厦门公铁大桥跨海主桥钢管支架计算.docx

1、厦门公铁大桥跨海主桥钢管支架计算跨海主桥钢管支架受力计算一、编制依据1、公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）2、公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ2485）3、路桥施工计算手册4、福夏铁路厦门公铁大桥公路桥工程勘察设计初步设计二、工程概况A标段跨海主桥起迄点桩号为：K678+559.376K680+000。桥型布置为：(43.10+450.3)+3(850.3)，共29跨,全长1440.624米。布置为50.3米孔跨等截面预应力混凝土连续梁，梁高3.0m，顶板宽为15.5m，底板宽为5.5m。主桥分幅布置，净距1米，沿桥梁中心线对称，单幅桥面宽度15.50米，设2%单向横坡。主梁采用单

2、箱单室截面。A标段跨海主桥段受海潮影响，上部结构连续箱梁满足净空段采用移动模架施工方案。由于起始部分段不能满足移动模架施工净空，考虑采用搭设钢管贝雷支架进行上部结构施工。详见附图10跨海主桥现浇箱梁钢管支架搭设横断面图和附图11跨海主桥现浇箱梁钢管支架搭设纵断面图。三、钢管支架受力演算1、钢管壮支架布置支架采用6008mm钢管桩作为主要支承，箱梁底版下贝雷作为承重纵梁，I20a型钢作为横向分配梁，I12.6a型钢为纵向小分配梁。由于翼缘板重量轻，采用I45a型钢作为承重纵梁，然后在上面搭设支架并立模板进行混凝土施工。2、荷载计算 砼自重： 50.3米箱梁砼总重 (砼自重取2.6t/m3 单室箱

3、梁方量为449.4m3) 共计 P1=449.42.6=1168.4t 施工荷载（模板、机具、作业人员）： 模板荷载按0.2t/m2计，共计为：P2=50.315.50.2=155.9t 设备及人工荷载按0.25t/m2计，共计为：P3=50.315.50.25=194.9t 砼浇注冲击及振捣荷载按0.2t/m2计，共计为：P4=50.315.50.2=155.9t总荷载 P= P1+ P2+ P3+ P4= 1168.4+155.9+194.9+155.9=1675.1t3、底模下次梁（I12.6型钢）验算次梁按纵桥向布置，间距70cm和35cm。计算跨径为150cm，按简支梁受力考虑，分别

4、验算底模下斜腹板对应位置和底板中间位置： 斜腹板对应的间距为35cm的 I12.6型钢受力验算底模处砼箱梁荷载：P1=3.026=78.0kN/m2（按3.0m砼厚度计算）模板荷载：P2=200kg/m2=2kN/m2设备及人工荷载：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼浇注冲击及振捣荷载：P4=200kg/m2=2kN/m2则有P=（P1+P2+P3+P4）=84.5kN/m2由梁正应力计算公式得：强度满足要求；支点反力由矩形简支梁挠度计算公式得： 刚度满足要求。 底板下间距为70cm的 I12.6型钢受力验算中间底板位置砼厚度26cm，考虑内模支撑和内模模板自重，I12.6型钢间距70

5、m，则有：底模处砼箱梁荷载：P1=0.2626=6.8kN/m2 内模支撑和模板荷载：P2=400kg/m2=4kN/m2 设备及人工荷载：P3=250kg/m2=2.5kN/m2 砼浇注冲击及振捣荷载：P4=200kg/m2=2kN/m2 则有P=（P1+P2+P3+P4）=15.3kN/m2支点反力q=15.30.7=10.7kN/m84.50.35=29.58kN/m 表明底板下间距为70cm的 I12.6型钢受的力比腹板对应的间距为35cm的I12.6型钢所受的力要小，所以底板下间距为70cm的I12.6型钢受力安全。以上各数据均未考虑模板强度影响，若考虑模板刚度作用和3跨连续梁，则以

6、上各个实际值应小于此计算值。 4、贝雷上横向分配梁（I20a型钢）验算：贝雷上横向分配梁（I20a型钢）按横桥向布置，间距150cm。计算跨径取为贝雷片间距，其受力模型如下：由SAP2000计算分配梁弯矩、剪力及支座反力情况如下：分配梁I20a型钢弯矩图分配梁I20a型钢剪力图分配梁I20a型钢支点反力图Rmax=34.86 KNQmax=26.10 KNMmax=5.05 KN.m选用Q235钢=145MPa ； =85MPaI20a工字钢截面特性参数：单位重27.9kg/m ; A=35.5cm2 b=10cm Ix/Sx=17.2cm d=0.7cm Iy=158cm4 Ix=2370c

