边跨叠合梁拼装支架设计计算书

1、边跨叠合梁拼装支架设计计算书目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc81817550 一、工程概述 PAGEREF _Toc81817550 h 1 HYPERLINK l _Toc81817551 1.1 桥梁概况 PAGEREF _Toc81817551 h 1 HYPERLINK l _Toc81817552 1.2 支架概况 PAGEREF _Toc81817552 h 1 HYPERLINK l _Toc81817553 二、设计规范及依据 PAGEREF _Toc81817553 h 2 HYPERLINK l _Toc81817554 2.1 基础

2、资料 PAGEREF _Toc81817554 h 2 HYPERLINK l _Toc81817555 2.2 设计规范 PAGEREF _Toc81817555 h 2 HYPERLINK l _Toc81817556 三、设计条件 PAGEREF _Toc81817556 h 2 HYPERLINK l _Toc81817557 3.1 地质条件 PAGEREF _Toc81817557 h 2 HYPERLINK l _Toc81817558 3.2 风速 PAGEREF _Toc81817558 h 3 HYPERLINK l _Toc81817559 3.3 水位 PAGEREF

3、_Toc81817559 h 3 HYPERLINK l _Toc81817560 3.4流速 PAGEREF _Toc81817560 h 3 HYPERLINK l _Toc81817561 四、荷载分析 PAGEREF _Toc81817561 h 3 HYPERLINK l _Toc81817562 4.1 恒载 PAGEREF _Toc81817562 h 3 HYPERLINK l _Toc81817563 4.2 施工荷载 PAGEREF _Toc81817563 h 6 HYPERLINK l _Toc81817564 4.3 风荷载 PAGEREF _Toc81817564

4、h 6 HYPERLINK l _Toc81817565 4.4 水流力 PAGEREF _Toc81817565 h 7 HYPERLINK l _Toc81817566 五、工况分析及荷载组合 PAGEREF _Toc81817566 h 8 HYPERLINK l _Toc81817567 5.1 工况分析 PAGEREF _Toc81817567 h 8 HYPERLINK l _Toc81817568 5.2 荷载组合 PAGEREF _Toc81817568 h 8 HYPERLINK l _Toc81817569 六、设计指标 PAGEREF _Toc81817569 h 8 H

5、YPERLINK l _Toc81817570 6.1力学特性 PAGEREF _Toc81817570 h 8 HYPERLINK l _Toc81817571 6.2刚度设计要求 PAGEREF _Toc81817571 h 9 HYPERLINK l _Toc81817572 七、结构受力计算 PAGEREF _Toc81817572 h 9 HYPERLINK l _Toc81817573 7.1 钢管嵌固深度 PAGEREF _Toc81817573 h 9 HYPERLINK l _Toc81817574 7.2工况1计算结果 PAGEREF _Toc81817574 h 10 H

6、YPERLINK l _Toc81817575 八、钢立柱稳定性计算 PAGEREF _Toc81817575 h 13 HYPERLINK l _Toc81817576 九、桩基承载力计算 PAGEREF _Toc81817576 h 15 PAGE 16一、工程概述1.1 桥梁概况钢梁部分包括钢主梁、横梁、小纵梁、锚拉板及托架等构件。钢主梁全桥共长559.6 米，全桥横断面上在两侧布置有两片钢主梁，横桥向两主梁中心距为34.842.8m。每片钢主梁断面均为工字型。两侧边跨通过混凝土板加厚形式进行压重，压重区混凝土板板厚为50cm，钢主梁梁高2150mm（下翼缘顶到上翼缘顶），其余区域结合梁

7、桥面板厚25cm，钢主梁梁高2400mm（下翼缘顶到上翼缘顶）。每片主梁顺桥向共51个梁段，梁段长度有6.0m、10.5m、13.3m、22.0m 共4 类。全桥范围内共有162 片横梁，共分为HL1HL9 等34 类。每片横梁两端分别支承在两片主梁上。横梁在安装过程中由于其跨度较大，为保证在上部受压区的侧向稳定，在横梁中部设有全桥通长的小纵梁，同时中部小纵梁为砼桥面板现浇缝提供模板作用，横向共设置3 道小纵梁。本计算书对北岸边跨叠合梁拼装支架进行结构设计计算。1.2 支架概况边跨拼装支架采用落地式钢管支架，每排布置6根8008mm的钢管立柱作为支撑，平联及斜撑采用225型钢。立柱顶部设置3H

