南平大桥支架计算书.doc

1、南平大桥支架计算书一、主跨钢箱梁安装支架计算 42 米跨内贝雷梁计算根据钢箱梁设计截面和分段要求，贝雷梁仅布置在钢箱梁底宽 30m 范围内，按三排单层加强型布置，由于钢箱梁节段拼装时横向分为三块，节段边块较重，其下贝雷梁间距 3 米，中间块下间距 3.5 米。42 米跨内横向共布置 31 片贝雷片，两边挑臂各 2.5m 利用贝雷梁上 I28a 横向分配梁悬臂挑出进行对接焊缝施工。钢箱梁安装时横向分配梁上设置码板，利用码板的空间可以安装钢箱梁底板拼接螺栓和调节钢箱梁纵向线形，另外在码板上设预拱度还可用来消除支架的弹性变形。贝雷梁在该跨内横向布置形式为： 桥梁对称中心线三 排 单 层 加 强 型

2、贝 雷 梁双 排 单 层 加 强 型 贝 雷 梁 双 排 单 层 加 强 型 贝 雷 梁1、贝雷梁上 I28a 计算I28a 按纵向每 3 米布置一根。 计算荷载钢箱梁段：共 1450T，85M 长 x30M 宽（底宽） ，平均 5.69KN/ M2其它施工荷载：2KN/ M 2I28a 上荷载合计：23.07KN/ M 采用桥梁博士 V3.03 进行计算，结果如下： 计算模型I28a 共划分 84 个单元，85 个节点，计算模型为：计算模型 计算结果弯矩图剪力图由图可见，在荷载作用下，结构最大弯矩为 8KN.M，最大剪力为 27KN。查型钢表，I28a 工字钢 Ix=7115cm4，A=55

3、.37cm 2，W x=508.214cm3 。一根工字钢可以承受弯矩：M= 弯 * Wx=73.7KNM；可以承受的剪力为：T= 剪 *A=470.6KN，远远大于其实际结构内力。很明显，其强度满足规范要求。 （验算时，其容许弯曲应力取 145Mpa，容许剪应力取 85MPa） 竖向位移结构最大竖向位移为 0260/400=0.65cm，满足规范要求。 支座反力（KN）节点号 水平力 竖向力 弯矩1 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+0002 0.000e+000 3.262e+001 0.000e+0009 0.000e+000 3.993e+001 0.000e+

4、00010 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00011 0.000e+000 3.320e+001 0.000e+00018 0.000e+000 3.558e+001 0.000e+00019 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00020 0.000e+000 3.518e+001 0.000e+00027 0.000e+000 3.525e+001 0.000e+00028 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00029 0.000e+000 3.545e+001 0.000e+00036 0.000e+000 3.4

5、18e+001 0.000e+00037 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00038 0.000e+000 3.759e+001 0.000e+00042 0.000e+000 3.640e+001 0.000e+00043 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00044 0.000e+000 3.640e+001 0.000e+00048 0.000e+000 3.759e+001 0.000e+00049 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00050 0.000e+000 3.418e+001 0.000e+00057

6、 0.000e+000 3.545e+001 0.000e+00058 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00059 0.000e+000 3.525e+001 0.000e+00066 0.000e+000 3.518e+001 0.000e+00067 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00068 0.000e+000 3.558e+001 0.000e+00075 0.000e+000 3.320e+001 0.000e+00076 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00077 0.000e+000 3.993e+0

7、01 0.000e+00084 0.000e+000 3.262e+001 0.000e+00085 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+0002、贝雷梁计算（仅计算一组） 计算荷载由于 I28a 刚度比钢箱梁小很多，由钢箱梁传递来的荷载不能按平均分配进行计算，为保证安全，取 I28a 上最大支座反力（三排单层为一组）为 73.13KN 按集中荷载进行计算，间距 3 米。双排单层贝雷梁自重：4.5KN/ M 采用桥梁博士 V3.03 进行计算，结果如下： 计算模型钢箱梁跨内共划分 87 个单元，88 个节点，计算模型为：计算模型 计算结果弯矩图剪力图由图可见，在荷载作用下

