高架站站台梁贝雷片支架施工计算书.docx
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高架站站台梁贝雷片支架施工计算书
附件一：
高架站站台梁预应力混凝土贝雷支架计算书
1.工程概况
站台梁为π型结构，等高度梁高2.5m，桥面全宽5.2m，腹板中心距2.425m，每孔站台梁共设6道横隔梁，分别位于端支点及跨中，端隔梁厚度为90cm，中隔梁厚度为50cm。
顶板厚度35-45cm，支点处腹板厚1m，跨中腹板厚0.6m。
站台梁外侧腹板有雨棚处腹板厚159cm。
2.编制依据
（1）《高架站站台梁长株潭城际施图（桥）参-36》
（2）《路桥施工计算手册》2010年版
（3）《生态动物园站（156-163号墩）桥墩施工图》
（4）《生态动物园站（158-161号墩）桥墩变更图》
（5）《中信新城高架站（24-32号墩）桥墩施工图》
（6）《贝雷梁设计参数》
（7）《钢结构设计规范》GB-5007-2003
3.贝雷片支架验算
3.1钢管贝雷支架的设置方法
整个支架系统由方木、上分配梁、贝雷片、下分配梁、沙箱、钢管立柱、基础等组成
南动物园站站台梁贝雷支架采用6排单层不加强贝雷片布置，贝雷片横向布置间距为：
（0.45+0.45+0.45+1.16+0.45+0.45）m。
上横梁顺桥向铺设0.1×0.1m方木，腹板处间距为0.1m、翼缘板处间距为0.2m。
上横梁采用0.6m间距I16工字钢，临近墩身处下横梁采用双拼I40b工字钢、中孔处采用双拼I40b工字钢。
下横梁安放在高度为35cm的沙箱上，钢管立柱采用直径为529mm（壁厚为10mm）的无缝钢管，并在钢管柱的顶部及底部焊接L=（80×80×2）cm的钢板。
1.中隔梁处贝雷支架横断面图
2.普通位置处贝雷片支架横断面图
3.钢管支墩平面布置图
（3）钢管立柱搭设完毕后，为增加支架的整体性和稳定性，采用[10槽钢十字交叉进行连接。
（4）钢管立柱基础采用条形基础，基础结构尺寸为4×1×0.5m的钢筋混凝土承台。
在承台顶部预埋0.8×0.8×0.02m厚的钢板与立柱底钢板焊接。
3.2梁底模板验算
3.2.1支架荷载计算
根据施工结构截面图可以看出，该梁截面的结构重量不等，经分析中隔墙附近腹板厚度变化末端其腹板部位为受力最不利位置（其他截面为等截面），应对变截面处模板进行重点验算。
①.模板自重：
1.5KN/M2
②.设备及人工荷载：
2.5KN/M2
③.混凝土浇筑冲击荷载：
2KN/M2
④.混凝土振捣荷载：
2KN/M2
⑤.各部位自重：
⒈中隔墙腹板位置（加厚侧）Q2=3.9772×1.1×26=113.7kN
⒉中隔板位置：
Q2.=2.742×0.5×26=35.41kN
⒊中隔墙腹板位置（普通侧）Q2=1.875×1.1×26=53.7kN
⒋普通顶板处:
Q2=0.8891×1×26=23.12kN
⑴中隔墙腹板部位（加厚段）：
ΣNPi=（Q1+Q2）×γ永久+（Q3+Q4+Q5）×γ可变
=（1.5×1.1×1.6+113.7）×1.2+（2.5×1.1×1.6+2.0×1.1×1.6*2）×1.4
=155.6kN
⑵中隔墙部位
ΣNPi=（Q1+Q2）×γ永久+（Q3+Q4+Q5）×γ可变
=（1.5×1.135×0.5+35.41）×1.2+（2.5×1.135×0.5+2.0×1.155×0.5*2）×1.4
=45.9KN
⑶中隔墙腹板位置（普通侧）：
ΣNPi=（Q1+Q2）×γ永久+（Q3+Q4+Q5）×γ可变
=（1.5×1.1×0.75+53.7）×1.2+（2.5×1.1×0.75+2.0×1.1×0.75*2）×1.4
=73.43KN
⑷普通顶板处:
ΣNPi=（Q1+Q2）×γ永久+（Q3+Q4+Q5）×γ可变
