支架现浇连续梁m跨支架检算书.docx
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支架现浇连续梁m跨支架检算书
第3联、第6联现浇连续梁
15m跨支架检算书
1检算依据
⑴《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJD62--2004)
⑵《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60--2004)
⑶《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
⑷《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)
⑸《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
⑹《路桥施工计算手册》(人交版)
⑺《结构力学》、《材料力学》(高教版)
⑻《结构设计原理》(人交版)
⑼《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002)
⑽《装配式公路钢桥多用途使用手册》(人交版)
⑾《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
2工程概况
南京江北滨江大道SG5标第3联3×43m连续梁及第6联3×55m连续梁设计为等高度预应力混凝土箱梁。
连续梁采用等高度预应力混凝土连续箱梁,梁高300cm,单箱双室斜腹板截面。
其中箱梁顶板宽1889cm,底板宽979cm,外侧悬臂板长357cm,端部厚20cm,根部厚55cm;箱梁顶板厚25cm,顶板厚25cm,腹板由中支点至跨中分三段变化,厚度变化为85~65~45cm。
箱梁在中、边支点处设有横梁,其中端横梁厚120cm,中横梁厚200cm。
梁体混凝土采用C50耐久性混凝土,3×43m连续梁1幅需C50混凝土1898.3m3,3×55m连续梁1幅需C50混凝土2358.9m3。
连续梁跨越地区地质条件较差,淤泥覆盖层厚,土层结构主要为杂填土,素填土,淤泥、淤泥质土,粘土、粉质粘土,粉质粘土与粉土互层等,承载力较差。
3结构设计
3.1总体思路
第3联3×43m连续梁8#~9#墩跨越在建地铁十号线,地质条件较差,淤泥覆盖层厚,地铁十号线外径11.2m,采用15m一跨跨越,根据现场条件,考虑利用已施工承台及钻孔桩作为持力基础,采用φ609*16mm地铁钢支撑,支架梁部采用贝雷梁。
第6联3×55m连续梁15#~16#墩跨越七里河,地质条件较差,淤泥覆盖层厚,采用主跨15m跨越,根据现场条件,考虑利用已施工承台及钻孔桩作为持力基础,采用φ609*16mm地铁钢支撑,支架梁部采用贝雷梁。
3.2支架结构设计
支架在边支墩处利用已浇筑承台及φ70cm钻孔桩作为基础,中支墩采取φ100cm钻孔桩基础,采用φ609*16mm地铁钢支撑,其上放置沙箱,安放工字钢2I40b作贝雷梁支座垫梁。
贝雷梁横向15片布设,其中,底板下11片,两侧翼缘板下各2片。
贝雷梁顶铺设工字钢I14作横向分配梁间距90cm,其上铺设木模板,竹胶板厚18mm,纵向方木5×10cm间距30cm。
支架总体设计如下图:
图3.2-18#-9#墩支架立面图
图3.2-28#-9#墩支架断面图
图3.2-315#-16#墩支架立面图
图3.2-415#-16#墩支架断面图
3.3荷载取值
1、箱梁自重:
单幅3×43m连续箱梁跨中截面面积为12.69m2,钢筋混凝土密度按2650kg/m3检算,按照中部截面荷载检算,每平方受力见下图3.3-1:
图3.3-1截面荷载分布示意图
2、模板采用木模,取0.5kPa,支架自重在软件中自动计算。
3、施工人员行走及施工材料机具等堆放的荷载取2kPa。
4、振捣混凝土时的荷载取2kPa。
5、水平风荷载取0.75kPa。
以上载荷,恒载取1.2的分项系数,活载取1.4的分项系数。
强度检算荷载组合:
1.2×(箱梁自重+模板、支架自重)+1.4×(2+2)kPa;
刚度检算荷载组合:
1×(箱梁自重+模板、支架自重)+1×(2+2)kPa;
稳定性检算荷载组合:
1×(箱梁自重+模板、支架自重)+1×(2+2+0.75)kPa。
4材料主要参数及截面特性
1、Q235钢弹性模量E=2.1×105MPa,剪切模量G=0.81×105MPa,密度ρ=7850kg/m3,线膨胀系数α=1.2×10-5,泊松比μ=0.3,轴向拉、压容许应力
140MPa,弯曲容许应力
145MPa,剪切容许应力
85MPa。
2、16Mn钢弹性模量E=1.3×2.1×105MPa,贝雷梁容许承载能力:
弦杆
560KN,腹杆
210KN,支撑杆
171.5KN。
3、45号钢钢管支撑,弹性模量E=2.1×105MPa,密度ρ=7850kg/m3,轴向拉、压容许应力
177MPa。
4、支架受载后挠曲的杆件,其容许挠度为相应结构跨度的1/400。
5支架检算
5.1检算模型
采用Midas建立现浇梁体支架模型,对支架结构受力情况进行分析。
本文取8#-9#墩支架为例,检算模型如下图5.1-1:
图5.1-1Midas检算模型图
5.2强度检算
5.2.1贝雷梁
本检算模型采用国产贝雷片参数:
弦杆采用[100×48×5.3/8.5槽钢,腹杆采用I80×50×4.5/6.5工字钢,支撑杆采用∟64×4角钢。
贝雷片弦杆受力情况如下图5.2-1:
