桥梁临时施工结构计算讲义（PPT174）

桥梁临时施工工结构计算*************1目录1、满堂支架计计算2、墩梁式支架架计算3、挂篮设计与与计算（包括括三角形与菱菱形挂篮）4、悬臂施工0#块、现浇段及及合拢段计算算5、钢栈桥的设设计与计算6、基坑防护措措施及稳定性性7、围堰与施工工平台的设计计与检算21、满堂支架计计算模板为一次使使用，支架可可支架现浇法法主要适用于于浇注孔径较较少、工期不不太紧的桥梁梁，其施工较较灵活，适合合于一些桥墩墩高度较矮（（10m以下下））的的桥桥梁梁。。支支架架主主要要采采用用贝贝雷雷梁梁、、碗碗扣扣式式支支架架、、六六四四式式军军用用梁梁等等。。施工工流流程程简简单单：：在在支支架架上上立立模模板板、、绑绑扎扎钢钢筋筋、、浇浇注注混混凝凝土土并并张张拉拉预预应应力力钢钢筋筋、、支支架架需需设设置置砂砂箱箱等等特特殊殊落落梁梁措措施施。。3支架架可可以以拆拆卸卸反反复复使使用用，，节节省省部部分分费费用用。。就地地浇浇注注是是在在支支架架上上安安装装模模板板、、绑绑扎扎及及安安装装钢钢筋筋骨骨架架、、预预留留孔孔道道，，并并在在现现场场浇浇注注混混凝凝土土与与施施加加预预应应力力的的施施工工方方法法。。近近年年来来由由于于临临时时钢钢构构件件及及万万能能杆杆件件的的大大量量使使用用，，在在一一些些弯弯桥桥、、变变宽宽桥桥等等异异形形桥桥梁梁，，或或是是一一些些边边远远地地区区的的中中小小跨跨径径桥桥梁梁中中广广泛泛使使用用。。1、满满堂堂支支架架计计算算4算例例1-1（海海口口某某酒酒店店景景观观桥桥-多跨跨35m连续续梁梁支支架架）本桥桥采采用用满满堂堂支支架架法法施施工工，，通通过过钢钢管管立立柱柱、、纵纵横横梁梁、、贝贝雷雷梁梁、、满满堂堂支支架架形形成成施施工工平平台台。。施施工工平平台台的的支支架架基基础础管管桩桩采采用用直直径径630mm、壁壁厚厚8mm的钢钢管管桩桩，，横横向向每每排排8根，，钢钢管管桩桩中中心心距距为为3~3.5m；垫垫梁梁采采用用双双I40b工字字钢钢。。P0桥台台至至P16桥墩墩支支架架纵纵梁梁采采用用贝贝雷雷梁梁，，P16桥墩墩至至P19桥台台支支架架纵纵梁梁采采用用I56工字字钢钢。。5满堂堂支支架架算算例例1-1第一一联联至至第第四四联联贝贝雷雷梁梁采采用用间间距距45cm双拼拼共共20组，，梁梁横横截截面面中中心心线线两两边边12组横横向向净净间间距距0.8m（中中心心间间距距1.25m），，翼翼缘缘两两边边上上8组净净间间距距为为1.1m（中中心心间间距距1.55m）；；第第五五联联I56工字字钢钢横横向向中中心心间间距距腹腹板板下下为为0.6m，空空箱箱底底板板下下为为1.2m，翼翼缘缘板板下下为为1.8m。分分配配梁梁采采用用I20工字字钢钢，，中中心心距距为为40cm。67分配配梁梁顶顶铺铺12cm××10cm方木木，，中中心心距距60cm；方方木木顶顶搭搭设设满满堂堂支支架架为为梁梁中中部部横横向向60cm××纵向向90cm××竖向向60cm，梁梁端端部部为为横横向向60cm××纵向向60cm××竖向向60cm；支支架架顶顶纵纵向向铺铺设设10#槽钢钢，，中中心心距距60cm，槽槽钢钢上上横横向向铺铺设设10××10cm方木木，，中中心心距距30cm。