跨娄江135m连续梁支架受力计算书

'沪宁城际铁路娄蕴特大桥昆山西桥段1跨娄江(85+135+85)m连续梁支架施工计算书编制：复核：审核：中国交通建设股份有限公司沪宁城际铁路站前Ⅶ标第1工区二00九年九月65—65 跨娄江（85+135+85m）连续梁支架计算书一、计算依据及总体布设1.1计算依据1.1.1、《85+135+85m连续梁-----设计图纸》1.1.2、《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）；1.1.3、《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210－2005）；1.1.4、《实用土木工程手册》（第三版）1.1.5、《结构设计原理》（下册）（中国铁道出版社）1.1.6、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）；1.1.7、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）1.1.8、《桥涵》下册（人民交通出版社）1.1.9、《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-19991.2、初步总体布设支架采用碗扣支架搭设，腹板下立杆间距为30×30cm（横向×纵向），横杆步距为60cm；底板下立杆间距为60×30cm（横向×纵向），横杆步距为120cm；翼板下立杆间距为90×30cm（横向×纵向），横杆步距为120cm；纵横梁布置方式为：模板下先布置纵梁，纵梁下再布置横梁的方式。二、第一施工阶段布置方案2.1荷载分析:65—65 根据图纸分析，为偏于安全,阶段一取梁高为10.03m的截面为例进行分析，如上图。梁高为10.03m的断面主要结构尺寸为：梁高：1003cm底板厚度：110cm顶板厚度：48cm底板底宽度：700cm腹板宽度：110cm砼取2.6t/m3。翼缘板部分：翼缘板截面积S=1.48m2,翼缘板宽度260cm，则翼缘板换算截面高度H=1.48/2.6=0.57M.顶板、底板部分：腹板部位荷载：施工荷载P.施=2.5kpa振捣荷载P振=2.0kpa其他临时设施构件（胶合板、方木、顶板支架等）P其=1kpa。控制最不利荷载进行组合，则：计算底板下用荷载组合为:65—65 ΣP=1.2(P顶底+P其)+1.4(P施+P振)=56.8kpa计算腹板下用荷载组合为:Σq=1.2(P腹板+P其)+1.4（P施+P振）=320.4kpa计算翼板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P翼根+P其)+1.4（P施+P振）=25.28kpa2.2、底腹板下胶合板强度计算2.2.1弹性模量，静弯强度根据《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-1999竹胶合板：E竹=5×103Mpa[σ]竹=24MPa取1mm宽板条作为计算单元，竹合板δ=15mm竹合板：2.2.2按照腹板下荷载作用力计算，竹胶合板的分配梁计算跨度设为100mm（净间距）则查《实用土木工程手册》P185表2.3、底板下分配梁强度计算2.3.1纵向分配梁强度计算底板下纵向分配梁的间距为350mm（中心间距），其跨度按L=0.3米计算，方木选用红松。（如下图）65—65 查《实用土木工程手册》P185表2.3.2横向分配梁强度检算因钢管支架在底板处横向间距为60cm，即横向分配梁的跨度L=60cm，故横向分配梁计算模型按简直梁计算如下：65—65 2.4腹板下分配梁强度计算2.4.1纵向分配梁强度计算腹板下纵向分配梁间距按照15cm（中心间距）布设，其跨度按L=0.3米计算，其计算模型（如下图）则具体计算如下：65—65 查《实用土木工程手册》P185表2.4.2横向分配梁强度检算因横向分配梁下顶托间距为30cm，故横向分配梁计算跨度L=30cm，纵梁间距15cm，第一工况计算模型如下：65—65 第二工况计算模型如下：查《实用土木工程手册》P185表2.5、翼板下竹胶板及横纵梁强度计算2.5.1、翼板下纵梁强度计算由以上计算可知，纵向分配梁的间距为30cm（中心距），其跨度按L=0.6m计算。其计算模型如下：65—65 查《实用土木工程手册》P185表2.5.2、翼板下横向分配梁强度检算因翼缘板纵、横间距为60*90cm，故横向方木跨度L=90cm65—65 查《实用土木工程手册》P185表2.6碗扣支架的间距选择和杆件计算2.6.1碗扣支架的间距选择通过以上计算可知，底板、腹板和翼板下碗扣布置及纵横向分配梁的选用：1)支架碗扣布置分别为：底板下为（横向×纵向）60×30cm，腹板下为（横向×纵向）30×30cm，翼板下为（横向×纵向）90×30cm。2)底板下采用10×10cm方木作为纵向分配梁，采用12×15cm方木作为横向分配梁。3)腹板下采用10×10cm方木作为纵向分配梁，采用12×15cm方木作为横向分配梁。2.6.2碗口支架杆件计算1、横杆间距的选择查《桥涵》（下册）P10表13-5立杆容许荷载，选横杆步距L=60cm，每根立杆设计容许荷载[P]=40KN；选横杆步距L=120cm，每根立杆设计容许荷[P]=30KN。65—65 根据以上计算：底板下每根杆件的最大受力R=24KN；腹板下每根杆件的最大受力R=28.8KN；翼板下每根杆件的最大受力R=13.65KN。根据规范要求，腹板处横杆步距为60cm布置，底板、翼缘板下横杆步距为1.2m即可满足要求。