37双层贝雷梁检算书.docx

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37双层贝雷梁检算书

xx北站2号大桥

3B-7B墩4x32m道岔连续梁支架验算书

（双层贝雷钢管立柱结构）

计算：

复核：

xxxx集团公司京福铁路客专闽赣Ⅶ标项目经理部

二〇xx年八月

附件一：

xx北站2号大桥

3B-7B墩4x32m道岔连续梁支架验算书

一、方案说明

xx北站2号大桥3B-7B墩4x32m道岔连续梁支架体系采用双层贝雷片钢管形式，无中支墩，螺旋钢管支撑于承台表面，钢管顶铺设纵向垫梁，纵向垫梁上安装沙箱、横向垫梁、双层贝雷片，贝雷片上铺设分配梁、方木、竹胶板底模。

布置图如下：

横桥向布置图

顺桥向布置图

二、材料参数

1.钢管支柱采用Φ630×10mm螺旋钢管，计算高度取25.5m，横纵桥向间距按照上图布置，横斜撑每隔6m高设置一组，钢管与墩柱每隔10m进行附着连接；

2.贝雷梁采用国产321型贝雷桁架，单片长3m、高1.5m、重270kg,共布置25排双层贝雷片；

3.分配梁采用I16a工字钢，布置间距为60cm；

4.方木截面尺寸为10cm×10cm，布置间距为30cm；

5.垫梁采用三拼I45a工字钢组焊；

6.钢管间横撑采用[14a槽钢，斜撑采用L100×100×8mm角钢；

7.材料：

贝雷桁架采用16Mn钢，钢管支架及分配梁采用A3钢；

8.钢管贝雷梁支架计算净跨度取25.5m。

三、受力检算

检算依据：

A3钢许用应力为215MPa，16Mn钢许用应力为273MPa，方木抗弯强度设计值为13MPa，抗剪强度设计值为2.7MPa；梁许用挠度为L/400；单排双层贝雷梁许用弯矩为1632.7kN·m，许用剪力为245.2kN。

㈠荷载计算

1.恒载

①.箱梁

计算截面取墩柱两侧箱梁截面，见下图：

（面积单位㎡、长度单位mm）

箱梁计算截面图

混凝土的容重取26kN/m3,每延米砼重13.68m³×26kN/m³=355.68kN

②.钢模板、10cm×10cm方木、竹胶板体系

钢模板取15kN/m（两侧翼缘板范围之和），方木、竹胶板部分2kN/m（底板范围）作用于其下的支撑体系上。

③.分配梁、垫梁、贝雷片、钢管

根据所选材料软件自动计算。

2.活载

人员、机具施工荷载：

取2.5kN/m2；

3.每延米荷载

考虑到荷载的加载偏差和支架等材料可能使用旧材料，需要对荷载强度进行折减，故，验算恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4，验算荷载如下。

F=（355.68+15+2）×1.2+2.5×1.4=450.716kN

㈡结构检算

①、采用软件验算

结构检算采用Midas/CivilV6.7.1做有限元分析

A．材料：

贝雷桁架弦杆和腹杆采用16Mn，其余采用A3钢

B．截面：

a．分配梁采用I16a工字钢

b．贝雷桁架弦杆采用双[100槽钢、腹杆采用I80工字钢

c．垫梁采用三拼I45a工字钢

d．立柱用Φ630×10mm圆钢管

e．连接系采用[14a槽钢和L100×10mm角钢

C．边界条件：

钢管下部设定为铰支。

D．荷载：

根据箱梁截面在底板、腹板及翼缘板范围分别布置相应荷载。

根据上述条件建模如下：

模型整体布置图

最大反力为765kN，位于较短翼缘板侧腹板处钢管

最大变形位移为-47mm

A3钢最大应力为125MPa<[σ]=215MPa，位于钢管支架顺桥向垫梁

16Mn钢最大应力为243MPa<[σ]=273MPa，位于支点贝雷桁架腹杆处。

②采用公式验算

（1）贝雷梁验算

A、弯矩验算

贝雷梁最大弯矩：

Mmax=qL2/8=450.716×25.5×25.5÷8=36634.8kN·m

允许弯矩：

[M]=1632.7×25=40817.5kN·m

Mmax=36634.8kN·m＜[M]=40817.5kN·m

满足要求。

B、剪力验算

贝雷梁最大剪力：

Qmax=qL/2＝450.716×25.5÷2=5746.6kN

允许剪力：

[Q]=245.2×25=6130kN

Qmax=5746.6kN＜[Q]=6130kN

满足要求。

贝雷桁架内力符合要求。

（2）方木验算

方木受力最大位置位于腹板下，方木截面为10cm×10cm，

间距为30cm，跨度60cm；腹板砼高度3.05m则方木上每延米荷载为:

