64m边跨支架计算.docx

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64m边跨支架计算

新建铁路宝鸡至兰州客运专线甘肃段站前工程

BLTJ-10标段

碱窝川东河特大桥跨天定高速公路

（40+64+40）m连续梁边跨现浇支架计算书

批准：

翟新分

审核：

侯奇

编制：

张银宝

中国水电路桥公司宝兰客专甘肃段10标项目经理部

二0一三年五月

目录

1、计算依据1

2、工程概况1

3、支架设计1

3.1设计方案1

3.2直线段情况2

3.3主要设计参数3

4、材料主要参数及截面特性3

5、计算4

5.1建立计算模型4

5.2受力验算4

5.3支架结构变形情况5

5.4φ630mm钢管受力检算7

6、φ630mm钢管基础检算8

6.1承台局部承压检算8

6.2φ80cm钻孔桩基础检算9

7、结论10

碱窝川东河特大桥（40+64+40）m连续梁

边跨现浇段支架计算书

1、计算依据

⑴《碱窝川东河特大桥64m跨直线段支架设计图》

⑵《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62--2004）

⑶《钢结构（第三版）》（武汉理工大学出版社）

⑷《路桥施工计算手册》（人交版）

⑸《结构力学》、《材料力学》（高教版）

⑹《结构设计原理》（人交版）

2、工程概况

碱窝川东河特大桥梁体采用（40+64+40）m三跨单箱单室变高度直腹板预应力砼连续箱梁结构，主墩墩顶5.0m范围内梁高相等，梁高6.05m，跨中及边跨墩墩顶现浇段梁高3.05m，梁底曲线为1.8次抛物线。

箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽6.7m，单侧悬臂长2.75m，悬臂端部厚0.248m，悬臂根部厚0.65m，箱梁腹板厚度由箱梁梁体主墩墩顶根部0.85m变至跨中及边墩支点附近梁段0.48m；底板在箱梁梁体主墩墩顶根部厚1.2m变至跨中及边跨直线段厚0.4m；顶板厚0.4m，其中箱梁梁体墩顶根部加厚至0.8m。

顶板设90*90cm的倒角，底板设60*30cm的倒角。

箱梁在中墩及边墩墩顶设置横隔墙，中墩墩顶横隔墙厚2m，该处横隔墙设置1.75*1.5m（高*宽）的过人洞；边墩墩顶横隔墙厚1.5m，该处横隔墙设置1.25*1.5m（高*宽）的过人洞。

箱梁每个梁段各腹板距梁顶1.5m处设置Φ10cm的通风孔，在中墩墩顶两侧及边墩一侧箱梁底板设置Φ16cm的泄水孔，在箱梁顶面两侧悬臂处每隔4m左右分别设置Φ10cm的桥面泄水孔。