三、第二施工阶段布置方案3.1、初步总体布设根据图纸分析，为偏于安全,阶段二取梁高为6.73m的截面为例进行分析，如上图。支架采用碗扣支架搭设，腹板下立杆间距为30×60cm（横向×纵向），横杆步距为60cm；底板下立杆间距为60×60cm（横向×纵向），横杆步距为120cm；翼板下立杆间距为90×60cm（横向×纵向），横杆步距为120cm；纵横梁布置方式为：模板下先布置纵梁，纵梁下再布置横梁的方式。3.2、荷载分析:梁高为6.73m的断面主要结构尺寸为：梁高：673cm底板厚度：61.6cm顶板厚度：48cm底板底宽度：700cm腹板宽度：70cm取1m长箱梁为计算单元。砼取2.6t/m3。翼缘板部分：翼缘板截面积S=1.48m2,翼缘板宽度260cm，则翼缘板换算截面高度H=1.48/2.6=0.57M.65—65 顶板、底板部分：腹板、顶板、底板处集中荷载：施工荷载P.施=2.5kpa振捣荷载P振=2.0kpa其他临时设施构件（胶合板、方木、顶板支架等）P其=1kpa。控制最不利荷载进行组合，则：计算底板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P顶底+P其)+1.4(P施+P振)=41.7kpa计算腹板下用荷载组合为:Σq=1.2(F+P其)+1.4（P施+P振）=217.5kpa计算翼板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P翼+P其)+1.4（P施+P振）=25.28kpa3.2、底腹板下胶合板强度计算3.2.1弹性模量，静弯强度根据《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-1999竹胶合板：E竹=5×103Mpa[σ]竹=24MPa取1mm宽板条作为计算单元，竹合板δ=15mm竹合板：3.2.2按照腹板下荷载作用力计算，竹胶合板的分配梁计算跨度设为100mm（净间距）则65—65 查《实用土木工程手册》P185表3.3、底板下分配梁强度计算2.3.1纵向分配梁强度计算底板下纵向分配梁的间距为350mm（中心间距），其跨度按L=0.6米计算，方木选用红松。（如下图）查《实用土木工程手册》P185表3.3.2、横向分配梁强度检算65—65 因钢管支架在底板处横向间距为60cm，即横向分配梁的跨度L=60cm，故横向分配梁计算模型按简直梁计算如下：3.4、腹板下分配梁强度计算3.4.1纵向分配梁强度计算腹板下纵向分配梁间距按照15cm（中心间距）布设，其跨度按L=0.6米计算，其计算模型（如下图）65—65 查《实用土木工程手册》P185表3.4.2、横向分配梁强度检算因横向分配梁下顶托间距为30cm，故横向分配梁计算跨度L=30cm，纵梁间距15cm，第一工况计算模型如下：65—65 第二工况计算模型如下：查《实用土木工程手册》P185表3.5、翼板下竹胶板及横纵梁强度计算3.5.1、翼板下纵梁强度计算由以上计算可知，纵向分配梁的间距为30cm（中心距），其跨度按L=0.6m计算。其计算模型如下：65—65 查《实用土木工程手册》P185表3.5.2、翼板下横向分配梁强度检算因翼缘板纵、横间距为60*90cm，故横向方木跨度L=90cm65—65 查《实用土木工程手册》P185表3.6、碗扣支架的间距选择和杆件计算3.6.1碗扣支架的间距选择通过以上计算可知，底板、腹板和翼板下碗扣布置及纵横向分配梁的选用：1)、支架碗扣布置分别为：底板下为（横向×纵向）60×60cm，腹板下为（横向×纵向）30×60cm，翼板下为（横向×纵向）90×60cm。2)底板下采用10×10cm方木作为纵向分配梁，采用12×15cm方木作为横向分配梁。3)、腹板下采用10×10cm方木作为纵向分配梁，采用12×15cm方木作为横向分配梁。4）、翼板下采用10×10cm方木作为纵向分配梁，采用10×10cm方木作为横向分配梁。3.6.2、杆件计算1、横杆间距的选择查《桥涵》（下册）P10表13-5立杆容许荷载，选横杆步距L=60cm，每根立杆设计容许荷载[P]=40KN；选横杆步距L=120cm，每根立杆设计容许荷[P]=30KN。65—65 根据以上计算：底板下每根杆件的最大受力R=17.52KN；腹板下每根杆件的最大受力R=39KN；翼板下每根杆件的最大受力R=13.65KN。根据规范要求，腹板处横杆步距为60cm布置，底板、翼缘板下横杆步距为1.2m即可满足要求。四、立杆受力分析：钢管截面最小回转半径,支撑立柱步距为0.6m，长细比，查表得。腹板下杆件受力计算：强度验算：稳定验算：五、地基承载力验算地基处理采用20cm厚C20砼+100cm厚8%石灰土1、砼表面应力计算支架下砼表面接触应力：查《实用土木工程手册》P1368，11-1钢筋混凝土材料的力学参数（2/9）C20混凝土的轴心抗压强度为13.5MPa2、石灰土顶面应力计算查阅《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000），石灰土抗压强度大于0.5Mpa，取砼刚性扩散角为35。石灰土顶面计算宽度：b=b0+2H0tana=0.1+2×0.2×tan35=0.38m石灰土顶面应力：σ=p+γH=39/(0.38×0.38)+25×0.2=275KPa<[σ]=500KPa3、石灰土底面应力计算65—65 石灰土的应力扩散角取20°，查阅地质资料，石灰土底原状土为粉质黏土，地基承载力为120Kpa。