3跨陆磺公路边跨现浇支架报告.docx

1、3跨陆磺公路边跨现浇支架报告新建上海至南通铁路（南通至安亭段）站前工程 跨规划陆璜公路连续梁边跨现浇段支架检算报告中南大学 二零一五 年 十一 月1. 工程概况新建上海至南通铁路（南通至安亭段）站前工程（相应资料待补充）2. 计算依据1）钢结构设计规范（GB50017-2003）2）铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）3）铁路混凝土工程施工技术指南（铁建设（2010）-241 号）4）路桥施工计算手册（周兴水等著，人民交通出版社）5）新建上海至南通铁路（南通至安亭段）站前工程跨规划陆璜公路连续梁 施工方案设计图，中国建筑股份有限公司沪通铁路工程站前标项目部，2015.83.

2、支架结构钢管支撑柱（立柱）采用直径 =630mm、壁厚 =12mm 钢管置于承台上， 上端与双 I56a 组合梁刚性连接，i56 双拼纵梁上安放沙箱，支撑横梁，横梁采用 I28a 工字钢，间距 50cm，各型钢材质均为 Q235 钢材。为提高结构稳定性，立 柱上设横向连接杆与桥墩连接，横向连接杆采用 =120mm、壁厚 =6mm 钢管， 立柱与承台之间通过预埋钢板构成法兰盘连接，并有 16 号槽钢构成联系。结构 构造参见图 3-1。详细结构新建上海至南通铁路（南通至安亭段）站前工程跨规划陆璜公路 连续梁施工方案设计图。a） 立面图 b）侧面图 c）平面图4. 计算模型图 3-1 边跨现浇段支架

3、结构图4.1 计算方法与有限元模型分析采用 Midas/Civil 梁单元建立支架结构有限元模型，有限元模型如图 4-1所示，共 373 个节点和 364 个单元。图 4-1 边跨支架有限元模型4.2 边界与约束条件立柱采用螺丝固结于承台顶，力学模式按固结处理。 立柱与墩身的横向连接钢管：与立柱的连接按刚接处理，与桥墩的连接按外部固结约束处理； 支撑在圆管柱上的纵梁和工字钢支承：分别约束三个方向的线位移和绕杆件自身转动自由度。4.3 支架材料参数与评判指标1）Q235 钢材依据铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)，主要参数为： 容重：78.5 kN/m3；弹性模量：E=2.1

4、105MPa； 容许轴向正应力： = 135MPa ； 容许弯曲正应力弯曲应力： w = 140MPa ； 容许剪应力： = 80MPa 。 2）C40（承台）依据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002），C40 混凝土局部承压容许 c-1 = 10.8应力17.1MPa。3）容许挠跨比依据铁路混凝土工程施工技术指南（TZ210-2005），支架容许挠跨比 f L = 1 400 。5. 荷载与组合箱梁混凝土自重采用换算过的梁单元荷载施加在顶层工字钢上，结构自重由 程序自动计入。5.1 计算荷载新浇砼容重按 26.5kN/m计算；考虑箱梁特性，各梁片荷载按分块计算。 计算分块见图 5-

5、1。图 5-1 箱梁自重计算截面按图 5-1 分块计算现浇混凝土自重，得出各分块宽度（横桥向）内的荷载集 度 q，向下部传递得出荷载分布计算如下：（1）各区域的面荷载集度分别为：翼缘板下工字钢受线荷载：q1 = 1.08 0.5 26.5 2.85 = 5.021 kN m腹板工字钢受线荷载：q2 = 2.385 0.5 26.5 0.8 = 39.501 kN m底板工字钢受线荷载：q 3 =2 . 7 3 2 0 . 5 2 6 . 5 2 .4= 1 5 . 0 8 3 k N m（2）支架自重：按实际材料、尺寸计算由 Midas 自行计入；（3）施工人员及机械活载： 2 kN m2 ；

6、（4）倾倒混凝土时产生的冲击荷载： 2 kN m2 ；（5）振捣混凝土产生的荷载： 2 kN m2 ；（6）模板自重，按实际模板尺寸计入： 4 kN m2 。5.2 荷载组合根据施工过程中实际受荷情况，选用不同的最不利荷载组合：(1) 计算强度时:Q= + 翼缘板下工字钢受线荷载：Q1 = q1 + (2 + 2 + 2 + 4 ) 0.5 = 10.021 kN m腹板工字钢受线荷载：Q2 = q2 + (2 + 2 + 2 + 4) 0.5 = 44.501kN m底板工字钢受线荷载：Q3 = q3 + ( 2 + 2 + 2 + 4 ) 0.5 = 19.083 kN m（2）计算刚度时

