为0.9m+3m，其中有2.75m梁段支撑于54#墩上。15 图2.1示意图（单位：cm）图2.2示意图（单位：cm）15 三、设计简介根据XX双线特大桥设计图54#墩高为20.5m（小里程侧），连续刚构边跨采用支架原位现浇施工，现浇支架自下而上由承台、φ800钢管立柱、16a槽钢水平撑与剪刀撑、斜杆、双50b工字钢主梁、I28工字钢、【12槽钢、底模、侧模及支撑等组成。88+168+88m连续刚构边跨现浇支架，经过结构稳定性和强度验算，共设置1排Ф800钢管立柱，共3根，支撑于承台上；每根钢管立柱底部焊接一块1000mm×1000mm×16mm的钢板，以减少对承台或基础顶面的局部压应力；钢管立柱规格均为外径800mm，壁厚12mm。同一排的相邻立柱间采用槽钢剪刀撑与水平撑做横向连接与纵向连接系，竖向设置四道连接系，以增强立柱的整体稳定性。每根钢管立柱顶端设置一个落架砂箱，砂箱支承力不小于100t，沉落值不小于5cm。每排钢管立柱顶设置通长的双50b工字钢横桥向主梁，以承托上部的顺桥向28b工字钢纵梁。双50b型钢长14.6m。横向主梁上布置纵向工字钢，工字钢采用双28b，工字钢布置形式为：腹板底部位置分别设置4组双28b工字钢；梁底5组双28b工字钢；每侧翼缘下布置2组双28b工字钢，各组工字钢间采用75号角钢横向连接。连续梁腹板及底板下采用【12槽钢横向承托上部模板。两侧翼缘板处采用碗扣支架调整高度。模板底板采用厚1.2cm竹胶板，双50b工字钢顶面标高等于梁端梁底扣除模板、【12槽钢及28工字钢分配梁高后的标高。1）钢管立柱钢管立柱起着将结构荷载、支架荷载和施工荷载传递指承台上及基础上。2）工字钢梁15 工字钢横梁采用大厂正品，用于承受制梁时的荷载，完成现浇的浇注。横梁间采用槽钢连接，加强自身抗扭能力，钢管立柱支撑处的50b工字钢双扣增强自身的抗弯以及抗扭强度。3）碗扣支架【12槽钢分配梁上部搭设碗口支架，横向分布间距为：翼板90cm；纵向按60cm布置，步距为120cm。4）钢管之间采用[16a槽钢连接牢固，竖向设4道；钢管立柱顶部设支设垫，其上可设可调砂箱。砂箱顶放置垫板，垫板上放置双50b工字钢横梁。主梁上部顺桥向放置双28b工字钢，工字钢间采用L75×75×6mm角钢连接固定，保证纵梁的整体受力性。纵梁顶部横桥向布置【12槽钢分配梁，槽钢分配梁单根长14.6m，间距30cm。具体布置见图3.1。图3.154#墩支架布置图15 四、支架设计基本参数1、梁体宽度:顶板12m、底板8m，梁高6m。2、分配梁：【12槽钢3、纵梁：2×I28b工字钢4、横梁：2×I50b工字钢5、立柱：Φ800×10mm钢管6、斜杆：Φ219×10mm钢管7、连接系：[16a槽钢（做水平、剪刀撑）五、荷载分析由于部分梁体支撑在墩身上（约2.75m），故计算时只取超出墩身一侧部分进行支架检算。5.1腹板处荷载计算梁高为6m，则任取一个点计算腹板处混凝土重力分布。计算公式如下：式中p1──新浇筑混凝土压力，KN/m2;γ──为混凝土重力密度，取26KN/m3；H──腹板高度（浇筑混凝土重量）（6m）。计算可得p1=156KN/m2人员、模板及支架自重：p2=4KN/m2倾倒混凝土时产生的冲击荷载：p3=4KN/m2振捣混凝土时产生的荷载：p4=4KN/m2考虑荷载组合，可得p腹=1.2×（p1+p2）+1.4×（p3+p4）=203KN/m25.2底板及顶板处荷载计算底板及顶板统一按最厚处取值计算（以支座处为准）计算公式如下：式中p1──新浇筑混凝土对底模压力，KN/m2;γ──为混凝土重力密度，取26KN/m3；15 H──新浇筑混凝土高度，取H=1.14m。