石灰土底面计算宽度：b=b0+2H0tana+2H1tana=0.1+2×0.2×tan35+2×1.0×tan20=1.1m4、石灰土底面、下卧层顶面附加应力计算根据基础换填附加应力计算公式：5、石灰土底面压应力：σ=p+γH+=39/(1.1×1.1)+18×1.0+10.6=60.6KPa<[σ]=120KPa故地基承载力满足要求。6、地基处理由上述检算可知，地基处理方式采用清除地表原状土至硬面后，经整平碾压后，铺设20cmC20砼和大于100cm8%石灰土，再进行支架的搭设。六、侧模板验算1、混凝土侧压力计算腹板侧模高度采用支座处H=10m为设计数据。一般采用内部振动器，混凝土灌筑速度取0.5m/h（按照拌和产量为30m3/h），根据《实用土木工程手册》（第三版P1446）新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力，可按下列公式计算，并取值作计算依据。(A.0.2-1)式中——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；Υ——混凝土的重力密度（kN/m3）；T0——新浇筑混凝土的初凝时间。v——混凝土的浇筑速度（m/h）；65—65 K1——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2：K2——混凝土坍落度修正系数。解：取K1=1.2，K2=1.15,由式（A.0.2-1）计算时：=0.22*25*10*1.2*1.15*0.51/2=53.6KN/㎡新浇筑混凝土对模板的最大侧压力为：53.6KN/㎡2、模板设计设计模板的面板采用厚度为20mm的竹胶板；外模贴面板横肋用10*10方木，净间距200mm；背楞为脚手架钢管外径φ48mm，壁厚3.5mm并排放置，拉杆为Ф20对拉螺栓，拉杆纵向间距每0.6m设一道，竖向间距每0.6m设一道。3、面板的检算面板支承于横肋和竖肋之间，横肋间距30cm；竖肋间距为60cm；竹胶合板：E竹=5×103Mpa[σ]竹=24MPa取1mm宽板条作为计算单元，竹合板δ=20mm，竹胶合板的分配梁间距设为200mm，则65—65 4、横肋强度计算由以上计算可知，横肋的净间距为200mm，中到中计算间距为200mm，其跨度按L=0.6米计算。选用10×10cm方木作为纵向分配梁，则：查《实用土木工程手册》P185表5、竖肋强度检算跨度L=60cm选用脚手架钢管外径φ48mm，壁厚3.5mm并排放置作为竖向分配梁，65—65 参数：，，E=2.06×105MPa，则：6、拉杆螺栓检算模板对拉杆的计算公式：P=F*A式中：P—模板拉杆承受的拉力（N）；F—混凝土的侧压力（N/m2）；A—模板拉杆分担的受荷面积（m2），其值为A=a*b；a—模板拉杆的横向间距（m）；b—模板拉杆的纵向间距（m）；根据路《桥施工计算手册》P187，螺栓直径为20mm的拉杆容许拉力为38.2KN,故可选择M20的拉杆。65—65 钢管桩贝雷支架受力计算单第一章、3m跨贝雷支架受力计算一、钢管桩支架总体布置概况：根据现场实际情况及地理位置，娄江南岸3#墩往娄江侧支架采用插打钢管桩加贝雷片的方法施工，钢管桩采用直径φ630*8mm钢管桩，横向布置6根，间距按220cm、160cm、270cm、160cm和220cm布置，纵向钢管桩间距根据上部箱梁的高度变化，按3m和4.5m、6m布置。具体布置如下图：二、受力分析：根据设计图纸及受力分析，取第一施工阶段（中支点处）截面进行计算（按最大截面计算，其梁高为10.03m），梁高：1003cm、底板厚度：110cm、顶板厚度：48cm、底板底宽度：700cm腹板宽度：110cm钢管桩支架纵向布置图如下：65—65 钢管桩支架纵向间距3m跨，为简化计算，按两跨连续梁计算：1、荷载分析：1.1、材料自重荷载：G钢管立=5m×20×27*33.3N=90KNG钢管纵=6m×225×33.3N=45KNG钢管横=14m×167×33.3N=77.8KNG分配梁=14m×27.9kg/m×20=78KNG贝雷梁=16×2×270kg=86KNG材料自重=90+45+77.8+78+86=376.8KN材料自重荷载:P材料=376.8/6*14=4.5Kpa施工荷载:振捣荷载:其他临时设施构件:2、荷载组合计算65—65 P顶底=26*（0.48+1.1）=41.08KpaP腹板=26*10.03=260.78KpaP翼缘板=26*0.57=14.82Kpa计算底板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P顶底+P材料+P其)+1.4(P施+P振)=62.2kpa计算腹板下用荷载组合为:Σq=1.2(F+P材料+P其)+1.4（P施+P振）=325.8Kpa计算翼板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P翼+P材料+P其)+1.4（P施+P振）=30.68kpa3、腹板贝雷片受力计算：因腹板宽度为110cm，则腹板分布的均布线荷载：q=325.8*1.1=358.38KN/m按两跨跨连续梁(3.0m+3.0m)，计算钢管桩贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：最大弯矩M=393KN.m65—65 剪力图如下：最大剪力：Q=669KN支点反力图：因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=669/245=2.7贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=393/788=0.5故贝雷片布置按受剪控制！