戚墅堰桥拆除方案计算书.doc

苏南运河三级航道桥梁工程-戚墅堰老桥拆除计算书目 录1.工程概况22、计算内容63、规范及手册采用、材料容许承载力63.1、规范及手册采用63.2、材料容许承载力64.施工计算64.1、桥面板及中横梁吊离计算64.2、临时支墩结构计算；84.3、拱肋吊离计算：174.4、拱肋承载力计算184.5、拱肋吊离后系梁依靠钢筋、预应力承受自重产生的弯曲计算214.6、系梁吊除计算254.6.1、大跨度段系梁吊离264.6.2、剩余段系梁吊离284.6.3、系梁承载力计算294.7、围堰施工计算32苏南运河三级航道桥梁工程SNCZ-SG-QL3合同段老桥拆除计算书1. 工程概况桥型布置图（图-1）戚墅堰老桥位于位于戚墅堰大街西端，为戚区运河两侧联系的唯一交通要道。老桥设计跨径为54m，车道宽12m的下承式系杆拱桥。桥面以规划河道中心为顶点设2.5%人字纵坡，横坡为0.5%人字纵坡，人行道为外挑结构，在车道两侧设钢质防撞栏杆，人行道外侧设钢质轻型栏杆。主桥主跨54m，其f为矢高10.8m。桥面宽度：0.25m护栏底座+2m人行道+1m系梁+0.25m波形护栏 +12m行车道+0.25m波形护栏+1m系梁+2m人行道+0.25m护栏底座。拱肋采用箱型截面，高1.4m，宽1.0m。系杆采用箱形截面，高1.6m，宽1.0m。端横梁也采用箱型截面，高1.25m，宽0.8m；内横梁为矩形截面，高1.25m，宽0.25m。拱肋间由风撑联结，拱肋吊杆采用外径为168mm（内径148mm）钢套管，每根套管内设7束j5钢绞线，套管内部剩余空间由40#砂浆填筑。根据原桥施工图设计，主跨每根系杆分四段施工，端头两段（包括拱脚）采用现浇施工，中间段两段长分别为13.5m和22.5m,采用预制后浮吊安装施工，系梁混凝土为C50，主跨结构图（图-2）系梁预应力采用XM锚具，每根系杆采用15束7j5钢绞线，分别为4束7根7j5、11束6根7j5，其中顶四束、底板五束，腹板六束，7根7j5每束张拉吨位101吨，6根7j5每束张拉吨位86.6吨，XM锚具锚固后孔内压注50水泥砂浆。如图3所示：系梁预应力布置图（图-3）主跨拱肋分三段预制，浮吊安装，采用钢性湿接头外包C50细石子混凝土现浇接头，接头布置如图-2所示，接头构造如图-4所示；拱肋钢性接头详图（图-4-1）拱肋钢性接头详图（图-4-2）两片拱肋之间由风撑联系，凤撑采用C30混凝土，预制后采用湿接头的方式安装，单根凤撑重7.63墩。端横梁两根，内横梁23根，采用C30混凝土预制安装施工。吊杆内穿单束7j5钢绞线，锚具为XM型，钢绞线采用波纹管成孔，波纹管与钢管之间灌40号砂浆，全桥吊杆共计11根。下部结构采用双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，承台置于运河常水位附近。主墩桩基采用44根钻孔桩入运河规划低深度35m；辅墩桩基采用22根钻孔桩入运河规划低深度25m；如图-5所示。其中南引桥与主桥相接为一跨径16m预制钢筋混凝土空心板梁，另外共有10孔跨径不等的现浇钢筋混凝土双实体箱型连续梁桥，总长为147.88m。北引桥与主桥相接为一跨径20m预应力混凝土预制空心板梁，另外共有12孔跨径不等的现浇钢筋混凝土双实体箱型连续梁桥，总长为192.02m。北引桥除边跨宽为19m外，其余各跨为16.8m，在运河两侧引桥边跨两侧布置有四座人群和自行车踏步桥。桥型结构图（图-5）引桥除河旁两跨采用预制板梁，其余各跨均采用分段浇筑施工，桥墩除10号和13号墩采用盖梁配立柱外，其余各墩均采用分离式双牛腿钢筋混凝土矩形立柱，引桥基础采用均采用砼扩大基础。南北引桥桥台均采用重力式浆砌块石结构，2、计算内容（1）桥面板及中横梁吊离计算；（2）临时支墩结构计算；（3）拱肋吊离计算；（4）拱肋吊离后拱脚、系梁、端横梁、6根中横梁构成平面框架，依靠系梁钢筋、预应力承受自重产生的弯曲；（5）平面框架吊离计算；（6）基础工程拆除计算；3、规范及手册采用、材料容许承载力3.1、规范及手册采用（1）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；（2）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）；（3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范（JTJ D62-2004）；（4）钢结构设计规范（GB50017-2003）；（5）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；（6）简明施工计算手册（7）重要用途钢丝绳（GB 8918-2006）（8）路桥施工计算手册、有关起重和钢丝绳等的相关手册或标准。