满堂堂支支架架算算例例1-1满堂堂支支架架算算例例1-1图1.1第一一至至四四联联主主梁梁支支架架方方案案立立面面图图（（单单位位：：m）8图1.2第一一至至四四联联主主梁梁支支架架方方案案侧侧面面图图（（单单位位：：mm）满堂堂支支架架算算例例-19计算算依依据据《海南南省省海海口口市市海海口口湾湾灯灯塔塔大大酒酒店店景景观观桥桥施施工工图图》《路桥桥施施工工计计算算手手册册》（人人民民交交通通出出版版社社））《桥涵涵》下册册（（人人民民交交通通出出版版社社））《钢结结构构设设计计规规范范》（GB50017-2003）《公路路桥桥涵涵地地基基与与基基础础设设计计规规范范》（JTDD63-2007）《装配配式式公公路路钢钢桥桥多多用用途途使使用用手手册册》《竹胶胶合合板板模模板板》（JG/T156-2004）其他他有有关关技技术术规规范范、、规规程程及及技技术术资资料料计算算软软件件采用用MidasCivil软件件进进行行计计算算。。满堂堂支支架架算算例例1-110满堂堂支支架架算算例例1-1材料料参参数数11满堂堂支支架架算算例例1-1材料料参参数数12满堂堂支支架架算算例例1-1材料料参参数数13A——梁端端截截面面；；B——支点点附附近近加加厚厚截截面面；；C——典型型截截面面满堂堂支支架架算算例例1-114满堂堂支支架架算算例例1-1（1）B——B截面面荷荷载载计计算算15满堂堂支支架架算算例例1-116上层层枕枕木木计计算算满堂堂支支架架算算例例1-117满堂堂支支架架算算例例1-1上层层枕枕木木计计算算1819弯矩矩图图剪力力图图202122分配配梁梁采采用用I20工字字钢钢，，中中心心距距40cm；分分配配梁梁顶顶铺铺12cm××10cm方木木，，中中心心距距60cm；方方木木顶顶搭搭设设满满堂堂支支架架（（横横向向60cm××纵向向90cm××竖向向60cm）。。详详见见右右图图。。梁中中部部下下枕枕木木计计算算23梁端端部部下下枕枕木木计计算算分配配梁梁采采用用I20工字字钢钢，，中中心心距距40cm；分分配配梁梁顶顶铺铺12cm××10cm方木木，，中中心心距距60cm；梁梁端端部部方方木木顶顶搭搭设设满满堂堂支支架架（（横横向向60cm××纵向向60cm××竖向向60cm）。。24计算算模模型型说说明明根据据现现浇浇箱箱梁梁概概图图及及模模板板、、贝贝雷雷梁梁纵纵梁梁、、I56工字字钢钢纵纵梁梁布布置置情情况况，，设设现现浇浇箱箱梁梁荷荷载载均均匀匀分分布布到到I20工字字钢钢分分配配梁梁上上，，再再传传递递到到贝贝雷雷梁梁或或I56工字字钢钢上上。。先先进进行行横横向向分分析析建建立立荷荷载载横横向向分分配配计计算算模模型型，，以以获获得得各各纵纵梁梁所所受受荷荷载载情情况况，，再再对对贝贝雷雷梁梁、、I56工字字钢钢纵纵梁梁及及其其各各自自下下部部结结构构建建立立整整体体计计算算模模型型。。纵、、横横梁梁及及钢钢管管桩桩计计算算分配配梁梁工工字字钢钢分分布布横横梁梁计计算算支架架方方案案采采用用I20工字字钢钢做做分分布布横横梁梁，，工工字字钢钢铺铺设设中中心心间间距距0.4m，上上方方为为碗碗扣扣式式满满堂堂支支架架，，第第一一联联至至第第四四联联工工字字钢钢搭搭于于贝贝雷雷梁梁上上，，第第五五联联搭搭于于I56工字字钢钢纵纵梁梁上上。。252627贝雷雷梁梁应应力力图图：：最最大大压压应应力力位位于于腹腹杆杆处处，，其其值值为为181.5Mpa。弦弦杆杆最最大大拉拉应应力力为为111.3Mpa，横横向向联联系系斜斜杆杆最最大大压压应应力力为为23.8Mpa。单片片压压应应力力最最大大值值为为181.5Mpa<f=310Mpa强度度满满足足要要求求。。