157-160现浇支架计算书(终)

. ;. 国道主干线福州绕城公路西北段国道主干线福州绕城公路西北段 RA3-2 合同段合同段 起讫桩号： K10+020.929K12+988.078 永丰互通主线右幅永丰互通主线右幅 157-160 号墩号墩 现浇支架设计计算书现浇支架设计计算书 编制编制： 审核审核： 审批审批： 中交路桥北方工程有限公司中交路桥北方工程有限公司 福州绕城高速公路福州绕城高速公路 RA3-2RA3-2 合同段项目经理部合同段项目经理部 . ;. 20102010 年年 6 6 月月 1 1 日日 . ;. 目目 录录 一、结构布置形式.- 2 - 二、钢管贝雷梁式支架概述.- 3 - 三、底模及纵向方木计算.- 3 - 四、157-158#墩箱梁支架整体建模计算 .- 11 - 1、 横向分配梁分析.- 12 - 2、 贝雷梁分析.- 12 - 3、柱顶横梁分析.- 13 - 4、翼缘下 I36 纵梁分析.- 13 - 5、钢管柱分析.- 14 - 6、钢管桩下横梁计算.- 14 - 7、支架反力计算.- 14 - 8、支架变形分析.- 15 - 9、钻孔桩计算.- 15 - 五、158-159#墩箱梁支架整体建模计算 .- 17 - 1、 横向分配梁分析.- 18 - 2、 贝雷梁分析.- 18 - 3、柱顶横梁分析.- 19 - 4、翼缘下 I36 纵梁分析.- 19 - 5、钢管柱分析.- 20 - 6、钢管桩下横梁计算.- 20 - 7、支架反力计算.- 21 - 8、支架变形分析.- 21 - 9、钻孔桩计算.- 22 - 六、159-160#墩箱梁支架整体建模计算 .- 23 - 1、 横向分配梁分析.- 24 - 2、 贝雷梁分析.- 24 - 3、柱顶横梁分析.- 25 - 4、翼缘下 I36 纵梁分析.- 25 - 5、钢管柱分析.- 26 - 6、钢管桩下横梁计算.- 26 - 7、支架反力计算.- 27 - . ;. 8、支架变形分析.- 27 - 9、钻孔桩计算.- 28 - 一、结构布置形式 福州绕城高速公路永丰互通主线桥右幅 157-160 号墩现浇梁采用钢管 贝雷梁式支架。 现浇箱梁为单箱 5 室，梁高 1.8m，腹板在跨中厚 50cm，端部加厚 至 90cm。单幅箱梁顶板宽从 21.6 m -29.12m 渐变，底板宽 16.6 m - 24.12m 渐变，翼缘板宽 2.5m，现浇箱梁跨径 30m。 梁式支架采用 42.6 螺旋焊管，壁厚有 1cm 和 0.8cm 两种，钢管平 联采用14 槽钢；柱顶设置砂箱用于调整纵横坡，其上安放 I45a 和 I40a 横梁；贝雷梁在支点处设置10 加强立杆,贝雷横桥向在每一腹板下设置 2- 3 排，贝雷顶设置 I14a0.9m 的工字钢横梁，在横梁上铺设 1010 方木 及 1.5cm 竹胶板，翼缘板荷载由钢管顶横梁承受，横梁上面搭纵向 I36a 工字钢，工字钢上设计 4.8cm 钢管支架支撑翼缘荷载。 二、钢管贝雷梁式支架概述 以 MIDAS 整体建模，对梁式支架进行受力分析。支架布置形式如下： . ;. 钢管支架上部采用 I14a 工字钢90cm，其上铺设 1010cm 方木， 每两排贝雷片间距 90cm，使用 90 标准花窗连接，贝雷在支点处进行加 强。钢管柱顶放置 2 或 3 根 I45a 工字钢横梁，钢管柱采用 42610mm 和 4268mm 螺旋焊管，钢管柱纵向最大间距 9.8m，用14 槽钢作为 平联及斜撑。 