连续梁支架设计与地基处理计算书.docx

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连续梁支架设计与地基处理计算书

新建南京至杭州铁路客运专线NHZQ-1标段

XXX特大桥XXX墩连续梁

支架设计与地基处理计算书

计算：

复核：

审核：

宁杭客运专线

2009年10月

目录

1、编制目的3

2、编制依据3

3、设计概述3

4、参数选定4

⑴计算荷载4

⑵材料力学性能指标4

5、支架计算6

6、纵横分配梁计算7

⑴纵向分配梁（10×10cm方木）计算7

⑵横向分配梁（【10槽钢）计算10

7、模板计算12

8、腹板模板、外楞及拉杆计算14

⑴新浇混凝土对模板最大侧压力计算14

⑵腹板模板各部分结构计算14

⑶对拉螺栓计算16

9、地基承载力计算16

1、编制目的

为了确保句容河特大桥17#-20#墩连续梁支架设计、地基基础处理方案安全、可靠，更好的指导该处连续梁施工，编制此计算书。

2、编制依据

⑴句容河特大桥17#-20#墩连续梁支架现浇施工方案；

⑵《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社江正荣2006.4；

⑶好意懂结构分析器软件分析、计算结果。

3、设计概述

句容河特大桥17#-20#墩设计为（40+72+40）m的连续梁，根据现场实际情况，选定满堂支架方案现浇连续梁。

支架布置形式为：

顺桥向立杆按60cm布置，横桥向立杆底板处按60cm布置，腹板处按30cm布置，翼板处按60cm布置，立杆步距按120cm布置。

纵横方面每隔5m设置剪刀撑，剪刀撑与地面夹角为45°-60°。

在支架横桥方向设置[16a槽钢，间距同支架横桥向立杆布置间距一致。

顺桥向铺设方木，腹板按15×15cm方木满铺，底板按10×10cm方木间距0.2m布置，翼板按10×10cm方木间距0.3m布置.

连续梁模板采用厚度18mm竹胶板。

腹板拉杆采用直径20mm圆钢。

地基处理形式为：

清除表面种植土后压实，回填5%石灰改良土，分层碾压每层厚度不大于30cm，铺设20cm碎石，浇筑20cm厚C20

混凝土垫层基础。

4、参数选定

⑴计算荷载

①梁体荷载

连续梁最大混凝土高度:

腹板高6.2m，底板厚1.0m，顶板厚0.4m,翼板端厚0.28m。

混凝土高6.2m处：

F1=6.2×26＝161.2KN/m2；

混凝土高1.4m处：

F2=1.4×26＝36.4KN/m2；

混凝土高0.5m处：

F3=0.5×26＝13.0KN/m2；

图1连续梁自重荷载分布图

②施工荷载

施工人员机具荷载：

取F4=3.5KN/m2

振捣混凝土产生荷载：

取F5=3KN/m2

③支架模板自重

模板：

取F6=2.0KN/m2

支架：

取F7=2.5KN/m2

⑵材料力学性能指标

①φ4.8×3.5mm钢管:

截面惯矩：

[I0]=1.215×105mm4

杆截面积：

[A]=4.893cm2

截面抵抗矩：

[W]=5.078×103mm3

回转半径：

i＝1.578cm

单位重量:

3.841kg/m

②10×10cm和15×15cm方木:

落叶松容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa。

截面惯性矩：

I（10×10cm）=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

I（15×15cm）=bh3/12=0.15×0.153/12=4.22×10-5m4

截面抵抗矩：

W（10×10cm）=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

W（15×15cm）=bh2/6=0.15×0.152/6=5.63×10-4m3

截面积：

A（10×10cm）=bh=0.1×0.1=0.01m2

A（15×15cm）=bh=0.15×0.15=0.0225m2

③【10槽钢:

截面惯矩：

[Ix]=198cm4

截面面积：

[A]=12.7cm2

截面抵抗矩：

[Wx]=39.7cm3

回转半径：

ix＝3.95cm

单位重量:

