新建铁路杭长段40+56+40m边跨现浇段支架验算.doc

新建铁路上海至昆明客运专线杭州至长沙段HCJX-V标苗背特大桥跨G320国道连续梁临时支架(40+56+40)m连续梁60#、63#墩边跨直线段验算报告江西华大工程质量检测有限公司2011年3月6日13目录第1章基本参数11.1计算依据11.2边跨直线段支架设计方案11.2.1支架竖向支承结构11.2.2支架水平支承结构2第2章支架结构强度验算32.1I22a工字钢验算32.1.1 箱梁腹板处作用在支架上的荷载计算32.1.2 箱梁底板处作用在支架上的荷载计算42.1.3 箱梁翼缘板处作用在支架上的荷载计算42.1.4 I22a工字钢截面内力及验算52.2贝雷片验算62.3I56a工字钢验算82.45298钢管验算9第3章支架结构稳定性验算10第4章结论与建议13HCJX-V标苗背特大桥跨G320国道连续梁直线段支架验算报告江西华大工程质量检测有限公司第1章基本参数1.1计算依据(1)建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)(2)上海市工程建设规范钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程(DG/TJ08-016-2004)(3)时速350公里客运专线铁路无咋轨道现浇预应力混凝土连续梁(双线)跨度：40+56+40m(直、曲线)中铁工程设计咨询集团有限公司2008.101.2边跨直线段支架设计方案1.2.1支架竖向支承结构直线段支架的竖向支承结构横桥向由4根5298mm钢管立柱组成，横桥向间距3m，顺桥向共设置3排，间距均为3.5m，共12跟钢管立柱，其中靠近墩一排钢管立柱放置在既有桥墩承台上，其他的钢管立柱与1.0m的桩基础连接。边跨直线段浇筑时的所有荷载由12根钢管立柱传递至基础，钢管立柱顶部横桥向放置2I56a工字钢，立柱间设置12剪刀撑，如图1-1所示。边跨现浇段纵立面图图1-1支架布置图一1.2.2支架水平支承结构支架立柱顶横桥向放置2I56a工字钢，工字钢上面横桥向放置7榀双排贝雷片，最外侧两榀贝雷片通长放置，贝雷片间距详见图1-2所示。贝雷片上面以100cm间距顺桥向放置I22a工字钢，在I22a工字钢上面铺设模板系统，如图1-2所示。边跨现浇段正立面图图1-2支架布置图二第2章支架结构强度验算2.1I22a工字钢验算综合考虑该连续梁的结构形式和直线段横截面构造形式，墩顶横隔板最重，但该部分重量直接传递到墩上，无需验算，因此在靠近桥墩位置处支架受力最不利。其中截面腹板处支架受力最大，下面对该位置处支架进行详细检算：2.1.1 箱梁腹板处作用在支架上的荷载计算(1)现浇梁自重、模板重量、施工荷载等由I22a工字钢承担，钢筋砼重量以26kN/m3计。I22a工字钢顺桥向布置间距为100cm，箱梁腹板厚度60cm，腹板高度取305cm，则该范围内箱梁混凝土自重为：kN作用在I22a工字钢上每延米混凝土重量为：q1=47.581.2/0.6=95.16kN/m其中系数1.2为倾倒混凝土时产生的动力系数。(2)底模及内模构造荷载取 q=5kN/验算处模板简化后线荷载为q2=5(1.2+2.4)=18kN/m(3)I22a工字钢自重查钢结构设计规范，工字钢自重为：q3=0.33kN/m(4)施工活荷载(参照规范4.2.2 表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3kN/ 计，基于安全考虑，取5kN/) q=5kN/验算处施工活载简化后线荷载为q4=51.0=5kN/m(5)作用在I22a工字钢上的荷载为荷载组合：恒载设计值:Qg=(q1+q2+q3)1.2+q41.4=(47.58+18+0.33)1.2+51.486.1kN/m2.1.2 箱梁底板处作用在支架上的荷载计算(1)现浇梁自重、模板重量、施工荷载等由I22a工字钢承担，钢筋砼重量以26kN/m3计。