3.2、材料容许承载力（1）Q235钢材各容许应力分别为：轴向应力140MPa、弯曲应力145MPa、剪应力85Mpa。（2）其他根据规范取值。4.施工计算4.1、桥面板及中横梁吊离计算（1）、根据设计图单块人行道板最大重约：5.75KN,根据“路桥施工计算手册”P474页吊点计算，吊点如图所示布置（图-6）根据“路桥施工计算手册”P480页吊索内力计算公式，单根钢丝绳受拉：，根据公式，根据规范：作吊索施工用的钢丝绳安全系数6，钢丝绳不均匀系数a：0.82， ，因此选取钢丝绳破断拉力总和需在24.2KN以上，故选取钢丝绳规格637，抗拉强度1700Mpa,公称直径8.7mm，总破断拉力47.3KN以上的钢丝绳均可。（2）、根据设计图单块行车道板最大重约：18.72KN，根据“路桥施工计算手册”P474页吊点计算，采用四吊点如图所示布置。（图-7）根据“路桥施工计算手册”P480页吊索内力计算公式，单根钢丝绳受拉：，根据公式，根据规范：作吊索施工用的钢丝绳安全系数6，钢丝绳不均匀系数a：0.82， ，因此选取钢丝绳破断拉力总和需在37.3KN以上，故选取钢丝绳规格637，抗拉强度1700Mpa,公称直径8.7mm，总破断拉力47.3KN以上的钢丝均可。（3）、根据设计图单根中横梁混凝土3.91m3，重约97.75KN，根据“路桥施工计算手册”P474页吊点计算，吊点布置如图所示：（图-8）根据“路桥施工计算手册”P480页吊索内力计算公式，单根钢丝绳受拉：，根据公式，根据规范：作吊索施工用的钢丝绳安全系数6，钢丝绳不均匀系数a：0.82， ，因此选取单根钢丝绳破断拉力总和需在390KN以上，故选取钢丝绳规格637，抗拉强度1700Mpa,公称直径26mm，总破断拉力426.5KN以上的钢丝均可。4.2、临时支墩结构计算；（1）支墩横向分配梁计算（图-9）为减小因拱肋吊除后系杆所承受自重，在北侧插打如图所示钢管支墩，钢管桩顶搁置纵横分配梁，横向为单墩一组3I40b工字钢，纵向两组为两组2I36a工字钢，如下图所示：分配梁布置图（图-10）取系梁长51.6m按两跨连续梁作用计算支墩反力：经计算：R=1278.2KN先按此集中荷载选择分配梁型号，采用清华大学SM Solver软件进行跨中弯矩计算，建模如下：计算结果：所需的截面抗弯模量：据此横向分配梁应选用3I40b型号以上的工字钢，本支架拟采用3I40b工字钢。对3I40b工字钢进行计算，其单根工字钢抗弯截面模量，采用电算自重荷载系数取1则：单根建模如下：经计算结果如下：反力 满足要求。 满足要求。 满足要求。（2）支墩纵向分配梁计算根据横向分配梁支点反力计算纵向分配梁，采用清华大学SM Solver软件进行建模如下：支点发力计算结果：R1=R2=320.315KN所需的截面抗弯模量：据此横向分配梁应选用2I36a型号以上的工字钢，本支架拟采用2I36a工字钢。对2I36a工字钢，单根I36a工字钢抗弯截面模量，取单根计算，计算结果如下： 满足要求。 满足要求。 满足要求。（3）支墩系统计算临时支墩（图-11）钢管桩支墩布置如图所示，管柱采用4268螺旋管，横斜缀条均采用10槽钢，缀板采用1cm厚A3钢板，计算根据纵向分配梁支点反力：R1=R2=320.32KN，建模如下：根据管桩计算结果及钢结构设计规范，格构式轴心受压构件整体稳定性按下式计算：管桩轴向受压计算结果：，钢管支墩取最不利的入土面至第一层横缀条长度：3m，根据“钢结构原理与设计”P199页，受压杆件的计算系数，取一端固定一端铰支系数0.8，即计算长度 ，根据路桥施工计算手册P415页构件细长比计算公式，截面组合属于b类截面，根据计算细长比 满足要求。缀条计算：缀条采用10槽钢，节点处采用钢板加焊。计算如下： 满足要求根据公路桥涵地基与基础设计规范，已知反力R1=R2=320.32KN，沉桩的容许承载力，管桩入土深度计算如下：式中，-单桩轴向受压承载力容许值，kN；-桩身周长，本计算中对4268mm钢管，；、-土的层数及各土层厚度（m），根据施工图设计中提供的地质资料，桥为处河床以下两个土层分别是亚粘土、粘土；-与对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa），根据地质资料分别为50kPa；-桩端处土的承载力标准值，本计算不考虑桩端阻力；、-分别为振动沉桩对各土层侧摩阻力和桩端承载力的影响系数，根据地基与基础设计规范中提供的表格数据，取，不予考虑。