10kg/m

④t=18mm竹胶板

弹性模量E=1.0×104MPa

强度[σ]=11Mpa

截面惯性矩：

I=bh3/12=1×0.0183/12=4.86×10-7m4

截面抵抗矩：

W=bh2/6=1×0.0182/6=5.40×10-5m3

截面积：

A=bh=1×0.018=0.018m2

5、支架计算

⑴支架受力计算

①底板下单个钢管支架受力计算

P＝（3.5＋3.0＋2.0＋2.5）×0.6×0.6＋26×1.4×0.6×0.6＝17.1KN

②腹板下单个钢管支架受力计算

P＝（3.5＋3.0＋2.0＋2.5）×0.3×0.6＋26×6.2×0.3×0.6＝31.0KN

③翼板下单个钢管支架受力计算

P＝（3.5＋3.0＋2.0＋2.5）×0.6×0.6＋26×0.5×0.6×0.6＝8.6KN

查《建筑施工计算手册》8模板工程立杆容许荷载[N]表，横杆布距1.25m时，φ48×3.5mm钢管对接立杆容许受力33.1KN，单杆最大受力为31.0KN＜33.1KN，满足要求。

⑵支架稳定性计算

根据计算腹板下单根钢管受力最大为31.0KN，根据现场实际情况，支架搭设最大高度为14m，考虑扣件、横杆、斜杆、托架等的重量，则单根钢管最大轴力为：

N=31.0+14×0.0384×2＝32.1KN

①单根钢管最大轴力:

32.1KN；回转半径：

i＝15.8mm。

②计算长细比λ＝l/i＝0.6m/15.8mm＝38

③查表知轴心受压构件稳定系数ψ=0.8

④单根钢管支架的稳定承载设计值：

Nd=ψ·A·σ=0.8×489×215×10-3=84.1KN＞N=32.1kN

（满足要求）。

6、纵横分配梁计算

⑴纵向分配梁（10×10cm方木）计算

①方木受力计算

该处连续梁纵向分配梁采用15×15cm和10×10cm方木，布置腹板布置15×15cm间距0.15m的方木（满铺），底板布置10×10cm间距为0.2m的方木（静距0.1m），翼板布置10×10cm间距为0.3m的方木（静距0.2m），计算跨度0.6m。

作用在横梁上的均布荷载为：

腹板处：

q=F×b=（26×6.2+11）×0.15=25.8KN/m

底板处：

q=F×b=（26×1.4+11）×0.2=9.5KN/m

翼板处：

q=F×b=（26×0.5+11）×0.3=7.2KN/m（按五跨连续建立模型）

计算荷载底板q=9.5KN/m，计算跨度取l=0.6m（10×10cm方木）：

②计算结果

③计算结果分析

ⅰ变形：

最大变形出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：

1.38mm＜600/400=1.5mm，横梁挠度满足规范要求。

ⅱ强度：

最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：

1.44KN.m，

σ=M/W=1.44×103/（1.67×10-4）

=8.6×106Pa=8.6MPa<[σ]=14.5Mpa，方木强度满足规范要求。

综上，底板10×10cm横梁方木受力满足要求。

计算荷载腹板q=25.8KN/m，计算跨度取l=0.6m（15×15cm方木）：

计算结果：

计算结果分析：

ⅰ变形：

最大变形出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：

0.74mm＜600/400=1.5mm，横梁挠度满足规范要求。

ⅱ强度：

最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：

3.91KN.m，

σ=M/W=1.44×103/（5.63×10-4）

=2.6×106Pa=2.6MPa<[σ]=14.5Mpa，方木强度满足规范要求。

综上，腹板15×15cm横梁方木受力满足要求。

⑵横向分配梁（【10槽钢）计算

①型钢受力计算

作用在纵梁上的均布荷载为每腹板处0.05m一道、底板处0.2m一道和翼板处0.3m一道从横向方木传递的力：

腹板处：

F=172.2×0.05×0.3=2.6KN

底板处：

F=47.4×0.2×0.6=5.7KN

翼板处:

