连续梁钢管柱支架结构检算书.doc

连盐铁路站前工程连盐铁路站前工程 LYZQ LYZQ 标标 跨沿海高速 苏北灌溉总渠特大桥跨沿海高速 苏北灌溉总渠特大桥 72 120 7272 120 72 m m 连续梁安全专项方案连续梁安全专项方案 0 0 块临时支架结构检算书块临时支架结构检算书 20142014 年年 1010 月月 2525 日日 目目 录录 1 1 工程概况 工程概况 1 1 2 2 施工 施工 0 0 块支架设计检算块支架设计检算 1 1 2 1 基本情况 1 2 2 0 块支架设计 2 2 3 施工 0 支架荷载取值计算 6 2 4 支架有限元分析检算 13 2 5 检算结论 19 1 1 1 工程概况 工程概况 跨沿海高速 苏北灌溉总渠特大桥位于盐城市滨海县境内 起讫里程 DK167 273 735 DK179 870 975m 设计桥长 12 59324km 连续梁共有三联 1 1 199 202 墩跨越沿海高速公路 结构形式采用 1 联 72 120 72 m 连续梁 1 2 267 277 墩结构形式 采用 73 2 128 73 m 连续梁 73 4 128 73 m 连续梁跨越淮河入海水道 苏北灌溉总渠及 S328 省道 其中 271 墩为两联分界公用墩 2 2 施工 施工 0 0 块支架设计块支架设计检检算算 2 12 1 基本情况基本情况 1 跨沿海高速公路连续梁 结构形式为 72 120 72 m 连续梁 主墩 为 200 201 桥墩 200 墩高度为 6 5 米 201 墩高度为 6 5 米 每个 T 构共有 0 18 个块段 0 块悬臂段采用钢管柱斜置双槽钢支架方式施工 0 块顺桥长度 12m 高度为 9 1 米 宽度为 12 3 米 C55 混凝土 499 5m3 自重 1323 7t 底板厚度从 168 3cm 变化到 105 3cm 腹板厚度从 140cm 变化到 110cm 顶板厚度从 88 9cm 变化到 58 9cm 梁高 9 1m 墩身宽度为 6 米 0 号块每侧悬臂长度为 3 米 单边悬出重量 267 65t 2 跨淮海入海道连续梁 结构形式为 73 2 128 73 m 连续梁 主墩 为 268 269 270 桥墩 268 墩高度为 10 5 米 269 墩高度为 8 5 米 2 270 墩高度为 10 5 米 每个 T 构共有 0 20 个块段 0 块悬臂段采用钢管柱 斜置双槽钢支架方式施工 0 块顺桥长度 12m 高度为 9 7 米 宽度为 12 5 米 C55 混凝土 521 5m3 自重 1355 9t 底板厚度从 169 7cm 变化到 115 1cm 腹板厚度从 140cm 变化到 110cm 顶板厚度从 89 1cm 变化到 59 1cm 梁高 9 7m 墩身宽度为 6 米 0 号块每侧悬臂长度为 3 米 单边悬出重量 268 32t 3 跨苏北灌溉总渠及 S328 省道连续梁 结构形式为 73 4 128 73 m 连续梁 主墩为 272 273 274 275 276 桥墩 272 墩高度为 16 5 米 273 墩高度为 16 5 米 274 墩高度为 15 0 米 275 墩高度为 9 5 米 276 墩高度为 10 0 米 每个 T 构共有 0 20 个块段 275 276 墩 0 块悬臂段采用钢管柱斜置双槽钢支架方式施工 0 块顺桥长度 12m 高度为 9 7 米 宽度为 12 5 米 C55 混凝土 521 5m3 自重 1355 9t 底板厚度从 169 7cm 变化到 115 1cm 腹板厚度从 140cm 变化到 110cm 顶板厚度从 89 1cm 变化到 59 1cm 梁高 9 7m 墩身宽度为 6 米 0 号块每侧悬臂长度为 3 米 单边悬出重量 267 48t 2 22 2 0 0 块支架设计块支架设计 200 201 268 269 270 275 276 墩 0 块施工采用钢管柱 斜置双槽钢支架结构形式 最高墩为 270 墩 墩身高度 10 5m 0 块 C55 混凝土 521 5m3 自重 1355 9t 为最重 0 块 因此钢管柱斜置双槽钢支架 3 检算以 270 墩为例进行检算 O 块支架采用钢管柱基础 钢管支撑柱以墩身为中心 墩身顺桥向两侧 对称布置 4 根 426mm 