腹杆杆最最大大应应力力180.3MPa<f=310Mpa强度度满满足足要要求求。。横向向联联系系斜斜杆杆最最大大应应力力为为23.9MPa<f=310Mpa强度度满满足足要要求求。。28贝雷雷梁梁上上下下弦杆杆应应力力图图腹杆杆最最大大应应力力在在处处为为180.3Mpa<f=310Mpa强度度满满足足要要求求。。2930由图图可可见见，，跨跨中中最最大大挠挠度度f=18.5mm<L/400=7500/400=18.75mm，刚度满满足要求求。31主纵梁模模型计算算结果，，I56工字钢主主纵梁最最大应力力值为105MpaI56工字钢主主纵梁拉拉应力最最大值为为105Mpa<f=205Mpa强度满足足要求。。分配梁工工字钢分分布横梁梁计算32主纵梁稳稳定计算算主纵梁变变形分析析跨中最大大挠度f=16.6mm<L/400=7500/400=18.75mm，刚度满满足要求求。33钢管立柱柱在横桥桥向布置置为3x3.5+3+3x3.5mI40b工字钢主主横梁应应力图34钢管桩计计算35第一至四四联钢管管桩反力力图36第一至四四联钢管管立柱应应力图37钢管桩位位移图地基沉降降最小值值2.3mm，最大值值4.4mm。钢管立立柱顶竖竖向位移移最小值值5.8mm，最大值值11.1mm。位移值值可供立立模抛高高参考用用。38承台冲切切破坏计计算39承台在钢钢管桩作作用下正正应力40结论及建建议41422、墩式梁梁支架计计算1.工程概况况—以P4盖梁门洞洞为例新建商丘丘至合肥肥至杭州州铁路芜芜湖长江江公铁大大桥的组组成部分分，为公公路桥接接线跨越越宁芜、、宁安铁铁路段桥桥梁工程程。桥梁梁组合45+40+35+45+35m全长200m，桥梁结结构采用用先简支支，后连连续的施施工工艺艺。其中中上跨宁宁芜线、、宁安线线均采用用45m跨径，桥桥梁宽度度为36m。P4盖梁墩柱柱位于赤赤铸山路路非机动动车道挡挡墙侧边边，盖梁梁北侧1/2位于赤铸铸山路非非机动车车道与机机动车道道上空，，盖梁南南端1/2部分与P1施工相同同，盖梁梁北端部部分在机机动车道道设3个门洞，，机动车车道3.5m的门洞、、非机动动车道门门洞、人人行道门门洞。43P4盖梁立面面布置图图（单位位：m）44P4盖梁平面面布置图图（单位位：m）452.荷载计算算4647484950515253545556侧模板计计算（1）混凝土侧侧压力计计算57585960613.门洞计算算62636465666768图3.7横梁变形形图697071727374753.1、三角形挂篮篮的设计与计计算1.工程概况—宁安铁路青弋弋江特大桥（（72+136+72m）四线连续梁梁76箱梁典型截面面示意图（单单位：mm）7778图1.2挂篮布置立面面图79图1.3挂篮布置正面面图（单位：：cm）8081挂篮结构及构构件组成828384858687混凝土自重88899091底模纵梁计算算工况Ⅰ的主要计算结结果92刚度验算：93同理：得底板板下纵梁的计计算结果9495横梁计算外侧模滑梁计计算内侧模滑梁计算算结果从略96三角主桁架计计算三角主桁架计计算主要包括括桁架主梁计计算、桁架立立柱计算、桁桁架前后斜拉拉带计算以及及桁架支反力力计算。9798精轧螺纹钢吊吊带计算99工况Ⅱ计算结果及分分析从略挂篮局部受力力计算挂篮局部受力力验算主要包包括主桁架杆杆件连接验算算、轨道行走走系统局部受受力验算、上上前横梁及前前斜拉带与主主梁连接局部部受力验算。。