=（1.5×1.825×1+23.12）×1.2+（2.5×1.825×1+2.0×1.825×1*2）×1.4
=47.63KN
3.2.2梁底竹胶板验算
根据施工结构截面图可以看出，该梁截面存在变截面结构重量不等，在本计算书中对一般截面进行计算，变截面处进行验算，墩顶部位采用加密方木处理。
（1）荷载组合
采用与支架计算相同和荷载组合。
（2）梁底模板的布置要求
本方案中模板采用覆面竹胶合板（5层），板厚15mm，竹胶板下顺桥向布置方木，翼缘板处方木间净距为0.15m、腹板处方木间净距为0.1m、顶板处方木间净距为0.1m。
（3）模板受力计算
《路桥施工计算手册》P433中规定模板的弯矩可按下式计算：
模板弯矩验算：
按集中力P=1.5kN检算，
净截面抵抗距：
Wji=
变截面处弯曲强度：
作为研究对象的模板毛截面惯性矩：
变截面处挠度：
式中：
M—弯矩。
Wji—计算净截面抵抗距。
[σw]—竹胶板弯曲应力，查《建筑施工模板安全技术规范》P82，其值为35N/mm2。
Im—构件毛截面惯性矩。
b—构件截面宽度。
[
]—受弯构件挠度容许值。
表1模板所受弯矩及挠度值
主控项目
L（m）
M1（kNm）
M2（kNm）
Wji（m3）
σwMPa
f（m）
[f]（m）
最不利截面
中隔梁腹板加厚段
0.1
0.011
0.03
3.8×10-5
0.79
5.9×10-5
25×10-5
中隔板
0.1
0.009
0.03
3.8×10-5
0.79
4.8×10-5
25×10-5
中隔板腹板普通段
0.1
0.011
0.03
3.8×10-5
0.79
5.9×10-5
37.5×10-5
顶板
0.15
0.005
0.038
5.6×10-5
0.68
2.3×10-5
25×10-5
依据表1到σw＜[σw]=35MPa、f＜[f]，通过验算得知梁底竹胶板符合要求。
3.3顶层方木验算
《路桥施工计算手册》P429中规定木结构受弯构件应进行如下验算：
弯曲强度：
σw=
≤[σw]
剪切强度：
τ=
≤[τ]
挠度：
f=
≤[f]
式中：
M—弯矩。
Wji—计算净截面抵抗距。
[σw]—木材允许顺纹弯应力，查《桥梁计算手册》P805，其值为13.0MPa。
Sm—中性轴以上的毛截面面积对中性轴的面积距。
Im—构件毛截面惯性矩。
b—构件截面宽度。
[τ]—容许顺纹弯曲剪应力，查《桥梁计算手册》P805，其值为2.0MPa。
[f]—受弯构件挠度容许值。
①中隔墙腹板部位（加厚段）：
本方案中方木采用（鱼鳞云杉），截面尺寸为0.1×0.1m，考虑到施工方便及增加贝雷片整体稳定性，方木下槽钢在底板、腹板、翼缘板等部位横桥间距均为0.6m。
上层铺设10×10cm方木（鱼鳞云杉），间距10cm，需对此层方木进行验算，其中：
均布荷载：
q=155.6×0.2/（1.6×1.1）=17.6kN/m
跨中：
弯矩M=
=17.6×0.62/8
=0.792kN·m
净截面抵抗距：
Wji=
=
=0.000167m3
支点剪力：
Q=
=0.5×17.6×0.6
=5.28kN
毛截面惯距：
=0.000125m3
纵梁毛截面惯性矩：
=0.0000083m4
弯曲强度：
σw=
=0.792/0.000167
=4.74MPa＜[σw=13MPa]
剪切强度：
τ=
=5.28×0.000125/（0.0000083×0.1）
=0.796MPa＜[τ=2.0MPa]
挠度：
f=
=5×17.6×0.64/（384×0.0000083×10×103）
=0.36mm（＜
=1.5mm）
②中隔板部位：
上层铺设10×10cm方木（鱼鳞云杉），间距10cm，需对此层方木进行验算，其中：
均布荷载：
q=45.9×0.2/（1.135×0.5）=16.2kN/m
跨中：
弯矩M=
