跨呼大高速公路连续梁设计与检算书

新建铁路呼和浩特至准格尔铁路工程 段 跨呼大高速公路特大桥 连续梁 支架、 基坑开挖防护、交通防护、临时固结设计 与检算书 1 目 录 1 编制依据 . 1 2 工程概况 . 1 3 0#块支架设计图 . 2 4 0#块支架检算 . 3 荷载计算 . 3 梁计算 . 4 梁计算 . 5 架 水平杆计算 . 6 架立柱计算 . 7 5 边跨现浇段支架设计图 . 8 6 边跨现浇段支架检算 . 9 荷载计算 . 9 梁计算 . 10 梁计算 . 11 架水平杆计算 . 14 竖向撑杆计算 . 15 竖向撑杆计算 . 15 7 承台基坑开挖钻孔灌注桩支护计算 . 15 注桩支护锚固深度计算 . 18 注桩支护配筋计算 . 20 8 临时 固结计算 . 22 个临时固结所需的精轧螺纹钢筋面积计算 . 23 个临时固结所需的 . 23 个临时固结所需的钢板面积计算 . 23 时固结设计图 . 23 9 防护棚架计算 . 25 大高速公路路面情况 . 25 计标准 . 25 计方案 . 26 计参数 . 26 计计算方法 . 26 护棚架示意图 . 32 1 1 编制依据 （ 1） 跨呼大高速公路特大桥 呼准施桥 2） 有碴轨道预应力混凝土连续梁（双线 ） 叁桥（ 2006） 2206 3） 双线连续梁圆端形 实体桥墩 L=48+80+48m 双线连续梁 呼准桥通 （ 4）铁路常用跨度连续梁球型钢支座（ 安装图 通桥（ 2009）8361 5） 铁路桥梁钢结构设计规范 （ 6） 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范 工程概况 本桥位于跨多条既有省、国道及乡村道路 ， 其中跨越呼大高速公路采用 48+80+48m 连续梁结构形式，其余均采用简支梁上跨，桥跨结构形式为 （ 5+（ 1+（ 5+（ 3（ 3+（ 3+（ 5+（ 2+（ 5+（ 3+（ 34（ 2+（ 2线预应力混凝土简支 +（ 48+80+48）双线预应力混凝土连续梁 +（ 1+（ 2+（ 7+（ 1+（ 76（ 2+（ 23+（ 1+（ 9线预应力混凝土简支 T 梁 ；除此以外本桥桥址经过的位置，地下水、地表水在不同程度上对混凝土结构具有硫酸盐及氯盐侵蚀作用，因此本桥施工时，对混凝土抗腐蚀有一定的特殊要求。 线路在 跨越 呼大 高速公路。 74#及 75#墩为该处连续梁主墩，承台尺寸为 5m，墩身均为实心墩 ，墩高 身截面尺寸为 4m 撑垫石截面尺寸为 2m 度 19座 采用球型钢支座 座设置根据施工图确定固定支座设于 75#墩上， 75#墩设置固定及横向活动支 2 座， 74#墩设置纵向及多向活 动支座， 73#、 76#墩均设置纵向及多向活动支座，支承垫石采用 凝土，垫石顶面四角高差不大于 2处连续梁0#节段采用支架现浇， 0#节长度 12m，高度 积 1#节段至 10#节段采用菱形挂蓝悬臂浇筑，其中 1#、 9#和 10#节段最长为 4m，箱梁底板下缘按二次抛物线变化，梁底抛物线方程为 y=1120 66002 连续梁与高速公路夹角为 ，公路为 东西 走向，铁路为 南北 走向，梁底至路面的最小距离为 呼大高速公路为 双向四车道，路面总宽度为 间设中央分隔带， 3 0#块 支架设计图 直 径 3 2 . 5 c m ， 壁 厚 8 m m 螺 旋 钢 管 ， 底 部 、顶 部 焊 接 4 0 4 0 c m ， 厚 度 2 c m 的 钢 板 。双 4 0 a 工 字 钢挂 篮 底 纵 梁 4 0 a 工 字 钢采 用 1 6 a 槽 钢 连 接双 3 2 槽 钢 ， 口 对 口 ， 截面 尺 寸 0 . 4 4 0 a 槽 钢 ， 口 对 口 ，截 面 尺 寸 0 . 4 2 c m 厚 钢 板 每 隔 1 型钢支架立面图 （图一） 3 钢 板 4 0 4 0 c 2 c 3 2 槽 钢 ， 口 对 口 ， 截面 尺 寸 0 . 4 0 . 3 2 4 0 a 槽 钢 ， 口 对 口 ，截 面 尺 寸 0 . 4 0 . 4 3 2 . 5 c m ， 壁 厚 8 m m 螺 旋 钢 管 ， 底 部 、顶 部 焊 接 4 0 4 0 c m ， 厚 度 2 c m 的 钢 板 。