三角主桁架杆杆件连接验算算节点验算轨道行走系统统局部验算上前横梁、主主梁连接局部部验算100101宁安铁路某大大桥—（40.6+64+40.6）m三跨预应力混混凝土连续梁梁，全长145.2m，合拢段为2m，边跨现浇段段长7.6m，梁底下缘按按二次抛物线线变化。箱梁梁断面为单箱箱单室直腹板板断面。箱梁梁顶宽12.2m，底宽6m，翼缘板宽3.1m，根部梁高5.2m，腹板厚90cm~45cm，底板厚度为为73cm~44cm，悬浇段顶板板厚度37cm。承台及桩基基础采用C40混凝土，墩身身采用C35混凝土，支承承垫石及主梁梁采用C50混凝土。0号梁段长8m，1～2号梁段长3m，3～8号梁段长3.5m，合拢段梁段段长2.0m，边跨现浇段段长7.6m，悬臂最重梁梁段为1号梁段(127t)。该桥的施工方方案为平衡悬悬臂现浇施工工。根据箱梁梁结构特点及及设计要求，，采用菱形挂挂篮进行箱梁梁悬臂浇筑施施工。按照施施工过程中挂挂篮所承受的的最不利荷载载对挂篮进行行验算。3.2菱形挂篮设计计与计算工程概况102图3.1挂篮布置立面面图（单位：：mm）菱形挂篮总重重为43.9t（包括模板系系统），由主主桁承重系统统、底篮系统统、行走及锚锚固系统、模模板及调整系系统和附属系系统（操作平平台、爬梯、、栏杆等）组组成。图3.2挂篮布置A-A断面图（单位位：mm）103图3.3挂篮布置B-B断面图（单位位：mm）图3.4挂篮布置平面面图（单位：：mm）104挂篮结构说明明105106107108109图3.5工况Ⅰ空间计算模型型110图3.6工况Ⅱ空间计算模型型111工况Ⅰ计算结果及分分析底模纵梁计算算腹板下纵梁计计算腹板下纵梁最最大正应力为为腹板下纵梁跨跨中最大相对对位移为，其最大实际位移为15.3mm，小于20mm，其刚度满足足规范要求。。112底板下纵梁最最大正应力为为,其强度满足规规范要求。腹板下纵梁跨跨中最大相对对位移为，其最大实际际位移为15.6mm，小于20mm，其刚度满足足规范要求。113前下横梁最大大正应力为,其强度满足规规范要求。由计算结果可可得前下横梁梁跨中最大相相对位移为:，其最大实际际位移为15.6mm，小于20mm，其刚度满足足规范要求。。后下横梁、前前上横梁的计计算结果从略略。114内外侧模滑梁梁及导梁计算算外侧模滑梁最最大正应力为为,其强度满足规规范要求。由计算结果可可得外侧模滑滑梁最大实际际位移为:，其最大实际际位移为9.6mm，小于20mm，其刚度满足足规范要求。。115外侧模导梁最最大正应力为为,其强度满足规规范要求。由计算结果可可得外侧模导导梁最大位移移为:，其最大实际际位移为8.4mm，小于20mm，其刚度满足足规范要求。。内模滑梁的计计算结果从略略。116主桁架变形最最大值为，其刚度满足足规范要求。单榀主桁架后后锚点反力分分别为174.1kN、85.2kN，前支点反力力分别为718.4kN、629.1kN。117118工况Ⅱ的计算结果从从略。119120挂篮行走时的的横梁、内外外滑梁及吊杆杆拉力计算从从略。反扣轮验算从从略。1211224、0#块、现浇段及及合拢段计算算123124临时锚固布置置125126127128129130I25b工字钢横梁计算横梁弯矩图I25b工字钢横梁横梁上的弯曲曲正应力最大大值。1312I40a工字钢纵梁纵梁上的弯曲曲正应力最大大值，满足要求。。