48+80+48m连续梁满堂支架设计计算书.doc.doc

1、跨石太铁路特大桥 48+80+48m 连续梁满堂支架设计计算书计算：夏艳国、黄国强复核： 审核： 中铁二十五局集团太中银铁路 ZQ-1 标第三项目部 2010 年 3 月1一、总体设计说明采用 483.5 mm 碗扣式钢管支架。梁重分配原则为：假定箱梁腹板的重量仅由腹板下的立杆承受，顶板和底板的重量之和仅由底板下的立杆承受，翼缘板的重量仅由翼缘板下的立杆承受。具体布置为：在全桥长度范围内，底板下的立杆布置为（纵距横距）60cm60cm；翼缘板下的立杆布置为 60cm90cm。考虑到腹板较重，腹板下立杆布置为60cm30cm。立杆步距均为 60 cm。纵木采用 10cm10cm 方木，间距 20

2、cm 沿横桥向满铺，横木采用15cm15cm 方木。剪刀撑设置：横向剪刀撑每间隔 6m 设置一道，纵向剪刀撑在两个腹板下及两侧外围均需设置一道，共计 4 道。门洞部分布置：本方案共设置 3 种类型门洞，分别作为搅拌站进出通道、0#梁段处货运线通道及 1#梁段处货运线通道。1#梁段门洞部分采用63010mm 钢管作为立柱基础，纵向间距为 6+11+5+11+6m，横向间距为2.3+2.2+2.2+2.3m。0#梁段及搅拌站处采用贝雷片拼装作为支墩。横梁及纵梁均采用贝雷片拼装而成。支架的详细布置见设计图。二、支架基本承载力与设计荷载1、支架基本承载力483.5 mm 碗扣式钢管，立杆、横杆承载性能

3、见表 1。表 1 立杆、横杆承载性立 杆 横 杆步距（m） 允许载荷（KN） 横杆长度（m）允许集中荷载（KN）允许均布荷载（KN）0.6 40 0.9 4.5 121.2 30 1.2 3.5 71.8 25 1.5 2.5 4.52.4 20 1.8 2.0 3.02、设计荷载（1）箱梁自重，箱梁混凝土容重 26KN/m3；2（2）模板荷载，按 5.5 KN/m 2计；（3）施工荷载，按 3.0 KN/m2计；（4）砼振捣荷载，按 2.5 KN/m2计；（5）倾倒混凝土荷载，按 3 KN/m2计；（2）（5）荷载合计为 14 KN/m2。三、立杆竖向承载力验算1、0#梁段（梁高 6.4m）

4、腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布 60cm30cm，层距 60cm。abc2801930连 续 梁 半 截 面 示 意 图连续梁单侧最大截面翼板面积：a=1.04m 2；连续梁单侧最大截面腹板面积：b=8.0m 2；连续梁单侧最大截面中板面积：c=1.85m 2；腹板处断面面积为 8.0 m2，8.026/1.9109.5KN/m 2，荷载组合：1.2109.5+1.414.0151KN/m 2，则单根立杆受力为：N1510.60.324.2KN 40 KN （满足） 。2、0#梁段（梁高 6.4m）底板下立杆荷载分析碗扣立杆分布 60cm60cm，层距 60cm。底板处断面面积为 1.85

5、 m2，1.8526/1.337KN/m 2，荷载组合：1.237+1.414.064KN/m 2，则单根立杆受力为：N640.60.623.0KN 40 KN （满足） 。3、0#梁段（梁高 6.4m）翼缘板下立杆荷载分析3碗扣立杆分布 60cm90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm。翼缘板处断面面积为 1.04 m2，1.0426/2.89.7KN/m 2，荷载组合：1.29.7+1.414.031.2KN/m 2，则单根立杆受力为：N31.20.60.916.8KN 40 KN （满足） 。4、1#梁段截面（梁高 4.18m）处腹板下立杆荷载分析为方便施工，1#梁段腹板碗扣立杆分布与

6、0#段相同，采用 6030cm，层距60cm。腹板处断面面积为 3.58m2，3.5826/1.466.5KN/m 2，荷载组合：1.266.5+1.414.099.4KN/m 2，则单根立杆受力为：N99.40.60.317.9KN 40 KN （满足） 。5、立杆稳定性立杆计算长度Lo=层距+2a=1.2m，其中层距 0.6m。a-模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取 0.3m。钢管截面特性外直径 48mm，壁厚 3.5mm，截面积 A=4.893cm2，惯性矩 I=12.187cm4，回转半径 r=1.578cm。立杆稳定性计算长细比 =Lo/r=120/1.578=76