=16.2×0.62/8
=0.72kN·m
净截面抵抗距：
Wji=
=
=0.000167m3
支点剪力：
Q=
=0.5×16.2×0.6
=4.86kN
毛截面惯距：
=0.000125m3
纵梁毛截面惯性矩：
=0.0000083m4
弯曲强度：
σw=
=0.72/0.000167
=4.3MPa＜[σw=13MPa]
剪切强度：
τ=
=4.86×0.000125/（0.0000083×0.1）
=0.73MPa＜[τ=2.0MPa]
挠度：
f=
=5×16.2×0.64/384×10×103×0.0000083）
=0.32mm（＜
=1.5mm）
③中隔板腹板部位（普通段）：
上层铺设10×10cm方木（鱼鳞云杉），间距10cm，需对此层方木进行验算，其中：
均布荷载：
q=73.43×0.20/（1.155×0.75）=16.95kN/m
跨中：
弯矩M=
=16.95×0.62/8
=0.76kN·m
净截面抵抗距：
Wji=
=
=0.000167m3
支点剪力：
Q=
=0.5×16.95×0.6
=5.085kN
毛截面惯距：
=0.000125m3
纵梁毛截面惯性矩：
=0.0000083m4
弯曲强度：
σw=
=0.76/0.000167
=4.5MPa＜[σw=13MPa]
剪切强度：
τ=
=5.085×0.000125/0.0000083×0.1
=0.765MPa＜[τ=2.0MPa]
挠度：
f=
=5×16.95×0.64/（384×10×103×0.0000083）
=0.344mm（＜
=1.5mm）
④顶板部位：
上层铺设10×10cm方木（鱼鳞云杉），间距15cm，需对此层方木进行验算，其中：
均布荷载：
q=47.63×0.25/（1.825×1）=6.52kN/m
跨中：
弯矩M=
=6.52×0.62/8
=0.3kN·m
净截面抵抗距：
Wji=
=
=0.000167m
支点剪力：
Q=
=0.5×6.52×0.6
=1.96kN
毛截面惯距：
=0.000125m3
纵梁毛截面惯性矩：
=0.0000083m4
弯曲强度：
σw=
=0.3/0.000167
=1.8MPa＜[σw=13MPa]
剪切强度：
τ=
=1.96×0.000125/（0.0000083×0.1）
=0.295MPa＜[τ=2.0MPa]
挠度：
f=
=5×6.52×0.64/（384×10×103×0.0000083）
=0.13mm（＜
=1.5mm）
经验算，方木最不利位置复核要求。
故全桥其余部位不再进行验算。
3.4上横梁16工字钢验算
上横梁采用16工字钢铺设，纵桥向间距为60cm，此层工字钢进行验算，其中：
中隔板腹板加厚段：
均布荷载：
q=155.6×0.6/（1.1×1.6）=53.05kN/m
16工字钢自重：
q=0.2KN/m
跨中：
弯矩M=
=（53.05+0.2）×0.452/8
=1.35kN·m
截面抵抗距：
Wx=0.0001409m3
支点剪力：
Q=
=0.5×53.25×0.45
=11.94kN
弯曲强度：
σw=
=1.35/0.000141
=9.5MPa＜[σw=145MPa]
剪切强度：
τ=
=11.94×0.0000081/（0.00001127×0.088）
=0.000097MPa＜[τ=85MPa]
挠度：
f=
=5×53.25×0.454/384×2.1×105×0.00001127）
=0.012mm（＜
=1.13mm）
上横梁采用16工字钢铺设，纵桥向间距为60cm，此层工字钢进行验算，其中：
中隔板部位：
均布荷载：
q=45.9×0.6/（1.135×0.5）=48.2kN/m
16工字钢自重：
q=0.2KN/m
跨中：
弯矩M=
=（48.2+0.2）×1.1352/8
