贝雷桁架计算书样本.docx
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贝雷桁架计算书样本
附件1
新建铁路
广深港客运专线ZH-3标段综合工程
高峰特大桥
（中心里程：
DK97+629.13）
简支箱梁现浇贝雷桁架检算书
编制：
复核：
审核：
中铁二局广深港客运专线ZH-3标项目部第一分部
二〇〇九年三月
高峰特大桥贝雷桁架验算
Ø1、计算资料
1.1工程概况
高峰水库特大桥17-32m简支梁，全桥总长569.81m，中心里程为DK97+629.13。
此简支梁桥墩采用圆端形空心墩，桥台采用的是矩形空心台。
3#墩～5#墩之间坡度较大，在3#墩～5墩之间采用贝雷桁架的现浇施工方法，水中梁采用造桥机现浇施工方法。
其中跨度为32.6m，净跨度为31.3m。
简支梁梁体为单箱单室斜腹板、等高度、不等截面结构，支点及跨中梁高均为3.05m。
箱梁底宽为5.5m,梁顶板宽13.4m，顶板厚度30~61㎝，腹板厚45~105㎝，底板厚28~70㎝。
1.2现浇支架方案
高峰特大桥3#-5#墩的简支箱梁简支现浇平台拟采用贝雷式（321型）作主梁、φ800mm钢管作支墩，贝雷梁的布置通过计算确定。
由于两墩之间净跨为31.3米，因此贝雷桁架设置为两跨简支形式，跨中采用单排φ800mm钢管柱作桁架，整跨采用单层双排321型贝雷梁做纵向主要承重结构，整跨需要特制2.1m长贝雷梁。
两端支墩仍采用φ800mm钢管，支立于桥墩承台上；在钢管四周10×10cm钢板焊接，经过三角板与钢管更好的连接，三角板再和预埋承台里面的钢筋连接；在钢管柱横向采用φ300mm钢管以及［18槽钢做剪刀撑来增强钢管柱的稳定性。
结构布置：
在钢管上开槽与双I45工字钢连接，在沿纵向方向搭设贝雷梁在双I工字钢上面；再在贝雷梁上部铺设I18工字钢作分配梁，顺I18工字钢的位置布置碗口式支架，其纵向间距与I18工字钢相合同为60cm，横向布置按计算要求布置，腹板下25cm，底板下60cm，翼缘板下90cm,其步距为120cm;在碗口式支架上沿横向方向铺设12×14cm的方木、间距按碗扣支架的横向间距布置，在承重方木12×14cm的垂直方向按间距为25cm布置10×10cm的小方木，再在小方木上直接铺设厚度为18mm的胶合板。
侧模采用钢模桁架；内模采用3015型组合钢模结构，采用普通钢管支架支撑加固形成整体。
在跨中位置的φ800mm钢管下面施工个基础支墩，在此基础支墩上以及3#-5#承台上预埋件（预埋件位置需准确）与钢管柱连接，施工基础前先对原地面进行整平、夯实，夯实后再用粹石加固，钢管柱下地基承载力为250kPa以上。
贝雷支架形式、具体尺寸结构详见施工图。
1.3材料参数
材料性能以及参数
截面抵抗矩（cm3）
截面惯性矩（cm4）
弹性模量（Mpa）
容许应力（Mpa）
容许剪力（Mpa）
备注
［10
62.1
391
2.06×105
160
80
I45a
1430
32240
2.06×105
160
80
321型贝雷梁
3578.5
250500
2.1×106
273
208
单层单排参数值
φ80cm钢管
2.06×105
215
80
I18
185
1660
2.06×105
140
80
附注：
竹胶板：
规格1222x2444x18mm
弹性模量：
纵向Ez=6.5GPa、横向Eh=4.5GPa
弯曲强度：
f顺=80MPa、f横=55MPa
密度：
9.5KN/m3
木材：
方木强度等级取TC13（木结构设计规范）。
设计抗弯强度
顺纹抗剪强度
弹性模量
密度8KN/m3
Ø2、验算依据
《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《路桥施工计算手册》（周兴水等著，人民交通出版社）
《高峰特大桥箱梁施工方案》
Ø3、设计说明
偏安全考虑，贝雷支架验算按照全联箱梁混凝土一次浇注成型验算。
根据设计图知最不利位置位于墩旁支点处，以下计算均取此部位荷载计算。
取荷计算时，不考虑翼板下支架作用（偏安全），认为全断面荷载仅由底板下支架承受。
详见《现浇箱梁贝雷桁架设计图》。
Ø4、强度验算
根据箱梁设计图知墩旁支点截面（顺桥向0-1.25m）处为最不利截面（此截面钢筋混凝土自重最大），计算得截面面积为14.556m2,则箱梁顺线路方向每延米钢筋混凝土自重为
14.556（中支点I-I截面面积）×1（延米）×25（C50混凝土自重）=370.5kN/延米
4.1.底模胶合板验算
主受力方木纵向间距为60cm，小方木按中心间距25cm布置。
胶合板按支承在分布方木上的3跨连续梁进行受力分析。