双 4 0 a 工 字 钢挂 篮 底 纵 梁 4 0 a 工 字 钢 1 5 根挂篮底模采 用 H R B 2 0 钢 筋 ， 长 1 . 2 米 ， 加 工 成 U 形 ， 底 部设置弯钩，共设置三道。钩内设钢筋0 . 8 0 . 8 米的网片，钢筋间距为0 . 1 5 米, 采用H R B 1 6 钢筋。采 用 1 6 a 槽 钢 连 接采 用 1 6 a 槽 钢 连 接0#块型钢支架 侧 面图 （图 二 ） 4 0#块 支架检算 荷载计算 4 作用在支架上的荷载有 （ 1） 0#段悬臂砼重（砼重量按 m计）， 124=t)； （ 2） 模板 及支撑系统重按外悬臂砼 25%计算， =t)； （ 3） 人员及堆放材料和设备按 150计， 4t)； （ 4） 砼施工捣固力按 200计， 4 t)； （ 5） 砼施工冲击力 按 200计 ， 4 t); P=2+4+t)。 梁计算 由设计图可知外悬臂长 L=4m，结构为简支梁形式，则可得如下计算简图： 图三 q=P/L=t/m)； 2=P/2=t)； m a x 1 1 8 5 . 0 7 ( )2 2 4L L q t m ; 纵梁弯矩图 （图四） 纵梁剪力图 （图五） R 2图一 5 选用 40表的 面面积）， W=1090面抵抗矩 ）。 根据规范 查表 2 1 . 4 ( / )t c m ， 则：需要 40a 工字钢根数由 n= （ W ） =13 根， 考虑 到 不稳定系数， 共选用 17 根，其中梁翼缘板下各设置 2 根，腹板宽度下各设置 4 根， 中底板下设置 5 根。 挠度计算：应用 虑功原理，则有如下方程 2202 122L x q d J （其中 n 为 40a 工字钢根数， J 为惯性矩， E 为弹模 ） L/400=10挠度值符合要求。 梁计算 由 梁计算得前后 底横梁受力 p=2=t)； 由支架设计图可知，该结构为两端带悬臂的 连续梁，如下计算简图 q 2q 1R 1 R 2 R 3q 1q 3q 3图二（图六） 横梁弯矩图 （ 图七） 6 横梁剪力图 （ 图八） 由 梁设计图 得出： 0#块段横断面积 ，其中翼缘板 （两侧）悬臂横断面积 ，腹板（两侧）悬臂横断面积 ，中 底板和中顶板横断面 积 ，根据外力 荷载集 度与梁断面面积 成正比例的原理：则1 = 5 4 . 9 6L 腹 （ 总 腹 ， 2 = 1 2 . 9 4L 中 （ 总 中 ， 3 = 3 . 4 4L 翼 （ 总 翼 用 迈达斯解超静定： 3=t)， t)， m a x - 2 0 . 2 9 ( )M t m、 ， m a x 1 4 . 0 3 ( )M t m， 选用双拼 40表 40w=1090 2 1 . 4 ( / )t c m ，2m a x 0 . 9 3 ( / )2M t c 2 1 . 4 ( / )t c m ，满足要求。 架水平 杆 计算 由支架设计图知，支架水平杆一端预埋于桥 砼内，埋入深度 1m，一端置于前端钢立柱上，上置 两个砂桶间距 靠 近 上 算知，两侧支架受力最大，前后作用力 2=62.7(t)。 如下简图计算 （ 图九） 7 支架水平杆 图十） 支 架水平杆 图十一） 应用迈达斯解 超静定。 t)， t), m a x - 2 4 . 5 4 ( )M t m、 ， m a x 4 . 3 8 ( )M t m， 选用两根 40钢，查表 40w=879 取 2 1 . 4 ( / )t c m ，2m a x 1 . 3 9 ( / )M t c 2 1 . 4 ( / )t c m ，满足要求。 架立柱计算 由支架设计图知， 立柱净高 L=上 侧立柱受力最大为 N=t),选用双拼 32a 槽钢作为立柱，查表 面面积）， 根据规范取 2 1 . 4 ( / )t c m ，则 20 . 6 5 8 ( / )2N t c 2 1 . 4 ( / )t c m ，满足要求。 立柱稳定性计算 ： 由支架设计图知，立柱上端与水平 杆焊接连接，并设有 16a 槽钢作为横向连系，底端与 埋在承台 内的钢板进行焊接连接，则取一端固定，一端铰接 的结构形式，则 =1,L=表 36a 槽钢 i= = L i=表 =20 . 6 5 8 ( / )2N t c 2 1 . 