钢管桩和贝雷片架空支架计算书.docx
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钢管桩和贝雷片架空支架计算书
支架设计计算
1、支架结构
1.1、满堂式支架形式
满堂式钢管支架钢管外径4.8cm，壁厚0.35cm。
支架顺桥向纵向间距0.8m，横桥向横向间距腹板底为0.4m，中部空心位置为0.975m，其余为0.8m，纵横水平杆竖向间距1.2m。
无盖梁的桥墩部分需加密钢管支架。
在顶托上沿线路方向安放2根D48壁厚3.5mm的钢管，在钢管上横向间距30cm安放10×10cm的方木横梁。
1.2、钢管高支架形式
现浇箱梁高支架由Ф630mm，壁厚10mm钢管桩，I56a工字钢横梁及贝雷片纵梁组成。
每一跨单幅布置24根钢管桩，墩身完工后进行Ф630mm钢管桩施打，钢管桩与钢管桩之间用[16a槽钢焊接连接系，用I56a工字钢作横梁、贝雷片作纵梁，在贝雷片纵梁上铺设间距为50cm的I10工字钢横梁，然后再纵向铺设间距为30cm的10×10mm木枋。
2、计算依据
1、《路桥施工计算手册》；
2、《钢结构设计规范》；
3、《公路桥涵施工规范》；
4、《金九大桥施工组织设计》；
5、国家部委制定的其它规定、规程、规范。
3、支架受力计算
工况一、选取2m高箱梁进行验算（满堂支架）
箱梁腹板为箱梁最大集中荷载处，以此作为自重验算。
如下图。
竖向荷载
永久荷载（分项系数取1.2）：
①模板及连接件的自重力800N/m2
②可变荷载（分项系数取1.4）：
③施工荷载1000N/m2
④混凝土倾倒荷载2000N/m2
⑤振捣荷载2000N/m2
合计5800N/m2
箱梁各部位荷载简化表
序号
部位
部位
起点
终点
起点砼厚度（cm）
荷载大小
（KN/m2）
累加其它荷载（KN/m2）
终点砼厚度（cm）
荷载大小
（KN/m2）
累加其它荷载（KN/m2）
1
B区
腹板位置
200
53
58.8
200
53
58.8
2
A区
翼板位置
200
45
50.8
200
45
50.8
3
C区
空心位置
28
8.3
14.1
28
8.3
14.1
根据上表利用空间有限元软件MIDASCIVIL2006根据实际现浇支架搭设建立现浇梁段的模形，模形取梁段端最重位置进行模拟。
建模效果图如下：
按最梁端最大荷载支架的受力加载。
腹板处：
每区格面积为0.4×0.8=0.32m2
每根立杆承受的荷载为0.32m×58.8KPa=18.8KN
梁体空心处：
每区格面积为0.8×0.975=0.78m2
每根立杆承受的荷载为0.78m2×14.1KPa=11KN
立杆承受荷载取最大值即：
18.8KN
用midascivil2006有限元软件计算得最大支反力为19.4KN，与计算结果相近
用φ48×3.5mm钢管，A=489mm2
钢管的回转半径为：
i=
/4=
/4=15.8mm
（1）、立杆计算
强度计算：
立柱的受压应力为：
σ=N/A=18.8KN/489=38.5N/mm2<[σ]=205N/mm2
按稳定性计算支柱的受压应力：
计算杆件为竖杆，计算长度1.2米，按两端铰接考虑，杆件的长度系数取μ=1
长细比λ=μL/i=1200/15.8=75.95
查表得：
折减系数φ=0.754
σ=F/A=18.8KN/489mm2=38.5N/mm2<φ[σ]=0.754×205=152.7N/mm2
受力满足要求
计算钢管最大应力值为39.6MPa，小于钢材的设计应力值170Mpa，满足要求。
钢管支架产生的弹性变型最大值为1.96mm，满足施工要求。
（2）、面板计算
1）、计算简图
底模面板取12mm厚度（材料种类取A-3类），木枋间距0.3m，面板按四跨连续梁计算，如图所示，取1.2m宽面板验算，混凝土的压力
q=F/l=58.8KN/1.2=49000N/m
2）、强度验算
跨度/板厚=300/12=25＜100，属小挠度连续板，查“荷载与结构静力计算表”，得弯矩系数Km=-0.071。
M=
=0.071×49000×0.32=313N·.m
取1.2m宽板带计算，截面抵抗矩
W=
/6=1.2×0.0122/6=2.9×10-5m3
面板的最大应力为：
σ=M/W=10.8×106N/m2<σw=12×106N/m2（A-3类木材）
满足要求
3）、挠度验算
松木的弹性模量E=9×109N/m2，I=1×0.0123/12=2.07×10-5
查“荷载与结构静力计算表”，得挠度系数Kf=0.632。
f=Kf（ql4/100EI）=0.632×（49000×0.34）/[100×9×109×（4.86×10-7）]=0.15mm满足要求
（3）、横向顶木枋计算
1）、计算简图
横向顶木枋是面板的支撑，间距0.3m，取0.3米宽度受力为一根顶木枋的受力，按三跨连续梁计算，其计算简图如图所示，荷载为：
q=58800×0.3=17640N/m
查“荷载与结构静力计算表”，得弯矩系数Km=-0.1。