计算示意图：
4.1.1.抗弯强度验算
顺线路方向每延米宽跨中最大弯矩计算公式如下:
M=0.1ql2
其中，M--面板计算最大弯距（N.mm）；
l--计算跨度（小方木中对中间距）:
l=250mm；
q--作用在模板上的压力线荷载，它包括:
钢筋混凝土荷载设计值q1=1.2（分项系数）×370.5/5.03=88.39kN/m；
倾倒混凝土荷载设计值q2=1.4×2.00×1=2.8kN/m；
振捣混凝土荷载设计值q3=1.4×2.00×1=2.8kN/m；
施工活荷载设计值q4=1.4×2.5×1=3.5kN/m；
q=q1+q2+q3+q4=88.39+2.8+2.8+3.5=97.49kN/m；
面板的最大弯距：
Mmax=0.1×97.49×2502=6.2×105N.mm
按以下公式进行面板抗弯强度验算：
其中，σ--面板承受的应力（N/mm2）；
M--面板计算最大弯距（N.mm）；
W--面板的截面抵抗矩
（b面板截面宽度，h面板截面厚度）
W=1000×18×18/6=5.4×104mm3；
f—胶合板截面的抗弯强度设计值（N/mm2），f=55N/mm2；
面板截面的最大应力计算值：
σ=M/W=6.09×105/5.4×104=11.3N/mm2＜[f横]=55N/mm2
满足要求！
4.1.2.抗剪强度验算
计算公式如下（查手册P763）
其中，V--面板计算最大剪力（N）；
l--计算跨度（小方木中对中间距）:
l=250mm；
q--作用在模板上的压力线荷载，q=97.49KN.m
面板的最大剪力：
V=0.6×97.49×250=14623.5N
截面抗剪强度必须满足:
其中，T--面板截面的最大受剪应力（N/mm2）；
V--面板计算最大剪力（N）
b--构件的截面宽度（mm）：
b=1000mm；
hn--面板厚度（mm）：
hn=18.0mm；
fv--面板抗剪强度设计值（N/mm2）：
fv=1.6N/mm2
面板截面的最大受剪应力计算值:
T=3×14623.5/（2×1000×18）=1.22N/mm2＜[fv]=1.600N/mm2
满足要求！
4.1.3.挠度验算
根据规范，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑活荷载作用。
挠度计算公式如下:
q--作用在底模上压力线荷载:
q=88.39/1.2=73.66N/mm；
l--计算跨度（小方木中对中间距）:
l=250mm；
E--面板的弹性模量:
E=4.5×103N/mm2；
I--面板的截面惯性矩:
I=100×1.8×1.8×1.8/12=48.6cm4；
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×73.66×2504/（100×4500×48.6×104）=0.88mm≤[ω]=250/250=1mm
满足要求！
Ø4.2.10cm×10cm分布方木验算
主受力方木纵向间距为60cm，小方木每根长度4m，分布方木按支承在主受力方木上的3跨连续梁进行受力分析。
取最不利腹板处进行计算（小方木中对中间距25cm），计算示意图：
本工程分布方木采用100×100mm规格，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=100×100×100/6=166.7cm3；
I=100×100×100×100/12=833.3cm4；
4.2.1.分布方木抗弯强度验算
分布方木最大弯矩按下式计算：
M—分布方木计算最大弯距（N.mm）；
l--计算跨度（主受力方木中对中间距）:
l=600mm；
q--作用在分布方木上的线荷载，它包括:
钢筋混凝土自重荷载设计值q1=1.2×0.25×3.05×26=23.79kN/m；
倾倒混凝土活荷载设计值q2=1.4×2×0.25=0.7kN/m;
振捣混凝土荷载设计值q3=1.4×2×0.25=0.7kN/m；
施工活荷载设计值q4=1.4×2.5×0.25=0.875kN/m；
q=q1+q2+q3+q4=23.79+0.7+0.7+0.875=9.38×105N.mm
分布方木抗弯强度应满足下式：
其中，σ--内楞承受的应力（N/mm2）；
M--内楞计算最大弯距（N.mm）；
W--内楞的截面抵抗矩（mm3），W=16.7×104；
f--内楞的抗弯强度设计值（N/mm2），f=13.000N/mm2；
分布方木最大应力：
σ=9.38×105/16.7×104=5.62N/mm2＜[f]=13N/mm2
满足要求！