1 7 ( / )t c m ，满足要求。 8 5 边跨现浇段支架设计图 采 用 1 6 a 槽 钢 连 接双 2 5 a 槽 钢 ， 口 对 口 ，截 面 尺 寸 0 . 2 5 3 2 . 5 c m ， 壁 厚 8 m m 螺 旋 钢 管 ， 底 部 、顶 部 焊 接 3 0 3 0 c m ， 厚 度 2 c m 的 钢 板 。双 3 6 a 工 字 钢2 8 a 工 字 钢双 3 2 a 槽 钢 ， 口 对 口 ， 截 面尺 寸 0 . 3 2 2 c m 厚 钢 板 每 隔 1 图十二） 9 直 径 3 2 . 5 c m ， 壁 厚 8 m m 螺 旋 钢 管 ， 底 部 、顶 部 焊 接 3 0 3 0 c m ， 厚 度 2 c m 的 钢 板 。双 3 6 a 工 字 钢2 8 a 工 字 钢 1 4 根梁体底模钢 板 8 0 4 0 c 2 c H R B 2 0 钢 筋 ， 长 1 . 5 米 ， 加 工 成 U 形 ， 底 部设 置 弯 钩 ， 共 设 置 三 道 。 钩 内 设 钢 筋 1 . 2 1 . 2 米的 网 片 ， 钢 筋 间 距 为 0 . 1 5 米 , 采 用 H R B 1 6 钢 筋 。采 用 1 6 a 槽 钢 连 接双 2 5 a 槽 钢 ， 口 对 口 ，截 面 尺 寸 0 . 2 5 0 . 3 2 3 2 a 槽 钢 ， 口 对 口 ， 截 面尺 寸 0 . 3 2 0 . 3 2 图十三） 6 边跨现浇段支架检算 荷载计算 10 作用在支架上的荷载有 （ 1） 边跨现浇段 悬臂砼重 （砼重量按 m计）， t)； （ 2） 模板 及支撑系统重按外悬臂砼 25%计算， =t)； （ 3） 人员及堆放材料和设备按 150计， 0(t)； （ 4） 砼施工 捣固力 按 200计 ， t)； （ 5） 砼施工冲击力 按 200计 ， t)； P=2+4+t)。 梁计算 由支架设计图可知：纵梁下共设三条横梁，横梁间距 算知纵梁上外荷载 p=t）。则可有如下计算简图： （ 图十四） 5 2 . 8 1 ( / )pq t 用迈达斯解超静定： t) t) t) m a x - 5 7 . 7 2 ( )M t m、 ， m a x 5 2 . 0 9 ( )M t m， 11 纵梁剪力图 （ 图十 五 ） 纵梁弯矩图 （ 图十六） 选用 28 工字钢，查 表 W=508据规范查表 2 1 . 4 ( / )t c m ，则：需要 28a 工字钢根数由 n= （ W ） =9根，考虑到不稳定系数，共选用 14 根，其中梁翼缘板下各设置 2根，腹板宽度下各设置 3根，中底板下设置 4根。 挠度计算：应用虑功原理，则有如下方程 2202 122 X q d J （其中 n 为 40a 工字钢根数， E 为弹模） L/400=10挠度值符合要求。 梁计算 由支架设计图知：横梁下共设三条支架，间距为 L= 算知：中间横梁受力最大为 t）；根据连续梁直线段设计横断面，可有如下计算图示： 12 （ 图十七） 由梁设计图直线段断面各部面积为：两个翼缘板 S 翼 =个腹板S 腹 =S 中 = S 总 =根据横梁受力分配率与梁横断面各部面积比率相同的原理： 则 t/m）； t/m）； t/m）； 用迈斯解超静定： t) t) t) M 横梁剪力图 （ 图十八） 横梁弯矩图 （ 图十九） 选用 36 工字钢双拼，查表 ,W=875(按规范取 = 则 2m a x 1 . 1 4 ( / )2M t c =)满足要求。 13 靠墩侧横梁计算与中横梁计算原理相同： （ 图二十） t/m） ,t/m） ,t/m）； 用迈斯解超静定： .4(t) t) .4(t) M 2.7(选用和中横梁相同的双拼 36 工字钢，可满足要求。 边横梁计算与中横梁计算原理相同： （ 图二十一） t/m） ,t/m） ,t/m）； 用迈达斯解超静定： t) t) t) M 14 选用和中横梁相同的双拼 36 工字钢，满足要求。 架水平杆计算 由支架设计图知：支架水平杆一部分埋入帽石 砼 以内；三个砂筒传递荷载，三个砂铜间距分别为分别为 墩侧砂筒中心到墩侧面砼面距离为（ 20+20+10） 平杆外悬部分：由一根斜竖杆和一根直竖杆，支撑间距为 算知：中间间排水平杆最大受力 t）、 t）、 t），则可得如下计算图式： （ 图二十二） 用迈达斯解超静定： t）， t）， t）， M 。 