实际钢管桩支架腹板下贝雷片布置4排，贝雷片间距按45cm、22.5cm布置。每片贝雷支反力F=1337/4=335KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：65—65 故符合要求。4、顶板、底板板贝雷片受力计算：因底板宽度为480cm，则底板分布的均布线荷载q=62.2*4.8=298.56KN/m按两跨连续梁(3.0m+3.0m)计算贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：最大弯矩M=328KN.m剪力图如下：最大剪力：Q=557KN支点反力图：65—65 因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=557/245=2.3贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=328/788=0.4故贝雷片布置按受剪控制！实际支架底板下贝雷片布置4排,间距按90cm布置，每片贝雷支反力F=1114/4=278.5KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：故符合要求。5、翼缘板贝雷片受力计算：因翼缘板宽度为260cm，则翼缘板分布的均布线荷载q=30.68*2.60=79.77KN/m按两跨连续梁(3.0m+3.0m)计算贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：65—65 弯矩图如下：最大弯矩M=88KN.m剪力图如下：最大剪力：Q=149KN支点反力图：65—65 最大支反力N=298KN因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=149/245=0.6贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=88/788=0.1故贝雷片布置按受剪控制！实际支架翼缘板下贝雷片布置2排,间距按120cm布置。每片贝雷支反力F=298/2=149KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：故符合要求。6、钢管桩顶部型钢横梁受力计算：横梁为钢管立柱与贝雷片连接横梁，传递上部16片贝雷梁的荷载至钢管立柱，以中支点受力最大横梁计算。每片贝雷支点反力F翼缘板=150KN，F腹板=335KN，F底板=278.5KN，拟采用2工45，按四跨连续梁（2.2+1.6+2.7+1.6+2.2）m，采用Midas结构分析软件计算，其受力结构模型如下：根据受力计算可知横梁弯矩图如下：65—65 剪力图如下：横梁支点反力图：由上述分析可知：钢管桩顶横梁最大弯矩M=132KN.M,最大剪力V=624KN。2工45型钢截面模量W=2*1430=2860cm3,截面积A=2*102=204cm2弯曲应力：<安全设计剪力：<安全故钢管桩顶2工45横梁受力符合要求！！6.2、腹板下分担纵梁计算：65—65 因腹板位置处支点承受1137KN荷载，其为两根直径630*8mm钢管桩与分担纵梁承受，其受力结构图如下：计算模型如下：分担纵梁采用2工56工字钢，其所受弯矩2工56纵梁截面模量W=2*2342=4684cm3弯曲应力：<安全设计剪力：<安全6.3、钢管桩受力分析：根据以上计算，钢管桩受力最大为1137KN，其为两根直径φ65—65 630*8mm钢管桩分担承受，，平均每根钢管桩承受1137/2=568.5KN,根据受力计算可知，3m跨贝雷下钢管桩最大受力713KN。第二章、4.5m跨贝雷支架受力计算一、钢管桩支架总体布置概况：根据现场实际情况及地理位置，娄江南岸3#墩往娄江侧支架采用插打钢管桩加贝雷片的方法施工，钢管桩采用直径φ630*8mm钢管桩，横向布置6根，间距按220cm、160cm、270cm、160cm和220cm布置，纵向钢管桩间距根据上部箱梁的高度变化，按3m和4.5m、6m布置。具体布置如下图：一、受力分析：根据设计图纸及受力分析，跨度4.5m梁范围最大箱梁高度7.24m，取7.24m箱梁截面进行计算（按最大截面计算，其梁高为7.24m），65—65 梁高：724cm、底板厚度：70cm、顶板厚度：48cm、底板底宽度：700cm腹板宽度：70cm钢管桩支架纵向布置图如下：钢管桩支架纵向间距4.5m跨，为简化计算，按两跨连续梁计算：1、荷载分析：1.1、材料自重荷载：G钢管立=7.5m×30×27*33.3N=202KNG钢管纵=9m×337×33.3N=100KNG钢管横=14m×375×33.3N=175KNG分配梁=14m×27.9kg/m×30=117KNG贝雷梁=16×3×270kg=130KNG材料自重=202+100+175+117+130=724KN材料自重荷载:P材料=724/9/14=5.7Kpa施工荷载:65—65 