7、:Q= + + 翼缘板下工字钢受线荷载： Q1 = q1 + 4 0.5 = 7.021 kN m腹板工字钢受线荷载：Q2 = q2 + 4 0.5 = 41.501 kN m底板工字钢受线荷载：Q3 = q3 + 4 0.5 = 17.083 kN m6. 计算结果6.1 正应力及其检算强度验算时各构件的组合应力（轴向+弯曲）最大值如图 6-1 所示（拉为正， 压为负）。a） 立柱和横向连接杆正应力图b）双 I56a 组合纵梁正应力图c）I28a 横梁正应力图图 6-1 支架正应力计算结果支架各组成结构的应力具体情况见表 6-1。表 6-1 支架各组成结构正应力汇总表结构正应力（MPa）最大

8、最小立柱和横向连接杆24.444-86.005双 I56a 组合纵梁121.0100I28a 横分配梁105.112-52.448由表 6-1 可得，最大压应力为 86.005MPa，发生在钢管上；最大拉应力为 121.010MPa，发生在双 I56a 组合纵梁上，Q235 钢材抗拉、压强度容许值为135MPa， = 121.010MPa = 1351.2 = 162MPa（1.2 为施工临时结构的提高 系数），满足铁路桥梁钢结构设计规范要求。6.2 剪应力及其检算 各构件的最大剪应力值如图 6-2 所示。a） 立柱和横向连接杆剪应力图b）双 I56a 组合纵梁剪应力图c）I28a 横梁剪应力

9、图 图 6-2 支架剪应力计算结果支架各组成结构的应力具体情况见表 6-2。表 6-2 支架各组成结构剪应力汇总表结构剪应力（MPa）最大最小立柱和横向连接杆0.311-2.890双 I56a 组合纵梁50.455-41.455I28a 横分配梁31.601-31.601由表 6-2 可得，支架最大剪应力位于双 I56a 组合横梁上，最大剪应力为50.455MPa ， Q235 钢 材 抗 剪 强 度 容 许 值 为 80.0MPa ， =50.455MPa=801.2=96MPa（1.2 为施工临时结构的提高系数），满足铁路桥梁钢结构 设计规范要求。6.3 反力及其检算图 6-3 支架反力计

10、算结果由图 6-3 可以知道托架的最大竖向反力为 1024.0kN，发生在钢管支撑柱（立 柱）与承台的锚固处。(1) 直接支撑时，最大竖向反力对承台的局部承压为：N 1024 103 = = = 43.11MPa c 1 = 17.1MPaA 630 12 -(2) 钢管下垫钢支撑板，假设垫板均匀受力，则最大竖向反力对承台的局部承压 为： = N =1024 103 42= 3.29MPa 1 = 17.1MPaA 630 c -因此，钢管与混凝土承台设置钢垫板后，其局部受压能满足规范要求。6.4 支架刚度检算 施加计算刚度时的荷载组合，进行计算，得出荷载组合作用下受力杆件的竖向位移最大值如图

11、 6-4。由图 6-4 可得，最大竖向位移为 11.90mm,发生在 I28a 横梁跨中部位，fc /L= (11.90-7.58)mm/5700mm =1/13191/400，满足铁路混凝土工程施工技术指南 要求。图 6-4 支架竖向位移图7结论与建议7.1 结论新建上海至南通铁路（南通至安亭段）站前工程跨规划陆璜公路连续梁边 跨支架的强度和刚度均满足施工规范要求。7.2 建议由于理论计算与工程实际会存在一定的差异，为保证支架安全，建议：(1) 各类钢结构的钢材材质标准和型号均不低于本报告计算标准，并按图 施工；(2) 支架各构件与桥墩的可靠连接，且承台与钢管立柱之间必须设置钢垫 板以防局部破坏；(3) 由于支架顶部纵横梁叠置层数较多,建议采用焊接确保顶部纵横梁的稳 定；(4)采用预压检验支架安全，并由此提供支架变形的预抛高。