10mm 钢管柱做支承 中间横联采用 12 槽钢 1 钢管柱基础 钢管支撑柱锚固在桥墩承台基础上 在桥墩承台基础上预埋四根 25mm 锚固钢筋 将钢板柱底座板锚固牢固 锚固钢筋可先预埋 也可后 钻孔灌浆锚固 NI 钢管柱制作及安装 钢管柱采用直径 426mm 壁厚 10mm 成品钢管 制作 进场材料不得小于设计标准 钢管柱按施工设计尺寸下料 拼接口应 平齐圆顺 钢管柱支撑柱上下两端设 20mm 厚盖板 盖板尺寸为 600 600mm 盖板 与钢管柱周边满焊缝 焊缝高度不小于 10mm 支撑柱底座定位 先将承台顶面按设计尺寸放出钢管柱十字线位置 在 锚栓位置钻直径 50mm 深度 300mm 孔 灌水泥浆锚固 25mm 钢筋 然后 锚固钢管柱底脚法兰钢板 600 600mm 厚 20mm 的钢板 钢板下面的空 隙填满砂浆 确保钢管柱安放牢固 钢管柱安装采用人力配合汽车吊就位 在安装过程中使用经纬仪对中照 线检查 确保上下垂直 调正 垂直后 将锚栓与底座板焊接牢固 塞实密 帖底座板 再在底座板管外四周焊接 4 块 10cm 5cm 厚 10mm 的三角钢板 加劲肋 以增强底座板的刚度 钢管柱安装允许偏差钢管柱安装允许偏差 4 序号检查项目允许偏差 1 立柱中心线和基础中心线 5mm 2 立柱顶面标高和设计标高 0mm 20mm 3 立柱顶面不平度 5mm 4 各立柱不垂直度长度的 1 1000 最大不大于 10mm 5 各柱之间距离间距的 1 1000 6 各立柱上下两平面相应对角线差长度的 1 1000 但不大于 20mm 钢管柱安装就位后 焊接横向横梁及剪刀撑 以保证支撑柱横向的整体 稳定性 剪刀撑及横梁采用 12 槽钢 钢管柱纵向与墩身连接 墩身预埋 400 400 20mm 钢板 采用 4 组 2 根 20a 槽钢焊接纵向横梁 以保证支撑柱纵向的稳定性 2 工字刚主梁安装 钢管柱基础工字钢主梁采用 2 根 I45b 工字钢 首先将 2 根 45b 工字 钢并龙连接成一体 吊装 落在落架支座上 进行焊接 控制工字钢位置 限制其移位 墩身基础工字钢主梁采用 2 根 350 175 7mm 工字钢 首先将 2 根 35b 工字钢并龙连接成一体 吊装 落在墩顶预埋钢板上 进行焊接 控 制工字钢位置 限制其移位 3 工字钢纵向分配梁安装 纵向分配梁采用 22 根 350 175 7mm 工字钢 吊装 按照设计位置 布置 落在钢管柱基础主梁和墩身基础主梁上 吊装完毕后进行加固措施 加固措施可采用与主梁进行点焊连接 控制工字钢位置 限制其移位 0 0 块支架布置图 块支架布置图 5 0 支架侧面图 尺寸单位 cm 钢管426X10mm 2 45b工字钢 纵向分配梁 350X175X7mm 预埋36a槽钢 0 块支架正面图 尺寸单位 cm 6 2 32 3 施工施工 0 0 支架荷载取值计算支架荷载取值计算 1 箱梁 0 块的立面及平面参见下图 a 横截面b 平面 箱梁 0 块立面 平面图 mm 2 主要计算参数 2 1 材料参数 1 钢筋砼容重 G砼 26KN m3 2 钢材弹性模量 E钢 2 0 105MPa 3 材料容许应力 Q235钢 弯曲应力 w 145MPa 剪应力 85Mpa 轴向应力 140Mpa 7 2 2 荷载参数 1 砼超载系数 k 1 05 2 施工人员 施工料具运输 堆放荷载按 2 5KN m2 计 3 倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载按 4 0KN m2 计 4 钢模每平米重量 P钢模 1 2KN 实际验算中重点计算混凝土湿重 按照 3 个关键截面进行统计 参见下 图 截面1截面2截面3 箱梁重量统计的 3 个关键截面 关键截面具体截面尺寸参见下图 a 截面1 8 b 截面2 c 截面3 箱梁重量统计的 3 个关键截面尺寸 mm 同时考虑到混凝土湿重的横向不一致 分区进行荷载统计 具体分区参 见下图 9 A区B区C区B区A区 A区B区C区B区A区 A区B区C区B区A区 箱梁重量统计的 3 个分区 A 区 翼缘板部分 B 区 腹板部分 10 C 区 底板 顶板部分 下表统计了支架施工区域的混凝土湿重 表 1 各截面的分区面积统计 m2 A 区B 区C 区B 区A 区 截面 1 4 88 10 58 12 