钢管立柱及混混凝土基础计计算从略1321331341351361371381391401411424.2边跨直线现浇浇段支架检算算分别计算腹板板，底板及翼翼缘板的截面面面积，均取取半个箱梁的的截面，分成成四部分位置腹板位置(p1)底板位置(p2)翼缘板位置(p3)荷载值72.837.613.0施工人员、机具、堆料等（q1）振捣混凝土(q2)倾倒混凝土冲击荷载(q3)2.02.02.0位置腹板位置(p1)底板位置(p2)翼缘板位置(p3)荷载值96.053.724.2恒载活载荷载组合143144145146位置腹板底板翼缘板计算跨度l(m)0.30.60.9集中荷载值P(KN)11.526.424.32最大弯矩值M()0.8751.3081.523最大剪力值Q(KN)7.786.5410.8最大挠度f（mm）0.10.280.97容许挠度[f]（mm）0.751.52.25横向方木计算算1471481491501511525、钢栈桥的设计计与计算工程概况153154主梁联结系结结构图全桥计算模型型155墩号自重（KN）二期衡载（KN）车道荷载（最大）（KN）车道荷载（最小）（KN）车辆荷载（最大）（KN）车辆荷载（最小）（KN）组合值（KN）0#40.50116.57897.71-92.41811.45-83.861054.781#左侧77.00222.281756.17-812.561659.61-746.832055.45右侧36.54105.091612.95-910.011486.83-804.151754.592#左侧45.90132.191612.36-831.961468.10-694.361790.45右侧51.94149.731614.94-816.671458.47-697.571816.613#左侧47.45136.751585.07-791.501451.97-661.921769.27右侧57.96167.011564.49-754.281403.82-678.031789.454#左侧71.99207.441430.87-440.921289.72-306.281710.30右侧-6.86-18.72763.59-468.40487.95-357.28738.01合计422.421218.412838.2-5918.811518.0-5030.314479.0支座内力表（（半桥）156第一跨跨中处处上弦杆最大大压应力为159.7MPa，1#支点处的最大大拉应力为113.9MPa。第一跨跨中处处下弦杆的最最大拉应力为为168.2MPa，1#支点处的最大大压应力为-113.9MPa。157158159

第一跨第二跨第三跨第四跨静活载竖向位移27.818.418.116.6挠跨比1/6471/9781/9951/1084主梁竖向位移移表1601611621631646、基坑的防护护与稳定6.1深基坑的基本本概念包括稳定性验验算、结构内内力计算和变变形计算稳定性验算是指分析土体体或土体与围围护结构一起起保持稳定性性的能力，包包括整体稳定定性、重力式式挡墙的抗倾倾覆稳定及抗抗滑移稳定、、坑底抗隆起起稳定和抗渗渗流稳定等，，基坑工程设设计必须同时时满足这几个个方面的稳定定性。结构内力计算算为结构设计提提供内力值，，包括弯矩、、剪力等，不不同体系的围围护结构，其其内力计算的的方法是不同同的；由于围围护结构常常常是多次超静静定的，计算算内力时需要要对具体围护护结构进行简简化，不同的的简化方法得得到的内力不不会相同，需需要根据工程程经验加以判判断；变形计算的目的则是为为了减少对环环境的影响，，控制环境质质量，变形计计算内容包括括围护结构的的侧向位移、、坑外地面的的沉降和坑底底隆起等项目目。