三、底模及纵向方木计算 1、荷载取值 箱梁自重，箱梁混凝土容重 26KN/m3； 模板荷载，按 2.5 KN/m2 计； 施工荷载，按 2.5 KN/m2 计； 混凝土振捣荷载和倾倒混凝土荷载按 2.0 KN/m2 计； 计算时考虑安全系数（+）1.2+（+）1.4=65.46 KN/m2 2、底模计算 底模拟采用 15mm 竹胶板，截面性质如下： =60MPa，=0.8MPa，E=4.5103MPa 1m 宽竹胶合板的截面几何特性计算结果如下： =37500mm3 2 6 1 bhW . ;. =281250mm4 3 12 1 bhI 墩顶部分底模竹胶板验算 底模竹胶板应力验算 墩顶部分底模竹胶合板简化为 40.25 米跨度的连续梁进行计算，取 1m 板宽，计算模式如下： 线性荷载 q=65.461=65.46KN/m 由路桥施工计算手册查得：弯曲系数 M0=0.107，剪力系数 Q0=0.607 Mmax=0.10765.460.252=0.44KNm 2 0 lqM =11.7MPa=0.8MPa max bI sQ x max bh Qmax5 . 1 151000 99305 . 1 考虑方木尺寸，剪应力按照净跨径 0.15m 计算为： 250250250250 q . ;. Qmax=0.60765.460.15=5.96KN lqQ 0 =0.596MPa=0.8MPa max bI sQ x max bh Qmax5 . 1 151000 59605 . 1 因竹胶板的柔韧性很好，而实际施工时竹胶板的净跨径为 0.15m，故 采用 1.5cm 竹胶板，在底部方木中心间距为 25cm 时能够满足受力要求。 墩顶部分底模竹胶板刚度验算 荷载组合采用+，所以 q=（2.546.8）1.2=59.16KPa 单位板宽线性荷载 q=59.161=59.16KN/m 根据路桥施工计算手册查得：挠度系数=0.632 0 f =0.632=0.116mm max f 0 f EI ql 100 4 2812505 . 4100 2559.16 4 = =0.625mm f 400 l 400 250 ，满足要求。 max f f 腹板部分底模竹胶板受力与墩顶部分相同，不进行计算。 箱梁底板部分底模竹胶板验算 底模竹胶板应力验算 箱梁底板部分竹胶合板简化为 40.5 米跨度的连续梁进行计算，取 1m 板宽，计算模式如下： 350350350350 q . ;. 线性荷载 q=24.91=24.9KN/m 由路桥施工计算手册查得：弯曲系数 M0=0.107，剪力系数 Q0=0.607 Mmax=0.10724.90.352=0.326KNm 2 0 lqM =8.7MPa=60MPa W M max max 37500 000326 Qmax=0.60724.90.35=5.29KN lqQ 0 =0.53MPa=0.8MPa max bI sQ x max bh Qmax5 . 1 151000 90525 . 1 能够满足受力要求。 箱梁底板部分底模竹胶板刚度验算 荷载组合采用+，所以 q=（2.513）1.2=18.6KPa 单位板宽线性荷载 q=18.61=18.6KN/m 根据路桥施工计算手册查得：挠度系数=0.632 0 f =0.632=0.22mm max f 0 f EI ql 100 4 2812505 . 4100 53 6 . 18 4 = =0.75mm f 400 l 400 300 ，满足要求。 max f f . ;. 综合以上计算结果，箱梁底模面板采用 1.5cm 厚竹胶板，墩顶及腹板 处面板背部方木间距采用 25cm，顶、底板底模面板背部方木间距采用 35cm。 3、箱梁底模背肋小方木验算 现浇箱梁底模竹胶合板背肋采用 1010 方木，箱梁腹板及墩顶处间 距为 25cm，箱梁顶、底板处间距为 35cm。下层横梁方木相应的在墩顶 处间距设置为 60cm，其余部位为 90cm。 根据路桥施工计算手册查得，木材的力学指标取下值（按照红松 顺纹计算）： =12MPa，=1.3MPa，E=9103MPa 竹胶板背肋小方木选用截面 1010cm 的红松，截面几何特性计算结 果如下： =166.67cm3 2 6 1 bhW 2 1010 6 1 =10103=833.33cm4 3 12 1 bhI 12 1 墩顶部分底模小方木验算 小方木应力验算 箱梁墩顶部分小方木简化为 30.6 米跨度的连续梁进行计算，计算模 式如下： . ;. 