1、兰州至乌鲁木齐第二双线新建铁路工程八盘峡黄河特大桥（70+2100+70）m 预应力混凝土连续梁边跨现浇段贝雷支架检算计 算：张磊 李建宁复 核：李军 张国奇审 核： 李子奇兰 州 交 通 大 学 土 木 工 程 学 院2010 年 12 月- 2 -目 录1.设计依据 - 3 -2.贝雷梁布置图 - 3 -3.箱梁自重荷载分布的简化 - 4 -4.贝雷梁上部型钢横梁检算 - 4 -5.贝雷梁力学特性 - 6 -6.翼缘板下部贝雷梁检算 - 6 -7.腹板、底板下贝雷梁检算 - 8 -8.贝雷梁下部型钢横梁验算 - 10 -9.钢管立柱受力检算 - 11 -10.承台局部承压验算 - 12 -
2、 3 -贝雷支架检算1.设计依据设计图纸及相关设计文件，客运专线桥涵施工指南贝雷梁设计参数钢结构设计规范铁路桥涵设计规范装配式公路钢桥多用途使用手册2.贝雷梁布置图八盘峡黄河特大桥贝雷支架采用 16 排单层不加强贝雷片布置，贝雷片横向布置间距为：1.9+20.45+0.5+20.45+1.925+30.45+1.925+20.45+0.5+20.45+1.9 上横梁采用 25 根 I20 工字 钢，下横梁采用 9 根 I50a 工字钢，即每根钢管顶部三根。钢管立柱0.63m 每侧 3 根。 边跨现浇 段检算 18.9m 梁。具体布置见下图： 工 字 钢贝 雷 梁工 字 钢纵 向 工 字 钢槽
3、钢 桁 架钢 模 板图 1 贝雷梁立面图 单位（cm）- 4 -图 2 贝雷梁侧面图3.箱梁自重荷载分布的简化边 跨 现 浇 段 混 凝 土 箱 梁 自 重 ：G1=726.58t，其 中 翼 缘 板 部 分 梁 重 ：G2=130.43t侧 模 和 支 架 ：G2=73.2t，底 模 ：G3=24.5t 内 模 及 支 架 ：G4=35t根据装配式公路钢桥多用途使用手册查得：立柱与型钢：Q235 钢容许应力：轴向应力=135MPa，弯曲 应力 w=140MPa，剪应力=80MPa；4.贝雷梁上部型钢横梁检算(1)计算荷载 布置贝雷梁上部型钢直接承受箱以及模板自重，上部总重量为 8592.8k
4、N，平均由 25 根横梁来承担，则每根横梁上承担的自重为 343.7kN。将箱梁对应的翼缘板，腹板、底板处分别划分为三种均布荷载，然后来承担上部传下来的荷载。经计算三种均布荷载的大小； ；1.23/qkNm278.5/qkNm321.68/qkNm(2)计算模型如 图；-1.2-1.2-1.2-.-1.2-78.5-.-21.7-21.7-.-21.7-.-21.7.-78.5-.-1.2-.-1.2-1.2-785-. 12-.图 3 上横梁计算简图 单位（ ）/kNm（3）计算结果- 5 -根据 GB 706-2008 规范查表得，I20a 型工字钢的参数为：A=35.578cm 2,W=
5、237cm3上 上 : -8.5746 上 上 : -8.5746 上 上 上 上图 4 上横梁弯矩图 （ ）kNm弯矩： mkNM57.8max每根工字钢最大正应力： MPaPaWM14024.51087.63故正应力满足要求。 上 上 : 4.82619 上 上 : -4.82619 MIDAS/CivlPOT-REOB IG上 上 -z4.826e+01372.85e0137+1.25e010-4.751e+023-.075e0128+-3.670e1482ST: zihongMAX :25IN7上 上 :上 上 上上 上 k上 上 :12/90上 上 -上 上X:0.Y-1.Z:0.图
6、 5 上横梁剪力图图 （ ）kN剪力： kNQ3.max每根工字钢最大剪应力： PaMaAQ801901578.32434故剪应力满足要求。 上上: 0.173 上上: 0.173MIDAS/CivlPOT-REOEF HP上 上 上 上X-DIR=0.E+0NO1Y-I0.E0D=1Z-IR.73E-0NO1CMB.=73E-0D1上 上 5.19E+02ST: zihongMAX 1IN:3上 上 上 上 上上 上 :m上 上 12/90上 上 -上 上X:0.Y-1.Z:0. 图 6 上横梁位移图 （ ）m每根工字钢的挠度 max1.2408.3fl故挠度满足要求。由以上检算可知，上横梁
7、的正应力、剪 应力以及挠度均满足要求。- 6 -5.贝雷梁力学特性表 1 几何特性几何特性结构构造 Wx(cm3) Ix(cm4) EI(kN.m2)不加强 3578.5 250497.2 526044.12单排单层加强 7699.1 577434.4 1212612.24不加强 7157.1 500994.4 1052088.24双排单层加强 15398.3 1154868.8 2425224.48不加强 10735.6 751491.6 1578132.36三排单层加强 23097.4 1732303.2 3637836.72不加强 14817.9 2148588.8 4512036.48