振捣荷载:其他临时设施构件:2、荷载组合计算:P顶底=26*（0.48+0.7）=30.68KpaP腹板=26*7.24=188.24KpaP翼缘板=26*0.57=14.82Kpa计算底板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P顶底+P材料+P其)+1.4(P施+P振)=51.15kpa计算腹板下用荷载组合为:Σq=1.2(F+P材料+P其)+1.4（P施+P振）=240.2Kpa计算翼板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P翼+P材料+P其)+1.4（P施+P振）=32.12kpa3、腹板贝雷片受力计算：因腹板宽度为70cm，则腹板分布的均布线荷载：q=240.2*0.7=168.14KN/m按两跨跨连续梁(4.5m+4.5m)，计算钢管桩贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：65—65 最大弯矩M=421KN.m剪力图如下：最大剪力：Q=472KN支点反力图：因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=472/245=1.9贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=421/788=0.5故贝雷片布置按受剪控制！实际钢管桩支架腹板下贝雷片布置3排，贝雷片间距按45cm、22.5cm布置。每片贝雷支反力F=944/3=314KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,65—65 腹板纵梁挠度计算：故符合要求。4、顶板、底板板贝雷片受力计算：因底板宽度为560cm，则底板分布的均布线荷载q=51.15*5.6=286.4KN/m按两跨连续梁(4.5m+4.5m)计算贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：最大弯矩M=672KN.m剪力图如下：65—65 最大剪力：Q=753KN支点反力图：因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=753/245=3.0贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=672/788=0.8故贝雷片布置按受剪控制！实际支架底板下贝雷片布置6排,间距按90cm布置，每片贝雷支反力F=1506/6=251KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：故符合要求。65—65 5、翼缘板贝雷片受力计算：因翼缘板宽度为260cm，则翼缘板分布的均布线荷载q=32.12*2.60=83.5KN/m按两跨连续梁(4.5m+4.5m)计算贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：最大弯矩M=209KN.m剪力图如下：最大剪力：Q=234KN支点反力图：65—65 最大支反力N=469KN因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=234/245=0.96贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=209/788=0.2故贝雷片布置按受剪控制！实际支架翼缘板下贝雷片布置2排,间距按90cm布置。每片贝雷支反力F=469/2=234.5KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：故符合要求。6、钢管桩顶部型钢横梁受力计算：横梁为钢管立柱与贝雷片连接横梁，传递上部16片贝雷梁的荷载至钢管立柱，以中支点受力最大横梁计算。每片贝雷支点反力F翼缘板=234.5KN，F腹板=314KN，F底板=251KN，拟采用2工45，按四跨连续梁（2.2+1.6+2.7+1.6+2.2）m，采用Midas结构分析软件计算，其受力结构模型如下：65—65 根据受力计算可知横梁弯矩图如下：剪力图如下：横梁支点反力图：由上述分析可知：钢管桩顶横梁最大弯矩M=116KN.M,最大剪力V=585KN。2工45型钢截面模量W=2*1430=2860cm3,截面积A=2*102=204cm2弯曲应力：<安全65—65 设计剪力：<安全故钢管桩顶2工45横梁受力符合要求！！6.2、腹板下分担纵梁计算：因腹板位置处支点承受1029KN荷载，其为两根直径630*8mm钢管桩与分担纵梁承受，其受力结构图如下：计算模型如下：分担纵梁采用2工56工字钢，其所受弯矩2工56纵梁截面模量W=2*2342=4684cm3弯曲应力：<安全65—65 设计剪力：<安全6.3、钢管桩受力分析：根据以上计算，钢管桩受力最大为1029KN，其为两根直径φ630*8mm钢管桩分担承受，平均每根钢管桩承受1029/2=514.5KN,根据受力计算可知，4.5m跨贝雷下钢管桩最大受力624KN.第三章、6m跨贝雷支架受力计算一、钢管桩支架总体布置概况：根据现场实际情况及地理位置，娄江南岸3#墩往娄江侧支架采用插打钢管桩加贝雷片的方法施工，钢管桩采用直径φ630*8mm钢管桩，横向布置6根，间距按220cm、160cm、270cm、160cm和220cm布置，纵向钢管桩间距根据上部箱梁的高度变化，按3m和4.5m、6m布置。