8、M488主横梁，纵梁采用4组合贝雷梁共8组，其上设置2I40分配梁。支架横断面结构布置见下图：图1.1支架横断面布置图二、设计规范及依据2.1 基础资料1、工程两阶段施工图设计及设计委托2.2 设计规范1、钢结构设计标准（GB50017-2017）2、建筑结构荷载规范（GB5009-2012）3、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）4、港口工程荷载规范（JTS 144-1-2010）5、码头结构设计规范（JTS 167-2018）6、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）7、建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2018）三、设计条件3.1 地质条件取以下桩孔的地质特

9、性参数进行计算表3.1 支架基础地质资料墩号 孔号层号岩土名称层厚（m）极限侧阻力标准值（kPa）极限端阻力标准值（kPa）4#DZ4-52-2中砂5.030/7-3中风化花岗闪长岩7.615060005#DZ5-42-2中砂12.130/7-3中风化花岗岩闪长岩32.315060006#DZ6-22-2-2砾砂12.550/7-2-1砂土状强风化花岗岩闪长岩0.680/7-3中风化花岗岩闪长岩13.91506000表中加粗数据根据港口工程桩基规范查得3.2 风速施工风速：V=17.5m/s 台风风速：V=38.5m/s3.3 水位河床标高：-6.71m设计高水位：+10.73m设计低水位：+

10、1.929m3.4流速设计流速：V=2.15m/s 四、荷载分析4.1 恒载1、支架自重：支架自重由有限元软件自行计入， g=9.8m/s 2。2、钢梁自重：钢梁采用支架拼装，对应梁段重量如下表所示。表4.1边跨钢梁重量表（整体）梁段号节段长度m单根纵梁t纵梁根数小纵梁t横梁t总重t1#10.522.4 2.0 3.4 71.4 119.6 2#10.520.0 2.0 3.5 89.3 132.8 3#10.520.0 2.0 3.5 93.1 136.6 4#10.520.0 2.0 3.5 96.7 140.2 5#10.519.5 2.0 3.5 100.6 143.1 6#10.51

11、9.4 2.0 3.5 103.8 146.1 7#10.519.4 2.0 3.5 104.6 146.9 8#10.521.4 2.0 3.5 104.8 151.1 9#10.525.0 2.0 3.5 104.5 158.0 10#10.521.1 2.0 3.5 108.4 154.1 11#10.518.6 2.0 3.5 115.3 156.0 12#13.323.9 2.0 4.9 162.6 215.3 3、桥面板自重：边跨侧桥面板吊装至已拼装完成的钢梁上，对应梁段重量如下表所示。表4.2边跨侧桥面板（含现浇）重量表梁段号节段长度m板厚m梁宽m总重t1#10.50.2536.

12、2 247.1 2#10.50.2537.9 258.7 3#10.50.2539.3 268.2 4#10.50.2540.7 277.8 5#10.50.2542.1 287.3 6#10.50.2543.5 296.9 7#10.50.2543.7 298.3 8#10.50.2543.7 298.3 9#10.50.2543.7 298.3 10#10.50.250.543.7 447.4 11#10.50.543.7 596.5 12#13.30.543.7 755.6 4、桥面吊机支反力： 图4.1WD75桥面吊机总图 1）轨道走行机构轨距：11.6m 2）油缸支撑横向间距：16m

13、3）油缸支撑纵向间距：14m 4）拉锚横向间距：18.6m5）拉锚纵向间距：14m 6）桥面吊机重量：220t桥面吊机锚点、支点分别作用在钢横梁上（湿接缝浇筑完成，且强度达到要求后）。吊装非压重段1#9#时桥面吊机支锚力如下表：对比可知桥面吊机回转60时，支锚点对支架结构产生的荷载最不利，因此取该工况下支反力计算支架受力。吊装压重段10#12#时桥面吊机支锚力如下表：对比可知桥面吊机回转60时，支锚点对支架结构产生的荷载最不利，因此取该工况下支反力计算支架受力。4.2 施工荷载施工人员及设备：施工人员及设备荷载按2.5kN/m 考虑。（沿分配梁方向）4.3 风荷载施工风速17.5m/s；台风风

14、速38.5m/s根据港口工程荷载规范（JTS 144-1-2010）11.0.1节规定计算 施工风速下结构所受基本风压台风风速下结构所受基本风压地面粗糙度为A类，离海平面高度10.6m，风压高度变化系数：。1、钢立柱8008mm钢立柱8008风压体型系数： 施工风速下钢立柱所受风荷载标准值：台风风速下钢立柱所受风荷载标准值：2、贝雷梁贝雷梁的挡风系数：单榀贝雷梁的体型系数： ， 32榀贝雷梁的体型系数为施工风速下贝雷梁所受风荷载标准值：台风风速下贝雷梁所受风荷载标准值：4.4 水流力根据港口工程荷载规范计算：式中：水流力标准值(kN)；设计流速(m/s)；水流阻力系数，钢立柱取0.73，平联取