水平杆弯矩图 （ 图二十三） 15 水平杆剪力图 （ 图二十四） 由于 斜杆，则对水平杆产生水平拉力， 由 支架设计图知：杆支撑在承台上点到水平杆端支点是 斜杆对水平杆产生拉力 N=t)；选用双拼 25 槽钢：查表 =270（ ；按规范取 =足要求。 竖向撑杆 计算 由支架设计图知，斜杆长 L= 距 杆与水平杆焊接连接，与承台墩钢板焊接连接，三条支架设横向连系，由 算 知 斜 杆 受 竖 向 力 为 t ）， 则 斜 杆 轴 向 力 N=t)；选用双拼 32 槽钢查表： i=270（ ，按一端固定一端铰接计，则 u=1， l=m），则 =10801/ 查 表 = =N/(2* * =t/ 满足要求。 竖向撑杆计算 由支架设计图知：竖向撑杆长 水平杆及下承台预埋件焊接连接，三条支架设横向连系，由 算知 直竖向撑杆受力 N=t），选用双拼 32 槽钢，查表 i=接一端固定端铰接计，则 u=1， l=m），则 =1030 1/表 = =N/(2* * =t/ 满足要求。 7 承台基坑开挖钻孔灌注桩支护计算 74#及 75#墩为跨越呼大高速公路连续梁主墩，承台尺寸为 5m。 74#墩原地面标高 台底标高 坑按坡比 1： 16 开挖，每边预留 工作业面。则每边基坑开挖尺寸比承台边缘 75#墩原地面标高 台底标高 坑按坡比 1： 边预留 工作业面。 基坑防护方式：基坑防护方式采用桩径 桩长 11m，间距 用桩径 长 8m 的双向水泥搅拌桩进行防渗，防渗范围到承台开挖线即可，双向水泥搅拌桩连续设置。具体防护位置见 下 图。 17 跨 呼大高速公路特大桥连续梁主墩承 台防护 平面布置 （图二十五） 18 注桩 支护 锚固深度计算 第一层土（ 0 层重度 31 1 9 r kN m，粘聚力1 3c 内摩擦角1 23 ； 第二层土（ 下）土层重度 32 2 1 /r kN m，粘聚力2 6c 内摩擦角2 30 ； 第一层土主动土压力 系数 221123t a n ( 4 5 ) t a n ( 4 5 ) 0 . 4 3 822 第一层土被动土压力系数 221123t a n ( 4 5 ) t a n ( 4 5 ) 2 . 2 8 322 第二层土主动土压力系数 222230t a n ( 4 5 ) t a n ( 4 5 ) 0 . 3 3 322 第二层土 被动土压力系数 222230t a n ( 4 5 ) t a n ( 4 5 ) 322 朗金土压力理论，桩顶部压力为零的临界高度为 11112 2 3 0 . 4 3 8 0 . 4 61 9 . 5 0 . 4 3 8 桩后基坑土层分层处 b 点主动土压力强度 b 点上（在第一层土中）：1 1 1 1 12 1 7 . 3 8r h k c k k P a 上b 点下（在第二层土中）：1 1 2 2 22 9 . 3 1r h k c k k P a 下桩后基坑底处 1 1 2 2 2 2 2( ) 2 2 6 . 7 9c a ar h r h k c k k P a 土压力零点距基坑底面距离 1 1 2 2 2 2 2 22 2 2( ) 2 ( )()(1 9 . 5 2 . 5 2 1 2 . 5 ) 0 . 3 3 3 2 6 ( 3 0 . 3 3 3 )2 1 ( 3 0 . 3 3 3 )0 . 1 1a a h r h k c k k 桩后土压力分布示意图如 下 图所示。 19 土压力强度分布示意图 （图二十六） 桩后土压力 12311 7 . 3 8 ( 2 . 5 0 . 4 6 ) 1 7 . 7 3 /219 . 3 1 2 . 5 ( 2 6 . 7 9 9 . 3 1 ) 2 . 5 4 5 . 1 2 5 /212 6 . 7 9 0 . 1 1 1 . 4 7 k /2k N mE k N m 桩后土压力合力 1 2 3 1 7 . 7 3 4 5 . 1 2 5 1 . 4 7 6 4 . 3 3 /a a a E E k N m 合力作用点距地表的距离为 20 1 1 2 2 3 31 2 2 2 . 