具体布置如下图：65—65 一、受力分析：根据设计图纸及受力分析，跨度6m梁范围最大箱梁高度6.05m，取6.05m箱梁截面进行计算（按最大截面计算，其梁高为6.05m），梁高：605cm、底板厚度：51.8cm、顶板厚度：48cm、底板底宽度：700cm腹板宽度：45cm钢管桩支架纵向布置图如下：钢管桩支架纵向间距6.0m跨，为简化计算，按两跨连续梁计算：1、荷载分析：1.1、材料自重荷载：G钢管立=8m×20×27*33.3N=145KNG钢管纵=12m×14×27×33.3N=150KNG钢管横=14m×14×20×33.3N=130KNG分配梁=14m×27.9kg/m×20=78KNG贝雷梁=16×4×270kg=172KNG材料自重=145+150+130+78+172=675KN65—65 材料自重荷载:P材料=675/12/14=4.0Kpa施工荷载:振捣荷载:其他临时设施构件:2、荷载组合计算:P顶底=26*（0.48+0.518）=26KpaP腹板=26*6.05=157.3KpaP翼缘板=26*0.57=14.82Kpa计算底板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P顶底+P材料+P其)+1.4(P施+P振)=43.5kpa计算腹板下用荷载组合为:Σq=1.2(F+P材料+P其)+1.4（P施+P振）=201Kpa计算翼板下用荷载组合为:ΣP=1.2(P翼+P材料+P其)+1.4（P施+P振）=30.08kpa3、腹板贝雷片受力计算：因腹板宽度为45cm，则腹板分布的均布线荷载：q=201*0.45=90.45KN/m按两跨跨连续梁(6.0m+6.0m)，计算钢管桩贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：65—65 最大弯矩M=404KN.m剪力图如下：最大剪力：Q=339KN支点反力图：因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=339/245=1.4贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=404/788=0.5故贝雷片布置按受剪控制！实际钢管桩支架腹板下贝雷片布置2排，贝雷片间距按45cm布置。每片贝雷支反力F=678/2=339KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,65—65 腹板纵梁挠度计算：故符合要求。4、顶板、底板板贝雷片受力计算：因底板宽度为610cm，则底板分布的均布线荷载q=43.5*6.1=265.35KN/m按两跨连续梁(6m+6m)计算贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：最大弯矩M=1186KN.m剪力图如下：65—65 最大剪力：Q=994KN支点反力图：因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=994/245=4.0贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=1186/788=1.5故贝雷片布置按受剪控制！实际支架底板下贝雷片布置8排,间距按90cm布置，每片贝雷支反力F=1988/8=248.5KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：故符合要求。5、翼缘板贝雷片受力计算：65—65 因翼缘板宽度为260cm，则翼缘板分布的均布线荷载q=30.08*2.60=78.2KN/m按两跨连续梁(6m+6m)计算贝雷纵梁，采用Midas计算软件分析，其计算模型如下：弯矩图如下：最大弯矩M=350KN.m剪力图如下：最大剪力：Q=293KN支点反力图：65—65 最大支反力N=586KN因一片贝雷片容许弯矩【M】=788KN.m、容许剪力【Q】=245KN贝雷片受剪力控制，n=Q/【Q】=293/245=1.2贝雷片受弯矩控制，n=M/【M】=350/788=0.4故贝雷片布置按受剪控制！实际支架翼缘板下贝雷片布置2排,间距按90cm布置。每片贝雷支反力F=586/2=293KN查《装配式公路钢桥多用途施工手册》可知，每片贝雷I=250497cm4,腹板纵梁挠度计算：故符合要求。6、钢管桩顶部型钢横梁受力计算：横梁为钢管立柱与贝雷片连接横梁，传递上部16片贝雷梁的荷载至钢管立柱，以中支点受力最大横梁计算。每片贝雷支点反力F翼缘板=293KN，F腹板=339KN，F底板=248.5KN，拟采用2工45，按四跨连续梁（2.2+1.6+2.7+1.6+2.2）m，采用Midas结构分析软件计算，其受力结构模型如下：65—65 根据受力计算可知横梁弯矩图如下：剪力图如下：横梁支点反力图：由上述分析可知：钢管桩顶横梁最大弯矩M=132KN.M,最大剪力V=627KN。2工45型钢截面模量W=2*1430=2860cm3,截面积A=2*102=204cm2弯曲应力：65—65 <安全设计剪力：<安全故钢管桩顶2工45横梁受力符合要求！！6.2、腹板下分担纵梁计算：因腹板位置处支点承受1012KN荷载，其为两根直径630*8mm钢管桩与分担纵梁承受，其受力结构图如下：计算模型如下：分担纵梁采用2工56工字钢，其所受弯矩2工56纵梁截面模量W=2*2342=4684cm3弯曲应力：65—65 <安全设计剪力：<安全6.3、钢管桩受力分析：根据以上计算，钢管桩受力最大为1012KN，其为两根直径φ630*8mm钢管桩分担承受，平均每根钢管桩承受1012/2=506KN,根据受力计算可知，6.0m跨贝雷下钢管桩最大受力637KN.综述：第一章、第二章、第三章，三种工况下所计算3.0m、4.5m、6.0m三种跨度情况下，贝雷片的受力均能满足要求，三种工况下，钢管桩的最大承载力N=713KN,故按照钢管桩最大承载力进行计算钢管桩的入土深度。