11.钢管立柱+贝雷梁+碗扣组合支架计算书

1、钢管立柱贝雷梁碗扣组合支架计算书1 .工程简介观光区间、石上区间连续梁统一采用钢管立柱 +贝雷梁+碗扣的组合支架形式， 其中跨度最大，断面最大的为 31m+52m+31m续梁。31m+52m+31m应力混凝土连续梁，全长 115ml边支座中心线至梁端0.45m,梁缝为10cs梁高沿纵向按1.8次抛物线变化， 中心点梁高2.86m (不包括U形腹板高度)，边支点底板厚度为 0.6m,跨中底板厚 度为0.4m (不包括U形腹板高度)，中跨跨中直线段长 2.0m。中支点截面采用单箱双室斜腹板箱型+U形截面形式。箱梁顶板厚度除中横隔 附近外均为30cm,腹板厚5676cm；箱梁底板厚度由近1/2跨的3

2、0cm按1.8次抛 物线变化至根部的50cm=三月M板U形截面底板厚度为40cm,边支点底板加厚至 60cm；边腹板厚度为28cm,中腹板厚度为56cm截面全宽为11.2m。箱梁及U梁 两侧腹板与顶底板相交处外侧均采用圆弧倒角过渡。中支点横隔厚度为2.0m,设有过人孔，底板开设进人孔。2 .设计规范铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)铁路桥涵地基与基础设计规范(TB10002.5-2005)混凝土结构设计规范(GB50010-2002钢结构设计规范(GB50017-2003建筑结构荷载规范(GB500

3、09-2001)建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)建筑桩基技术规范JGJ94-20083 .材料3.1. 钢材采用Q235-B钢材，并应符合碳素结构钢(GB/T700)的规定3.2. 螺栓应符合六角头螺栓 C级(GB/T5780-2000)的规定，其抗拉、抗 剪强度应满足国家标准紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱(GB3098的规定3.3. 焊条采用E43XX系列，并应符合碳钢焊条(GB/T5117)的规定。3.4. Q235钢材设计允许应力抗拉、抗压和抗弯6=215MPa抗剪r =125Mpa4 .支架形式说明(1)中跨(靠近中支座)采用满堂碗扣支架形式；(2)中跨(跨光侨路门洞)采

4、用钢管立柱 +56工字钢+碗扣的支架形式；(3)边跨采用钢管立柱+贝雷梁+碗粥的支架形式。(4)碗扣顶托之上依次采用双拼 48mnffi管纵向布置，10cm< 10cm方木横向 布置，1.5cm竹胶板作为底模板。5 .支架受力计算5.1. 荷载计算(1)混凝土自重：按最大断面积12.64m2计算，现浇箱梁自重所产生的荷载：钢筋碎按2600kg/m3计算，则断面碎自重为：12.64 X 2.6 X9.8=322.067KN , 梁自重每m2所产生白荷载P1 (全部按底板承受计算)为：P1=322.067+ 5.1=63.15Kpa(2)内外模板自重：P2=3.0Kpa(3)倾倒碎时产生的冲

5、击荷载：P3=4.0Kpa(4)振捣碎时产生的荷载：P4=2.0Kpa(5)人员机具荷载：P5=2.5Kpa(6)包载分项系数1.2,活载分项系数1.45.2. 底模板的强度及挠度验算箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm ,方木中对中间距300mm。竹胶板方木背肋间距为200mm ,所以验算模板强度采用宽b=200mm平面竹 胶板，计算断面见下图。r15.2.1 模板力学性能(1)弹性模量：E=0.lXl05MPa(2)截面惯性矩：I=bh3/12=20Xl.5 3/12=5.63cm4(3)截面抵抗矩： W=b附6=20 X 1.5 2/6=7.5cm32(4)截面积：A=bh=20X

6、 1.5=30cm5.2.2 模板受力计算2(1)底模板均布荷载：P=63.15+3.0+4+2.0+2.5=74.65KN/mq=P X L=74.65 义 0. 20=14.93KN/m2(2)跨中最大弯矩：M=ql/8=18.66 X 0.20 X 0.20/8=0.07KN - m(3)弯拉应力：(T =M/W=0.09X 103/7.5 X 10-6=9.33MPa< 6=11Mpa竹胶板板弯拉应力满足要求。(4)挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续 梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。根据建筑施工计算手册，计算公式为：=Kwql4100EIf -挠

7、度值；q-连续梁上均布荷载;l-跨度；E-弹性模量;I -截面惯性矩;Kw-挠度系数，三等跨均布荷载作用连续梁按照活载最大，取值 0.677挠度计算:,0.677ql4f 二100EI二（0.677 X 14.93 X 0.25 4）/（100 X0.1 X 108 X 7.03 X 10-8）=0.29mrrK L/400=250/400=0.625mm竹胶板挠度满足要求。综上，竹胶板受力满足要求。5.3. 小横梁受力计算（10cmx 10cm方木）小横梁间距0.3m,中横梁部位采用截面积为10cm （宽）x 10cm （高）的方木组 成，计算时按戒面积9cm （宽）x 9cm （高）考虑。