165整体稳定性边坡稳定性计算重力式围护结结构的整体稳定性性计算抗倾覆、抗水水平滑动稳定性抗渗透破坏稳定性边坡稳定性验验算：假定滑滑动面为圆弧弧，用条分法法进行计算。。不考虑土条条间的作用力力，最小安全全系数为最危危险滑动面。。重力式围护结结构的整体稳稳定性：应考考虑两种破坏坏模式，一种种是滑动面通通过挡墙的底底部；另一种种考虑圆弧切切墙的整体稳稳定性，验算算时需计算切切墙阻力所产产生的抗滑作作用，即墙的的抗剪强度所所产生的抗滑滑力矩。锚杆支护体系系的整体稳定性性土钉墙的稳定性分析析基本原理可分分为极限平衡衡法和有限元元法，但实用用的大多为极极限平衡法。。极限平衡法法的关键是如如何确定破裂裂面的形状，，有些方法建建立在圆弧滑滑动的假定基基础上考虑土土钉的抗力，，其安全系数数的计算公式式和边坡稳定定的计算公式式类似，只是是加上土钉力力的作用。166验算围护结构抗倾倾覆稳定性的前提是需要要确知围护结结构的转点位位置，在工程程设计时为了了简化的目的的通常假定围围护结构绕其其前趾转动，，得到相应的的计算公式。。土钉墙的浅层层破坏抗隆起稳定性性：如果坑底发发生过大的隆隆起，将会导导致墙后地面面下沉，影响响环境安全。。但抗隆起稳稳定性验算的的方法很多，，基本假定和和思路不完全全一样，计算算的结果也就就相差比较大大。一般常用用的方法，如如地基承载力力验算、踢脚脚稳定性验算算、剪力平衡衡验算等。地基承载力验算踢脚稳定性验算：（即土土压力平衡验验算）剪力平衡验算算抗渗透破坏稳定性：主要要表现为管涌涌、流土（俗俗称流砂）和和突涌。这三三种渗透破坏坏的机理是不不同的，但在在一些书籍中中，将流土的的验算叫作管管涌验算，混混淆了概念。。管涌是指在渗透水水流作用下，，土中细粒在在粗粒所形成成的孔隙通道道中被移动，，流失，土的的孔隙不断扩扩大，渗流量量也随之加大大，最终导致致土体内形成成贯通的渗流流通道，土体体发生破坏的的现象。而流土则是指在向上上的渗流水流流作用下，表表层局部范围围的土体和土土颗粒同时发发生悬浮、移移动的现象。。167围护结构内力力计算：主要是为了了确定结构截截面尺寸和配配筋。重力式围护结构：其其截面尺寸通通过稳定性验验算确定后，，尚需对结构构体的强度进进行校验。板式围护结构：又又称为板墙式式或板桩式围围护结构，包包括分离式排排桩、密排式式排桩、板桩桩和地下连续续墙等围护结结构的型式。。内容包括悬悬臂式、撑锚锚式两大类，，从计算方法法分可分为极极限平衡法、、有限元法两两种，在有限限元法中又可可分为杆件系系统有限元法法和连续介质质有限元法。。基坑变形估算算对环境的影响响主要是基坑坑的变形，围围护结构的水水平位移和坑坑底的隆起变变形过大，会会引发墙后地地面的下陷、、相邻建筑物物和地下管线线的变形或开开裂。因此必必须估算基坑坑的变形，将将变形控制在在允许的范围围内。但围护护结构的变形形计算比承载载能力计算更更为复杂，通通常需要作许许多简化假定定才能求得变变形值。重力式围护结结构水平位移计算：悬臂支护桩桩顶位移计算地表沉陷量计算坑底隆起变形计算1687、围堰的设计计与施工双壁钢围堰刚度大，能承承受向内向外外的压力，结结构相对稳定定，也能为顶顶部施工平台台提供支撑条条件，但相对对费用比较昂昂贵，回收率率不高。如某大桥桥址址处10m范围内全部为为淤泥质粘土土，标高变更更后降低，这这就增加了围围堰高度，一一次投入资金金比较大，且且其主墩位于于主航道，航航运比较繁忙忙，钢围堰的的就位、安装装非常困难。