7、.0，查表知折减系数 =0.744Nmax/A=（24.210）/（0.7444.89310）=66.5MPa140MPa结论：立杆稳定性满足四、地基承载力验算由以上计算数据可得各部位地基受力如表 2 所示。表 2 地基承载力验算部位 荷载（KN） 受力面积（m 2) 地基受力(Kpa)地基允许承载力(Kpa)0#梁段截面腹板立杆 24.2 0.6*0.3 134.5 1200#梁段截面底板立杆 23.0 0.6*0.6 63.9 1200#梁段截面翼缘板立杆 16.8 0.6*0.9 31.1 1201#梁段截面腹板立杆 17.9 0.6*0.3 99.4 1204注：根据表中计算结果，按

8、45扩散角满足地基承载力为 120kPa 时，C20 混凝土垫层厚度为 0.2m。五、纵、横木验算5.1 小纵木验算小纵木采用 10cm10cm 方木（红松木） ，其容许应力： w12 Mpa，弹性模量：E910 3 Mpa，跨中最大挠度要求满足 fL/500，L 为计算跨度。在腹板下间隔 20cm 满铺,在底板下间隔 30cm 满铺,在翼缘板下间隔 40cm 满铺。为安全起见，纵木的力学计算模型采用简支梁，其强度及挠度的验算结果见表3。表 3 纵木强度及挠度验算结果位 置 惯性矩（ 4） 跨度（） 均布荷载（kN/） 应力（mpa） 挠度（mm） 允许应力 （mpa） 允许挠度 （mm）0#

9、段腹板下 8.333E-06 0.6 30.2 8.1 0.7 12 1.20#段底板下 8.333E-06 0.6 19.2 5.2 0.4 12 1.20#段翼缘板下 8.333E-06 0.6 12.5 3.3 0.3 12 1.21#段截面腹板下 8.333E-06 0.6 22.9 6.2 0.5 12 1.2从以上验算结果可知，纵木强度及挠度验算结果满足规范要求。5.2 大横木验算大横木采用 15cm15cm 方木（红松木） ，其容许应力： w12 Mpa，弹性模量： E910 3 Mpa，跨中最大挠度要求满足 fL/500，L 为计算跨度。其强度及挠度的验算结果见表 4。表 4

10、横木强度及挠度验算结果位 置 惯性矩（ 4） 跨度（） 均布荷载（kN/m） 应力（mpa） 挠度（mm） 允许应力 （mpa） 允许挠度 （mm）0#梁段腹板下 4.21E-05 0.3 90.6 1.8 0.03 12 0.60#梁段底板下 4.21E-05 0.6 38.4 3.1 0.2 12 1.20#梁段翼缘板下 4.21E-05 0.9 28.1 5.1 0.6 12 1.81#梁段截 4.21E-05 0.3 68.8 3.8 0.2 12 1.05面腹板下从以上验算结果可知，横木强度及挠度验算结果满足规范要求。六、门洞部分支架检算1、1#梁段处门洞支架在预应力施工前，1#段荷

11、载由整个支架共同承担。纵向贝雷片贝雷片参数：E=206GPa，I=cm 4，弯矩：788.2 kNm，剪力：245 kN。最大挠度要求满足 fL/500，L 为计算跨度。表 5 1#梁段腹板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按 5 片贝雷片检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）容许剪力（kN）容许弯矩（kNm）允许挠度（mm）6 44.5 35.6 0.3 1211 160.2 226.7 3.5 225 69.6 69.4 0.2 1011 146.1 226.7 3.5 221#梁段腹板下6139.2 122.5 35.6 0.3245 788.212

12、表 6 1#梁段底板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按 3 片贝雷片检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）容许剪力（kN）容许弯矩（kNm）允许挠度（mm）6 43.1 34.4 0.3 1211 155.0 219.3 4.5 225 67.3 67.2 0.1 1011 141.3 219.3 4.5 221#梁段腹板下680.8 118.5 34.4 0.3245 788.212表 7 1#梁段翼板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按 3 片贝雷片检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）容许剪力（kN）容许弯矩（

13、kNm）允许挠度（mm）6 47.4 37.9 0.4 1211 170.5 241.3 4.8 225 74.1 73.9 0.2 1011 155.5 241.3 4.8 221#梁段腹板下688.9130.4 37.9 0.4245 788.21263a 工字钢横梁6箱梁自重，箱梁混凝土容重 26KN/m3；模板荷载，按 5.5 KN/m 2计；施工荷载，按 3.0 KN/m2计；砼振捣荷载，按 2.5 KN/m2计；倾倒混凝土荷载，按 3 KN/m2计；贝雷片，按 0.9KN/m 计；其中荷载合计为 14 KN/m2。则总荷载为：470261.2+1.4（1440+0.92239）=1