7、m4 Sx=137.8cm Wx=237cm3 ix=8.15cm iy=2.12cm弯矩应力： 剪应力： 故按间距1.5m一道布置I20a型钢分配梁是合理的。5、钢管支架贝雷梁验算：为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，并按最大支点反力Rmax=34.86 KN进行验算，计算结果偏于安全，单跨单排单层贝雷受力模型如下：由SAP2000计算分配梁弯矩、剪力及支座反力情况如下：单排单层贝雷弯矩图单排单层贝雷剪力图单排单层贝雷支点反力图Rmax=122.01 KNQmax=87.15 KNMmax=235.30 KN.m查阅装配式公路钢桥多用途使用手册，“321”贝雷桁架容许应力

8、表：双排单层：容许弯矩：1576.4kNm 容许剪力：490.5kN本支架采用三组双排单层贝雷桁架，则：1576.42=788.2 kNm 235.30kNm490.52=245.3 kN 87.05kN从贝雷桁架纵梁结构受力上看这种跨径满足要求。6、I45a型钢顶横梁验算：将钢管桩顶横向承重梁H60型钢视为两边支撑在I45a型钢上的单跨连续梁计算，横梁H60型钢计算长度取5.5m，其跨径等于钢管桩的间距4.6m,计算荷载取贝雷支点的反力的最大值122.01kN。I45a型钢顶横梁H60型钢承受的荷载分布及支撑情况见下图：由SAP2000计算承重梁弯矩、剪力及支座反力情况如下：承重梁H6020

9、型钢弯矩图承重梁H6020型钢剪力图承重梁H6020型钢支点反力图Rmax=366.03 KNQmax=244.02 KNMmax=225.72 KN.m选用Q235钢=145MPa ； =85MPaH6020型钢截面特性参数：单位重106.0kg/m ; A=135.2cm2 b=20cm Ix/Sx=54.6cm t1=1.1cm t2=1.7cm Iy=2280cm4 Ix=78200cm4 Sx=1431.58cm Wx=2610cm3 ix=24.1cm iy=4.11cm弯矩应力： 剪应力： 满足要求。7、钢管桩顶纵梁验算：将钢管桩顶纵向承重梁双肢I45a型钢视为两边支撑在钢管桩上

10、的单跨连续梁计算，横梁H60型钢计算长度取3.3m，其跨径等于横向钢管桩的间距2.0m,计算荷载取H60型钢支点反力的最大值366.03kN。钢管桩顶纵梁双肢I45a型钢承受的荷载分布及支撑情况见下图：由SAP2000计算I45a承重梁弯矩、剪力及支座反力情况如下：承重梁I45a型钢弯矩图承重梁I45a型钢剪力图承重梁I45a型钢支点反力图Rmax=183.01 KNQmax=183.01 KNMmax=183.01 KN.m选用Q235钢=145MPa ； =85MPaI45a型钢截面特性参数：单位重80.4kg/m ; A=102cm2 b=15cm Ix/Sx=38.6cm d=1.15

11、cm Iy=855cm4 Ix=32240cm4 Sx=836.4cm Wx=1430cm3 ix=17.7cm iy=2.89cm弯矩应力： 剪应力： 满足要求。8、钢管桩桩长的确定及承载力检算：承重梁底设置钢管桩，钢管桩顶标高为6.63m。由上计算知钢管桩顶受最大力：P183.01kN，考虑结构安全，取单桩设计承载力为200 kN。选用钢管外径D=600mm、壁厚t=10mm。 按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）31页得打入桩的容许乘载力公式为：P1/2（Uii li + AR）i、分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力影响系

12、数。（i、土层埋深5 米以下时取0.8，10 米时取1）打入桩均取1 A桩底支承面积A =0.0185m2R桩尖土的极限承载力P 轴向受压桩的容许承载力（kN）U 桩身截面周长（m） U =d=3.140.60=1.88mi 桩侧土的极限摩阻力（kPa）li 各土层的厚度（m）根据福夏铁路厦门公铁大桥工程地质报告及招标文件，桩基施工区域的土层主要为淤泥、残积砂质泥质粘性土及强风化花岗岩，岩土工程勘探报告有桩周土的极限摩阻力和桩尖土的极限承载力表，计算取i =100kPa，R =500kPa（桩至少打入强风化花岗岩内）钢管桩打入土层的最小深度计算如下:以打入强风化花岗岩最小桩长为主控。所以钢管桩至少嵌入强风化花岗岩内1.9m。 按桩身强度检算单桩承载力钢管桩按一端自由，一端嵌固的等截面压杆考虑 受力简图见下图杆件长取20m杆件长细比l0/i20/0.20995.7 150按长细杆计算，利用欧拉公式算得临界荷载：取安全系数nst4 则钢管桩容许荷载 PcrPcr / nst1045.1/ 4261.28kNPPcr 满足要求。