钢管桩支架计算书

1、钢管桩支架计算书一工程概况1.1 工程简介a 匝道 2 号大桥是陕西神木至府谷高速公路永兴镇立交互通的匝道桥，全桥长 221.5m ，跨径组合为： 3 35m+46.5m+2 35m, ，主梁横截面设计为单箱四室结构，箱梁高2.4m ，顶板宽 19.5m ，底板宽 14.5，箱梁自重每延米45.9吨，全桥采用现浇连续施工， 其中主跨下面通过主干桥西尔沟2 号大桥构成立交体系。1.2 建设条件该地区属于山谷地区且常年少雨，气候干燥。 高程变化有时较剧烈， 施工条件较困难。1.2.1 地形地貌典型的黄土高原沟壑地形， 气候干燥， 地下水位较深， 地形沿高程方向变化较剧烈。1.2.2 地质情况地质情

2、况主要为4q，多属于分化砂岩和分化泥岩，岩土层大部或全部受到分化。承载力从中密碎石土的250kpa 到风化砂岩的 1200kpa 不等，摩阻力相应的大体变化为 80kpa 到 100kpa 。1.2.3 气候气候干燥少雨，年均降雨量很小，早晚温差变化较大。二施工方案总体布置和荷载设计值2.1 支架搭设情况说明a 匝道 2 号大桥上部结构采用现浇式预应力钢筋混凝土变截面箱梁。根据工程实际情况采用钢管桩支架方案进行现浇施工，砼浇筑分两次浇筑， 即第一次浇筑箱梁底板和腹板， 第二次浇筑箱梁顶板和翼缘板。 根据大桥结构设计情况及现场施工条件的特点， 综合考虑安全性、 经济性和适用性， 拟采用钢管桩支架

3、作为该现浇体系的临时支承结构。 钢管桩采用 800mm 8mm-q235的无缝焊接钢管。方木布置情况：横桥向放置截面尺寸为15cm 15cm 的方木，间距 0.3m 。15cm 15cm 方木放置在工 10 型钢上，工 10 型钢放置在贝雷梁上，贝雷梁放置在钢管桩顶端的沙桶上。2.2 设计荷载取值混凝土自重取：26.5kn/m3 箱梁重：24.1kn/m2模板自重：2.5kn/m2施工人员和运输工具重量：2.5kn/m2振捣混凝土时产生的荷载：2.5kn/m2考虑分项系数后的每平米荷载总重：31.6kn/m2 三贝雷梁设计验算大桥第四跨跨径为46.5m, 其他跨径为35m, 在计算中需要对不同

4、的跨径进行验算。其中第一跨采用满堂支架法施工，验算过程参考满堂支架法计算书。神杨路方向第二、三、五、六跨神杨路方向第二跨，第三跨，第五跨，第六跨，跨中布置两排钢管桩，计算采用间距 17m 进行计算，现场可以根据实际情况减小间距。采用双排单层加强型贝雷梁，每组贝雷梁间距1m, 全截面使用 21 组。混凝土箱梁每平方米荷载：31.6kn/m2 贝雷梁每片自重：23kn/m 荷载总重：6kn+31.6kn/m=37.6kn/m 双排单层加强型贝雷梁力学性能：m = 3375kn m q = 490kn 最大弯矩：mmax=ql2/8=34.6 172 /8= 1358kn mm= 3375kn m

5、最大剪力：qmax=0.5 ql=0.5 34.6 17=319.6knq=490kn 纵梁最大挠度 : meiql016.00025.0101.238417106.34538451143417/400=0.043m 满足要求神杨路方向第四跨a 匝道 2 号大桥第四跨下面有西耳沟1 号大桥，属于互通立交体系。西耳沟 1 号大桥是变截面箱梁，在a 闸道 2 号桥位置处桥面宽度为38.66 米，其中左幅宽 16.29m, 右幅宽 22.37m 。考虑到作业空间，钢管桩在此跨度的最大计算间距为 23m 。采用双排单层加强型贝雷梁，每组贝雷梁间距1m 。采用 21 组双排单层加强型贝雷梁。混凝土箱梁每

