西平线现浇梁钢管支墩贝雷架支架检算.doc
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新建铁路西安至平凉线XPS-3标段
西平线48m现浇箱梁施工
钢管支墩贝雷架组合支架检算书
中铁一局西平铁路工程指挥部第二项目部
二OO九年十一月甘肃·庆阳
一、工程概述
我项目部管段内有特大桥7座，其中6座跨泾河，跨泾河主河道采用48m、64m大跨箱梁设计，共计48m箱梁56孔，64m箱梁5孔，为我项目部重点控制工程。
大跨分布及桥高情况：
61孔箱梁分布在6座桥上，其中，店子沟特大桥48m箱梁4孔（1孔在河道内），杨家河特大桥48m箱梁20孔（2孔在河道内），任家河特大桥48m箱梁12孔（6孔在河道内），长庆桥特大桥48m箱梁6孔（2孔在河道内），蔡家嘴特大桥48m箱梁6孔（3孔在河道内），吊堡子特大桥48m箱梁8孔，64m箱梁5孔（4孔在河道内）。
桥面距地面高度13～20m（箱梁高4.05～5.15m）。
有18孔大跨在泾河主河道上，河道水面宽60～120m,水深1.2～1.5m.48m简支箱梁梁顶面宽4.9m，梁底面宽3.0～3.3m，梁高4.05m，C55砼238m3，重约620t.
拟定：
跨主河道现浇箱梁支架采用钢管支墩贝雷架。
二、钢管支墩贝雷架支架结构的布置（拟定）
钢管支墩材料采用外径φ426～526mm，内径410～510mm，壁厚8mm的卷板焊接钢管，钢管支墩高10～12m，纵向布置8排，间距如下图所示：
3m
2.1m
3m
3m
12m
6mm
12m
2.1m
6mm
49.2m
墩中心线
墩中心线
48m跨钢管支墩纵向布置尺寸示意图（方案一）
3m
2.1m
3m
3m
9m
9mm
9m
2.1m
9mm
49.2m
墩中心线
墩中心线
48m跨钢管支墩纵向布置尺寸示意图（方案二）
每排支墩横桥向布设4根，中间2根间距2.3m，两边的间距3.35m，钢管支墩中心距宽度9m;全跨布置8排×4根=32根钢管支墩，每排支墩和排距3m的支墩两排间用10#槽钢进行纵横向连接，步距3m，并交叉设置剪刀撑。
每排钢管支墩上面担2根40b工字钢，长度10m，上面摆放可调钢楔。
在可调楔块上面架设贝雷架，贝雷架每片长3m、高1.5m、重250kg，整跨布置10排,每排15片，计166片（墩两侧增加16片）,排距为:
1.0m×4+1.0m×2+1.0m×4（构造需要）
在贝雷架上横向摆放10#槽钢，间距90cm,长10m，共54根；在槽钢上梁底板范围内纵向铺设10×10方木，间距30cm,方木上铺设18mm厚的胶合板作底模。
三、支架检算
※梁体断面图（依据“48预应力砼简支箱梁施工图”）
1、荷载（全桥按梁Ⅳ断面及计算宽度5m考虑）
（1）现浇箱梁C55砼自重（断面积取5.3m2计算）q1=5.3×26=137.8KN／m
（2）外模B）6#Lp3：
q2=17.9KN／m
（3）内模：
q3=2.14H-j. |eKN／m
（4）胶合板：
q4=3.3×0.018×8KN/m3=0.5KN／m
（5）10×10cm方木：
q5=12×0.1×0.1×5KN/m3=0.6KN／m
（6）横向槽钢（10#）q6=54×5m×100÷1000÷48=0.6KN／m
（7）砼施工倾倒荷载：
q7=4.0KPa×5m=20KN／m'E-FO_N
（8）砼施工振捣荷载：
q8=2.0KPa×5m=10KN／m） 7Ixz1I9g
（9）施工机具人员荷载：
q9=2.5KPa×5m=12.5KN／m
（10）风载：
（基本风压）q10=0.6KPa×5m=3KN／m
（11）贝雷架：
q11=15片×3÷45×2.5=2.5KN／m
（12）40b工字钢：
P1=5m×16根×73.878kg/m=59.1KN
（14）钢管支墩：
（16根）P2=16×2×12×136kg／m=522.2KN
2、强度和刚度检算）Gb,^NGr
（1）胶合板底模（检算略）
（2）10×10cm方木（检算略）（3）10#槽钢（检算略）
（4）贝雷架
①贝雷架在梁底板下纵向布设3排，单排贝雷架上所受荷载组合：
q1～q11=207.5KN／m×1.3÷3=89.9KN／m
根据贝雷架产品说明书查得贝雷架力学特征如下：
wC`R>）惯性矩：
I=250497.2×104mm4
抵抗矩：
W=3578.5×103mm3
承受最大弯矩：
M=788.2KN·m
承受最大剪力：
Q=245.2KN
.Dw,"VH贝雷架间距按中间最大跨度1200cm考虑,按简支梁进行计算:
最大弯矩：
（不可）
弯曲应力：
（不可）
最大挠度：
（不可）
②贝雷架在梁底板下纵向布设5排，单排贝雷架上所受荷载组合：
q1～q11=207.5KN／m×1.3÷5=54KN／m
.Dw,"VH贝雷架间距按中间最大跨度1200cm考虑,按简支梁进行计算:
最大弯矩：
（不可）
弯曲应力：
（可）
最大挠度：
（不可）
③贝雷架在梁底板下纵向布设5排，单排贝雷架上所受荷载组合：
q1～q11=207.5KN／m×1.3÷5=54KN／m
.Dw,"VH贝雷架间距按中间最大跨度900cm考虑,按简支梁进行计算:
最大弯矩：
（可）
弯曲应力：
（可）
最大挠度：
（可）
（5）40b工字钢
根据贝雷架受力简图，计算得各排支墩上工字钢中间5m范围受力为：
