棚架检算书(正式版)

附件东乡二号特大桥跨沪昆铁路防护棚架检算书一、计算荷载东乡二号特大桥跨沪昆线施工防护棚架为施工临时结构，不考虑地震力的影响，结构平安等级为二级。计算中考虑的主要荷载有：施工人员重量，竹胶板和防水板重量，结构自重，风力及雪压，列车气动力、坠物冲击荷载等。〔1〕施工人员重量：按照每个施工人员75kg计，共5个人，总计重量为375kg，即3.75kN。假设作用于跨中位置上。〔2〕竹胶板重量：竹胶板密度为560kg/m3，厚20mm的竹胶板单位面积重为560×0.02＝11.2kg/m2=0.112KN/m2，棚架顶面总面积为49×16.8＝823.2㎡，整个棚架的竹胶板总重量为9219.84kg，即92.20KN。计算时按均布荷载加到槽钢[20上。〔3〕结构自重纵向槽钢[20，每延米重量为22.6kg，每根49m，重1107.4kg，共29根，共重32114.6kg，即321.146KN；横向I56a，每根长度为16.8米，共25根，每米重量为106kg,共重44520kg，即445.2KN；纵向分配梁I40a，总长49×2＝98m，每米重量为67.6kg,共重为6624.8kg，即66.248KN；直径为300×6mm的钢管立柱26根，每根长度为10.732米，每延米重量为43.503kg，自重为121.39KN。棚架混凝土根底体积为0.8×0.5×49×2＝39.2m3，共重940.8KN，防护棚架总重量：1894.784KN。〔4〕风力南昌地区根本风压：0.3KN/㎡。以15°角均布载的形式加到[20上即：0.3*sin15°=0.0776KN/㎡。由于棚架在连续梁下及所处位置，不考虑雪压。〔5〕列车气动力列车气动力计算应符合以下规定：由驶过列车引起的气动压力和气动吸力，应由一个5m长的移动面荷载+q及一个5m长的移动面荷载-q组成。气动力应分为水平气动力和垂直气动力。水平气动力作用于轨顶之上的最大高度为5m。根据棚架总体布置情况，棚架各跨最低点均位于接触网之上，而接触网的高度均超过轨面5m以上，故轨顶以上可以不考虑列车水平气动力的影响。在实际计算中，为确保平安，按照沪昆线动车组最大列车时速200km/h计算气动力〔施工时慢行〕。垂直气动力可按照下式计算：式中——水平气动力，由标准中的表查得。D——作用线至线路中心距离。查表，当列车时速为200km/h，D＝2.5时，＝0.68，此时对应的＝0.646kN/m，为最大值，且随D增加而减小〔D在2m以内的气动力不考虑〕，即垂直气动力由中心2m相外逐渐减小。施工时列车慢行，故计算中取＝0.646×0.8=0.517kN/m，偏于平安地把此均布荷载加载于全部防护棚架上。〔6〕冲击荷载，假设人〔M=0.75KN〕从6.591m高处掉落到棚架上，冲击时间为0.5s，由动量=冲量，得：F=mt二、竹胶板验算取1m宽验算，截面面积A=200平方厘米，惯性矩I=66.7cm3；截面模量W=66.7cm3；单位重量:11.2Kg/m。竹胶板弹性模量E＝6500MPa，竹胶板采用2cm厚，按0.6m跨度简支梁，取1m宽进行计算，竹胶板所受均布荷载有自重+风荷载+力车汽动力荷载，荷载组合为q＝0.112×1+0.0776×1+0.517＝0.7066KN/m，施工人员坠落冲击荷载取q=17.2KN，作用于最不利位置，即跨中。建立模型如下力学求解得：Mmax=0.88KN·m截面模量W＝16bh2=16×1000×202＝400000σ＝MW=880000×6400000=13.力学求解得出挠度值为：7.2mm。满足要求。三、[20a槽钢验算纵向布置的槽[20a，按2米跨度简支梁计算，所受均布荷载为竹胶板施工的均布荷载及自重。G—施工人员坠落冲击荷载，取17.2KN，作用于最不利位置，即跨中。q—为折合后的竹胶板重量，风荷载，列车气动力，及[20a自重，

那么q-------------------------------------------------------------------计算工程:20号槽钢做简支梁计算-------------------------------------------------------------------[根本信息]左支座简支右支座简支跨号跨长(m)截面名称12.000热轧普通槽钢(GB707-88):xh=[20a(型号)xh=[20a[计算结果]跨号:1左中右上部弯矩(kN-m):0.00000.00000.0000下部弯矩(kN-m):0.00009.02870.0000剪力(kN):9.4574-8.6000-9.4574[容许平安系数]侧向稳定性平安系数：1.00000抗弯强度平安系数：1.00000抗剪强度平安系数：1.00000[最小平安系数]跨号侧向稳定抗弯强度抗剪强度平安状态13.3814.45115.729平安[各跨截面几何特性]跨号面积惯性矩Ix抵抗矩WxA抵抗矩WxB回转半径ix惯性矩Iy(cm2)(cm4)(cm3)(cm3)(cm)(cm4)128.841780.00178.00178.007.86128.00抵抗矩WyA抵抗矩WyB回转半径iy面积矩Sxγx1γx2(cm3)(cm3)(cm)(cm3)63.8024.202.11104.701.051.05注：WxA—截面上部对x轴的抵抗矩；WxB—截面下部对x轴的抵抗矩。