跨杭甬高速主桥挂篮施工防护棚设计方案.doc

跨杭甬高速主桥挂篮施工防护棚设计方案一、 主体尺寸：长度41米宽度29米高度5.1米二、 下部结构：采用条形基础（两侧硬路肩与中央绿化带各一条），每排8个，共24个钢筋砼基础，尺寸为：长1.2米宽0.85米高0.6米，基础钢筋采用直径16mm,间距为10.8611cm上下层II级钢筋网片，基础顶面覆厚10mm尺寸为7070cm钢板，每个条形基础上连接24根钢管立柱（高4.05m,外径351mm,壁厚8mm，理论质量67.67kg/m）钢管与基础用厚2cm八条A3钢板加劲肋焊接，钢管柱顶用5555cm厚2cm钢板及八条厚2cmA3钢板加劲肋焊接。三、 上部结构：32c工字钢龙骨（平行于杭甬高速行车向设3根横梁，理论质量：62.765kg/m），每根长41.5m, 垂直于杭甬高速方向设28a 8根工字钢横梁（用于边、中排墩支撑梁，理论质量：43.492kg/m）、每根长14.35m。顶棚采用32c工字钢，垂直杭甬高速向每幅布置间距为1.464m,共29根，每根长15m,左、右幅共计58根。32c工字钢顶棚上用3mm厚钢板覆盖，面积为4129m,防落网悬挂于顶棚的斜向外撑之上。四、 顶棚荷载分布情况1、3mm厚钢板均布自重荷载：23.55kg/m(理论质量)总重：P1=412923.55=28001kg;其中传递至中排墩：P1/2=28001/2=14001kg,中排每个墩受竖向传递力：14001/8=1750kg；每排边墩：P1/4=28001/4=7000kg,每个边排墩受竖向传递力：7000/8=875kg2、32c工字钢龙骨:（共3根，理论质量：62.765kg/m）：平行于杭甬高速行车向3根，每根长41.5m,每根重：41.562.765=2604.7kg，共重32604.7=7814.1kg；28a工字钢支撑梁（共8根，理论质量：43.492kg/m）,每根长14.35m，每根重14.3543.492=624.11kg，共重8624.11=4992.88kg；左、右幅32c工字钢顶棚（共58根，理论质量62.765kg/m）,每根长15m,每根重1562.765=941.48kg,左、右幅共计58根，共重：58941.48=54605.8kg3、外径351mm、壁厚8mm钢管立柱（理论质量：67.67kg/m）,每根长3.85m,每根自重：3.8567.67=260.5kg,共重：24260.5=6252kg5、每个钢筋砼基础（理论质量：2600kg/m）：每个重1.20.850.62600=1591kg,共重241591=38184kg五、32c工字钢顶棚受力计算1、3mm钢板产生均布荷载：q1=28001/29214.5=33.3kg/m2、32c工字钢自重均布荷载：q2=62.765kg/m则均布荷载叠加：q=q1+q2 =33.3+62.765=96.065kg/m3.1跨中最大弯矩：Mmax=1/8ql2=1/896.06514.52=2524.71kg.m(计算跨径14.5m),经查32c工字钢Wx=760.469cm3max=Mmax/Wx=2524.71kg.m/760.469cm3=32.54MPa= s/KS=220/2=110 MPa（符合规范要求）(工字钢屈服应力s=220 MPa，取安全系数KS=2)3.2 32c工字钢挠度计算：32c工字钢：经查E=2.1105 MPa，IX=12167.511cm4；L=14.5m,q=96.065kg/mfmax=5ql4/384EI=596.065 kg/m(14.5m)4/（3842.1105 MPa12167.511cm4）=0.0212m=21.2mmfmax/l=21.2mm/14.5m=0.00151/400=0.0025(符合规范要求)3.3 32c 工字钢剪力计算（经查：理论面积A=79.95cm2）均布荷载作用下剪力Q=1/2ql=1/296.065kg/m14.5m=6825.42N =Q/A=6825.42N/79.95 cm2=0.85mpa=0.6/k=0.6220/2=66 mpa（符合规范要求）六、28a工字钢支撑梁受力计算1、均布荷载q=43.492kg/m(经查：理论质量=43.492kg/m, Wx=508.153 cm3)1.1跨中最大弯矩：Mmax=1/8ql2=1/843.492kg/m(14.5m)2=11201.6N.M max=Mmax/Wx=11201.6N.M/508.153cm3=22.04mpa=s/ks=220/2=110 mpa(符合规范要求)1.2 