5 ( 2 . 5 0 . 4 6 ) 0 . 4 6 1 7 . 7 3 2 1 . 8 5 ( 2 . 5 )6 4 . 3 3 3 32 . 5 12 3 . 2 7 5 ( 2 . 5 ) 1 . 4 7 ( 3 . 5 0 . 1 1 ) 3 . 3 523a a a a a h E h E 将 和32 2 2 2 2 26 6 ( ) 0( ) ( )a p x h k k r k k 即 3 6 . 8 9 2 1 2 . 1 2 9 0 解得 ,则得 桩最小长度 m i n 5 0 . 1 1 3 . 2 6 8 . 3 7l H x t m 取桩长 1m 注桩支护 配筋 计算 1)采用桥博软件计算内力（模型如 右 图） 计算防护桩内力，如下： 文档描述 : 桥梁博士基础调试 计算类别 : 单排弹性基础计算 计算模型示意图 （图二十七） 入数据 : h=m, m, m m = n = m*4 外力 P = N, H = N, M 外 =荷载 N/m 基底不嵌入岩石层 21 算结果 : 地面处桩柱弯矩 : 剪力 N 桩柱顶弯矩 : 面处桩柱变位 : 水平位移 = m, 转角 = 度 桩柱底弯矩 : 柱顶水平位移 : m 坐标 位移 弯矩 剪力 土应力 地面以下各点桩身弯矩 （图二十八） 22 算成功完成 由于以上算出的最大弯矩为 m，按每 2m 打一个桩，土压力为永久荷载乘以 以有设计弯矩 1 . 2 1 9 3 . 7 2 4 6 4 . 8 8 k N 总 2）、对圆形截面的钢筋混凝土受弯构件的配筋计算： 确定基本参数： 初选 凝土， 筋，做直径为 100钢筋混凝土桩，保护层厚度 3080N/ 16 20，混凝土面积A=785000纵向钢筋所在圆周的半径 70筋面积 024 计算值 = 查表得： c= t= 将 c、 t 值代入下式，有：（00 1 . 0 为 结 构 重 要 性 系 数 ， 取） 300s i n s i n s i 2()32 4 3 . 0 5 2 7 7 . 6 4 ( ) 5 2 0 . 6 9 4 6 4 . 8 8 k ( )c c tu c d s s d r f A f m k N m M N m 总 满 足 要 求 。8 临时固结 计算 临时固结措施参考“时速 200 公里客货共线铁路有砟轨道预应力混凝土连续梁（双线）图”叁桥（ 2006） 2206，应能承受中支点处最大竖向力为 336409424每个墩身设置四个临时固 23 结，则单个临时固结受力如下： 压力： 3640/4+39424/3/2=8410+6570=14980 两个临时固结的纵向中心距） 拉力： 9424/3/2=6570 时固结采用钢筋混凝土，由混凝土承受压力，钢筋承受拉力；混凝土采用 钢筋采用 25d ， 930 P 个临时固结所需的精轧螺纹钢筋面积 计算 2/6570/770=11092 倾覆稳定的安全系数） 单根螺纹钢的截面面积 2 2 211 2 5 4 9 0 . 944A d m m 所需精轧螺纹钢筋根数： n= =11092/ 22n (取 22 根 25 精轧螺纹钢钢筋，钢筋深入墩身和梁体各 900两端设锚垫板并加扣螺帽） 个 临时固结 所需的 算 14980 1000/69375取 60 180 受压强度的安全系数 ) 个临时固结所需的 钢板面积 计算 14980 1000/215=90577采用 2钢板设置隔档，设置总长度 受力面积 125600 时固结设计图 24 临时固结平面布置图（图二十九） C 5 0 混 凝 土2 c m 厚 钢 板临时固结 立 面布置图（图 三十 ） 25 单个 临时固结 构造 图（图 三十 一 ） 9 防护棚架 计算 大高速公路路面情况 连续梁与高速公路夹角为 公路为东西走向，铁路为南北走向，梁底至路面的最小距离为 大高速公路为双向四车道， 路面总宽度为 间设中央分隔带，宽度为 计标准 1、防护结构强度、刚度、稳定性满足 结构设计规范。 2、防护结构净高不小于 道净宽不小于 8m。 3、防护前后各 1000m， 600m， 300m， 100m 设置安全警示牌及限速牌，100m 处限速 40km/h 通过防护结构， 100m 至防