有效桩长从河床面以下算起， 则单根管桩入土总深度：。现场施工取9m，满足要求。4.3、拱肋吊离计算：（1）吊点布置单根拱肋吊离重力=单根拱肋重+单侧吊杆重+猫道重=单根拱肋长：51.048m,混凝土：41.8m3 重约：104.5t,单侧11根吊杆重约：7.11t，合计：104.51.1+ 7.11=122.06t。（图-12）根据“路桥施工计算手册”P474页吊点计算，曲梁4吊点时，吊点位置为0.17L/0.37 L，L=48.22m，经计算吊点布置如上图所示。（2）浮吊选用根据上述计算两吊点分力为122.06t/2=61.03t(610.3KN)采用500t和300t两浮吊配合吊装，参考300t和500t浮吊起重负荷表，浮吊主扒杆长分别为40m，只要水平仰角大于或等于50，起吊高度大于26m均可以满足要求。300t浮吊起重负荷表（主扒杆长度40m）水平仰角（度）70656055504540起吊重量（吨）300270245225210180150吊点距艏（吨）6.59.512.515.51820.523起吊高度（米）35333230282523500t浮吊起重负荷表（主扒杆长度40m）水平仰角（度）706560555045起吊重量（吨）400325270230210180吊点距艏（吨）6.09.012.015.017.520起吊高度（米）353332302825（2）钢丝绳选取根据“路桥施工计算手册”P480页吊索内力计算公式，根据公式，根据规范：作吊索施工用的钢丝绳安全系数6，钢丝绳不均匀a：0.82，钢丝绳冲击系数取1.2， 因此选取单点双股钢丝绳破断拉力总和需在1894.3KN以上，故选取钢丝绳规格637抗拉强度1700Mpa,公称直径56mm，总破断拉力2000KN以上的钢丝均可。4.4、拱肋承载力计算根据电算结果，拱肋采用本方案四点吊装时，最大弯矩为951kN.m，最大剪力为210kN，计算结果如下，以此作为控制弯矩和剪力计算拱肋接头最不利截面。单根拱肋吊装弯矩图单根拱肋吊装剪力图拱肋为箱型截面，高1.4m，宽1m，受压区和受拉区均布置两层HRB33518钢筋，拱肋截面构造如图所示：拱肋断面图（图-13）（1）抗弯承载力：桥梁结构的重要性系数，当预应力效应对结构不利时取1.2.：最大弯矩951kN.m：纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值，拱肋无预应力 ；、-纵向受拉预应力钢筋及普通钢筋的截面面积；，预应力不存在；-截面高度，；as、ap-受拉区普通钢筋合力点、预应力筋合力点至受拉边缘的距离，预应力不予考虑；a-受压区普通钢筋和预应力筋合力点至受压区边缘的距离，；:根据施工计算手册HRB335普通钢筋抗拉强度设计值取：300Mpa则计算拱肋正截面抗弯承载力满足要求。（2）斜截面抗剪承载力根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）P30页关于正截面抗剪承载力的验算公式：当满足此式时，斜截面抗剪承载力无需验算：式中，：根据当预应力效应对结构不利时取1.2.-剪力设计值，根据计算 2-预应力提高系数，由于预应力已不存在， ；ftd-混凝土抗拉强度设计值，实腹段混凝土采用C50，则取ftd=1.83N/mm2；-截面腹板宽度，-纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离，；故结构抗剪承载力满足要求。4.5、拱肋吊离后系梁依靠钢筋、预应力承受自重产生的弯曲计算（图-14）拱肋吊离后拱脚、系梁、端横梁、6根中横梁构成平面框架，依靠系梁钢筋、预应力承受自重产生的弯曲， 如图13所示在距主墩中心13.5m处设一格构式支墩，目的就是为了减小系梁的跨度。系梁横断面图（图-15）取墩顶以外51.6m长系梁进行计算，按两跨连续梁建模，系梁、端横梁、中横梁均按梁单元建模，构件自重按均布荷载施加，系梁均布荷载q=24.22KN/m,端横梁q=18.4KN/m, 中横梁q=7.82KN/m, 建模如下：计算最大弯矩：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）P27页关于正截面抗弯承载力的验算公式：根据当预应力效应对结构不利时取1.2.