=7.84kN·m
截面抵抗距：
Wx=0.0001409m3
支点剪力：
Q=
=0.5×48.4×1.135
=27.5kN
弯曲强度：
σw=
=7.84/0.000141
=55.6MPa＜[σw=145MPa]
剪切强度：
τ=
=27.5×0.0000081/（0.00001127×0.088）
=0.224MPa＜[τ=85MPa]
挠度：
f=
=5×48.4×1.1354/384×2.1×105×0.00001127）
=0.441mm（＜
=2.88mm）
顶板部位：
均布荷载：
q=47.63×0.6/（1.825×1）=15.7kN/m
16工字钢自重：
q=0.2KN/m
跨中：
弯矩M=
=（15.7+0.2）×1.8252/8
=6.62kN·m
截面抵抗距：
Wx=0.0001409m3
支点剪力：
Q=
=0.5×15.9×1.825
=14.6kN
弯曲强度：
σw=
=6.62/0.000141
=46.95MPa＜[σw=145MPa]
剪切强度：
τ=
=14.6×0.0000081/（0.00001127×0.088）
=0.19MPa＜[τ=85MPa]
挠度：
f=
=5×15.9×1.8254/384×2.1×105×0.00001127）
=0.97mm（＜
=2.88mm）
式中：
[σ]—钢材容许应力，查《钢结构设计规范》P21中附表3.4.。
1-1中Q235号钢其值为215MPa。
τ—钢材容许的剪应力，查《钢结构设计规范》P21中附表3.4.。
1-1中Q235号钢其值为123Mpa。
E—钢材弹性模量，查《路桥施工计算手册》P787附表3-19中取其弹性模量为2.1×105MPa。
I—钢材截面惯性矩，查《路桥施工计算手册》P797中附表3-31中取值为1127cm4。
W—槽钢截面抵抗矩，查《路桥施工计算手册》P797，取值为140.9cm3。
经验算，最不利位置采用I16工字钢间距为0.6m布置，工字钢的正应力、剪切强度、挠度计算均符合要求。
3.5贝雷梁验算
梁体自重及施工荷载通过I16工字钢传递到贝雷梁上，在本方案中贝雷梁验算以中隔梁断面作为研究对象，支架纵梁采用贝雷片三排单层不加强形式布置，横向截面布置根据箱梁具体结构布置，加厚段腹板下采用双排单层不加强贝雷片，贝雷片间距为450mm，共计4排。
普通腹板段下采用三排单层不加强贝雷片，贝雷片间距为450mm，共计3排。
3.5.1腹板加厚端：
查《贝雷片设计参数》表3.8-4双排单层不加强贝雷梁自重275kg/片，加配重1KN/m.
[Q]=490.5KN,[M]=1576.4KN.M,I=250497cm4=250497×104mm4
W=3578cm3
中隔梁位置为混凝土荷载最大处，以中隔梁位置作为计算断面，计算跨径为9m。
贝雷片整体能承受的最大弯矩[W]=1576.4×2=3152.8KN.M
最大剪力[Q]=490.5×2=981KN
混凝土截面均布荷载：
q1=4.23×26kN=110kN/m
q2=1×6=6kN/m
q3=（1.5×2.6）+（2.5+2+2）×2.6=20.8KN/m
支架承受的截面总荷载：
q=1.2×（q1+q2）+1.4×q3=168.32kN/m
M=ql2/8=168.32×9×9/8=1704.24KN.M＜（[W]=3152.8KN.M）
Q=ql/2=757.44KN＜（[Q]=981KN）
每片贝雷片承受荷载：
q’=168.44KN/M/4=42.11KN/M
fq’=（5q’L4）/（384EI）=（5×42.11×94）/（384×2.1×105×250497×104）
=6.8mm＜﹙[f]=22.5mm﹚
3.5.2普通腹板段：
查《贝雷片设计参数》表3.8-4三排单层不加强贝雷梁自重275kg/片，加配重1KN/m.