q=0.3×26×3.05×1.2=28.55kN/m

A、弯曲应力验算

最大弯矩：

Mmax=ql2/8=28.55x0.6x0.6/8=1.28KN·m

最大弯曲应力：

σmax=Mmax/Wx=1.28x106N·mm/166.7x103mm3=8.22MPa

方木的最大允许弯矩为13MPa

σmax=8.22MPa＜13MPa

满足要求。

B、剪力验算

最大支点反力为：

F=ql/2=28.55kN/m×0.6÷2=8.52KN

最大剪应力为：

fmax=8.52÷0.1÷0.1=852KPa=0.852MPa

方木的最大需用剪应力为2.7MPa

fmax=0.852MPa＜2.7MPa

抗剪强度满足要求。

（3）钢管稳定性验算

立柱钢管直径630mm，壁厚10mm，因为壁厚

小于20倍的钢管直径，所以属于薄壁钢管。

=9.36×108mm4

A=1.95×104mm2

E=2.06x108kN/m2

i=219.23mm

其中r表示钢管圆心到外壁与内壁中线的距离，r=31.5-0.5=31cm，

为壁厚1cm，长度系数μ=0.7。

长细比：

λ=μl/i=0.7×25.5÷0.21923=81.42，介于λs=60与λp=100之间。

故应采用公式计算临界应力：

σcr=a-bλ=310-1.14×86.21=211.721Mpa

临界荷载：

Pcr=σcrA=211.721×103×1.95×10-2=4128.6kN

稳定安全系数：

nw=Pcr/Pmax=4128.6÷765=5.4﹥nst=3

即稳定系数大于钢结构规范要求。

因此钢管是稳定的。

（4）I16横向分配梁验算

I16横向分配梁截面积为26.1cm²，间距为60cm，腹板下分配梁每延米荷载为：

q=3.05x26x0.6x1.2=57.1KN/m

A、剪力验算

支点反力：

F=57.1x0.45÷2=12.8KN

最大剪应力为：

fmax=12.8÷0.00261=4904KPa=4.9MPa

fmax=4.9MPa＜[f]=125MPa

抗剪强度符合要求。

B、弯曲应力验算

最大弯矩为：

Mmax=ql²/8=57.1x0.45x0.45/8=1.45KNm

最大弯曲应力为：

σmax=Mmax÷Wx=1.45÷141÷10-6=10283KPa=10.3MPa

小于A3钢的允许弯曲应力215MPa。

弯曲应力满足要求。

故，分配梁满足要求。

（5）3I45a垫梁验算

单根I45a横向分配梁截面积为102cm²，最大跨度2.5m，根据横截面图计算中腹板下每根I45a工字钢垫梁每延米荷载为：

q砼=（2.14+1.12+0.93）÷（0.7+2.503）x25.5x26÷2÷3

=144.55KN/m

q模板=2x25.5÷2÷3=8.5KN/m

qI16=0.205x（25.5÷0.6）÷2÷3=1.45KN/m

q贝雷梁=0.95x（1÷0.45）x25÷2÷3=8.80KN/m

q=（144.55+8.5+1.45+8.80）x1.2=195.96KN/m

A、剪力验算

支点反力：

F=195.96x2.5÷2=244.95KN

最大剪力为：

fmax=244.95÷0.0102=24014.7KPa=24.0MPa

fmax=24.0MPa＜[f]=125MPa

抗剪强度符合要求。

B、弯曲应力验算

最大弯矩为：

Mmax=ql²/8=195.96x2.5x2.5/8=153.1KNm

最大弯曲应力为：

σmax=Mmax÷Wx=153.1÷1430÷10-6=107063KPa=107.06MPa

107.06MPa小于A3钢的允许弯曲应力215MPa。

弯曲应力满足要求。

故，垫梁满足要求。

（6）基础承载力检算

支架钢管底托置于C30混凝土上。

钢管立柱承受的最大支反力为

，底托大小为70cm×70cm，混凝土基础所需承载力：

由于双层贝雷梁结构的钢管立柱均在承台上，承台混凝土强度等级为C30，故，承台基础满足施工要求。