8、双排双层加强 30641.7 4596255.2 9652135.92不加强 22226.8 3222883.2 6768054.72三排双层加强 45962.6 6894390 14478219表 2 桁架容许内力表不加强桥梁桥型容许内力 单排单层 双排单层 三排单层 双排双层 三排双层弯矩（ kN.m） 788.2 1576.4 2246.4 3265.4 4653.2剪力（kN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9加强桥梁桥型容许内力 单排单层 双排单层 三排单层 双排双层 三排双层弯矩（ kN.m） 1687.5 3375 4809.4 6750 9618.8剪
9、力（kN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.96.翼缘板下部贝雷梁检算(1)支架结构特性三排单层不加强型贝雷梁惯性矩 I=751491.6cm4，截面抵抗弯矩 W=10735.6cm3，最大容许弯矩M= 2246.4kNm，最大容 许剪力T=698.9kN。(2)荷载计算模板及支架自重，G=36.6t=366kN上部横梁自重 G=250.0035613.6770.225=20.97kN新浇混凝土重量，G=65.22t=652.2kN- 7 -每米荷载重量： q 恒 = (366652.2+20.97)/18.9=54.98kN/m施工材料具运输、堆放荷载取均布荷载 0.
10、5KN/m2：q3=0.52.75=1.375kN/m倾倒混时产生的冲击荷载取 2KN/m2：q4=22.75=5.5kN/m振捣砼产生的荷载取 2KN/ m2：q5=22.75=5.5kN/m取最不利组合计：恒载取 1.2 倍安全系数，活载取 1.4 倍安全系数，考虑最不利情况为混凝土全部浇筑完毕的情况：q =54.981.2+1.3751.267.63kN/m3)支架受力 图示贝雷梁计算图如下： -67.-67.-67.-67.-67. -67.-67.-67.-67. -67.-67.-67.-67. -67.-67.-67.-67. -67.-67.-67.-67. -67.-67.-
11、67.-67.图 7 翼缘贝雷梁受力图（ ）/kNm计算结果计算结果均乘以 1.2 的安全系数 上 上 : -408.9425 上 上图 8 翼缘贝雷梁弯矩图（ ）kNm弯矩： max max408.512490. 246.KNKMM故弯矩满足要求。上 上 : -317.2340 MIDAS/CivlPOST-PROESORBEAM DIAGRM上 上 -z2.80146e+022.5849e021.752e+021.7254e026.29571e+010.0e0-4.5637e+01-9.345e01-1.5423e+02-2.08529e02-2.6826e+02-3.1723e02ST:
12、 上 上 上 上MAX :21IN :上 上 :HANGJIAYNSUAN上 上 :k上 上 :12/9/201上 上 -上 上X:0.0Y:-1.0Z:0.0- 8 -图 9 翼缘贝雷梁剪力图（ ）kN剪力： max max317.280.5698.KNKTT故剪力满足要求。上上: 0.1071上上: 0.1075上上68MIDAS/CivlPOST-PROESORDEFMD HAPE上 上 上 上X-DIR=0.0E+0NOE1Y-DIR=0.0E+0NOE1Z-DIR=-1.075E-03NOE3CMB.=1.075E-03NODE3上 上 =8.369E+02ST: 上 上 上 上MA
13、X :30IN :7上 上 :HANGJIAYNSUAN上 上 :m上 上 :12/7/201上 上 -上 上X:0.0Y:-1.0Z:0.0图 10 翼缘贝雷梁位移图（ ）m挠度： maxmax1.248017lff故挠度满足要求。由以上检算，贝雷梁弯矩，剪力、 挠度均满足要求。贝雷梁对支点压力N= T max=597KN7.腹板、底板下贝雷梁检算(1)模型结构特性腹板，底板下采用 10 排单层不加强型贝雷梁。 惯性矩 I=2504972cm4,截面抵抗矩W=35785cm3，最大弯矩 M=7882kNm，最大容许剪力 T=2452kN。(2)荷载计算底模板、内模及支架自重：G=59.5t上
14、部横梁自重 G=250.0035613.6770.55=51.26KN新浇混凝土重量： G=726.58-130.43=596.15t每米荷载重量： q=(59.5596.15+5.126)/18.910=349.6kN/m施工材料具运输、堆放荷载取均布荷载 0.5KN/m2：q3=0.56.7=3.35KN/m倾倒混时产生的冲击荷载取 2KN/m2：q4=26.7=13.4KN/m振捣砼产生的荷载取 2KN/ m2：q5=26.7=13.4KN/m取最不利组合计：恒载取 1.2 倍安全系数，活载取 1.4 倍安全系数，考虑最不利情况为混凝土全部浇筑完毕的情况：q =349.61.2+3.35