8、，结构最大弯矩为 3117KN.M，最大剪力为 563KN。三排单层加强型贝雷梁容许弯矩为：4809.4KN.M 安全系数为 k=4809.4/3117=1.54容许剪力为：698.9KN安全系数为 k=698.9/563=1.24 竖向位移由图可见，在荷载作用下，结构最大竖向位移为 11.5cmL/400=10cm，可通过码板设置预拱度进行调整。 支座反力（KN）节点号 水平力 竖向力 弯矩1 0.000e+000 2.780e+001 0.000e+0004 0.000e+000 2.157e+002 0.000e+00022 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00

9、025 0.000e+000 1.012e+003 0.000e+00064 0.000e+000 1.012e+003 0.000e+00067 0.000e+000 0.000e+000 0.000e+00085 0.000e+000 2.157e+002 0.000e+00088 0.000e+000 2.780e+001 0.000e+000由以上计算结果知：42 米跨内临时墩顺桥向设双排管柱是不合理的，其支撑反力主要为单排承受，所以将 42 米跨内两临时墩改为单排管柱重新计算如下（21 米边跨临时墩由于还要承受砼主梁产生的反力，待下步计算决定） 。3、贝雷梁重新计算通航孔跨内两临时墩

10、设计为单排桩形式，跨距设计为 41 米。 计算模型计算模型 计算结果弯矩图剪力图由图可见，在荷载作用下，结构最大弯矩为 3431KN.M，最大剪力为 567KN。三排单层加强型贝雷梁容许弯矩为：4809.4KN.M 安全系数为 k=4809.4/3431=1.4容许剪力为：698.9KN安全系数为 k=698.9/567=1.23 竖向位移位移有点偏大，但可通过码板或型钢柱设置预拱度进行调整。 支座反力节点号 水平力 竖向力 弯矩1 0.000e+000 1.180e+002 0.000e+0004 0.000e+000 7.388e+001 0.000e+00024 0.000e+000 1

11、.064e+003 0.000e+00065 0.000e+000 1.064e+003 0.000e+00085 0.000e+000 7.388e+001 0.000e+00088 0.000e+000 1.180e+002 0.000e+000以上为每一个三排单层加强型贝雷梁传递的反力，按横断面实际布置，计算临时墩时应乘以 10。根据弯矩和剪力图知，钢箱梁支架在两边跨内，仅支点位置弯矩和剪力大，跨内其余位置很小，如果仍按三排单层布置则太浪费，所以在此两边跨内贝雷梁横断面形式全部为双排单层加强型，其容许弯矩为：3375KN.M，容许剪力为：490.5KN，安全系数分别为：k=3375/34

12、31=0.984 和 k=490.5/496=0.989，均未超过 5，仍然是允许的。此时其上 I28a 弯矩和剪力均会增大，但考虑前面计算 I28a 时富余太大，其强度和刚度仍然大大满足要求，这里就不再重复计算。 临时墩上横向分配梁（I45b 工字钢）计算每排临时墩管柱上横向分配梁采用 4 根 I56b 工字钢支撑于钢管桩顶，由贝雷梁的计算结果可知，最大支点反力为 10641010640KN，分别作用在通航跨内两临时墩上。1、临时墩布置示意图如下： 桥梁对称中心线三 排 单 层 加 强 型 贝 雷 梁双 排 单 层 加 强 型 贝 雷 梁 双 排 单 层 加 强 型 贝 雷 梁I56横 向

13、分 配 梁临 时 墩 钢 管 桩横向分配梁取计算长度为 31 米。2、计算荷载贝雷梁传递来的荷载：10641010640KN，根据贝雷梁布置形式按集中力计算。分配梁自重：4.7KN/ M3、计算模型计算模型4、计算结果 弯矩图弯矩图 剪力图剪力图查型钢表，I56b 工字钢 Ix=68503cm4，A=146.58cm 2，W x=2447cm。一根工字钢可以承受弯矩：M= 弯 * Wx=354.8KNM；可以承受的剪力为：T= 剪 *A=1246KN。一个墩上有两排四根工字钢，可承受弯矩为 1419KNM，可承受的剪力为 4984KN。最大弯矩为1112KNM1419KNM;最大剪力为 710

14、KN4984KN。很明显，其强度及刚度均满足规范要求。 （验算时，其容许正应力取 145MPa,容许剪应力取 85MPa） 支座反力节点号 水平力 竖向力 弯矩1 0.000e+000 9.098e+002 0.000e+00013 0.000e+000 2.337e+003 0.000e+00025 0.000e+000 2.128e+003 0.000e+00039 0.000e+000 2.128e+003 0.000e+00051 0.000e+000 2.337e+003 0.000e+00063 0.000e+000 9.098e+002 0.000e+000 钢管桩计算下面对通航