所以弯矩为
M=Kmql2=0.1×17640×0.42=282.2N·m
W=（bh2）/6=（0.1×0.12）/6=1.67×10-4m3
I=（bh3）/12=（0.1×0.13）/12=8.33×10-6m4
纵向木枋最大弯曲内力：
σ=M/W=282.2/（1.67×10-4）=1.69×106N/m2<σw=12×106N/m2（许可弯曲应力）
满足要求
2）、挠度验算
查“荷载与结构静力计算表”，得跨中最大挠度系数Kf=0.677。
f=Kf（ql4/100EI）=0.677×（17640×0.44）/（100×9×109×8.33×10-6）=0.05mm满足要求
（4）纵向底钢管计算
1）、计算简图
纵向底梁是采用双D48㎜厚3.5㎜厚钢管，横向木枋间距0.3米，跨度0.4米，横向木枋间距较小传递下来的力可简化为均部荷载，纵向底钢管按三跨连续梁计算，其计算简图如图所示，荷载为：
q=58800×0.4/2=11760N/m
2）、强度验算
查“荷载与结构静力计算表”，得弯矩系数Km=-0.1。
所以弯矩为
M=Kmql2=0.1×11760×0.82=752.6N•m
W=
=5079mm3
I=
=1.21×105mm4
横向钢管最大弯曲内力：
σ=M/W=752.6/5079=148×106N/m2<σw=170×106N/m2
满足要求
3）、挠度验算
查“荷载与结构静力计算表”，得跨中最大挠度系数Kf=0.677。
f=Kf（ql4/100EI）=0.677×（11760×0.84）/（100×2.06×108kN/㎡×1.21×105mm4）=1.5mm满足要求
工况二、现浇箱梁标准段高支架验算（右幅6#墩~10#墩）4x21为例进行计算
现浇箱梁横断面
钢管高支架箱梁各部位荷载简化表
序号
部位
部位
起点
终点
起点砼厚度（cm）
荷载大小
（KN/m2）
累加其它荷载（KN/m2）
终点砼厚度（cm）
荷载大小
（KN/m2）
累加其它荷载（KN/m2）
1
B区
腹板位置
200
53
58.8
200
53
58.8
2
A区
翼板位置
200
45
50.8
200
45
50.8
3
C区
空心位置
28
8.3
14.1
28
8.3
14.1
根据荷载其受力如下图所示
受力图如下：
贝雷片具体参数如下：
****************************************8材料：
16Mn，弦杆2[10a槽钢（C100×48×5.3/8.5，间距8cm），腹杆I8（h=80mm，b=50mm，tf=4.5mm，tw=6.5mm），贝雷片的连接为销接
方木选用A3型。
采用Civil2006计算程序计算。
1、方木、受力验算：
方木内力图
计算得方木内力为9.39Mpa<12Mpa，满足要求。
贝雷片内力图
由受力分析得出贝雷片最大应力为：
M=-173MPa。
2、56a工字钢受力计算
I56a弯矩图
其中中跨位置的I56a工字钢受力最大
由受力分析得出I56a工字钢最大弯矩为：
M=-178kN·m，位于第3个支点。
σ=M/W=17800/2340×10-6=76Mpa<σw=170Mpa
采用Civil2006计算程序计算如下图：
I56a应力图
由图得σ=78.9Mpa强度满足要求
支架变型图
*********************************************************************************************************************************************************************************由图得支架最大变形为11.3mm，满足要求。
3、钢管桩受力计算
钢管桩受竖向荷载图
计算得出钢管桩最大受力为723.7kN。
根据现场施工要求，桩的最大自由长度为10m，为加强支架的整体稳定性，桩与桩之间设置两道[16a槽钢斜撑。
钢管桩斜撑应力图
计算得斜撑最大应力为43.7Mpa<[σ]=170Mpa，满足要求。
钢管桩拟打入土深度10m左右，以确保入岩深度。
根据地质资料，穿过的土层如下图。
（1）、单桩轴向受压容许承载力：
用90KW振动锤施打管桩，按入土深度10m计算。
开口钢管桩的极限承载力为：
为桩周长3.14×0.63＝1.98m
、
分别为桩的极限侧阻力标准值、桩的极限端阻力标准值
为桩端土塞效应系数，对于敞口钢管桩，当
时，
；当
时，
为桩端进入持力层深度
为钢管桩外径
为桩底有效面积＝3.14×0.63×0.01＝0.0198
根据地质资料得
分别为30kPa、45kPa；忽略
代入公式
＝1.98×（4×30+6×45）＝772.2KN＞723.7kN
（2）、按强度计算：
综上所述。
钢管桩承载力满足要求。
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