WyA—截面左侧对y轴的抵抗矩。WyB—截面右侧对y轴的抵抗矩。γx1—截面上部的塑性开展系数。γx2—截面下部的塑性开展系数。[各跨材料特性]跨号抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度屈服强度弹性模量(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)1215.00215.00215.00125.00235.00206000四、I56a计算横向布置的I56a，按16.8米跨度简支梁计算，作用在其上的荷载[20a传递下来的单点集中力q=0.875×2＝1.714KN，此集中荷载按0.6m等间距布设，共27点，为方便计算现转算为均布荷载计算，q=〔q×27〕/16.8＝2.755KN/m。结构自重均布荷载q＝1.06KN/m。-------------------------------------------------------------------计算工程:I56a主横梁做简支梁计算-------------------------------------------------------------------[根本信息]左支座简支右支座简支跨号跨长(m)截面名称116.800热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I56a(型号)xh=I56a[计算结果]跨号:1左中右上部弯矩(kN-m):0.00000.00000.0000下部弯矩(kN-m):0.0000134.70620.0000剪力(kN):32.07290.0000-32.0729[容许平安系数]侧向稳定性平安系数：1.20000抗弯强度平安系数：1.20000抗剪强度平安系数：1.20000[最小平安系数]跨号侧向稳定抗弯强度抗剪强度平安状态11.3073.92223.242平安[各跨截面几何特性]跨号面积惯性矩Ix抵抗矩WxA抵抗矩WxB回转半径ix惯性矩Iy(cm2)(cm4)(cm3)(cm3)(cm)(cm4)1135.4465600.002340.002340.0022.001370.00抵抗矩WyA抵抗矩WyB回转半径iy面积矩Sxγx1γx2(cm3)(cm3)(cm)(cm3)141.00141.003.181375.001.051.05注：WxA—截面上部对x轴的抵抗矩；WxB—截面下部对x轴的抵抗矩。WyA—截面左侧对y轴的抵抗矩。WyB—截面右侧对y轴的抵抗矩。γx1—截面上部的塑性开展系数。γx2—截面下部的塑性开展系数。[各跨材料特性]跨号抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度屈服强度弹性模量(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)1215.00215.00215.00125.00235.00206000五、I40a分配梁计算纵梁用的I40a，按4米跨度简支梁计算，作用在其上的荷载I56a传递下来的单点集中力32.08KN，及结构自重均布荷载q＝0.676KN/m。-------------------------------------------------------------------计算工程:棚架纵梁I40a做简支梁计算-------------------------------------------------------------------[根本信息]左支座简支右支座简支跨号跨长(m)截面名称14.000热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I40a(型号)xh=I40a[计算结果]跨号:1左中右上部弯矩(kN-m):0.00000.00000.0000下部弯矩(kN-m):0.000033.43190.0000剪力(kN):17.3919-16.0400-17.3919[容许平安系数]侧向稳定性平安系数：1.20000抗弯强度平安系数：1.20000抗剪强度平安系数：1.20000[最小平安系数]跨号侧向稳定抗弯强度抗剪强度平安状态15.2017.36025.732平安[各跨截面几何特性]跨号面积惯性矩Ix抵抗矩WxA抵抗矩WxB回转半径ix惯性矩Iy(cm2)(cm4)(cm3)(cm3)(cm)(cm4)186.1121700.001090.001090.0015.90660.00抵抗矩WyA抵抗矩WyB回转半径iy面积矩Sxγx1γx2(cm3)(cm3)(cm)(cm3)141.00141.002.77636.401.051.05注：WxA—截面上部对x轴的抵抗矩；WxB—截面下部对x轴的抵抗矩。