28a工字钢挠度计算经查：E=2.1105mpa ,Ix=7114.14cm4 fmax=5ql4/384EI=543.492kg/m14.54/（3842.1105mpa7114.14cm4）=0.0164m=16.4mmfmax/l=16.4mm/14.5m=0.001131/400=0.0025(符合规范要求)1.3 28a工字钢剪力计算（根据上述32c工字钢计算可推知，符合规范要求，此处不再再行计算）七、中排墩32c工字钢横梁受力计算中排墩横梁总长41m,共分7段等跨布置，每段长=41/7=5.857m,计算跨径5.857m(取其中任何一段L1=5.857m跨进行计算)1、32c工字钢自重均布荷载：q1=62.765kg/m2、跨间受三个集中应力作用2.1 3mm厚钢板传递及32c工字钢顶棚自重顶棚左右幅共292=58根，搁置支点共582=116个，每个支点受力=28001/116=241.39kg,中跨32c工字钢横梁每个集中力为2个支点，则q2=2241.39=482.78kg2.2 32c工字钢顶棚的集中应力 q3=14.562.765/22=910.09kg则集中应力q4=q2+q3=482.78+910.09=1392.87kg3 弯矩计算3.1跨中均布荷载产生的Mmax1=1/8q1L12=1/862.765kg/m(5.857m)2=2637.57N.M3.2 三个集中应力荷载产生的跨中Mmax2=3/2q4L1/2-q4L1/4=3/21392.87kg5.857/2-1392.87kg5.857/4=4079.02kg.m=39974.40N.M则跨中最大弯矩Mmax=Mmax1+Mmax2=2637.57+39974.40=42611.97N.Mmax=Mmax/Wx=42611.97N.M/760.469cm3=56.03mpa=s/ks=220/2=110mpa (符合规范要求) 4 挠度计算4.1 均布荷载下跨中最大挠度fmax1=5q1L14/384EI=562.765kg/m(5.857m )4/（3842.1105mpa12167.511cm4）=0.00037m=0.37mm4.2 跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的跨中最大挠度fmax2=6.33pL3/384EI=6.3331392.87kg(5.857m)3/（3842.1105mpa12167.511cm4）=0.0053m=5.3mm则跨中最大挠度fmax=fmax1+fmax2=0.37+5.3=5.67mmfmax/L1=5.67mm/5.857m=0.000971/400=0.0025(符合规范要求)5、剪力计算=Q/A=（1/2q1L1+3/2q4）/A=(1/262.765kg/m5.857m+3/21392.87kg)/79.95cm2=2.79mpa=0.6/k=0.6220/2=66 mpa(符合规范要求)八、 立柱钢管稳定性验算外径D=351mm,内径d=335mm, p=100,0=61.4,a=304 MPa,b=1.12mpa惯性半径：r=(I/A)1/2=/64(D4-d4)/ /4(D2-d2)1/2=(D2+d2)1/2/4=(3512+3352)1/2/4=121.3mm=l/rmin=24.05m/121.3mm=66.36p=100（为中柔度杆）选用直线经验形式的经验公式：Plj=Alj=(D2-d2)/4(a-b)=(3512-3352)/4(304-1.1266.36)=1979.94KNPlj= Plj/Kw=1979.94/2.5=791.98KN(取安全系数Kw=2.5)中央绿化带中间钢管立柱受力情况：P1=1750kg=17.15kn(3mm厚钢板产生竖向力)P2=14.543.492=630.63kg=6.18kn(28a工字钢产生竖向力)P3=5/214.562.765=2275.23kg=22.3kn(32c工字钢顶棚产生竖向力)P4=5.85762.765=367.61kg=3.60kn(32c工字钢横梁产生竖向力)P=P1+P2+P3+P4=49.23KNPlj= Plj/Kw=791.98KN(符合规范要求)钢管自重力Pz=4.0567.67=274.06kg=2.69kn则钢管立柱总承受竖向力P=P+Pz=49.23+2.69=51.92KN钢管截面积A=/4（D2-d2）=/4(0.3512-0.3352)=8.6210-3m2= P/A=51.92kn/8.6210-3m2=6.02mpa=170mpa(经查=170mpa