8、方木容许抗弯应力b=12MPa弹性模量E=9.5X 103Mpa小横梁承受荷载 q=（ （63.15+3.0） X 1.2+1.4 X （4+2+2.5） X 0.3q=27.384KN/m跨中弯矩 M=qL/8=27.384KN/m X 0.6 m X 0.6 m /8=1.23KN - m小横梁抗弯模量 W=bh/6=0.09 X0.09 X 0.09/6=1.215 X 10-4 m3（y=M/W=1.23/ （1.215X10-4） =10.12 （MPa < （r=12MPa 满足要求截面惯性矩 I=bh3/12=9 X 93/12=5.47 X 106mrmi挠度 u =5q

9、L4/（384EI）=5 X 22.384 乂 1000 N/mX 0.1296 m4 /（384 乂 9.5 乂 1000 N/mn2 X5.48 义 106 mm4）u=0.73mm0 u =L/400=600/400=1.5mm,满足要求5.4. 大横梁受力计算（双拼小48mms管）5.4.1 第一次浇筑范围（0#块位置）第一次浇筑范围为中墩中心线大、小里程范围各6ml采用30cm （纵）x 60cm（横）x 120cm （步距）的支架形式；大横梁在0.3m长度范围内横梁上承担2根小横梁重量为：0.1X0.1X0.3X7.5 X 2=0.0432KN纵梁施加在横梁上的均布荷载为：0.04

10、32 +0.3=0.144KN/m作用在横梁上的均布荷载为：q=PX 0.3+0.23=74.65 X 0.3+0.144=22.539KN/m单根钢管受力qi=q/2=11.27KN/m跨中最大弯矩 M= ql 2/8=11.27 X0.3 X0.3/8=0.13KN - m小48mms管抗弯模量W=4.49crmi(|)48mmS管强度(T = M/W=0.13/ (4.49 X10-6) =28.95Mpa< (r=205MPaL=0.6m； E=206X 106KN/n2; I=10.78 Xl0-8n4挠度 u =5qiL4/(384EI)=0.05 mm < u =L/

11、250=600/400=1.5mm ,满足要求5.4.2 其余浇筑部位其余梁体部位采用60cm (纵)x 60cm (横)x 120cm (步距)；0颜端头截面积4=10.42m2;大横梁在0.6m长度范围内横梁上承担3根小横梁重量为：0.1X0.1X0.6X7.5 X3=0.135KNP2=10.42X2.6 X9.8/5.1+3+4+2.5+2=63.56KN ;q=63.56X0.6=38.14KN/m；单根钢管最大受力q2= q/2=19.07 KN/m ;跨中最大弯矩 M= qil 2/8=19.07 X 0.6 X 0.6/8=0.86KN - m小48mmi冈管抗弯模量W=4.4

12、9cm(|)48mmS 管强度(T = M/W=0.86/ (4.49 X10-6) =191.5Mpa< (r=205MPaL=0.6m； E=206X 106KN/m； 1=10.78 X10-8m挠度 u =5qL4/(384EI)=1.4mm & u =L/250=600/400=1.5mm ,满足要求5.5. 立杆强度计算即 Sd(rgG;rq - Q)=1.2SG+1.4 SQ'式中SQ :基本可变荷载产生的力学效应SG永久荷载中结构重力产生的效应Sd:荷载效应函数rg :永久荷载结构重力的安全系数rq :基本可变荷载的安全系数强度满足的条件为：Sd(rgG;

13、rq 2 Q)< rbRd式中rb :结构工作条件系数Rd:结构抗力系数对于钢管支架为=N/An< f式中N:轴心压力设计值(N)An：钢管净截面积mm 25.5.1 第一次浇筑范围(0#块位置)不组合风荷载时单肢立杆轴向力：1)箱梁0颜腹板截面积2.4m2：立杆纵横间距300X 600mmP1=2.4X2.6 X9.8 +0.6=101.92KN/m2N1=1.2 (P1+P2 LxLy +1.4 (P3+P4+P5 LxLy=1.2 X( 101.92+3) X0.3 X0.6+1.4 X( 2+2.5+4)X0.3 X0.6 = 24.8KN2)箱梁跨中边腹板截面积1.32

14、m2：立杆纵横间距600x600mP1=1.32X2.6 X9.8 +0.6=56.06KN/m2N1=1.2 (P1+P2 LxLy +1.4 (P3+P4+P5 LxLy=1.2 X(56.06+3) X0. 6X0.6+1.4 X(2+2.5+4)X0. 6X0.6 = 29.8KN已知钢管小48X3.0,2A=Tt (d-t)t=3.14 X (48-3) X 3=423.9 mm 2。(r=N/An=29.8X1000/423.9=70.3(N/mm2 ) < f=205(N/ mm 2 )强度符合要求。5.6. 立杆稳定性计算不组合风荷载时，Nmaxc 小 A f其中：小：轴