15、1.2423.5KN/m- 9 -(3)支架受力 图示贝雷梁计算图示如下： -423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5-423.5图 11 腹板、底板下贝雷梁受力 图计算结果计算结果均乘以 1.2 的安全系数 上 上 : -250.4271 上 上图 12 底板、腹板贝雷梁弯矩图（ ）kNm弯矩： max max250.1306782kNMM故弯矩满足
16、要求。上 上 : -1945.0243 图 13 底板、腹板贝雷梁剪力图（ ）kN剪力： max max1945.234245kNkTT故剪力满足要求。上上: 0.1965上上7上上: 0.1972图 14 底板、腹板贝雷梁位移图（ ）m- 10 -挠度： maxmax248017lmff故挠度满足要求。由上检算可知，弯矩、剪力及挠度均满足要求。贝雷梁对支点压力N= T max=3664KN8.贝雷梁下部型钢横梁验算荷载计算翼板下部贝 雷梁支点反力P1=P2=P3=P12=P13=P14=100kN腹板和底板下部贝雷梁支点反力P4=P5=P6=P7=P8=P9=P10=P11=366.4kN力
17、学图示型钢横梁是由 3I50a 工字 钢组成，现取一根计算，因此取上部荷载的 1/3 来计算，可看作是 4 跨连续梁。力学和 计算结果如下图示：-3.4.-15.6-12 -12.-4.-12. -12-15.6-3.4.图 15 下横梁的计算简图根据 GB 706-2008 规范查表得，I50a 型工字钢的参数为：A=119.304cm 2,W=1860cm3上 上 : -190.87 上 上 : -190.87 MIDAS/CivlPOT-REOB IG上 上 -z1.7985e+02.461.257e0.8934+1.52e00.-2.1985e+01.6-8.923e011.7+-.5
18、64e021.987ST: zihongMAX :8IN4上 上 :上 上 17上 上 k上 上 :2/90上 上 -上 上X:0.Y-1.Z:0.图 16 下横梁的剪力图( )kN剪力： kNQ19max最大剪应力： MPaaA80241034.2933- 11 -故剪应力满足要求。 上 上 : -132.809 上 上MIDAS/CivlPOT-REOB IG上 上 -y9.70583e+1.6245.398e01.426+1.38e010.-2.87e+014.5-6.9e01.537+-1.84e02.32ST: zihongMAX :9IN7上 上 :上 上 1上 上 k*m上 上
19、:2/90上 上 -上 上X:0.Y:-1.Z:0.图 17 下横梁的弯矩图( )kNm弯矩： mkNM23.1max每根工字钢最大正应力： MPaPaWM14025.610823. 故正应力满足要求。上 上 : 0.12 上 上 : 0.12MIDAS/CivlPOT-REOEF HP上 上 上 上X-DIR=0.E+0NO1Y-I0.E0D=1Z-IR.20E-3NO15CMB.=20E-3D15上 上 5.6E+02ST: zihongMAX 15IN:4上 上 上 上 7上 上 :m上 上 12/90上 上 -上 上X:0.Y-1.Z:0.图 18 下横梁的位移图( )m挠度： max
20、1.24012fl故挠度满足要求。由以上检算可知，下横梁弯矩，剪力、挠度均满足要求。9.钢管立柱受力检算根据下横梁计算结果知，横向中间的那根钢管受力最大，其轴力最大值R=1812.6KN,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5m，按两端 铰 接计算。（1（ 强度验算单根钢管支墩 630mm8mm，其承受的允许压力N=D=3.140.630.008135000=2136.45KNR=1812.6KN故满足强度要求。（2）稳定性验算钢管的回转半径为- 12 -20.4DdIi mA式中：D钢管外径，d钢 管内径长细比 1.052.7uli式中： 杆件长度系数,取 1.0u杆
21、件几何长度，取l 5lcm查钢结构设计规范 GB50017-2003 表 C-2， 0.976计算压杆的应力（忽略钢管的自重） 218.6017135()4RMPaPaADd故稳定性满足规范要求。10.承台及基础局部承压验算钢管受到最大压力为 1812.6KN，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，根据公路桥涵设计规范，素混凝土局部承压计算公式为：Nc0.6*Ra*AcRa-承台混凝土标号，这里取 C25 抗压设计强度 16.7Mpa；-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=0.311m 2则混凝土局部承压的最小容许承载力为：Ncmax=0.6*Ra=0.6*1*16700*0.311=3116KN Nc=1812.6KN200kpa。故：地基承载力满足要求。