P1=26×1.14=29.64KN/m2人员、模板及支架自重：p2=4KN/m2倾倒混凝土时产生的冲击荷载：p3=4KN/m2振捣混凝土时产生的荷载：p4=4KN/m2考虑荷载组合，可得p合=1.2×（p1+p2）+1.4×（p3+p4）=51.57KN/m25.3翼板处荷载计算计算公式如下：式中p1──新浇筑混凝土对底模压力，KN/m2;γ──为混凝土重力密度，取26KN/m3；H──新浇筑混凝土顶面的总高度（翼板厚度0.4m）。计算可得p1=10.4KN/m2人员、模板及支架自重：p2=4KN/m2倾倒混凝土时产生的冲击荷载：p3=4KN/m2振捣混凝土时产生的荷载：p4=4KN/m2考虑荷载组合，可得p翼=1.2×（p1+p2）+1.4×（p3+p4）=28.48KN/m2六、分配梁检算分配梁采用【12.6槽钢横桥向布置，间距30cm，长14.6m，查《建筑施工手册》得【12.6槽钢的的力学参数如下：截面抵抗矩W=62.1cm3;截面惯性矩I=388.5cm4；钢材容许弯曲应力=140MPa；钢材弹性模量E=210GPa；分配梁横桥向布置，支撑于双28b工字钢梁上，直接承受现浇梁施工时产生的荷载。受力简图如图6.1腹板下：分配梁跨度0.3m，均布荷载取值203kn/m底板下：分配梁跨度1m，均布荷载取值51.57kn/m15 图6.1分配梁受力简图1)分配梁抗弯强度验算腹板下弯矩=0.125qL2=0.125×203×0.32=2.28kn•m底板下下弯矩=0.125qL2=0.125×51.57×12=6.44kn•m=6.44/W=6.44×106/(4×62.1×103)=34.57MPa<140MPa符合要求2)分配梁挠度验算腹板下：f=5×q×L4/(384EI)=5×203×3004/（384×210×103×388.5×104）=0.02mm<[300/400]=0.75mm符合要求底板下：f=5×q×L4/(384EI)=5×51.57×10004/（384×210×103×388.5×104）=0.8mm<[1000/400]=2.5mm符合要求综上计算可得，梁底分配梁设置【12.6槽钢，间距0.3m，可以满足施工安全要求。七、纵梁检算纵梁采用双28b工字钢，纵梁间距根据不同部位设置。腹板底布置4排双28b工字钢，间距0.3m，底板及顶板底部布置5排双28b工字钢，间距1m。由于每排纵梁布置相同，故取腹板下一排纵梁进行计算。纵梁上荷载按梁部投影均布荷载计算，计算可得P腹=203kn/m,纵梁一段置于墩身托盘范围梁底，按外伸臂臂梁计算，受力图见7.1。根据路桥施工15 计算手册P758页计算，其弯矩及剪力图如图7.2,查表：28b工字钢截面积A=60.97cm2，截面抵抗矩WX=534.4cm3图7.1纵梁计算简图图7.2纵梁受力图由图7.2可知：1、纵梁截面最大剪力在支座处，腹板1m范围布置4组8根Tmax=115.7*1/8=14.46KNτ=T/A=14.46*×104/(60.97×102)=23.71mpa＜[τ]=140mpa抗剪强度满足要求。15 2、最大弯矩在支座处，Mmax=32.98*1/8=4.13KN•m=4.13/W=4.13×106/(534.4×103)=7.72MPa<145MPa抗弯强度满足要求。3、纵梁最大挠度f=qaL3(4a2/L2+3a3/L3-1)/（24EI）=0.4mm<1150/400=2.875mm。符合要求。八、横梁、钢管立柱检算8.1横梁计算支墩为Φ800×12mm钢管，钢管顶部横向布置2根I50b工字钢支撑横梁。I50b工字钢截面积A=129.25cm2，截面抵抗矩WX=1942.2cm3，截面惯性矩IX=48556cm3。