I22a工字钢顺桥向布置间距为100cm，箱梁底板厚度60cm，顶板厚度65cm，顺工字钢长度方向按1m考虑，则该范围内箱梁混凝土自重为：kN作用在I22a工字钢上每延米混凝土重量为：q1=32.51.2/1=39kN/m其中系数1.2为倾倒混凝土时产生的动力系数。(2)底模及内模构造荷载取 q=5kN/验算处模板简化后线荷载为q2=51.0=5kN/m(3)I22a工字钢自重查钢结构设计规范，工字钢自重为：q3=0.33kN/m(4)施工活荷载(参照规范4.2.2 表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3kN/ 计，基于安全考虑，取5kN/) q=5kN/验算处施工活载简化后线荷载为q4=51.0=5kN/m(5)作用在I22a工字钢上的荷载为荷载组合：恒载设计值:Qg=(q1+q2+q3)1.2+q41.4=(32.5+5+0.33)1.2+51.460.2kN/m2.1.3 箱梁翼缘板处作用在支架上的荷载计算(1)现浇梁自重、模板重量、施工荷载等由I22a工字钢承担，钢筋砼重量以26kN/m3计。I22a工字钢顺桥向布置间距为100cm，箱梁翼缘板长度265cm，翼缘板底模长度270cm，顺工字钢长度方向按1m考虑，则该范围内箱梁混凝土自重为：kN作用在I22a工字钢上每延米混凝土重量为：q1=36.661.2/2.65=16.6kN/m其中系数1.2为倾倒混凝土时产生的动力系数。(2)底模及内模构造荷载取 q=5kN/验算处模板简化后线荷载为q2=52.7=13.5kN/m(3)I22a工字钢自重查钢结构设计规范，工字钢自重为：q3=0.33kN/m(4)施工活荷载(参照规范4.2.2 表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3kN/ 计，基于安全考虑，取5kN/) q=5kN/验算处施工活载简化后线荷载为q4=51.0=5kN/m(5)作用在I22a工字钢上的荷载为荷载组合：恒载设计值:Qg=(q1+q2+q3)1.2+q41.4=(36.66+13.5+0.33)1.2+51.443.5kN/m2.1.4 I22a工字钢截面内力及验算由上述腹板和底板处线荷载可以计算得到I22a工字钢的截面内力，其支点为贝雷片间距，由图1-2可以得到计算模型如下图2-1。a)计算模型线荷载图弯矩剪力b)弯矩和剪力分布图c)反力分布图图2-1根部I22a工字钢计算模型及结果由上图b)可以看出，I22a工字钢最大跨中弯矩为M=9.9kN-m，剪力为Q=42.9kN，查钢结构设计规范可知I22a工字钢计算参数为：Ix=3400cm4，Wx=309cm3，Sx=177.7cm3，d=7.5mm，E=2.1105MPa得到梁底最大正应力和剪应力分别为：=9900000/309000=32.04Mpa=215Mpa 应力满足要求。42900177700/(340000007.5)29.9Mpa=125Mpa 应力满足要求。为简化计算，梁的挠度按最不利的简支梁计算，即=5861001.04/（3842.110113.410-5）0.16mmf=L/600=1000/600=1.67mm 挠度满足要求。由图2-1中c)可知，根部I22a工字钢传递到贝雷片上的最大反力为63.7kN，简化为线荷载后的集度为：63.7/1.0=63.7kN。2.2贝雷片验算由2.1节中图2-1可以看出，0号块根部腹板位置处贝雷片承受I22a工字钢传递的反力最大，其值为F=63.7+46.1=109.8kN由I22a工字钢排列间距可以将上述传递到贝雷片的荷载简化为均布荷载，其荷载集度为Q1=109.8/1=109.8kN/m受力最大的贝雷片为箱梁腹板下面的一榀，其支点为5298mm的钢管，间距3m，查表得到贝雷片自重为9.6kN/m，计算模型及结果如下图2-3。