6、平方米荷载：31.6kn/m2 贝雷梁自重：23kn/m 荷载总重：6kn/m+31.6kn/m=37.6kn/m 最大弯矩：mmax =ql2/8=37.6 232 /8=2486kn m m= 3375kn m 最大剪力：qmax=0.5 ql=0.5 37.6 23= 432knq=490kn 纵梁最大挠度 : meiql052.001154.0101.238423106 .375384511434 23m/400=0.058m,满足要求四方木、竹胶板、工10 型钢计算第二、三、四、五、六跨将 5 组双排加强型贝雷梁组成一联桁架，整体吊装放置在分配梁上。 贝雷梁上顺桥向间距 1 米布置一

7、根工 10 型钢，其上沿横断面间隔0.3m 布置一根尺寸为 15cm 15cm 的方木，方木上布置厚度为1.5cm 的竹胶板。具体的布置如下图所示：竹胶板 15c 15cm 方木工10型钢混凝土箱梁底板传递的均布荷载工40b型钢分配梁钢管桩支架横截面竹胶板混凝土箱梁底板传递的均布荷载工10型钢钢管桩支架侧面图1.竹胶板计算模板采用 15mm 厚的竹胶板，其材料特性为：容许弯曲强度为 70mpa ，弹性模量为 e=10gpa 。上图可以看出， 竹胶板承担着箱梁底部传递的荷载，根据板计算理论， 取用竹胶板单位宽度 1m, 按照三跨连续简支计算。1m 宽的竹胶板的截面特性为：面积 a=1 0.015

8、=1.5 10-2m2截面模量为 w=1 0.0152/6=3.75 10-5m3截面惯心矩为 i=1 0.0153/12=28.13 10-6m4。方 木 间 最 大 横 向 间 距 为0.3m ， 竹 胶 板 所 受 到 的 作 用 力 为q=1 31.6=31.6kn/m。方木支撑均布荷载 31.6kn/m2跨中最大弯矩 : mmax=0.08ql2=0.08 31.60.32=0.288kn.m mpawm68.75.37/288/最大剪力 : qmax=0.6ql= kn66. 53. 06.316.0满足剪应力 =qmax/a=5.66kn/（1.5 10-2m2)=0.37mpa

9、 挠度验算：f=0.677 ql4/(100 ei) =0.677 31.6 1063004/(100 10109 28.13 106) =0.006mm300/400=0.13mm 2.方木计算方木承担着竹胶板传递下的荷载，方木横向间距为0.3m ，在方木上传递的荷载为:31.6kn/m2 0.3m=9.48kn/m 15cm 15cm 方木的截面特性为：a=225cm2；i=4218.8cm4；w=562.5cm3；e=9 103mpa ； =12mpa 计算简图如下：方木支撑均布荷载 9.48kn/m2跨中最大弯矩 : mmax=0.08ql2= 785.0148.908.02kn.m

10、最大剪力 : qmax=0.6ql= 7 .5148. 96 .0kn 弯曲应力 : =m/w =0.785 103/（562 10-6）1.4mpa =12mpa 满足要求（木结构设计规范）剪应力 =qmax/a=5.7kn/（0.025m2) =0.228mpa =2.0mpa 满足要求（木结构设计规范）挠度验算：f=0.677 ql4/(100 e i) =0.677 9.48 10610004/(100 9109 4218.8 104) =0.00139mm1000/400=2.5mm 满足要求最大支点反力：ra =1.1ql=43.10148.91. 1kn 3.工 10 型钢计算工

11、 10 型钢承担着方木传递下来的集中荷载，根据上面计算，型钢承担每个集中荷载值为 10.43kn ，计算简图为：工 10 型钢的几何特性：a=14.345cm2；wx=49.cm3贝雷梁f=10.43knl根据多跨连续梁，使用midas 软件进行计算分析：计算结果可知， mmax=3.66kn.m fmax=19.94kn wm/3.66kn/43.6 10-6=74mpa mpa4 .8110345.14/94.19/6knaf五分配梁计算神杨路方向第二、三、五、六跨采用长度为 22m 的 4 根 i63c 作为分配梁，分配梁放置在沙桶上，将沙桶和钢管桩顶端固结在一起。工 63c 型钢的几何