4.2.2分布方木抗剪强度验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，公式如下:
V－分布方木承受的最大剪力；
l--计算跨度（主受力方木中对中间距）l=600mm；
q--作用在分布方木上的线荷载q=26.07kN/m
分布方木最大剪力：
V=0.6×26.07×600=9385.2N
截面抗剪强度必须满足下式:
其中，τ--内楞的截面的最大受剪应力（N/mm2）；
V--内楞计算最大剪力（N）；
b--内楞的截面宽度（mm）：
b=100mm；
hn--内楞的截面高度（mm）：
hn=100mm；
fv—分布方木抗剪强度设计值（N/mm2）：
fv=1.6N/mm2；
分布方木截面的剪应力:
τ=3×9385.2/（2×100×100）=1.41N/mm2＜[fv]=1.6N/mm2
满足要求！
4.2.3.分布方木挠度验算
根据规范，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑活荷载作用。
挠度验算公式如下：
ω—分布方木的最大挠度（mm）；
q--作用在分布方木上的线荷载（kN/m）：
q=19.83kN/m；
l--计算跨度（主受力方木间距）:
l=600mm；
E—分布方木弹性模量（N/mm2）：
E=10000N/mm2；
I—分布方木截面惯性矩（mm4）：
I=833.3×104mm4；
分布方木最大挠度计算值:
ω=0.677×19.83×6004/（100×10000×833.3×104）=0.21mm≤[ω]=l/250=600/250=2.4mm
满足要求！
4.3．主受力方木验算
主受力方木纵向间距为60cm（支架纵距），按腹板下最不利考虑荷载，腹板先横向间距为30cm，主受力木每根长4m，承受分布方木传来的集中力。
主方受力方木按支承在顶托上的承受分布方木传来集中荷载的3跨连续梁进行受力分析。
计算示意图：
本工程分布方木采用120×140mm规格，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=120×1402/6=3.92×105mm3；
I=120×1403/12=2.75×107mm4；
4.3.1主受力方木强度验算
主受力方木跨中弯矩：
M=0.267×Pl
作用在主受力方木的荷载:
P=3.05×0.6×0.3×26+2.5×0.3×0.6=12.3kN；
主受力方木计算跨度（支架纵距）:
l=600mm；
主受力方木最大弯矩：
M=0.267×12300×600=1.97×106N/mm
强度验算公式：
σ—主受力方木最大应力（N/mm2）;
M—主受力方木最大弯距（N.mm）;
W—主受力方木净截面抵抗矩：
W=3.92×105mm3；
[f]—主受力方木强度设计值（N/mm2）：
[f]=13.000N/mm2；
主受力方木最大应力:
σ=1.97×106/3.92×105=5.03N/mm2＜[f]=13N/mm2
满足要求！
4.3.2.主受力方木抗剪强度验算
公式如下:
V=1.267×P
其中，V—主受力方木计算最大剪力（N）；
l--计算跨度:
l=600mm；
P--作用在主受力方木荷载:
P=12300N
最大剪力：
V=1.267×12300=1.56×104N；
主受力方木截面抗剪强度必须满足:
τ--外楞截面的受剪应力（N/mm2）；
V--外楞计算最大剪力（N）；
b--外楞的截面宽度（mm）：
b=140mm；
hn--外楞的截面高度（mm）：
hn=200mm；
fv--外楞的抗剪强度设计值（N/mm2）：
fv=1.6N/mm2；
主受力方木截面的剪应力:
τ=3×1.56×104/（2×120×140）=1.39N/mm2＜[fv]=1.6N/mm2
满足要求！
4.3.3.主受力方木挠度验算
根据《手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑活荷载作用。
挠度验算公式如下：
ω=1.883×Pl3/100EI
ω—主受力方木最大挠度（mm）；
P—分布方木传来集中荷载（kN/m）
l--计算跨度:
l=600mm；
E--弹性模量（N/mm2）：
E=10000N/mm2；
I--截面惯性矩（mm4）：
I=2.744×10mm7；
主受力方木的最大挠度:
ω=1.883×12300×103×6003/100×10000×2.744×107）=0.18mm≤[ω]=l/250=600/250=2.4mm满足要求！
4.4.满堂支架立杆验算
本工程采用碗扣式钢管脚手架施工，为轴心受压构件。