[Q]=698.9KN,[M]=2246.4KN.M,I=250497cm4=250497×104mm4
W=3578cm3
混凝土截面均布荷载：
q1=2.426×26kN=63.1kN/m
q2=1×6=6kN/m
q3=（1.5×2.6）+（2.5+2+2）×2.6=20.8KN/m
支架承受的截面总荷载：
q=1.2×（q1+q2）+1.4×q3=112.04kN/m
M=ql2/8=112.04×9×9/8=1134.4KN.M＜（[W]=2246.4KN.M）
Q=ql/2=504.2KN＜（[Q]=698.9KN）
每片贝雷片承受荷载：
q’=112.04KN/M/3=37.3KN/M
fq’=（5q’L4）/（384EI）=（5×37.3×94）/（384×2.1×105×250497×104）
=6.05mm＜﹙[f]=22.5mm﹚
经检算刚度满足要求。
3.6双拼40b工字钢验算
双拼I40b工字钢计算:
共五排柱子,在第二排柱子处所受反力最大，
故只需计算第二排
弯矩图：
剪力图;
3.6.1跨中双拼I40b工字钢正应力计算：
=369.4/（0.001139×2）
=162.16Mpa（＜[σ]=220）
3.6.2跨中双拼I40b工字钢挠度计算:
f=
=5×357.14×2.80/（384×2.1×103×0.00022781×2）
=2.98×10-3m（＜2.8/400=7×10-3m）
3.7立柱受力验算
支点反力（钢管柱）：
横向每排2根钢管，最长钢管长度以14m计。
回转半径：
i=17.3cm
长细比：
λ=l/i=1400/17.3=80.9＜[λ]=150
钢管柱稳定性验算：
《路桥施工计算手册》中P437中规定：
N≤φ×A×[σ]
φ×A×[σ]=0.651×16296.6×215=2280.9KN
[σ]—钢材轴向容许应力，查《路桥施工计算手册》P787中附表3-20中Q235号钢其值为215MPa。
Aji—钢管柱净截面面积。
Aji=16296.6mm2
φ—轴向受压构件的纵向弯曲系数，求的长细比λ=l/i=1400/17.3=80.9，查《路桥施工计算手册》P789附表3-26得φ=0.651。
N≤[N],钢管柱的稳定承载力满足稳定要求。
3.7基础承载力验算
3.7.1基础局部承压验算
钢管柱上部、底部焊接L=800mm×800mm×10mm钢垫板，钢管柱底部设条形基础，基础尺寸为：
4m×1m×1m。
钢管柱受到最大压力为1145.6KN，该力直接作用于混凝土条形基础上，考虑局部承压可能造成破坏，需要对混凝土条形基础的局部承压进行验算，根据《公路桥涵设计规范》，素混凝土局部承压计算公式为：
Nc≤0.6*β*Ra*Ac
Ra—基础混凝土标号，这里取C25抗压设计强度16.7Mpa；
β--混凝土局部承压提高系数，其值通常大于1；
Ac—混凝土局部承压面积，Ac=0.8×0.8=0.64m2
则混凝土局部承压的最小容许承载力为：
[Nc]max=0.6×β×Ra=0.6×1×16700×0.64=6412.8KN
Nc=1145.6KN<[Nc]=6412.8KN
经验算混凝土条形基础局部承压满足要求。
3.7.2地基承载力验算
对于钢管立柱支撑在条形基础上时，通过钢管将上部荷载传给基础和地基，外侧两根钢管传力，R1=1145.6KN，R2=926.4KN，所以基础承受的总荷载：
R=R1+R2=2072KN
下部采用尺寸4m×1m×1m的C25混凝土条行基础作为承压面，因此基地应力为
σ=
=2072/4=518kpa=0.518Mpa
根据《公路桥涵设计通用规范》第24页表4.3.1-2车辆荷载的主要技术指标可知车辆荷载的最大值在后轮上，该值为2×140kN÷（0.6×0.2）m2=2.33MPa，因此该路面承载力应大于该值，所以地基承载力满足要求。
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