箱梁划分为35个梁段，边跨现浇段长7.75m，采用支架现浇。

3、支架设计

3.1设计方案

直线段支撑模板体系利用630mm螺旋管为支撑结构，在其上设置3I45a的双工字钢作为横梁，纵梁采用I25a，纵梁上置I12.6横向分配梁,其间距60cm。

具体布置情况见下图：

图1直线段支架布置示意图（147#）

图2直线段支架布置示意图（150#）

3.2直线段情况

碱窝川东河特大桥64m跨边墩直线段横向桥向宽12.2m，直线块墩身外侧分别悬臂6.05m（150#）、5.95m（147#）。

其中底板厚40cm，腹板厚48cm，顶板厚40cm。

直线段侧面图见图3，正面图见图4。

图3直线段侧面图

图4直线段正面图

3.3主要设计参数

1、直线段砼自重：

混凝土容重按26.5KN/m3计算；

2、《荷载规范》，恒载系数为1.2；

3、型钢自重：

按标准容重78.5KN/m3计。

4、材料主要参数及截面特性

⑴Q235钢弹性模量E=2.1×1011Pa，剪切模量G=0.81×105MPa，密度ρ=7850kg/m3；

Q235钢轴向容许应力[σ]=140MPa，弯曲容许应力[σw]=140MPa，剪切容许应力

=110MPa；

⑶容许挠度[f]=L/400；

⑷I25a工字钢截面面积A=48.5cm2，

5017cm4。

⑸I45a工字钢截面面积A=102cm2，

32241cm4。

⑹I12.6a工字钢截面面积A=18.1cm2，

488cm4。

5、计算

5.1建立计算模型

采用Midas6.71进行模拟计算碱窝川东河特大桥64m跨边墩直线段支架，对支架结构受力情况进行分析。

直线块支架计算模型如下图5：

图5直线块支架计算模型（Midas6.71）

5.2受力验算

⑴I12.6a横向分配梁工字钢受力情况

图6分配梁最大弯曲应力图

I12.6工字钢横向分配梁最大弯曲应力为67.4mpa,小于Q235钢材弯曲容许应力：

[σw]=140mpa；满足要求。

⑵I25a工字钢纵梁受力情况

分配梁下设置I25a的工字钢作为纵梁，最大弯曲应力如下图7。

图7纵梁最大弯曲应力图

纵梁最大弯曲应力为54.3mpa,小于Q235钢材弯曲容许应力[σw]=140mpa；满足要求。

⑶三拼I45a工字钢主横梁受力情况

钢管顶设置I45a的三拼工字钢作为主横梁，最大弯曲应力如下图8。

图8三拼45a工字钢主横梁最大弯曲应力图

横梁最大弯曲应力为43.9mpa,小于Q235钢材弯曲容许应力[σw]=140mpa；满足要求。

5.3支架结构变形情况

⑴整体变形

支架整体位移如下图9，最大挠度

3.96mm<

=15mm，满足要求。

图9支架结构位移等值线图

1I12.6分配梁位移如下图10，最大变形量为3.96mm满足要求。

图10I12.6分配梁位移图

2I25a纵梁位移如下图11，最大变形量为3.96mm满足要求。

图11I25a纵梁位移图

3三拼I45a横梁位移如下图12，最大变形量为3.55mm，满足要求。

图12三拼I45a主横梁位移图

5.4φ630mm钢管受力检算

⑴强度检算

Q235钢φ630*10mm钢管主要承受轴向压力，其受力情况如下图13：

图13φ630mm钢管轴向压应力图（单位：

MPa）

φ630mm钢管最大轴向压应力

34.2Mpa

140MPa。

（2）稳定性验算

由于钢管立柱之间有斜撑杆和横向联系杆件，所以立柱的最大高度取26m，按两端铰接计算。

图14支座反力示意图（单位：

KN）

由图14可知底板下反力最大值为534.6KN，则φ630mm钢管轴力最大值为534.6KN。

钢管的回转半径为

式中：

D—钢管外径，d—钢管内径

长细比

式中：

杆件长度系数,取

杆件几何长度，取取

查《钢结构》附表4.2，

计算压杆的应力（忽略钢管的自重）

故稳定性满足规范要求。

6、φ630mm钢管基础检算

6.1承台局部承压检算

钢管受到最大压力为534.6KN，假定该力直接作用于混凝土承台上，考虑局部承压可能造成破坏，需要对混凝土承台的局部承压进行验算，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60--2004），素混凝土局部承压计算公式为：

Nc≤0.6β*Ra*Ac

Ra--承台混凝土标号，这里取C30抗压设计强度15Mpa；

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=3.14×0.315×0.315=0.311m2

则混凝土局部承压的最小容许承载力为：

[Nc]max=0.6β*Ra=0.6×1×10000×0.311=1866KN

Nc=534.6KN<[Nc]=1866KN

∴混凝土承台局部承压满足要求。

6.2φ80cm钻孔桩基础检算

φ80cm钻孔桩基础上的钢管受到最大压力为534.6KN，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.3.5计算桩基承载力。

按照钻孔桩基础埋入地面冲刷线以下深度计算。

以150#墩附近最不利地质情况计算：

单桩竖向极限承载力标准值：

Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp

式中：

Qsk、Qpk—分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；u—桩身周长；qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力；li—桩周第i层土的厚度；qpk—极限端阻力标准值，取值均为300kpa；Ap—桩端面积，取值为0.82л/4。

为了提高钻孔桩的安全性能，本计算不考虑Qpk，令Qpk=0。

安全系数K，取值为2.0。

基础承载力R=Quk/K。

以桩长25米计算。

Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp=4524kN

R=Quk/K=4524/2.0=2262kN>534.6KN

满足施工安全要求。

7、结论

综合以上检算，支架设计及基础均满足结构稳定及安全要求。