12、特性为：h=630mm b=180mm w=3298cm3 分配梁上面的荷载布置情况如下图所示：分配梁支座分配梁支座分配梁支座分配梁支座计算采用偏安全计算方案，采用单跨简支计算方案。每组贝雷梁传递给分配梁的荷载为：37.6 17/2=319.5kn 考虑不确定因素，计算中取330kn mmax=1831kn.m fmax=1155kn 分配梁的最大应力为：mpawmkn8 .1383298418310004.1831145mpa mpa8.1640180.0115500090mpa 第四跨采用长度为 22m 的 3 根 i63c 作为分配梁，分配梁放置在沙桶上，将沙桶和钢管桩顶端固结在一起。

13、（为施工方便，实际施工中等同其他跨径采用4 根工63c 型钢）计算采用偏安全计算方案，采用单跨简支计算方案。每组贝雷梁传递给分配梁的荷载为：37.6 23/2=432.4kn 考虑不确定因素，计算中取450kn 工 63c 型钢的几何特性为：h=630mm b=180mm w=3298cm3 mmax=1350kn.m fmax2475kn 分配梁的最大应力为：mpawmkn5 .1363298313500003.1350145mpa mpa8.4530180.0247500090mpa 六.钢管桩承载力验算神杨路方向第二、三、五、六跨钢管桩用于支撑贝雷梁， 上部荷载经过钢管桩传递给临时基础，

14、按照箱梁肋部的荷载最大原理， 在箱梁每条肋部底布置一根 800mm 8mm-q235钢无缝焊接钢管，每根间距6.6m ，每排布置 4 根，高度按照设计图纸取用。回转半径查钢结构设计规范得i=214dm dd /i=m281.08.0792.0148 .02刚度验算： =l/i=30/0.281=106.8 =150满足要求根据查表，整体稳定系数为：585.0每根钢管桩可以承担的荷载为：n=knfya24402104)784.08.0(14.3585.022每根钢管桩实际承担的荷载为：kn1159245.14176.372440kn 第四跨钢管桩用于支撑贝雷梁， 上部荷载经过钢管桩传递给临时基础

15、，按照箱梁肋部的荷载最大原理， 在箱梁底部布置一根 800mm 8mm-q235钢无缝焊接钢管，每根间距 5m ，每排布置 5 根，高度按照设计图纸取用。每根钢管桩实际承担的荷载为：kn125425235 .146.37293mm 九钢管桩初始挠度最大值计算在偏心荷载作用下， 钢管桩和混凝土临时基础连接处的最大压应力和拉应力值不能超过设计值。根据计算，当钢管桩顶部初始偏离距离为0.2m 时，钢管桩底部将会产生拉应力， 在计算过程中， 将偏心荷载简化成轴向荷载和由于偏心而产生的弯矩，具体计算如下：轴向荷载为：1260kn 由于偏心产生的弯矩为：mkn2522 .01012603弯矩产生的拉应力为

16、：mpadddim53.898.064)1(8.014.325200024441轴心产生的压应力为：mpaap22.334/)784.08.0(14.3661000222mpa33.1223353.8921215mpa 在钢管桩顶部 0.1m 偏心的影响下，钢管桩底部的最大压应力为122.33mpa,接近焊缝设计允许值。 考虑到施工偏差等因素的影响，在吊装钢管桩时， 设置钢管桩顶部的最大偏差为0.1m 。超过此允许偏差，可能会导致钢管桩底部焊接处发生破坏。取用钢管桩顶部的最大偏差为0.01m 。十预拱度设计1.钢管支柱弹性变形由前面计算可知， 每根钢管桩的承担的荷载为1260kn ，钢管桩的截

17、面面积是 a=0.02m2210mpampa6302.01012603钢管桩弹性模量按规范取为：2.06 10e11n/m2应变为：3 .01006.21063116e计算中按照钢管桩设计高度计算弹性变形l0.3mm 2.非弹性变形根据混凝土工程模板与支架基础 ，接触面之间存在非弹性变形，这种变形在桥梁施工设计中需要考虑， 通常设计预拱度用来抵消这种非弹性变形。下面为 a 匝道 2 号桥梁中不同接触面需要考虑的非弹性变形：竹胶板与 15cm 15cm 的方木2mm 15cm 15cm 的方木与工 10 型钢2mm 在支架标高的设计中，根据具体情况考虑选择使用非弹性变形。3.地基弹性变形采用 20cm 厚的 c20 混凝土作为临时基