图5.2-1贝雷片弦杆轴力图(单位:
KN)
贝雷片弦杆最大轴力
194.1KN<弦杆理论容许承载力
560KN。
贝雷片腹杆受力情况如下图5.2-2:
图5.2-2贝雷片腹杆轴力图(单位:
KN)
贝雷片腹杆最大轴力
112.1KN<腹杆理论容许承载力
210KN。
贝雷片支撑杆受力情况如下图5.2-3:
图5.2-3贝雷片支撑杆轴力图(单位:
KN)
贝雷片支撑杆最大轴力
39.3KN<支撑杆理论容许承载力
171.5KN。
5.2.2型钢
⑴分配梁I14工字钢主要承受弯曲应力,其受力情况如下图5.2-4:
图5.2-4分配梁I14弯曲应力图(单位:
MPa)
分配梁I14最大弯曲应力
33Mpa<Q235钢弯曲容许应力
145MPa。
⑵主横梁2I40bQ235钢主要承受弯曲应力,其受力情况如下图5.2-5:
图5.2-5主横梁2I40b弯曲应力图(单位:
MPa)
主横梁2I40b最大弯曲应力
127Mpa<Q235钢弯曲容许应力
145MPa。
5.2.3钢管
φ609*16mm钢管主要承受轴向压应力,其受力情况如下图5.2-6:
图5.2-6钢管轴向压应力图(单位:
MPa)
φ609*16mm钢管最大轴向压应力
70.6Mpa,小于Q235钢压容许应力
140MPa,满足要求。
5.2.4方木
图5.2-7方木弯应力图(单位:
MPa)
5×10cm方木最大弯应力4.6Mpa<顺纹容许弯曲应力11Mpa。
5.2.5竹胶板
图5.2-8竹胶板弯应力图(单位:
MPa)
18mm厚竹胶板最大弯应力
1.8Mpa<顺纹容许弯曲应力11Mpa。
5.3刚度检算
⑴18mm厚竹胶板刚度计算:
图5.3-1竹胶板位移图(单位:
mm)
竹胶板最大位移5.6×10-7mm<
=0.75mm,满足要求。
⑵方木刚度计算:
图5.3-2方木位移图(单位:
mm)
方木最大位移2.8×10-7mm<
=2.25mm,满足要求。
⑶支架整体刚度计算:
图5.3-3支架整体位移图(单位:
mm)
支架整体最大位移10.4mm<
=37.5mm,满足要求。
5.4整体稳定性检算
图5.4-1特征值
最小特征值为22.4,模态1破坏形式见图5.4-2。
图5.4-2模态1
6基础检算
6.1系梁局部承压检算
图6.1-1钢管支反力图(单位:
KN)
由上图可知,底板下支反力最大为2103.8KN,翼板下支反力最大为633.2KN。
系梁受到最大压力为2103.8KN,考虑系梁局部承压可能造成破坏,需要对混凝土系梁的局部承压进行检算,根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60--2004),素混凝土局部承压检算公式为:
Nc≤0.6β*Ra*Ac
Ra--承台混凝土标号,这里取C30抗压设计强度15Mpa;
β--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=3.14×0.30452=0.291m2。
则混凝土局部承压的最小容许承载力为:
[Nc]max=0.6β*Ra*Ac=0.6×1×15000×0.291=2619KN
Nc=2103.8KN<[Nc]=2619KN
∴混凝土系梁局部承压满足要求。
6.2钻孔桩基础检算
钢管与钻孔桩在同一轴线上,梁体底板下钢管受到最大压力为2103.8KN,梁体翼板下钢管受到最大压力为633.2KN,假设此力直接作用在钻孔桩上,根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63)第5.3.3节摩擦桩单桩轴向受压承载力检算如下。
式中:
——单桩轴向受压承载力容许值(kN),桩身自重与置换土重(当自重计入浮力时,置换土重也计入浮力)的差值作为荷载考虑;
u——桩身周长(m);
n——土的层数;
qik——与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值(kPa),宜采用单桩摩阻力试验确定,当无试验条件时按表5.3.3-1选用,本文取值根据《工程地质勘查报告》,淤泥质粉质粘土20KPa,粉质粘土40KPa,粉质粘土与粉土互层40Kpa;
li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度(m),扩孔部分不计;
Ap——桩端截面面积(m2),对于扩底桩,取扩底截面面积;
qr——桩端处土的承载力容许值(kPa),当持力层为砂土、碎石土时,若检算超过下列值,按下列值采用:
粉砂1000kPa;细砂1150kPa;中砂、粗砂、砾砂1450kPa;碎石土2750kPa;
K—安全系数,临时性建筑结构取1.5。
本检算按摩擦桩进行计算,不计桩端承载力,即Apqr=0。
⑴梁体底板下钻孔桩承载力检算:
取支架桩桩长40m检算,8#墩淤泥质粉质粘土层最深达12m,16#墩淤泥质粉质粘土层最深达14.5m,按照16#墩地质计算,即:
l1=14.5m,l2=25.5m,桩径取1m,则u=3.14。
=2742.3KN>2103.8KN,满足桩基承载力要求。
⑵梁体翼缘板下钻孔桩承载力检算:
取支架桩桩长15m检算,按照16#墩地质计算,则:
l1=14.5m,l2=0.5m,桩径取1m,则u=3.14。
=648.9KN>633.2KN,满足桩基承载力要求。
7结论
经检算知,支架设计及地基处理均满足结构受力和施工安全要求。
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