14、6529 KN将每排支墩单独视为 1 个支点，并将总荷载转换为梁上均布荷载计算：q=16529/39=423.8KN/m。表 8 1#梁段每排支墩承载力位 置跨度（）均布荷载（kN/m）各排支墩承载力（kN）1 677.52 4303.73 3282.94 3282.95 4303.71#梁段6423.8677.5跨中支墩为：3283KN。由于横梁贝雷片较密，将荷载转化为作用在横梁上的均布荷载：q=32839=364.8 KN/m。表 9 1#梁段跨中处 63a 工字钢横梁强度及挠度验算结果（按 2 片工字钢检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）允许挠度

15、（mm）2.3 217.7 99.1 0.3 4.62.2 287 40.6 0.3 4.42.2 239 40.6 0.3 4.41#梁段腹板下2.3364.8332.2 99.1 0.3 4.663a 工字钢参数：Sx=1747.4cm 3，Ix=93920cm 4，b=13mm。则 max=332.210001747.410 -6/（1310 -39392010-8）=36.3MPa100 MPa。预应力张拉时，跨中梁体上拱。1#梁段跨中支墩不受力。总荷载为：470261.2+1.4（1440+0.92239）=16529 KN763a 工字钢横梁将其按照简支梁结构考虑，每个支墩为：16

16、5294=4133 KN。由于横梁贝雷片较密，将荷载转化为作用在横梁上的均布荷载：q=41339=459.2 KN/m。表 10 1#梁段跨中处 63a 工字钢横梁强度及挠度验算结果（按 2 片工字钢检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）允许挠度（mm）2.3 166 75.6 0.3 4.62.2 219 31 0.3 4.42.2 182.3 31 0.3 4.41#梁段腹板下2.3364.8253.5 75.6 0.3 4.663a 工字钢参数：Sx=1747.4cm 3，Ix=93920cm 4，b=13mm。则 max=332.21000174

17、7.410 -6/（1310 -39392010-8）=47.6MPa100 MPa。63010mm 钢管立柱表 11 1#梁段钢管立柱支反力（跨中支墩反力不计）位 置 立柱 均布荷载（kN/m） 各钢管立柱承载力 （kN）1 418.22 1189.33 9184 1189.31#梁段横梁5459.2 418.2计算长度取 13.5m，截面积 A=194.8cm2，惯性矩 I=93615cm4，回转半径r=21.92cm。长细比：=Lo/r=1350/21.92=61.6，查表知折减系数 =0.812=Nmax/A=（1189.310）/（0.812194.810）=75.2MPaf/1.2

18、=140/1.2=116.7MPa地基承载力该处地基承载力为 120kPa，则立柱基础受力面积 A=4133 /120=34.5m2。取基础长度为 14m，则宽度不小于 2.5m，按受力 45扩散角计算得知，8h（2.5-0.63）/2=0.94m，取基础深度为 1.0m。采用 C20 混凝土浇筑。2、0#梁段货运线处门洞支架0#梁段处梁体截面积较大，仅计算此处支架，不再计算搅拌站通道处门洞支架。贝雷片参数：E=206GPa，I=cm 4，弯矩：788.2 kNm，剪力：245 kN。最大挠度要求满足 fL/500，L 为计算跨度。贝雷片纵梁表 12 0#梁段腹板处贝雷片强度及挠度验算结果（单

19、侧按 5 片贝雷片检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）容许剪力（kN）容许弯矩（kNm）允许挠度（mm）6 172.1 145.2 4 245 788.2 121#梁段腹板下 6 286.9 215.2 145.2 4 245 788.2 12表 13 0#梁段底板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按 2 片贝雷片检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）容许剪力（kN）容许弯矩（kNm）允许挠度（mm）6 93.5 105.3 1 245 788.2 121#梁段腹板下 6 83.2 156 105.3 1 245

20、788.2 12表 14 0#梁段翼板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按 2 片贝雷片检算）位 置跨度（）均布荷载（kN/m）剪力（kN）弯矩（kNm）挠度（mm）容许剪力（kN）容许弯矩（kNm）允许挠度（mm）6 98.2 110.5 1 245 788.2 121#梁段腹板下 6 87.3 163.7 110.5 1 245 788.2 12贝雷片支墩0#梁段最大截面积为 21.78m2，计算时仅考虑门洞处荷载，则：N=21.781226=6795 kN，作用在每个支墩的力如下表：表 15 门洞处贝雷支墩支反力位 置 立柱 荷载 kN 各支墩承载力 （kN）1 12742 42470#梁段贝雷支墩 3 6795 1274贝雷片主梁10 槽钢双拼而成，经过计算，中支墩采用 4 排贝雷片，其余均采用 3 排。9地基承载力该处地基承载力为 120kPa，则立柱基础受力面积 A=4247/120=35.4m2。取基础长度为 14m，则宽度不小于 2.55m，按受力 45扩散角计算得知，h（2.55-0.9）/2=0.83m,取基础深度为 1.0m。采用 C20 混凝土浇筑。