45 10 58 4 88 截面 2 0 95 10 51 11 01 10 51 0 95 截面 3 0 95 10 14 11 01 10 14 0 95 截面 1 至截面 2 的距离为 0 5m 截面 2 至截面 3 的距离为 2 5m 则可得到支架施工区域的不同分区的重量如下表 表 2 各截面的分区重量统计 kN A 区B 区C 区B 区A 区 99 645808 21868 14808 2199 645 根据 铁路桥规 对各种荷载进行效应组合 进行荷载计算 并对设 计的支架进行验算 荷载组合见下表 表 3 荷载计算表 荷载大小 KN 序号荷载类别 A 区B 区C 区 1 模板及支架等自重 93 9617 28 2 新浇钢筋混凝土重量 99 645808 21868 14 3 施工人员 施工料具运输 堆放荷 载 18 758 2536 4 倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载 3013 257 6 合计 157 395833 62979 02 3 支架设计 11 将纵向分配梁平行于底板模板布置后 会对钢管柱产生水平向的作用力 经过荷载统计后 该水平向的荷载值为 268 32 48 3 350 10 370 3kN 钢 管柱采用 4 组 20a 双槽钢进行纵向抗拉加固 与墩身预埋钢板焊接 焊缝验算结果为 按照正面角焊缝强度计算基本公式 1 lh N we f 式中 垂直于焊缝长度方向的应力 角焊缝的强度设计值 其值按焊件钢材的容许剪应力取用 如焊件 f 为 Q235 钢 取 85N mm2 f 直角角焊缝的有效厚度 0 7 hehehf 焊脚尺寸 t1为较薄焊件的厚度 t2为较厚焊件 f h 21 1 51 2 f tht 厚度 单位为 mm 计算时 焊脚尺寸取整数 焊缝的计算长度 考虑起灭弧缺陷 按各条焊缝的实际长度每端减 lw 去计算 hf 上述基本公式可适用于任何受力状态 本次计算得到 按照结构偏安全考虑和数值取整 焊角尺4 748 4 f h 寸取为 5mm 结构采用双槽钢形式 经求解计算可得 N mm2 小于角焊缝强度设计值 85N mm2 415000 4 278 190 0 7 5 f 综上所述 结构采用 4 组 20a 双槽钢进行纵向抗拉加固 采用满焊 则 焊缝剪应力为 39MPa 能满足焊缝强度要求 安全系数为 2 18 倍 12 此外 考虑预埋锚固钢筋与混凝土的摩阻作用 钢筋预埋入墩柱 50cm 锚固钢筋与混凝土的粘结强度取值为 1 5MPa 螺纹钢筋周长周长为 100mm 则总计能承受的的纵向拉拔力 1 5 100 500 4 300kN 纵向抗倾覆 安全系数为 300 370 3 4 3 24 倍 支架按照下图进行设计 支架立面设计 mm 根据荷载统计结果 支架现浇需要承受的重量为 296 吨 每根钢管能承 受的最大荷载为 275 吨 则横桥向设计 4 根钢管 共能承受 1100 吨 安全 系数为 3 7 支架横向构造参见下图 13 钢管426X10mm 2 45b工字钢 纵向分配梁 350X175X7mm 预埋36a槽钢 支架横截面设计 mm 2 42 4 支架支架有限元分析有限元分析检检算算 支架模型建立及验算均使用 MIDAS 软件 建立的有限元数值模型如下图 14 图 1 有限元模型 1 弯曲应力分析 从图中可以看出 最大弯曲应力为 104Mpa w 145MPa 满足规范要 求 15 图 2 弯曲应力 2 剪应力分析 剪应力等值线图如下图 图 3 剪切应力 从图中可以看出 支架最大剪应力为 54 6Mpa 85Mpa 满足规范 16 要求 3 轴向应力分析 轴向应力等值线图如下图 图 4 轴向应力 从图中可以看出 支架最大轴向应力为 47 6Mpa 140Mpa 满足 规范要求 4 支架变形分析 位移等值线图如下图 17 图 5 竖向变形 从图中可以看出 支架最大变形 5 15mm556kN 安全系数为 20 5 6 纵向抗倾覆验算 纵向拉杆的反力结果为 图 7 拉杆反力 kN 19 焊缝采用满焊 经求解计算可得N mm2 小于角 3 119 6 244 96 190 4 0 7 5 e 焊缝强度设计值 85N mm2 安全系数为 1 89 倍 f 此外 考虑预埋锚固钢筋与混凝土的