由于腹板和跨中纵梁支撑在钢立柱顶部，直接由钢立柱承受支反力，因此横梁受力简化计算，计算简图如图8.1：图8.1横梁计算简图P为纵梁承受箱梁顶、底板重量51.57*1.15=59.3kN查路桥施工计算手册P741页，其弯矩。剪力图如8.215 图8.2横梁剪力、弯矩图1、纵梁截面最大剪力在支墩处Tmax=69.19/2=34.6KNτ=T/A=34.6*×104/(129.25×102)=26.77mpa＜[τ]=140mpa抗剪强度满足要求。2、最大弯矩在1.6m处，Mmax=79.056/2=39.53KN•m=39.53/W=39.53×106/(1942.2×103)=20.35MPa<145MPa抗弯强度满足要求。3、纵梁最大挠度fc=pa[(2a+c)L2-4a2L+2a3-a2b-c3]/（6EIL）=4.78mmfd=pc[(2c+a)L2-4c2L+2c3-ac2-a3]/（6EIL）=7.7mmf允=3600/400=9mm。符合要求。8.2Φ800×12mm钢管检算支墩设3根为Φ800×12mm钢管，各支墩支反力按照受均布荷载计算。受力简图如下：15 图8.3钢立柱受力简图计算得1#墩支反力335.75KN,2#墩支反力194.5KN，取大值计算。考虑到安装误差及钢管柱的实际受力情况，并为安全起见，对钢管柱的计算按偏心受压构件进行。选取φ800mm钢管柱，壁厚12mm。（1）强度检算根据《钢结构设计规范》（GB50017－2003），偏心压弯构件的强度按下式计算：式中，、—与截面模量相应的截面塑性发展系数，按规范的规定均取1.15；N—所计算构件段范围内的轴心压力，取最大值335.75KN；—净截面面积，296.9cm2。、—绕截面x轴和y轴的偏心弯矩，＝335.75×0.4＝134.4KN.m，r为钢管柱半径；、—截面抗弯截面模量，11525.8cm3；—材料容许抗压强度，Q235钢材为210MPa。将各取值代入公式得：N/+2/()=21.44Mpa,钢管柱强度检算合格。15 （2）稳定性检算取墩高19.65m检算钢管。钢管回转半径r=√（8002+7762）/4=278.6mm长细比λ=L/i=19650/278.6=70.53查,《路桥施工计算手册》轴心受压稳定系数表3-26，内插φ=0.770钢管容许承载力[N]==210÷[1÷(0.77×29690)+400÷(11525.8×103)]=N=2676.9KN钢管受到最大压力为335.75KN＜[N]=2676.9KN钢管处于稳定状态。为增加受力稳定，墩身与钢管以及同排钢管间加设横撑8.2Φ219×10mm钢管斜撑检算。分配到斜撑力按0.5系数考虑，2个斜撑受力，以翼缘下荷载计算p翼=28.48KN/m2F=0.5×28.48×3.9=55.536KN斜撑最大支反力Fmax=55.536KN，由于钢管与钢立柱夹角为45°，如图8.4所示：15 图8.4钢管斜撑受力图钢管轴力N=78.5KN,考虑到安装误差及钢管柱的实际受力情况，并为安全起见，对钢管柱的计算按偏心受压构件进行。选取φ219mm钢管柱，壁厚10mm。（1）强度检算根据《钢结构设计规范》（GB50017－2003），偏心压弯构件的强度按下式计算：式中，、—与截面模量相应的截面塑性发展系数，按规范的规定均取1.15；15 N—所计算构件段范围内的轴心压力，取最大值78.5KN；—净截面面积，65.63cm2。、—绕截面x轴和y轴的偏心弯矩，＝78.5×0.1095＝8.6KN.m，r为钢管柱半径；、—截面抗弯截面模量，7186.5/10.95=656.3cm3；—材料容许抗压强度，Q235钢材为210MPa。将各取值代入公式得：N/+2/()=12