第一排207.5×3.694=766.5KN,第八排207.5×3.694=766.5KN,
第二排207.5×7.57=1570.8KN,第七排207.5×7.57=1570.8KN,
第三排207.5×5.194=1077.8KN,第六排207.5×5.194=1077.8KN,
第四排207.5×6.042=1253.7KN,第五排207.5×6.042=1253.7KN,
根据以上数据得：
第二，七排工字钢上横向5m范围所受荷载（最大）为：
207.5×7.57×1.3=2042KN
第一，八排工字钢上横向5m范围所受荷载（最小）为：
207.5×3.694×1.3=996.5KN
40b工字钢力学特征如下：
wC`R>）惯性矩：
I=22800×104mm4
抵抗矩：
W=1140×103mm3
①取第二，七排工字钢上横向5m范围所受荷载（最大）为2042KN（均布荷载为408.4KN/M）,.Dw,"VH工字钢下支墩间距（每排5根）：
中间200cm，外侧250cm考虑,按2跨连续梁进行计算:
B
B
A
2m
2m
0.5m
0.5m
2.5m
q=408.4KN/m
40b工字钢受力简图
2.5m
支墩A支座反力（最大）：
1.876×408.4=766.2KN
支墩B支座反力（较小）：
1.562×408.4=637.9KN
最大弯矩：
弯曲应力：
（满足）
最大挠度：
（满足要求）
最大剪力：
最大剪应力：
（可）
②取第二，七排工字钢上横向5m范围所受荷载（最大）为2042KN（均布荷载为408.4KN/M）,工字钢下支墩间距（每排4根）：
中间300cm，外侧300cm考虑,按3跨连续梁进行计算:
A
3m
1m
1m
3m
q=408.4KN/m
40b工字钢受力简图
3m
A
支墩A支座反力：
（3÷2+1）×408.4=1021KN
最大弯矩：
弯曲应力：
（满足）
最大挠度：
（满足要求）
最大剪力：
最大剪应力：
（可）
3、稳定性计算DtF}QvA
已知钢管采用φ426（外径）×6.0mm，钢管上下每3m设纵横联系杆,钢管支墩高15m，按两端铰接μ=1，回转半径
钢管截面积A=7916.8mm2,
单根钢管支墩所受荷载（按较大1个计算）：
1021KN
λ=μl/i=15000/148.5=101CxF-Z7'
λs＜λ＜λp=102
属中柔度杆，则用经验公式计算临界力：
σcr=a-bλ=304-1.12×101=191MPa
实际σ=N/A=1021000÷7916.8=129MPa＜σcr=191MPa
（实际应力小于临界应力，稳定性满足）
另外，根据《钢结构设计规范》附录C的C-1查得：
稳定系数φ=0.637r0,>3"
N/（φA）=1021000÷（0.63×7916.8）=204.7MPa≤〔σ〕=205MPa^b-18~s
（稳定性符合要求）
4、地基承载力算
* fc-gAj 设定每个钢管支墩底焊接600×600×20mm钢板，下面设置直径125cm桩基或直径150cm桩基。
①每排按5根支墩布置，中间单根钢管支墩所受荷载最大的为：
766.2KN÷1.3=589.4KN
该单根支墩对砼基础产生的压应力为：
σ1=589400÷（600×600）=1.6MPa
C25砼基础对基地产生的压应力为：
σ2=589400÷（3.14159×6252）=480KPa
采用直径150cm桩基对基地产生的压应力为：
（σ2）=589400÷（3.14159×7502）=334KPa
②每排按4根支墩布置，中间单根钢管支墩所受荷载最大的为：
1021KN÷1.3=785.4KN
该单根支墩对砼基础产生的压应力为：
σ1=785400÷（600×600）=2.2MPa
C25砼基础对基地产生的压应力为：
σ2=785400÷（3.14159×6252）=640KPa
采用直径150cm桩基对基地产生的压应力为：
（σ2）=785400÷（3.14159×7502）=444KPa
结论:
根据以上验算得知,支架按下列要求搭设:
1、钢管支墩材料采用外径φ426～526mm，内径410～510mm，壁厚8mm的卷板焊接钢管；
2、钢管支墩高10～12m，纵向布置8排，考虑施工及成本,每排支墩横桥向布设4根，中间2根间距3m，两边的间距3.0m，间距布置如支墩受力间图。
3、钢管支墩纵向中心距宽度9m（见方案二图）;全跨布置8排×4根=32根钢管支墩，每排支墩和排距3m的支墩两排间用10#槽钢进行纵横向连接，步距3m，并交叉设置剪刀撑。
4、每排钢管支墩上面担2根40b工字钢，长度12m，上面摆放可调钢楔。
5、在可调楔块上面架设贝雷架，贝雷架每片长3m、高1.5m、重250kg，整跨布置10排,每排15片，计166片（墩两侧增加16片）,排距为:
1.0m×4+1.0m×2+1.0m×4（构造需要）
6、在贝雷架上横向摆放10#槽钢，间距90cm,长10m，共54根；在槽钢上梁底板范围内纵向铺设10×10方木，间距30cm,方木上铺设18mm厚的胶合板作底模。
7、每个钢管支墩底焊接650×650×20mm钢板，下面设置直径150cm桩基，基底承载力必须达到500KPa（安全系数为1.13）,根据泾河实际情况桩长应在8～10m，并保证桩底坐落在坚硬的岩层（基底承载力必须达到500KPa）上面
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