第四章、钢管桩承载力计算一、工程地质和水文情况：根据娄江航道断面图和设计地质资料，娄江宽约62m，水位变化不大，河堤两岸标高为+2.5m，河床底标高为-2.8m，目前娄江水位为+1.2m，2#-3#墩由河床至下，地质为粉质粘土、粉土、淤泥粉质粘土和粉质粘土，其每层地质承载力均不同，2#-3#墩地质情况如下表：跨娄江地质情况一览表名称编号基本承载力（Kpa)侧摩阻力（Kpa)深度（m)地质描述粉质粘土（2）212035标高：-2.8至-7.33软塑粉土（4）310015标高：-7.33至-17.33中密、饱和淤泥粉质粘土（4）48015标高：-17.33至-27.63流塑-软塑65—65 粉质粘土(5)110015标高：-27.63至-42.73软塑侧摩阻力是根据基本承载力大小，经验取值，设计图上没有。(河床底标高为-2.8m)根据《基础工程》中打入钢管桩的单桩容许承载力公式：P=λsU∑Liτi+λpAσ0，式中：当hb/ds<5时，λp=0.16hb/ds*λs当hb/ds>5时，λp=0.8λsλp—桩底端闭塞应系数；λs—侧阻挤土效应系数；A：桩底的截面积；U：桩的周长；σ0：桩底处土的容许承载力；根据以上计算，单根钢管桩的承载力F=713KN,根据打入钢管桩承载力公式及地质资料，可知打入钢管桩的入土深度（按娄江最深河床底标高计算）：假设钢管桩打入淤泥粉质粘土的深度为X,则有如下：P=λsU∑Liτi+λpAσ0，对于敞口钢管桩λs，查表得λs=1.0因当hb/ds>5时，λp=0.8λs=0.8U=3.14*D=3.14*0.63=1.978mA=1/4*3.14*0.632=0.311m2P=713=1.0*1.978*[35*4.53+15*10+X15]+0.8*0.311*8029.67X=82.7X=2.78m故钢管桩入土深度H=4.53+10+2.78=17.3M，即可满足要求！！65—65 第四章、临时钢栈桥受力计算一、概述根据本栈桥施工荷载要求，参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）及《港口工程荷载规范》(JTJ254一98)，将栈桥设计取3种状态:“工作状态”、“非工作状态”和“灾难状态”。“工作状态”是指在自然条件中不发生影响施工的风、雨、潮、浪等情况，栈桥可以正常使用时的状态。此时栈桥上存在着大量的施工人员、施工车辆和机械。栈桥承受的荷载为自重、施工荷载以及对应的风浪流荷载。其中，风、浪、潮等自然荷载的重现期取5年。“非工作状态”是指自然条件中发生较大的风、雨、潮、浪等，栈桥上不允许通行车辆的状态。由于风荷载大时往往浪、潮也较大，且风对于施工安全的威胁最大，因而以风的强度为指标划分“工作状态”和“非工作状态”。经研究，认为达到8级风时栈桥进入非工作状态。此时，栈桥仅承担自重和风、浪、流荷载。此时风、浪、潮等自然荷载的重现期取10年。所谓“灾难状态”，是指栈桥可能经受的最不利极端状态，为台风与天文大潮的组合。此时风、浪、潮等自然荷载的重现期取20年。以上3种状态具体化为6种工况。表4.1、栈桥的设计状态与最不利工况设计状态工况荷载65—65 恒载基本可变荷载其他可变荷载工作状态Ⅰ结构自重砼罐车荷载对应工作状态标准的风、波浪浪和潮流作用Ⅱ结构自重70t履带吊非工作状态Ⅲ结构自重对应工作状态标准的风、波浪浪和潮流作用灾难状态Ⅳ结构自重对应工作状态标准的风、波浪浪和潮流作用注:工况Ⅱ为栈桥在自身施工期间可能出现的最不利施工荷载组合，经反复计算，以单跨栈桥通行履带吊施工荷载及履带吊在前端打桩时控制设计。二、计算范围计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力，主要包括：桥面板→I12.6工字梁纵梁→I25a工字梁横梁→顺桥向贝雷梁→横桥向I32b工字钢→钢管桩。三、主要计算荷载恒载：结构自重；活载：9立方混凝土罐车荷载；70t履带吊车（吊重按不超过15T计）；涌潮压力、波浪荷载、风荷载。冲击系数：汽车（1.1），履带（1.3）。荷载组合：1、恒载＋汽车荷载＋涌潮压力+波浪力＋风力；2、恒载＋履带吊车＋涌潮压力＋波浪力+风力。四、栈桥主要控制计算工况①跨径为12m钢栈桥在活载工况下的整体刚度、强度和稳定性；②履带70t吊机钓鱼法施工12m跨径贝雷栈桥时的栈桥的整体刚度、强度和稳定性；五、计算过程（手算）本栈桥主要供混凝土罐车、各种机械设备运输及70t履带吊走行，因而本栈桥荷载按每孔一辆70t履带吊（负载15t）荷载及9立方米65—65 混凝土罐车荷载分别检算，则活载为：履带吊：G=850kN；本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶横梁等结构自重。并按以下安全系数进行荷载组合：恒载1.2，活载1.3。根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定：临时结构容许应力可提高1.3（组合Ⅰ）、1.4（组合Ⅱ～Ⅴ）。本栈桥弯曲容许应力取，容许剪应力取。A、§5.1活载计算活载控制设计为9m3砼运输车（按车与载总重35t计），参考国内混凝土生产厂家资料及规范汽车－20级荷载布置，单辆砼运输车荷载为3个集中荷载70kN、140kN和140kN，轮距为4.0m、1.4m，计入冲击系数1.1后，其集中荷载为77kN、154kN和154kN。活载设计为70t履带吊时，根据实际情况，取吊重不超过15T计，70t履带吊总重为85t。同时参考国内主要厂家的资料，取履带吊宽410cm，长510cm，履带宽度76cm。