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载，不考虑风载和偶然荷载。
取最不利位置腹板中支点处计算。
静荷载设计值Ng=1.2×（Ng1+Ng2+Ng3）=17.42kN
脚手架的自重（kN）：
Ng2=0.129×1.4=0.18kN；
模板的自重（kN）：
Ng3=0.35×0.3×0.6=0.063kN；
钢筋混凝土自重（kN）：
Ng1=0.3×0.6×3.05×26=14.27kN；
活荷载设计值Nq=1.4×（Ng1+Ng2+Ng3）=1.4×（2+2+2.5）=9.1kN
Ng1—混凝土振捣荷载，取2KN/m2;
Ng2—泵送混凝土荷载,取2KN/m2;
Ng3—施工活荷载，取2.5KN/m2
综上，立杆的轴向压力设计值：
N=Ng+Nq=17.42+9.1=26.52KN；
4.4.1立杆抗压强度验算
立杆抗压强度必须满足：
N<[N]=A×[f]
[N]--立杆抗压强度允许值；
A--立杆净截面面积（cm2），A=4.89cm2
[f]--钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205N/mm2
N=26.52KN<[N]=4.89×205=100.25KN，满足要求！
4.4.2立杆稳定性验算
立杆的稳定性计算公式：
N--立杆的轴心压力设计值（kN）：
N=26.52kN；
φ--轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i=120/1.58=76查《扣件规范》附录C得φ=0.5
i--计算立杆的截面回转半径（cm）:
i=1.58cm；
l0--计算长度（m）l0=h+2a=1.2+2×0.3=1.8m（h为步距，a为立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度,取0.3m）
A--立杆净截面面积（cm2）：
A=4.89cm2；
W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：
W=5.08cm3；
σ--钢管立杆最大应力计算值（N/mm2）；
[f]--钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=160N/mm2；
钢管立杆最大应力：
σ=26520/（0.5×4.89×102）=108.9N/mm2＜[f]=160N/mm2
满足要求！
Ø4.5分配梁I18工字钢验算
分配梁I18工字钢纵向间距为60cm，贝雷梁最大间距为1.2m，在翼缘板处，计算按底板0.6m跨度计算。
分配梁I18工字钢，承受碗扣支架传来的集中力。
分配梁直接横向铺设在纵向的贝雷梁上面，承受碗扣支架传来集中荷载的3跨连续梁进行受力分析。
计算示意图如：
I18工字钢截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=1.85×105mm3；
I=1.66×107mm4；
4.5.1分配梁强度验算
主受力方木跨中弯矩：
M=0.267×Pl
作用在主受力方木的荷载:
P=（1.2×3.05×26+1.4×2+1.4×2+1.4×2.5）×0.6×0.6=37.51kN；
分配梁I18工字钢计算跨度（支架纵距）:
l=1200mm；
主受力方木最大弯矩：
M=0.267×37510×1200=1.21×107N/mm
强度验算公式：
σ—主受力方木最大应力（N/mm2）;
M—主受力方木最大弯距（N.mm）;
W—主受力方木净截面抵抗矩：
W=1.85×105mm3；
[f]—主受力方木强度设计值（N/mm2）：
[f]=160N/mm2；
主受力方木最大应力:
σ=1.21×107/1.85×105=65.4N/mm2＜[f]=160N/mm2
满足要求！
4.5.2.I18工字钢抗剪强度验算
公式如下:
V=1.267×P
其中，V—主受力方木计算最大剪力（N）；
l--计算跨度:
l=600mm；
P--作用在主受力方木荷载:
P=37510N
最大剪力：
V=1.267×37510=4.8×104N；
主受力方木截面抗剪强度必须满足:
τ=V/A＜[fv]
其中，V--计算最大剪力（N）；
A--构件的截面面积（mm2）：
A=3.06×103mm2；
[fv]--抗剪强度容许值（N/mm2）：
[fv]=80N/mm2
主受力方木截面的剪应力:
τ=4.8×104/3.06×103=15.53/mm2＜[fv]=80N/mm2
满足要求！
