南水北调中线干线工程漕河渡槽30m跨跨越铁路预应力支撑分析研究

南水北调中线干线工程漕河渡槽30m跨跨越铁路预应力支撑分析研究摘要：渡槽槽身的高性能预应力混凝土结构为三槽一联多侧墙简支梁结构形式，单跨最大长度为30m跨，为预应力混凝土结构。中心线长399.85m的范围为弯道段，转变半径第一段为530.946m，中心角21.574，第二段为482.897m，中心角3.721。第34跨（槽墩编号3435号）由于跨越铁路的需要，该跨布置为30m跨度的多侧墙渡槽。关键词：预应力30m跨钢管混凝土柱现浇混凝土跨越铁路中图分类号：X731文献标识码：A文章编号：1、施工概述南水北调中线总干渠漕河渡槽段是南水北调中线京石段应急供水工程的重要组成部分，工程位于河北省保定市满城县境内，距保定市约30公里。漕河渡槽段设计流量125m3/s,加大流量150m3/s。根据合同文件技术条款第23章特殊要求是火车通过的净宽尺寸为2.44x2m，为槽身施工需搭设临时排架时棚架的宽度不小于5.5m，轨顶以上高度不小于6.5m。2、槽身支撑方案槽身第34跨槽身混凝土重3250t；模板重量为160t；钢筋为161t；钢绞线重量为28t，槽身整跨重量荷载为3599t。根据初步计算，临时棚架所用的材料拟选用H型钢做临时棚架结构的钢横梁。主梁、板和次梁部位H型钢横梁两侧立撑采用碗扣架和钢管混凝土相结合的支撑的方式，其它部位的支撑和20m跨槽身支撑方案相同，采用碗扣架做满堂红支撑。临时棚架H型钢平行水流方向进行搭设。H型钢横梁平行槽身中心线铺设。其上部架设DN40钢管和030cm的U托，U托上再支撑工字钢、槽钢及模板。钢管间排距的设置同20m跨槽身，即纵梁立杆间排距是30x60cm，步高是60cm，次梁立杆间排距是30x120cm，板立杆间排距是120x120cm，步高是120cm。H型钢桁架上方立杆支撑见下图，图中圆圈代表立杆的位置（图中标注尺寸以cm为单位）。2.1H型钢横梁结构支撑设计与验算H型钢横梁设计的基本原则是纵梁、横梁和板的荷载分别由各自的支撑单独受力，并以主、次梁支撑为主,长度6.9m是指与渡槽中心线平行的方向计算的长度。分别对板、次梁、主梁部位H型钢横梁进行钢度及抗剪强度验算，板次梁部位临时棚架工字钢间距为1.2m，其计算简图如图1所示。2.1.1板、次梁部位H型钢横梁计算（1）以板进行计算，选择H型钢型号。钢筋混凝土荷载（恒载）2.6t/m36.9m长、2道主梁之间的板的面积为36.5m2，则板的钢筋混凝土重量为36.5x0.5x2.647.45t次梁的钢筋混凝土重量为4.5x0.5x2.6x317.55t支撑模板的纵横围檩（10工字钢10槽钢）1.38t焊接钢管48x3.5每米重量为37.7N/m，定型立杆每米重量为60N/m，定型横杆每米重量为58N/m，直角扣件13.2N/个，可调托座调高300mm、每个重量为87N/个。可调托座螺杆的重量是9.87Kg/m（按直径为40的钢筋进行计算）。板底部距离H型钢横梁的距离约2.7m左右，所以板立杆的高度按2.5m计算。板立杆支撑用焊接钢管48x3.5，单块板（2.5x5.3m）上的支撑立杆为6根，6.9m的跨度按3块板进行计算，则立杆重量为37.7x6x3x2.51696.5N，横杆重量为12x2x37.7x1.21085.8N，直角扣件重量为13.2x18x4950.4N，可调托座重量为18x871479N,可调托座螺杆的重量为9.87x18x0.353.3N。支撑板的碗扣架立杆可调托座横杆螺杆的总重量1696.51085.8950.4147953.35264.8N。次梁底部距离H型钢横梁的距离为2.0m左右，所以次梁立杆支撑采用焊接钢管48x3.5，作用在次梁上的立杆共计27根，则立杆重量为37.7x27x2.02035.8N，横杆重量为3x2x3x37.7x0.6407.16N，直角扣件重量为13.2x6x3x3712.8N，可调托座重量为27x872349N,可调托座螺杆的重量为9.87x27x0.380.0N。支撑次梁的碗扣架立杆可调托座横杆螺杆的总重量为2035.8407.16712.82349805584.8N。P1（作用在板和次梁的荷载）（47.4517.551.380.530.56）/36.518.5KN/m2施工人员及施工设备荷载标准值P22.5KN/m2混凝土振捣产生的荷载P34.0KN/m2模板荷载P41.8KN/m2（槽身第一层模板主要是55系列模板+八字模板）风荷载标准值P50.25KN/m2q11.2x(18.5+0.25+1.8)+1.4x(2.5+4.0)=33.8KN/m2q33.8x1.240.56KN/mMab（板）qL2/840.56x6.92/8241.4KN*mRa（板）Rb（板）qL/240.56x6.9/2140.0KN在主平面内受弯的实腹构件按（1）式进行计算Mx/rxWxf（1）式中r截面塑性发展系数，工字钢截面r1.05；Mx同一截面处绕x轴的弯矩；f钢材的抗弯强度设计值，f310MPa。Wx241.4/1.05x2151069.3cm3，根据钢结构设计规范H型钢横梁截面特性参数，我们选用H型钢横梁，高700mm、宽300mm。其1榀截面抗弯模量是5760cm31069.3cm3，安全系数是5760/1069.35.3。满足设计规范要求。（2）H型钢横梁抗剪强度验算根据钢结构基本原理，剪应力用下式进行计算。tVy/Aw(2)式中Vy计算截面沿腹板平面作用的剪力；Aw腹板面积。t140.0x103/8.476x10-316.5MPa180MPa（设计容许抗剪强度），满足设计规范要求。（3）H型钢横梁刚度验算根据设计规范，挠度用下式进行计算。f5qL4/384EI（3）式中f容许挠度；E钢材的弹模，210GPa；I201000cm4。f5qL4/384EI5x40.56x103x6.94/384x210x109x2010000x10-80.30mm根据钢结构设计规范（附录A.1）受弯构件的容许挠度，钢结构容许挠度为fL/6006.9/60011.5mm。由于f0.30mmf11.5mm，所以选择Q345H型钢，能满足刚度