因此，线性荷载集度为166.6KN/m，计入冲击系数1.3后，其荷载为216.6KN/m。B、§5.2桥面板计算（1）结构型式本平台面板为10mm厚花纹A3钢板，焊接在中心间距300mm的I12.6工字钢纵梁上。（2）荷载履带吊机履带宽度（760mm）及9立方米混凝土罐车轮胎宽度（前轮宽300mm，中后轮宽600mm）均大于工字钢纵梁间距，荷载直接作用在I12.6工字钢上，故桥面板可不作检算。C、§5.3、I12.6工字梁纵梁计算I12.6工字钢纵梁焊接于间距1500mm的I25a工字钢横梁上，按三跨连续梁检算。分别按70t履带吊（负载15t）及混凝土罐车荷载验算，I12.665—65 工字钢纵梁自重，桥面板自重不计。（1）70t履带吊荷载70t履带吊履带长宽按5.1m×0.76m计算，自重＋吊重为850kN，顺桥向荷载集度：，工字钢纵梁中心间距300mm，最不利情况应为三根工字钢纵梁受力。则单根纵梁所受均布荷载为：。再在此荷载基础上考虑1.2履带吊偏载系数，则。（2）混凝土运输车荷载混凝土运输车前轮着地宽30cm（由一根纵梁承受），中后轮着地宽60cm（由三根纵梁承受）。则单根纵梁在前轮作用下受集中力为77/2=38.5KN。（3）材料力学性能参数及指标I12.6工字钢：（4）力学计算履带吊荷载作用下受力简化图示如下：混凝土运输车荷载下前轮受力简化图示如下：65—65 计算可得，在履带吊荷载作用下I12.6工字钢纵梁：a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算（按均布荷载简支梁计算），合格。在混凝土运输车荷载作用单根I12.6工字钢纵梁：a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。A、§5.4、I25a工字梁横梁计算横梁采用I25a工字钢，工字钢横梁安装在中心间距2500mm的单层双排贝雷梁上。I25a工字钢横梁荷载按70t履带吊（负载15t）及混凝土运输车65—65 荷载分别验算；恒载为I12.6纵梁及桥面板自重，按均布荷载考虑，每根I25a横梁承受恒载：，I25a自重：，恒载为：。（1）70t履带吊荷载由于不同厂家的产品履带中心距不尽相同，故按最不利情况检算，即：履带作用于跨中，履带间距按4100mm计(在履带吊运行时，履带间距是可变的，4100mm为其最大间距)，长度按照5100mm则履带荷载至少由4根I25a工字钢横梁承受。单根I25a工字钢横梁跨中按集中力检算：。（2）混凝土运输车荷载汽车后轮纵向间距1.4m，按两后轮其中一侧轮作用在跨中考虑，集中力大小。（3）材料力学性能参数及指标I25a工字钢：（4）力学计算履带吊荷载作用下单根横梁受力简化图示如下：65—65 混凝土运输车荷载下受力简化图示如下：计算可得，在履带吊荷载作用下I25a横梁：a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。显然，履带吊荷载为控制设计荷载，故I25a横梁在混凝土运输车荷载作用下也满足要求。需要说明的是，在钢管桩拆除过程时，拟采用70t履带吊进行拆除，在起吊钢管桩时，由于吊机的着力点在履带前端，故在拆除钢管桩施工前，对履带着力点位置I25a横梁进行加密，间距75cm。从而保证拆除施工的顺利进行。A、§5.5贝雷主梁计算主梁由六片双排单层贝雷梁组成，中心间距2500mm，安装在2根I32b横梁上。主梁按单孔1台70t履带吊（负载15t）及单孔单车道混凝土运输车荷载分别验算，履带吊荷载按简支梁进行检算，汽车荷载按照连续梁验算。主梁以上恒载为桥面板、I12.6纵梁及I25a横梁自重，其荷载大小为：65—65 则单排贝雷梁上恒载自重为135.4/12/3＝3.76KN/m。（1）70t履带吊荷载最不利状况下，履带正好作用载中间双排贝雷梁顶，故一侧履带的荷载全部由双排单层贝雷承担。履带长度按5100mm计算，则均布荷载大小为：。（2）混凝土运输车荷载最不利状态为一侧汽车轮作用于双排单层贝雷。（3）材料力学性能参数及指标六片双排单层贝雷梁：根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》，查表3得，双排单层不加强贝雷片的容许弯矩1576.4KN·m，容许剪力为490.5KN。（4）力学计算履带吊荷载作用下受力简化图示如下：混凝土运输车荷载下受力简化图示如下：计算可得，在履带吊荷载作用下贝雷主梁：65—65 故：，合格。，合格计算可得，在混凝土运输车荷载作用下贝雷主梁：故：，合格。，合格由上面计算可知，混凝土运输车荷载作用下，贝雷主梁受力较小，完全能够满足桥梁上混凝土运输车会车的荷载要求。A、§5.62I32b桩顶横梁梁计算钢管桩顶分配梁采用2根I32b工字钢，工字钢横梁嵌于钢管桩内240mm并与之焊接牢固。在最不利情况下，即履带吊在支点位置时，所有荷载（包括冲击系数）全部由支点承受，经计算可得，栈桥单侧最大支反力为1436.5KN。由于工字钢承受压力的位置正好是钢管桩支撑位置，故其弯矩会比较小。（1）材料力学性能参数及指标I32b工字钢：（2）承载力验算a、强度检算，合格；65—65 ，合格；b、刚度检算，合格。A、§5.7钢管桩计算（1）钢管桩竖向承载力计算本栈桥拟采用直径为φ630mm壁厚10mm的钢管作为栈桥基础，钢管间用Φ273×7.5mm钢管连接形成排架。根据前面计算，保守取值栈桥的单桩承载力按500KN控制设计。根据钢管桩支架承载能力计算，栈桥钢管桩入土17.5米能够满足承载力要求！！65—65'