WyA—截面左侧对y轴的抵抗矩。WyB—截面右侧对y轴的抵抗矩。γx1—截面上部的塑性开展系数。γx2—截面下部的塑性开展系数。[各跨材料特性]跨号抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度屈服强度弹性模量(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)1215.00215.00215.00125.00235.00206000六、钢管立柱受力计算棚架两侧有12根立柱，每个柱有1根300×6mm的螺旋钢管组成，具体结构见图纸。每根立柱受力为上部I56a工字钢传来反力为17.39+32.07＝49.46KN。-------------------------------------------------------------------计算工程:棚架立柱-------------------------------------------------------------------1输入数据1.1根本输入数据构件材料特性材料名称:Q235-A设计强度:215.00(N/mm2)屈服强度:235.00(N/mm2)截面特性截面名称:焊接钢管:d=300(mm)焊接钢管外直径[2t≤d]:300(mm)焊接钢管壁厚[0＜t≤d/2]:6(mm)缀件类型:构件高度:10.723(m)容许强度平安系数:1.20容许稳定性平安系数:1.201.2荷载信息恒载分项系数:1.00活载分项系数:1.40是否考虑自重:考虑轴向恒载标准值:49.460(kN)轴向活载标准值:0.000(kN)偏心距Ex:0.0(cm)偏心距Ey:0.0(cm)1.3连接信息连接方式:普通连接截面是否被削弱:否1.4端部约束信息X-Z平面内顶部约束类型:简支X-Z平面内底部约束类型:简支X-Z平面内计算长度系数:1.00Y-Z平面内顶部约束类型:简支Y-Z平面内底部约束类型:简支Y-Z平面内计算长度系数:1.002中间结果2.1截面几何特性面积:55.42(cm2)惯性矩Ix:5990.10(cm4)抵抗矩Wx:399.34(cm3)回转半径ix:10.40(cm)惯性矩Iy:5990.10(cm4)抵抗矩Wy:399.34(cm3)回转半径iy:10.40(cm)塑性开展系数γx1:1.15塑性开展系数γy1:1.15塑性开展系数γx2:1.15塑性开展系数γy2:1.152.2材料特性抗拉强度:215.00(N/mm2)抗压强度:215.00(N/mm2)抗弯强度:215.00(N/mm2)抗剪强度:125.00(N/mm2)屈服强度:235.00(N/mm2)密度:7850.00(kg/m3)2.3稳定信息绕X轴屈曲时最小稳定性平安系数:11.77绕Y轴屈曲时最小稳定性平安系数:11.77绕X轴屈曲时最大稳定性平安系数:12.89绕Y轴屈曲时最大稳定性平安系数:12.89绕X轴屈曲时最小稳定性平安系数对应的截面到构件顶端的距离:10.723(m)绕Y轴屈曲时最小稳定性平安系数对应的截面到构件顶端的距离:10.723(m)绕X轴屈曲时最大稳定性平安系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)绕Y轴屈曲时最大稳定性平安系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)绕X轴弯曲时的轴心受压构件截面分类〔按受压特性〕:b类绕Y轴弯曲时的轴心受压构件截面分类〔按受压特性〕:b类绕X轴弯曲时的稳定系数:0.53绕Y轴弯曲时的稳定系数:0.53绕X轴弯曲时的长细比λ:103.14绕Y轴弯曲时的长细比λ:103.14按《建筑钢结构设计手册》P174表3-2-24计算的φb_X:1.00按《建筑钢结构设计手册》P174表3-2-24计算的φb_XA:1.00按《建筑钢结构设计手册》P174表3-2-24计算的φb_XB:1.00按《建筑钢结构设计手册》P174表3-2-24计算的φb_Y:1.00按《建筑钢结构设计手册》P174表3-2-24计算的φb_YA:1.00按《建筑钢结构设计手册》P174表3-2-24计算的φb_YB:1.002.4强度信息最大强度平安系数:24.09最小强度平安系数:22.01最大强度平安系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)最小强度平安系数对应的截面到构件顶端的距离:10.723(m)计算荷载:54.12kN受力状态:轴压3分析结果绕X轴弯曲时的最小整体稳定性平安系数:11.77该截面距离构件顶端:10.723(m)绕Y轴弯曲时的最小整体稳定性平安系数:11.77该截面距离构件顶端:10.723(m)最小强度平安系数:22.01该截面距离构件顶端:10.723(m)构件平安状态:稳定满足要求，强度满足要求。