：最大弯矩4473.5kN.m：纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值，根据规范取；Ap、As-纵向受拉预应力钢筋及普通钢筋的截面面积，;h-截面高度，；as、ap-受拉区普通钢筋合力点、预应力筋合力点至受拉边缘的距离，；a-受压区普通钢筋和预应力筋合力点至受压区边缘的距离，；:根据施工计算手册HRB335普通钢筋抗拉强度设计值取：300Mpa则计算构件正截面抗弯承载力满足要求。计算最大剪力：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）P30页关于正截面抗剪承载力的验算公式：当满足此式时，斜截面抗剪承载力无需验算：式中，：桥梁结构的重要性系数，按二级取1.0。-剪力设计值，根据计算 2-预应力提高系数，对预应力钢筋混凝土构件，2=1.25；ftd-混凝土抗拉强度设计值，实腹段混凝土采用C50，则取；-截面腹板宽度，-纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离，；，不满足，当不满足此式规定时，应对斜截面抗剪承载力进行验算。由于系梁内配置了箍筋，箍筋间距为15cm，钢筋规格为8，要对斜截面抗剪承载力进行验算，根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）P28页“矩形的受弯构件，当配置箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪承载力计算应符合下式规定”式中：斜截面受压端上由作用（或荷载）效应所产生的最大剪力组合设计值（KN），根据计算取：704.2KN。与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值（KN），本工程系梁无弯起钢筋，不予考虑；与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力（KN），本工程系梁预应力不予考虑；斜截面混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值（KN）；异号弯矩影响系数，计算简支梁和连续梁近边支点梁段抗剪承载力时；预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件，对预应力混凝土受弯构件，本工况取； 受压翼缘的影响系数，； 斜截面受压端正截面处，矩形截面宽度（mm），； 斜截面受压端正截面的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离（mm），取1560mm； 斜截面内纵向受拉钢筋的配筋率， ；混凝土抗压强度标准值（Mpa），系梁取40 Mpa；箍筋配筋率， 斜截面内箍筋间距（mm）,150mm；箍筋抗拉强度设计值195Mpa；,满足要求4.6、系梁吊除计算系梁（含拱脚）、端横梁、中横梁三者构成平面框架，以支墩为分界线分两块吊离，单个拱脚重：14.3325=358.3KN，单个端横梁重：9.225=230KN，单个中横梁重：3.9125=97.75KN，单个系梁重：46.625=1165KN。平面框架吊装以临时支墩为切割线分成两段，大跨度段为2拱脚+左右系梁+1根端横梁+4根中横梁整体吊离；小跨度段为2拱脚+左右剩余系梁+1根端横梁+2根中横梁整体吊离；4.6.1、大跨度段系梁吊离大跨度段取系梁38m连同2个拱脚、1根端横梁和4根中横梁同时起吊，根据“路桥施工计算手册”P474页吊点计算，吊点布置如图所示：吊点布置图（图-16）（1）浮吊选用根据上述计算两吊点分力拱脚端为：211.1t，系梁端为：109.3t，采用150t和300t两浮吊配合吊装，参考150t浮吊起重负荷表，根据现场标高浮吊主扒杆长取40m，只要水平仰角大于或等于50，起吊高度大于26m均可以满足要求。参考300t浮吊起重负荷表，根据现场标高浮吊主扒杆长取40m，只要水平仰角大于或等于55，起吊高度大于28m均可以满足要求。