双排单层贝雷片的几何特性如下：Wx=7157.1cm3，Jx=500994.4cm4a)计算模型线荷载图b)贝雷片弯矩图c)贝雷片反力图d)贝雷片剪力图图2-3贝雷片计算模型及结果由图2-3中b)可知，荷载作用下在贝雷片中产生的最大弯矩为M=672.5kN-m，小于双排单层贝雷片容许承受的弯矩值M=1576.4kN-m，满足要求。荷载作用下在贝雷片中产生的最大剪力为Q=431kN，小于双排单层贝雷片容许承受的剪力值M=490.5kN，满足要求。由图2-3可知，荷载作用下在贝雷片悬臂端产生的挠度为=1.96mmf=L/600=3500/600=5.8mm挠度满足要求。因此贝雷片在施工荷载作用下满足强度和挠度要求，贝雷片两侧均布I22a工字钢，因此其稳定性无需验算。2.3I56a工字钢验算由2.2节图2-3中d)图可以看出，贝雷片传递到I56a工字钢上的最大反力最大为815.3kN。 I56a工字钢支承在钢管立柱上，其跨径为3.0m，单根工字钢的几何参数为：Ix=65590cm4,Wx=2342cm3,Sx=1368.8cm3其自重为1.06kN/m，计算模型如下图2-4。a)计算模型线荷载图b)弯矩图c)剪力图d)反力图图2-4I56a工字钢计算模型及结果由上图2-4中b)可以看出，I56a工字钢最大弯矩为M=490.5kN-m，剪力为Q=1086kN，查钢结构设计规范可知2I56a工字钢计算参数为：Ix=265590cm4,Wx=22342cm3,Sx=21368.8cm3,d=12.5mm，E=2.1105MPa得到梁底最大正应力和剪应力分别为：=490500000/4684000=104.72Mpa=215Mpa 应力满足要求。10860002737600/(131180000025)90.66Mpa=125Mpa 应力满足要求。为简化计算，梁的挠度按最不利的简支梁计算，即=54905003.02/（482.110111.31110-3）1.67mmf=L/600=3000/600=5mm 挠度满足要求。2.45298钢管验算由2.3节图2-4中d)图可以看出， I56a工字钢传递到钢管立柱上的最大反力最大值为1504.6kN，钢管立柱的几何长度为8.8m，其计算长度取8.8m。5298钢管几何参数为：A=130.942cm2,ix=18.422cm钢管立柱的长细比为：=L0/ix880/18.42247.77查表得到5298钢管稳定系数为=0.866其承载力为：=1504600/(0.96613094.2)132.69Mpa=215Mpa满足要求。HCJX-V标苗背特大桥跨G320国道连续梁直线段支架验算报告江西华大工程质量检测有限公司第3章支架结构稳定性验算该支架5298钢管立柱单独受力情况下的稳定性满足要求，各钢管立柱之间采用12槽钢连接，该支架在最不利荷载作用下的整体稳定性计算模型及结果如下图3-1所示。a)稳定计算模型b)第1阶顺桥向侧向屈曲失稳模态（稳定性系数28.5）c)第2阶扭转屈曲失稳模态（稳定性系数29.7）d)第3阶横桥向屈曲失稳模态（稳定性系数44.9）图3-1支架整体失稳模态及稳定系数由图3-1计算结果可知，该支架在最不利荷载作用下最小稳定系数为28.5，因此不会出现整体失稳屈曲现象，该支架是安全。第4章结论与建议通过上述计算可以得到如下结论：(1)直线段支架上的I22a工字钢梁在最不利荷载作用下的正应力为32.0Mpa，剪应力为29.6Mpa，应力均小于Q235钢材的容许应力，满足要求；挠度为0.16mm，满足要求。(2)直线段支架上的贝雷片在最不利荷载作用下的最大弯矩和剪力小于贝雷片容许弯矩和剪力，满足要求；挠度为1.96mm，满足要求。(3)直线段支架上的I56a工字钢梁在最不利荷载作用下的正应力为209.4Mpa，剪应力为135.4MPa，应力均小于Q235钢材的容许应力，满足要求；挠度为1.67mm，满足要求。(4)直线段支架上的5298钢管在最不利荷载作用下的正应力为114.9Mpa，应力小于Q235钢材的容许应力，满足要求；(5)该支架在最不利荷载作用下最