小方木承受上部线性荷载 q=65.460.25=16.4KN/m 由路桥施工计算手册查得：弯曲系数 M0=0.1，剪力系数 Q0=0.6 Mmax=0.116.40.62=0.59KNm 2 0 lqM =3.54MPa=12MPa W M max max 166670 590000 Qmax=0.616.40.6=5.9KN lqQ 0 =0.89MPa=1.3MPa max bI sQ x max bh Qmax5 . 1 100100 59005 . 1 能够满足受力要求。 小方木刚度验算 荷载组合采用+，所以 q=（2.546.8）1.2=59.16KPa 小方木承受上部线性荷载 q=59.160.25=14.79KN/m 根据路桥施工计算手册查得：挠度系数=0.677 0 f =0.677=0.173mm max f 0 f EI ql 100 4 83333009000100 60079.14 4 = =1.5mm f 400 l 400 600 ，满足要求。 max f f 600600600 q . ;. 箱梁腹板部分竹胶板背肋小方木验算 底板小方木应力验算 箱梁腹板部分小方木简化为 40.9 米跨度的连续梁进行计算，计算模 式如下： 小方木承受上部线性荷载 q=65.460.25=16.37KN/m 由路桥施工计算手册查得：弯曲系数 M0=0.107，剪力系数 Q0=0.607 Mmax=0.10716.370.92=1.42KNm 2 0 lqM =8.51MPa=1.3MPa max bI sQ x max bh Qmax5 . 1 100100 89405 . 1 以上计算不考虑小方木下横木的宽度，若考虑，小方木净跨径为 0.8m，则计算能够满足受力要求。 小方木刚度验算 900900900900 q . ;. 荷载组合采用+，所以 q=（2.546.8）1.2=59.16KPa 小方木承受上部线性荷载 q=59.160.25=14.79KN/m 根据路桥施工计算手册查得：挠度系数=0.632 0 f =0.632=1.29mm max f 0 f EI ql 100 4 83333009000100 9001479 4 = =2.25mm f 400 l 400 900 ，满足要求。 max f f 箱梁底板部分竹胶板背肋小方木验算 底板小方木应力验算 箱梁顶、底板部分小方木简化为 40.9 米跨度的连续梁进行计算，计 算模式如下： 小方木承受上部线性荷载 q=24.10.35=8.435KN/m 由路桥施工计算手册查得：弯曲系数 M0=0.107，剪力系数 Q0=0.607 Mmax=0.1078.4350.92=0.731KNm 2 0 lqM 900900900900 q . ;. =4.39MPa=12MPa W M max max 166670 731000 Qmax=0.6078.4350.9=4.61KN lqQ 0 =0.69MPa20.1m，=20.5m 取采用构造配筋 五、158-159#墩箱梁支架整体建模计算 整体建模如下： 图图 5.15.1 建模模型建模模型 . ;. 图图 5.25.2 整体应力变形分析图整体应力变形分析图 计算分析最大应力为 481MPa，产生位置为贝雷玄杆，普通钢材的临 时结构的容许应力取 170MPa，锰钢钢材的临时结构的容许应力取 273MPa，对支架各部件详细分析如下。 1、 横向分配梁分析 图图 5.35.3 横向分配梁应力分析图横向分配梁应力分析图 横向分配梁计算知最大组合应力为 271MPa，最大应力出现在部分杆 件的端部，是由于计算时所取箱梁截面与实际不完全相符，造成部分杆件 悬臂过大，而实际杆件悬臂没有这么大，实际受力满足要求。 2、 贝雷梁分析 . ;. 