15、孔跨内临时墩钢管桩建立模型并进行计算。临时墩钢管桩采用单排布置形式（见临时墩布置示意图） ，共采用 6 根 1000、壁厚为 10mm 的钢管桩，钢管桩间距中间两根为 7 米，其余为 6 米。桩群之间采用【20 作为横向联结，具体布置为：从顶部以下 1.5 米处开始，每隔 4 米设置一道水平联系,直到水面不能设置为止。临时墩钢管桩基础采用钻孔灌注桩，桩顶灌注至河床面，必须确保钢管桩底部埋入砼深度 2.5D，D 为钢管桩直径，钻孔桩深度根据计算确定。综上所述，临时墩钢管桩桩群共同工作，因此计算中宜将桩群作为一个整体，进行空间受力分析。桩群承受的主要荷载为：a 墩顶竖向力（主要为上部结构自重、施工

16、荷载等，经由纵横梁传下）b 流水压力，因主桥与水流方向斜交 18 度，故既有顺桥向的流水压力，又有横桥向的流水压力；c 自重1、流水压力的计算水深为 17 米，设计最大流速为 6m/s，作用在钢管桩上的流水压力近似取为线形荷载呈倒三角形分布，水面处水压力为：p=k* r *v2/2g（其中 K 取 0.8，r 为水的容重取 10KN/m3，v 为水的流速 6m/s，g为重力加速度为 9.8m/s2)则 q=0.8*10*6*6/(2*9.8*1)=14.7KN/m将其向横桥向及顺桥向分解为：横桥向 q=14.7*cos18=14KN/m顺桥向 q=14.7*sin18=4.54KN/m2、计算

17、模型将结构离散成空间结构，共划分为 138 个节点，177 个单元，计算模型为：计算模型3、结构内力验算钢管桩桩在竖向力及水平力作用下组合最大应力（MPa）上图为钢管桩群在 1.1D（永久荷载）1.3SF（可变荷载）荷载组合作用下的应力图，从图上可知桩群在竖向力及水平力作用下最大组合应力为 190MPa，小于 Q235 钢材的抗弯拉强度设计值。4、结构水平位移顺桥向位移图横桥向位移图由图可见：桩群在水平力作用下横桥向最大位移为 9mm，顺桥向最大位移为 107mm，位移较大，将钢管桩改为 1200，壁厚 12mm 重新计算。 流水压力的计算水深为 17 米，设计最大流速为 6m/s，作用在钢管

18、桩上的流水压力近似取为线形荷载呈倒三角形分布，水面处水压力为：p=k* r *v2/2g（其中 K 取 0.8，r 为水的容重取 10KN/m3，v 为水的流速 6m/s，g为重力加速度为 9.8m/s2)则 q=0.8*10*6*6*1.2/(2*9.8)=17.6KN/m将其向横桥向及顺桥向分解为：横桥向 q=17.6*cos18=16.7KN/m顺桥向 q=17.6*sin18=5.4KN/m5、结构内力重新验算结果钢管桩桩在竖向力及水平力作用下组合最大应力（MPa）上图为钢管桩群在 1.1D（永久荷载）1.3SF（可变荷载）荷载组合作用下的应力图，从图上可知桩群在竖向力及水平力作用下最

19、大组合应力为 132MPa，小于 Q235 钢材的抗弯拉强度设计值。6、结构水平位移顺桥向位移图横桥向位移图由图可见：桩群在水平力作用下横桥向最大位移为 7mm，顺桥向最大位移为 62mm。7、支点反力由图可见：钢管桩单桩最大支反力为 2497KN。 钻孔灌注桩设计及验算根据 1200 钢管桩锚固要求，钻孔灌注桩设计桩径为 1.5m，钢管桩锚固长度为3.0m。桥位处最小地基容许承载力为 1400KPa，对应极限侧摩阻力为 150Kpa。由于钻孔不可能太深，桥位处岩层裸露，假设上层为强风化，按摩擦桩采用桥梁工具箱 Btools 进行桩基承载力计算，结果如下：计算结果表明，当钻孔桩深度为 5 米时，其单桩容许承载力为 2943KN，大于钢管桩单桩最大支反力 2497KN。