跨铁路工字钢架检算

1、1一、计算说明 本计算书系针对我项目部采用支架法施工的24.8m预应力混凝土简支盖梁桥。计算的目的是对拟定的支架形式、各种构件的布置及搭设方式进行检算，以保证支架在施工过程中的安全性，并满足梁体线形等外观质量标准。检算的依据包括相关的行业标准、客运专线铁路施工相关验收标准和定型产品参数指标等，将在计算过程中进行列举。本次检算的计算流程图、主要计算内容及方法步骤如下：拟定支架形式荷载简化检算工字钢的强度、刚度检算横向分配梁的强度、刚度检算钢管立柱的强度、稳定性、 结束图1 支架设计检算流程图1、依据经验并参照类似工程初步拟定支架的结构形式、各种构配件的配置数量及搭设方式；2、根据盖梁实际结构尺寸

2、和质量分布，并考虑施工过程中混凝土的冲击作用等施工荷载的影响，将盖梁和模板质量的分布在梁体纵、横截面上进行简化；3、计算横向分配梁对工字钢的支反力和工字钢的内力，并判断工字钢强度和刚度是否满足要求，这一步计算的前提是认为同一断面上横向各排工字钢承受相同的荷载；4、以横向分配梁为研究对象，将上一步计算得出的横向分配梁对工字钢的支反力作为其荷载，以分配梁下钢管柱为支座约束，计算支反力和横向分配梁内力，并评定其强度和刚度指标；5、对钢管支柱的强度和稳定性及承台表面混凝土局部承压能力进行检算； 二、盖梁支架设计检算 1、支架形式24.8m盖梁现浇采用梁柱式支架，支架结构见图2、图3。图2、盖梁现浇支架

3、纵向布置图（单位：cm）图3、盖梁现浇支架端部立面图（单位：cm）如图所示，盖梁现浇支架以2排横向钢管立柱及其基础作为支架下部结构，支承由4排40a三拼纵向工字钢组成的上部梁跨结构，组成梁柱式支架体系。工字钢下两端沿梁体横断面方向各设置1排钢管立柱，每排4根，支承于相应桥墩（台）的承台顶面；每根钢管立柱底部焊接一块750mm×750mm×16mm的钢板，以减少对承台顶面的局部压应力；钢管立柱规格均为外径630mm，壁厚10mm。同一排的相邻立柱间采用型钢剪刀撑横向连接，以增强立柱的整体稳定性。每根钢管立柱顶端设置一个落模砂箱，砂箱支承力不小于200t，沉落值不小于5cm。每

4、排钢管立柱顶设置通长的横向分配梁，以承托上部的纵向工字钢。横向分配梁为2根工40a工字钢焊接，长5.5m。横梁上布置纵向40a工字钢，工字钢共计30排。工字钢沿梁体横向布置形式为：底板下设30排，每排工字钢横向间距0.3m。详见图3。纵向工字钢顶部横梁向铺设工32a工字钢，单根长5.5m，横向间距0.75m，工字钢顶部满铺竹胶板，沿盖梁方向铺设15cm×15cm方木，横向间距30cm，盖梁模板放置在方木顶面，模板为竹胶板（厚度1.8），侧模采用20螺对拉，并采用碗扣支架施工模板。2、盖梁自重荷载分布的简化依据盖梁的实际尺寸，将盖梁的横截面简化为如下形式。图4 盖梁自重纵、横向简 化示

5、意图钢筋混凝土容重取2.6t/m3，则简化后的盖梁自重为2.6×（2.95*1.5*3 *2+2.7*3.5*15）= 437.58t， 3、纵向工字钢强度、刚度检算工字钢承受盖梁自重荷载（含施工荷载）、模板自重荷载和贝雷梁自重荷载，并认为横向上各排贝雷梁受力相等，则每片贝雷梁所承担的上述三项荷载的分布集度分别计算如下：盖梁自重荷载（含施工荷载）两端部自重荷载分布集度：q1437.58*10/（18*15）16.2KN/m模板自重荷载工字钢重5.8t，方木、碗扣支架及竹胶板重5t。将其简化为沿梁体全长均匀分布，则模板自重荷载分布集度：q2（5.8+5）×10/（18*15）