F=24.0×0.3×0.6=4.3KN（按五跨连续建立模型）

计算荷载取F=5.7KN，计算跨度取l=0.6m：

②计算结果

③计算结果分析

ⅰ变形：

最大变形出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：

0.3mm＜600/400=1.5mm，横向槽钢挠度满足规范要求。

ⅱ强度：

最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：

1.62KN.m，

σ=M/W=1.62×103/（3.97×10-5）

=40.8×106Pa=40.8MPa<[σ]=175Mpa，槽钢强度满足规范要求。

综上所述，横向槽钢受力满足要求。

7、模板计算

①模板受力计算

底模板均布荷载为：

161.2+6.5=167.7kN/m2,

q=F×b=167.7×1=167.7KN/m（按五跨连续建立如下模型）

（腹板处方木按0.2m间距铺设建立模型）

②计算结果

③结果分析

ⅰ变形：

以跨中最大变形为准，出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：

0.36mm＜200/400=0.50mm。

竹胶板挠度满足规范要求。

ⅱ强度：

最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：

0.71KN.m，

σ=M/W=0.71×103/（6.67×10-5）

=10.6×106Pa=10.6MPa<[σ]=11Mpa，竹胶板强度满足规范要求。

综上所述，竹胶板受力满足要求。

8、腹板模板、外楞及拉杆计算

⑴新浇混凝土对模板最大侧压力计算

Pmax=γcH

（1）

Pmax=0.22γct0β1β2V1/2

（2）

采用内部振捣器振捣时，新浇注的混凝土作用于模板的最大的侧压力，可按上述二式计算，并取二式中的较小值。

γ—混凝土的容重，取26kN/m3

t0—混凝土初凝时间，取8小时；

β1—外加剂影响系数；

β2—坍落度影响系数；

V—混凝土浇筑速度，取0.3m/h（每小时浇筑0.3米）。

Pmax=0.22×26×8×1.2×1.15×0.30.5=35KPa

Pmax=26×6.2=161.2KPa

取Pmax=35KPa：

采用计算对模板的最大侧压力

Pmax=1.2×Pmax=1.2×35=42KPa。

⑵腹板模板各部分结构计算

ⅰ竖向肋板间距计算（采用挠度控制计算）

面板选用厚18㎜的木胶板；取10cm宽单元计算；

I=bd3/12=100×1.83/12=48.6cm4

q＝p×b＝42×0.1＝4.2KN/m

l＝（128×E×I/（400×q））1/3＝（128×9000×48.6/400/4.2）1/3=0.32m，现场按间距0.3m进行布置。

ⅱ竖向肋板断面和横向钢管间距计算

竖向肋板采用10cm×10cm方木

I=bh3/12=10×103/12=833cm4

q＝p×b＝42×0.1＝4.2KN/m

l＝（128×E×I/（400×q））1/3＝（128×9000×833/400/4.2）1/3=0.83m

采用0.6m，直径48mm，壁厚3.5mm的钢管。

M=ql2/8＝4.2×0.62/8=0.189KN.m

W=1/6×10×102=167cm3

σ=M/W=0.189/167=1.1MPa<[14.5]MPa，满足要求；

ⅲ横向钢管承载力计算

横向钢管为集中荷载下的连续梁

P＝0.1×0.6×42＝2.52KN

M=Pl/4=2.52×0.1/4＝0.063KN.m

σ=M/W=0.063/5078=12.4MPa<[175]MPa，满足要求；

f=pl3/（48EI）=2.52×0.63/（48×2.1×1.215）=0.44mm<0.6/400=1.5mm,满足要求。

ⅳ、木面板计算

　　选用厚18㎜的竹胶板，取1cm宽，1m长的板带进行计算

P＝42×0.01＝0.42KN/m

M＝pl2/8＝0.42×1×1/8=0.053KN.m

W=1/6×1×1.82=0.54cm3

σ=M/W=0.053/0.54=0.1MPa<[11MPa]，满足要求.

⑶对拉螺栓计算

ⅰ采用计算对模板的最大侧压力

Pmax=42KPa

ⅱ拉杆承受的最大拉力

拉杆采取竖向1.5m，横桥向1.5m布置。

F=Pmax·A=42KPa×1.5×1.5=94.5KN

ⅲ对拉螺杆直径选择（拟选用φ20圆钢,2根圆钢并排放置）

A=F/fy=94.5KN÷210N/mm2=450mm2

Ad=3.14×202/4×2=628mm2>450mm2,满足要求。

9、地基承载力计算

根据计算单根钢管支架的最大受力为31.0kN，取其垫板单元尺寸为：

0.3m×0.6m。

σ＝31.0/（0.3×0.6）＝172.2KPa

17#-20#连续梁基础处理方式为：

采用5%石灰改良土+20cm碎石换填做垫层使地基基本承载力达到300KPa，在垫层上再浇注一层厚度20cm的C20混凝土垫层基础，总上所述,地基承载力满足要求。