300t浮吊起重负荷表（主扒杆长度40m）水平仰角（度）70656055504540起吊重量（t）300270245225210180150吊点距艏（m）6.59.512.515.51820.523起吊高度（m）35333230282523150t浮吊起重负荷表 水平仰角（度）40米吊杆50米吊杆起吊重量（吨）吊点距艏（米）艏部干弦(米)起吊高度（米）起吊重量（吨）吊点距艏（米）艏部干弦(米)起吊高度（米）6015014.00.5534.512519.00.5543.25513516.80.5532.8110.522.70.5341.25012019.60.5230.69526.10.5038.34510522.30.5228.272.529.50.4835.4409024.80.4825.56032.60.4532.0浮吊站位图（图-17）（2）钢丝绳选取根据吊点布置建立模型计算每根钢丝绳受拉，计算结果如下：根据计算拱脚端钢丝绳最大拉力为641.7KN，根据公式，根据规范：作吊索施工用的钢丝绳安全系数6，钢丝绳不均匀系数a：0.82， ，钢丝绳冲击系数取：1.2，因此选取单点4根钢丝绳破断拉力总和需在5634.5KN以上，故选取规格为637，抗拉强度1700Mpa,公称直径47.5mm，总破断拉力,1430KN以上的钢丝均可。4.6.2、剩余段系梁吊离剩余段系梁长11m，连同2个拱脚、1根端横梁和2根中横梁同时起吊，单个拱脚重：14.3325=358.3KN，单个端横梁重：9.225=230KN，单个中横梁重：3.9125=97.75KN，单个系梁重：46.625=1165KN。剩余段总重为：358.3KN2+230KN+97.75KN2+（1165KN/4911.14）KN2=1671.8 KN。根据剩余段重量选用浮吊。（1）浮吊选用300t浮吊起重负荷表（主扒杆长度40m）水平仰角（度）70656055504540起吊重量（t）300270245225210180150吊点距艏（m）6.59.512.515.51820.523起吊高度（m）35333230282523根据上述计算参考300t浮吊起重负荷表，根据现场标高浮吊主扒杆长取40m，只要水平仰角大于或等于55，起吊高度大于28m均可以满足要求。浮吊站位图（图-18）（1）钢丝绳选取根据浮吊站位和吊点布置计算每支钢丝绳拉力，查“路桥施工计算手册”P480页吊索内力计算公式，Q为所吊构件的重力，取系梁、横梁、端横梁重力然后单端加拱脚，取最大拉力，Q取：1407KN,吊索与水平夹角为67度。，因此拱脚端单只钢丝绳最大拉力为383.4KN+单个拱脚重358.3KN=741.3KN,单根，根据公式，根据规范：作吊索施工用的钢丝绳安全系数6，钢丝绳不均匀系数a：0.82， ，钢丝绳冲击系数取1.2，因此选取双股钢丝绳破断拉力总和需在6509KN以上，故选取钢丝绳规格为637，抗拉强度1700Mpa,公称直径52mm，4根组合总破断拉力6820KN以上的钢丝均可。4.6.3、系梁承载力计算根据系梁吊点布置，计算最大弯矩为805kN.m，最大剪力为396kN，计算结果如下，以此作为控制弯矩和剪力计算系梁最不利截面。单根拱肋吊装弯矩图单根拱肋吊装剪力图根据原桥施工图设计，上下缘主筋均采用HRB335级20钢筋，最外层钢筋中心至混凝土边缘均为40mm。由计算结果可看出结构受拉最大的一侧在上缘。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，按承载能力极限状态验算系梁最不利截面抗弯及斜截面抗剪承载力。拱肋接头结构（图19）（1）抗弯承载力：桥梁结构的重要性系数，当预应力效应对结构不利时取1.2.：最大弯矩805kN.m：纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值，系梁截断后不予考虑；、-纵向受拉预应力钢筋及普通钢筋的截面面积；，预应力不带入计算；-截面高度，；as、ap-受拉区普通钢筋合力点、预应力筋合力点至受拉边缘的距离，预应力不予考虑；a-受压区普通钢筋和预应力筋合力点至受压区边缘的距离，；:根据施工计算手册HRB335普通钢筋抗拉强度设计值取：300Mpa则计算构件正截面抗弯承载力满足要求。（2）斜截面抗剪承载力根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）P30页关于正截面抗剪承载力的验算公式：当满足此式时，斜截面抗剪承载力无需验算：式中，：根据当预应力效应对结构不利时取1.2.-剪力设计值，根据计算 2-预应力提高系数，由于预应力已不存在， ；ftd-混凝土抗拉强度设计值，实腹段混凝土采用C50，则取ftd=1.83N/mm2；-截面腹板宽度，-纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离，；故结构抗剪承载力满足要求。4.7、围堰施工计算围堰宽3m，高4.4m，选择钢管桩竹篱笆土围堰。钢管桩间距：80100cm，钢管桩直径为42.