七、棚架根底计算根底受力由钢管立柱顶受力及钢管自重组成，大小为N=49.46+4.66＝54.12KN。那么：现浇独立柱根底设计(棚架根底设计)执行标准:《混凝土结构设计标准》(GB50010-2002),本文简称《混凝土标准》《建筑地基根底设计标准》(GB50007-2002),本文简称《地基标准》《建筑抗震设计标准》(GB50011-2001),本文简称《抗震标准》-----------------------------------------------------------------------1设计资料：1.1条件：类型：阶梯形柱数：单柱阶数：1根底尺寸(单位mm):b1=4000,b11=2000,a1=800,a11=400,h1=500柱:方柱,A=500mm,B=500mm设计值：N=54.12kN,Mx=0.00kN.m,Vx=0.00kN,My=0.00kN.m,Vy=0.00kN标准值：Nk=54.12kN,Mxk=0.00kN.m,Vxk=0.00kN,Myk=0.00kN.m,Vyk=0.00kN混凝土强度等级：C30,fc=14.30N/mm2钢筋级别：HRB335,fy=300N/mm2根底混凝土保护层厚度：45mm根底与覆土的平均容重：24.00kN/m3修正后的地基承载力特征值：60kPa根底埋深：0.50m作用力位置标高：0.000m1.2计算要求：(1)根底抗弯计算(2)根底抗剪验算(3)根底抗冲切验算(4)地基承载力验算单位说明：力：kN,力矩：kN.m,应力：kPa2计算过程和计算结果2.1基底反力计算：2.1.1统计到基底的荷载标准值:Nk=54.12,Mkx=0.00,Mky=0.00设计值:N=54.12,Mx=0.00,My=0.002.1.2承载力验算时,底板总反力标准值(kPa):[相应于荷载效应标准组合]pkmax=(Nk+Gk)/A+|Mxk|/Wx+|Myk|/Wy=28.91kPapkmin=(Nk+Gk)/A-|Mxk|/Wx-|Myk|/Wy=28.91kPapk=(Nk+Gk)/A=28.91kPa各角点反力p1=28.91kPa,p2=28.91kPa,p3=28.91kPa,p4=28.91kPa2.1.3强度计算时,底板净反力设计值(kPa):[相应于荷载效应根本组合]pmax=N/A+|Mx|/Wx+|My|/Wy=16.91kPapmin=N/A-|Mx|/Wx-|My|/Wy=16.91kPap=N/A=16.91kPa各角点反力p1=16.91kPa,p2=16.91kPa,p3=16.91kPa,p4=16.91kPa2.2地基承载力验算:pk=28.91<fa=60.00kPa,满足pkmax=28.91<1.2*fa=72.00kPa,满足2.3根底抗剪验算:抗剪验算公式V<=0.7*βh*ft*Ac[GB50010-2002第条](剪力V根据最大净反力pmax计算)第1阶(kN):V下=10.15,V右=23.68,V上=10.15,V左=23.68砼抗剪面积(m2):Ac下=1.80,Ac右=0.36,Ac上=1.80,Ac左=0.36抗剪满足.2.4根底抗冲切验算:抗冲切验算公式Fl<=0.7*βhp*ft*Aq[GB50007-2002第条](冲切力Fl根据最大净反力pmax计算)第1阶(kN):Fl下=0.00,Fl右=17.59,Fl上=0.00,Fl左=17.59砼抗冲面积(m2):Aq下=0.00,Aq右=0.34,Aq上=0.00,Aq左=0.34抗冲切满足.2.5根底受弯计算:弯矩计算公式M=1/6*la2*(2b+b')*pmax[la=计算截面处底板悬挑长度]配筋计算公式As=M/(0.9*fy*h0)第1阶(kN.m):M下=0.54,M右=18.13,M上=0.54,M左=18.13,h0=450mm计算As(mm2/m):As下=1,As右=187,As上=1,As左=187根底板底构造配筋(构造配筋D12@200).2.6底板配筋:X向实配D12@200(565mm2/m)>=As=565mm2/mY向实配D12@200(565mm2/m)>=As=565mm2/m3配筋简图八、基底沉降量计算1.