4.5.3、分配梁I18工字钢挠度验算
根据《手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑活荷载作用。
挠度验算公式如下：
ω=1.883×Pl3/100EI
ω—主受力方木最大挠度（mm）；
P—分布方木传来集中荷载（kN/m）：
P=1.2×0.6×0.6×3.05×26＝34.26kN；
l--计算跨度:
l=600mm；
E--弹性模量（N/mm2）：
E=2.06×105N/mm2；
I--截面惯性矩（mm4）：
I=1.66×107mm4；
主受力方木的最大挠度:
ω=1.883×3.5×104×6003/100×206000×1.66×107）=0.42mm≤[ω]=l/400=600/400=1.5mm满足要求！
Ø4.6．贝雷梁验算
按支承在横桥向双排工字钢上的两跨连续梁，承受I18工字钢分配梁传来的集中荷载分析。
因两端悬臂部分长度很短，为方便计算不予考虑。
计算底板下承受的总荷载：
F=200.01+438.52+1046.26+267.83=1952.62KN
则折合每延米1952.62/5.05×14.5=24.48KN/m
单片贝雷梁承受I18A工字钢传来的集中荷载P=0.6m×0.6m×24.48KN/m2=8.82KN
腹板处0-1.25处I18A工字钢传来的最大集中荷载P=1.2×0.6m×1.05m×26×3.05/5+1.4×2.5×0.6=14.1KN
腹板处1.25-4.25处I18A工字钢传来的最大集中荷载P=11.6KN
腹板处1.25-4.25处I18A工字钢传来的最大集中荷载P=0.45×3.05×26×0.6×1.2/5+2.5×1.4×0.6=7.24KN
则底板验算：
有medas计算，最大弯矩M=637.9KN.m；最大剪力V=218.5KN
；最大的支座反力集中在跨中这个位置即为R=437.1KN。
腹板验算：
最大弯矩M=610.1KN.m；最大剪力V=204KN
；最大的支座反力集中在跨中这个位置即为R=408KN
贝雷梁相应的参数：
截面抵抗矩：
W=3578.5cm3=3.6×10-5m3
截面惯性矩：
I=250500cm4
腹板处的弯矩截图
底板处的弯矩截图
由上截图易知其腹板以及底板最大的弯矩分别MMAX=610.1KN.m、637.9KN.m
腹板处的剪力截图
底板处的剪力截图
由此知其腹板以及底板分别最大的剪力Vmax=204KN、218KN
4.6.1抗弯强度验算
利用结构计算软件输入荷载后，输出结果：
（抓图1）
抗弯强度应满足下式：
其中，σ—工字钢承受的应力（N/mm2）；
M--计算最大弯距；
W--截面抵抗矩（mm3），W=3578.5×103mm3；
f--抗弯强度设计值（N/mm2），f=270N/mm2；
底板处最大应力：
σ=637.9×106/3578.5×103=178.3N/mm2＜f=270N/mm2
腹板处最大应力：
σ=610.1×106/3578.5×103=170.5N/mm2＜f=270N/mm2
满足要求！
4.6.2抗剪强度验算
截面抗剪强度必须满足:
剪应力τ=V/A＜[fv]
其中，V--计算最大剪力（N）；
A--构件的截面面积（mm2）：
A=120×102mm2；
[fv]--抗剪强度容许值（N/mm2）：
[fv]=208N/mm2
底板处最大受剪应力计算值:
τ=218.5/120×102=182N/mm2＜[fv]=208N/mm2
腹板处最大受剪应力计算值:
τ=204/120×102=170N/mm2＜[fv]=208N/mm2
满足要求！
4.6.3.挠度验算
底板处最大挠度计算值:
ω=1.2mm≤[ω]=l/400=14500/400=36.25mm
腹板处最大挠度计算值:
ω=1.2mm≤[ω]=l/400=14500/400=36.25mm
满足要求！
Ø4．横桥向Ⅱ45a工字钢验算
按支承在钢管立柱承受顺桥向贝雷梁传来的集中荷载分析（尺寸见CAD图）。
底板处集中荷载P=437.1KN；腹板处集中荷载P=408KN（见抓图1）
由此图易知最大弯矩MMAX=555.7KN.m
由此知其最大的剪力Vmax=1311KN
4.1抗弯强度验算
利用结构计算软件分析内力（见抓图）
最大弯矩M=555.7KN.m
抗弯强度应满足下式：
其中，σ—工字钢承受的应力（N/mm2）；
M--计算最大弯距；
W--截面抵抗矩（mm3），W=2×1860×103mm3；
f--抗弯强度设计值（N
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