15、心受压构件稳定系数；A：立杆横截面积=4.24cm2;f :钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值=205(N/mm2)其中：杆件回转半径 i=0.354 x(D-t)=0.354 x (4.8-0.3)cm=1.593cm立柱长细比入=L/i , L0=kphk-计算长度附加系数，其取值1.155N长细比系数，取1.5;h为钢管的步距，取1.2m。入=1.155 X 1.5 X 1.2 X 1000/15.93=131 <230根据长细比入=131,查表得：Q235AK钢管轴心受压构件稳定系数小=0.391Nmaxc A- f=0.391 X4.24 X 10-4X 205X 106 =33

16、.985KNN=29.8KNk Nmax=33.985kN 满足要求。5.7. 碗扣架体下分配梁计算碗扣架体下分配梁采用14工字钢，间距60cm布置，跨距60cm,分配梁荷载 来自与碗扣立杆的荷载及碗扣自身的重量。单根立杆受力N=29.8KN均布线荷载q=N/L=29.8/0.6=49.7KN/m跨中弯矩 M=qL/8=2.24KN - m抗弯模量 W =1.02X10-4 m3强度=M/W=21.96(MPa <(r=215MPa,满足要求！L=0.6; E=206X 106KN/rm; I=712X10-8n4挠度 u =5qL7(384EI)=0.05 mm < u =L/4

17、00=600/250=24mm,满足要求！5.8. 贝雷梁受力计算承重梁为贝雷梁，由标准贝雷片组合而成。贝雷片规格为300cmx 150cmx18cm,为保证稳定性，每两列用贝雷框支撑架连接，贝雷框规格有0.45m、0.9m。分节段拼装后由塔吊吊起。标准贝雷片重270kg。由装配式公路钢桥使用手册P21查得单层单排贝雷片：容许弯矩M = 788KN M ;容许剪力Q =245KN ;E取 206GPaI=250497cm4,W=3578.5cmEI=5.135 X 105 KN m2,允许扰度 u =L/400mm=7500/400=18.75mm;q=( (63.15+5.0 ) X 1.2

18、+1.4 X (4+2+2.5) X 0.9=89.48KN/m靠近中支座贝雷片跨度6.75m；跨中最大弯矩 M= qil 2/8=89.48 X 6.75 X 6.75/8=509.6KN m< 788KN- m挠度 u =5qL4/(384EI)=4.7mm < 18.75mm 满足要求！边跨直线段跨度为9.75m；边跨直线段位置梁体截面积为7.42m2;现浇箱梁自重所产生的荷载：钢筋碎按 2600kg/m3计算，则断面碎自重为：7.42 X2.6 X9.8=189KN ,梁自重每m2所产生 的荷载P1 (全部按底板承受计算)为：P1=18W+5.1 = 37.1Kpaq=(

19、(37.1+1.5 ) X 1.2+1.4 X (4+2+2.5) X 0.9=58.22KN/m跨中最大弯矩 M= qil 2/8=58.22 乂 9.75 乂 9.75/8=692KN rrK 788KN- m最大剪力 Vmax=ql/2=58.22 乂 9.75/2挠度 u =5qL4/(384EI)=13.3mm < 18.75mm 满足要求！5.9. 盖梁受力计算盖梁采用双拼56工字钢，跨距2.5m布置q=( (39.37+1.5 ) X 1.2+1.4 X (4+2+2.5) X 9.5q=579KN/m底板下共计双拼工字钢2根 4根，单根受力q1=579/4=144.75

20、KN/m跨中最大弯矩 M= ql 2/8=38.09 X 2.5 X 2.5/8=113.1KN - mI56工字钢抗弯模量 W=2.342X 10-3 m3I56 工字钢大横梁强度(T =M/W=48.3 (MPa < (r=205MPa故：采I56工字钢强度满足承载力要求L=2.5; E=206X 106KN/m； I=65576X 10-8n4挠度 u =5qL4/(384EI)=0.55 mm < u =9500/400=23.75mm,满足要求!5.10. 立柱计算立柱采用630*10mmffi管柱，高度5mN=579X 2.5/2=723.75KN焊管柱参数计算：截面尺寸：630x 10mm截面面积：A=195crn截面材性：Q235钢材6=205MPa考虑到焊接因素，允许应力取值为6 =190MPa回转半径：=22cm绕Y轴长细比为人=Lo/i=5/0.22=23查得绕稳定系数 小=0.938焊管柱强度验算：(T =N/A=723.75/195 乂 104=37.1Mpa< 6 =205MPa 强度满足要求。焊管柱整体稳定性验算：可承受轴压力Nmax< 小 A- f =0.938 X 1.95 X 10-2 X 205 X 106