贝雷梁计算知最大组合应力为 481MPa，产生位置为贝雷支点处，超 出容许应力，其余位置应力能够满足要求。分析其原因为：最大应力位置 产生为支点处，建模默认为一个点传接力，实际为一个面传接力，致使局 部应力过大，理论上可以忽略突变点。 根据分析原因，对贝雷支点处以10 槽钢加固，加固后能够满足受力 要求。加强方式采用槽钢桁架支顶在上下弦杆间。 图图 5.45.4 贝雷梁应力分析图贝雷梁应力分析图 3、柱顶横梁分析 图图 5.55.5 柱顶横梁应力分析图柱顶横梁应力分析图 柱顶横梁最大组合应力为 178MPa，应力能够满足要求。 4、翼缘下 I36 纵梁分析 . ;. 图图 5.65.6 I36I36 纵梁应力分析图纵梁应力分析图 最大组合应力为 128MPa，应力能够满足要求。 5、钢管柱分析 图图 5.75.7 钢管柱应力分析图钢管柱应力分析图 钢管柱最大应力为 127MPa，为钢管压应力，其能够满足要求。 6、支架反力计算 对支架整体分析，最大反力产生处第 2 排钢管中间钻孔桩处，最大竖 向反力为 1471KN。分析图如图 7 所示。 . ;. 图图 5.85.8 支架反力分析图支架反力分析图 7、支架变形分析 图图 5.95.9 支架整体变形分析图支架整体变形分析图 钢管支架整体最大变形为 28.1mm，最大变形处为贝雷梁跨中位置。 根据变形的状态，对支架设置预拱，抵消支架变形对现浇箱梁的外观影响。 8、钻孔桩计算 . ;. 每一排中间的钻孔桩受力较大，最大压力 P=1471KN,钻孔桩基直径 拟定 100cm，桩长为 lKNqAlqu lhfmq ll kpq mrAp ru rpi n i ik aor i aik 785 . 0 241471 2 1 )3( 5 . 175 . 12308 . 08 . 0)3( 10 50 785 . 0 m14 . 3 2 1 220 22 取 求得 29.9m，=30m 取采用构造配筋 其余钻孔桩最大压力 P=937KN,钻孔桩基直径拟定 100cm，桩长为 lKNqAlqu lhfmq ll kpq mrAp ru rpi n i ik aor i aik 785 . 0 24937 2 1 )3( 5 . 175 . 12308 . 08 . 0)3( 10 50 785 . 0 m14 . 3 2 1 220 22 取 求得 22.6m，=23m 取采用构造配筋 六、159-160#墩箱梁支架整体建模计算 整体建模如下： 图图 6.16.1 建模模型建模模型 . ;. 图图 6.26.2 整体应力变形分析图整体应力变形分析图 计算分析最大应力为 451MPa，产生位置为贝雷玄杆，普通钢材的临 时结构的容许应力取 170MPa，锰钢钢材的临时结构的容许应力取 273MPa，对支架各部件详细分析如下。 1、 横向分配梁分析 图图 6.36.3 横向分配梁应力分析图横向分配梁应力分析图 横向分配梁计算知最大组合应力为 304MPa，主要是部分分配梁悬臂 . ;. 端应力过大，实际悬臂不是模拟的这样，模拟时只取部分断面，还有就是 靠近 160 号墩附近的分配梁应力较大，实际绘图时在此处多加了一个分配 梁，实际受力应满足受力要求。 2、 贝雷梁分析 贝雷梁计算知最大组合应力为 561MPa，产生位置为贝雷支点处，超 出容许应力，其余位置应力为 200MPa 左右，能够满足要求。分析其原因 为：最大应力位置产生为支点处，建模默认为一个点传接力，实际为一个 面传接力，致使局部应力过大，理论上可以忽略突变点。 根据分析原因，对贝雷支点处以10 槽钢加固，加固后能够满足受力 要求。加强方式采用槽钢桁架支顶在上下弦杆间。 图图 6.46.4 贝雷梁应力分析图贝雷梁应力分析图 3、柱顶横梁分析 . ;. 图图 6.56.5 柱顶横梁应力分析图柱顶横梁应力分析图 柱顶横梁最大组合应力为 173MPa，应力能够满足要求。 4、翼缘下 I36 纵梁分析 图图 6.66.6 I36I36