6、0.4KN/m纵向工字钢自重荷载q30.67KN/m施工人员及施工设备荷载q4=1×3/15=0.2kN/m振捣时产生荷载q5=2×3.3/15=0.44kN/m综上所述，考虑荷载组合，则纵向工字钢两端所受全部荷载的分布集度为：q1.2（q1q2q3）+1.4（q4+q5）22.22KN/m工字钢内力计算图式如图5。图5 工字钢内力计算图式（单位：m）据此可计算得出工字钢的剪力图、弯矩图和挠度图分别见图6、图7、图8图6工字钢剪力图（单位：KN）图7工字钢弯矩图（单位：KN·m）图8 工字钢挠度图（单位：mm）由图可知，1、工字钢截面最大剪力在支座处，T max

7、=1/2ql=0.5×22.22×18=199.98KN<T max= 245.2kN抗剪强度满足要求。2、最大弯矩在跨中处，M max=1/8ql2=0.125×22.22×182=899.91kNmMmax=1687.5kNm抗弯强度满足要求。3、工字钢最大挠度f=5ql4/(384EI)=5*22220*184/(384*2.1*1011 *577434.4*10-8)*103=25.04mm。即25.04<L/400=48.8mm。4、分配梁、横梁强度、刚度检算1）、分配梁计算分配梁采用I32a工字钢，单根长5.5m，间距0.75m，

8、共27根。单根分配梁上部承重q=1.2×（465.12+10.8）×10/（27×3.7）+1.4×（1+2）×1=61.4kN/m。分配梁受力图如下图9：图9分配梁受力图（单位：cm）计算结果如下表3表3 分配梁内力及支反力计算结果表项 目横向分配梁截面最大拉应力（MPa）0.9截面最大剪应力（MPa）6.7分配梁下最大支反力（KN）17.7由表3可见，横梁的截面最大拉应力（0.9MPa）和最大剪应力（6.7MPa）均小于材料的容许抗拉强度（210MPa）和容许抗剪强度（120MPa），因此是安全的2)、横梁的计算主要是为求得其所受的最大支反

9、力，即单根钢管柱所受的最大压力，以便检算钢管立柱的强度和稳定性.横梁内力及支反力计算结果见表4。表4 横梁内力及支反力计算结果表项 目横向分配梁截面最大拉应力（MPa）38截面最大剪应力（MPa）111.3横梁下最大支反力（KN）1578由表4可见，横梁的截面最大拉应力（38MPa）和最大剪应力（110.6MPa）均小于材料的容许抗拉强度（210MPa）和容许抗剪强度（120MPa），因此是安全的。5、钢管立柱检算考虑到安装误差及钢管柱的实际受力情况，并为安全起见，对钢管柱的计算按偏心受压构件进行。选取630mm钢管柱，壁厚10mm。（1）强度检算根据钢结构设计规范（GB500172003），

10、偏心压弯构件的强度按下式计算： 式中，、 与截面模量相应的截面塑性发展系数，按规范的规定均取1.15； N 所计算构件段范围内的轴心压力，取最大值1578KN； 净截面面积，194.78cm2。 、绕截面x轴和y轴的偏心弯矩，1578×0.315497KN.m，r为钢管柱半径； 、截面抗弯截面模量，5943.84cm3； 材料容许抗压强度，Q235钢材为210MPa。将各取值代入公式得：钢管柱强度检算合格。（2）稳定性检算取最高墩137#墩钢管6.6m检算。钢管回转半径r=/4=219.23mm长细比=L/i=6600/219.23=30.1查轴心受压稳定系数表，=0.877钢管容许承载N=A=0.877×3.14×（6302-6102)/4×210 =3587KN钢管受到最大压力为1578KN<N=3587KN钢管处于稳定状态。考虑施工安全系数1.2，弯矩满足要求；在每排贝雷梁两端的贝雷梁竖杆处加10槽钢的竖杆增强抗剪性；砂箱顶、底和钢管立柱顶加焊48mm钢管弯制的抱箍。（3）基础承台顶面局部承压能力检算每根钢管柱底焊接750mm×750mm&