厦门公铁大桥跨海主桥钢管支架计算Word格式.docx
《厦门公铁大桥跨海主桥钢管支架计算Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《厦门公铁大桥跨海主桥钢管支架计算Word格式.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
主梁采用单箱单室截面。
A标段跨海主桥段受海潮影响,上部结构连续箱梁满足净空段采用移动模架施工方案。
由于起始部分段不能满足移动模架施工净空,考虑采用搭设钢管贝雷支架进行上部结构施工。
详见附图10《跨海主桥现浇箱梁钢管支架搭设横断面图》和附图11《跨海主桥现浇箱梁钢管支架搭设纵断面图》。
三、钢管支架受力演算
1、钢管壮支架布置
支架采用Φ600×
8mm钢管桩作为主要支承,箱梁底版下贝雷作为承重纵梁,I20a型钢作为横向分配梁,I12.6a型钢为纵向小分配梁。
由于翼缘板重量轻,采用I45a型钢作为承重纵梁,然后在上面搭设支架并立模板进行混凝土施工。
2、荷载计算
⑴砼自重:
50.3米箱梁砼总重(砼自重取2.6t/m3单室箱梁方量为449.4m3)共计P1=449.4×
2.6=1168.4t
⑵施工荷载(模板、机具、作业人员):
①模板荷载按0.2t/m2计,共计为:
P2=50.3×
15.5×
0.2=155.9t
②设备及人工荷载按0.25t/m2计,共计为:
P3=50.3×
0.25=194.9t
③砼浇注冲击及振捣荷载按0.2t/m2计,共计为:
P4=50.3×
总荷载P=P1+P2+P3+P4=1168.4+155.9+194.9+155.9=1675.1t
3、底模下次梁(I12.6型钢)验算
次梁按纵桥向布置,间距70cm和35cm
。
计算跨径为150cm,按简支梁受力考虑,分别验算底模下斜腹板对应位置和底板中间位置:
①斜腹板对应的间距为35cm的I12.6型钢受力验算
底模处砼箱梁荷载:
P1=3.0×
26=78.0kN/m2(按3.0m砼厚度计算)
模板荷载:
P2=200kg/m2=2kN/m2
设备及人工荷载:
P3=250kg/m2=2.5kN/m2
砼浇注冲击及振捣荷载:
P4=200kg/m2=2kN/m2
则有P=(P1+P2+P3+P4)=84.5kN/m2
由梁正应力计算公式得:
强度满足要求;
支点反力
由矩形简支梁挠度计算公式得:
刚度满足要求。
②底板下间距为70cm的I12.6型钢受力验算
中间底板位置砼厚度26cm,考虑内模支撑和内模模板自重,I12.6型钢间距70m,则有:
P1=0.26×
26=6.8kN/m2
内模支撑和模板荷载:
P2=400kg/m2=4kN/m2
则有P=(P1+P2+P3+P4)=15.3kN/m2
q=15.3×
0.7=10.7kN/m<84.5×
0.35=29.58kN/m
表明底板下间距为70cm的I12.6型钢受的力比腹板对应的间距为35cm的I12.6型钢所受的力要小,所以底板下间距为70cm的I12.6型钢受力安全。
以上各数据均未考虑模板强度影响,若考虑模板刚度作用和3跨连续梁,则以上各个实际值应小于此计算值。
4、贝雷上横向分配梁(I20a型钢)验算:
贝雷上横向分配梁(I20a型钢)按横桥向布置,间距150cm。
计算跨径取为贝雷片间距,其受力模型如下:
由SAP2000计算分配梁弯矩、剪力及支座反力情况如下:
分配梁I20a型钢弯矩图
分配梁I20a型钢剪力图
分配梁I20a型钢支点反力图
Rmax=34.86KN
Qmax=26.10KN
Mmax=5.05KN.m
选用Q235钢
〔σ〕=145MPa;
〔τ〕=85MPa
I20a工字钢截面特性参数:
单位重27.9kg/m;
A=35.5cm2b=10cmIx/Sx=17.2cmd=0.7cmIy=158cm4Ix=2370cm4Sx=137.8cmWx=237cm3ix=8.15cmiy=2.12cm
弯矩应力:
剪应力:
故按间距1.5m一道布置I20a型钢分配梁是合理的。
5、钢管支架贝雷梁验算:
为简化计算,按简支梁受力进行验算,实际为多跨连续梁受力,并按最大支点反力Rmax=34.86KN进行验算,计算结果偏于安全,单跨单排单层贝雷受力模型如下:
单排单层贝雷弯矩图
单排单层贝雷剪力图
单排单层贝雷支点反力图
Rmax=122.01KN
Qmax=87.15KN
Mmax=235.30KN.m
查阅《装配式公路钢桥多用途使用手册》,“321”贝雷桁架容许应力表:
双排单层:
容许弯矩:
1576.4kN·
m
容许剪力:
490.5kN
本支架采用三组双排单层贝雷桁架,则:
1576.4÷
2=788.2kN·
m>
235.30kN·
490.5÷
2=245.3kN>
87.05kN
从贝雷桁架纵梁结构受力上看这种跨径满足要求。
6、I45a型钢顶横梁验算:
将钢管桩顶横向承重梁H60型钢视为两边支撑在I45a型钢上的单跨连续梁计算,横梁H60型钢计算长度取5.5m,其跨径等于钢管桩的间距4.6m,计算荷载取贝雷支点的反力的最大值122.01kN。
I45a型钢顶横梁H60型钢承受的荷载分布及支撑情况见下图:
由SAP2000计算承重梁弯矩、剪力及支座反力情况如下:
承重梁H60×
20型钢弯矩图
20型钢剪力图
20型钢支点反力图
Rmax=366.03KN
Qmax=244.02KN
Mmax=225.72KN.m
H60×
20型钢截面特性参数:
单位重106.0kg/m;
A=135.2cm2b=20cmIx/Sx=54.6cmt1=1.1cmt2=1.7cmIy=2280cm4Ix=78200cm4Sx=1431.58cmWx=2610cm3ix=24.1cmiy=4.11cm
满足要求。
7、钢管桩顶纵梁验算:
将钢管桩顶纵向承重梁双肢I45a型钢视为两边支撑在钢管桩上的单跨连续梁计算,横梁H60型钢计算长度取3.3m,其跨径等于横向钢管桩的间距2.0m,计算荷载取H60型钢支点反力的最大值366.03kN。
钢管桩顶纵梁双肢I45a型钢承受的荷载分布及支撑情况见下图:
由SAP2000计算I45a承重梁弯矩、剪力及支座反力情况如下:
承重梁I45a型钢弯矩图
承重梁I45a型钢剪力图
承重梁I45a型钢支点反力图
Rmax=183.01KN
Qmax=183.01KN
Mmax=183.01KN.m
I45a型钢截面特性参数:
单位重80.4kg/m;
A=102cm2b=15cmIx/Sx=38.6cmd=1.15cmIy=855cm4Ix=32240cm4Sx=836.4cmWx=1430cm3ix=17.7cmiy=2.89cm
8、钢管桩桩长的确定及承载力检算:
承重梁底设置钢管桩,钢管桩顶标高为6.63m。
由上计算知钢管桩顶受最大力:
P=183.01kN,考虑结构安全,取单桩设计承载力为200kN。
选用钢管外径D=600mm、壁厚t=10mm。
①按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)31页得打入桩的容许乘载力公式为:
[P]=1/2(UΣαiτili+αAσR)
αi、α——分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力影响系数。
(αi、α土层埋深5米以下时取0.8,10米时取1)打入桩均取1
A——桩底支承面积A=0.0185m2
σR——桩尖土的极限承载力
[P]——轴向受压桩的容许承载力(kN)
U——桩身截面周长(m)U=πd=3.14×
0.60=1.88m
τi——桩侧土的极限摩阻力(kPa)
li——各土层的厚度(m)
根据福夏铁路厦门公铁大桥《工程地质报告》及招标文件,桩基施工区域的土层主要为淤泥、残积砂质泥质粘性土及强风化花岗岩,《岩土工程勘探报告》有桩周土的极限摩阻力和桩尖土的极限承载力表,计算取τi=100kPa,σR=500kPa(桩至少打入强风化花岗岩内)
钢管桩打入土层的最小深度计算如下:
以打入强风化花岗岩最小桩长为主控。
所以钢管桩至少嵌入强风化花岗岩内1.9m。
⑹按桩身强度检算单桩承载力
钢管桩按一端自由,一端嵌固的等截面压杆考虑受力简图见下图
杆件长取20m
杆件长细比λ=l0/i=20/0.209=95.7<[λ]=150
按长细杆计算,利用欧拉公式算得临界荷载:
取安全系数nst=4则
钢管桩容许荷载[Pcr]=Pcr/nst=1045.1/4=261.28kN
P<[Pcr]满足要求。