15、2.32； 水的密度(t/m3)，取1.0；计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(m2)；河床标高：-6.71m设计高水位：+10.73m，设计流速2.15m/s。钢立柱水流力： ，作用点标高：+4.9m。五、工况分析及荷载组合5.1 工况分析根据施工顺序，按最不利原则，考虑以下工况进行计算分析。工况1：11#桥面板湿接缝达到设计强度后吊机行走至11#梁段，12#钢梁及桥面板吊装完成，吊机拆除前。施工风速17.5m/s，该工况考虑支架自重、钢梁自重、桥面板自重、桥面吊机荷载、风荷载及水流力作用。5.2 荷载组合工况1计算分析考虑以下荷载作用：恒载（支架自重）、风荷载、水流力。拼装支架计算组合如

16、下：标准组合：1.0（+）+0.6基本组合：1.3+1.50.6+1.50.7工况24计算分析考虑以下荷载作用：恒载（支架自重|、钢梁自重、桥面板自重、桥面吊机荷载）、施工荷载、风荷载、水流力。拼装支架计算组合如下：标准组合：1.0（+）+0.7+0.6基本组合：1.3+1.50.7+1.50.6+1.50.7荷载的标准组合用于分析结构的刚度，基本组合用于分析结构强度及稳定性。六、设计指标6.1力学特性依据钢结构设计标准（GB50017-2017），Q235B钢材的应力设计值：贝雷梁Q345钢材的应力设计值：6.2刚度设计要求根据钢结构设计标准规定要求，结构的刚度按照荷载标准组合进行计算，其刚

17、度容许值如下表所示：1竖向位移绝对值L/400L表示跨度2横向位移绝对值H/400H表示位移最大值处支架的离支点高度七、结构受力计算边跨拼装支架下部结构、主横梁及贝雷梁利用Midas Civil建模计算，分配梁采用简化计算。采用模型计算时材料自重及各种荷载的荷载系数均由软件计入，附墙模拟为桁架单元，其余各构件均模拟为梁单元，钢立柱底部固接，主横梁与钢管桩顶部铰接，附墙与墩柱连接位置铰接。7.1 钢管嵌固深度钢管桩采用周转材料，经过使用过程的损耗，现实际壁厚为8mm，因此以下计算中钢管桩参数均按规格为8008mm考虑。钢管桩的嵌固点计算公式： 土层为中砂，式中m取4500kN/m4E=2.061

18、08 kN/m2 其中d为桩径 d=0.8m，为桩形状换算系数，圆形结构取0.9，b0=1.53 嵌固点深度： 7.2工况1计算结果桥面吊机单点最大支反力1925kN,考虑4组分配梁受力。4组合贝雷梁最大跨度9.75m。该工况取11#、12#梁段正下方排架结构计算。1、分配梁计算钢梁及桥面板自重：桥面吊机荷载：单组分配梁承受的集中荷载：抗弯计算：抗剪计算：2、贝雷梁计算单片贝雷梁荷载计算如下：钢梁及桥面板自重：桥面吊机荷载：图7.1贝雷梁荷载图（kN）图7.2贝雷梁组合应力（N/mm2）图7.3贝雷梁剪应力（N/mm2）图7.4贝雷梁位移图（mm）贝雷梁竖向位移3、11#梁段支架下部结构及主横

19、梁计算模型计算结果如下：图7.5工况1-1支架整体组合应力（N/mm2） 图7.6工况1-1支架整体剪应力（N/mm2）图7.7工况1-1支架水平位移（mm） 图7.8工况1-1支架竖向位移（mm） 4、12#梁段支架下部结构及主横梁计算图7.9工况1-2支架整体组合应力（N/mm2） 图7.10工况1-2支架整体剪应力（N/mm2）图7.11工况1-2支架水平位移（mm） 图7.12工况1-2支架竖向位移（mm） 5、11#梁段支架计算结构汇总支架主要构件计算结果如下表所示：表7.1 工况1应力计算结果构件名称及规格组合应力（MPa）设计值（MPa）剪应力（MPa）设计值（MPa）备注钢立柱8008mm189.42156.0125满足要求平联及斜撑22570.22152.9125满足要求主横梁3HM488188.121586.6125满足要求贝雷梁252.4310123.7180满足要求分配梁2I40161.021572.0125满足要求支架整体最大水平位移为47.9mm，最大竖向位移为23.5mm，刚度满足要求。6、12#梁段支架计算结构汇总支架主要构件计算结果如下表所示：表7.2 工况1应力计算结果构件名称及规格组合应力（MPa）设计值（MPa）剪应力（MPa）设计值（MPa）备注钢立柱8