仙女特大桥现浇梁支架设计及验算书.docx
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仙女特大桥现浇梁支架设计及验算书
汉宜铁路HYZQ-6标五分部
仙女特大桥(32m+48m+32m)现浇梁
支架设计及验算书
计算:
复核:
审核:
中国葛洲坝集团股份有限公司汉宜铁路
项目经理部五分部
二OO九年五月二十五日
目录
一、计算依据2
二、计算原则2
三、工程概况2
四、江汉大道现况简介2
五、支架设计情况3
1、地基处理3
2、满堂支架4
3、门洞支架4
六、满堂支架受力验算5
七、门式框架受力验算7
仙女特大桥现浇箱梁支架设计及验算
一、计算依据
1、《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
2、《铁路桥涵地基和基础设计规范》;
3、《路桥施工计算手册》(人民交通出版社出版);
4、《建筑施工结构计算实用手册》;
5、《汉宜施(桥)-63》;
6、《肆桥参(2009)22611-Ⅳ》。
二、计算原则
1、在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制;
2、综合考虑结构的安全性;
3、尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法;
4、对部分结构的不均布、不对称性采用较大的均布荷载。
三、工程概况
新建铁路武汉至宜昌铁路仙女特大桥,位于枝江市仙女镇,与已建成通车的江汉大道(枝当线)于DK251+675.9~DK251+717.3处发生立体交叉,交叉角度为86°46′,交叉后桥下净空不小于5.5米。
仙女特大桥全长1369.93米,共42孔,其中25#~26#墩上跨枝当一级沥青公路,跨径为48m。
连续梁全长为32+48+32=112米,顶板厚度34~65cm,腹板厚度50~70~95cm,底板厚度30~90cm,桥面宽度12.6米,梁体为单箱单室、变截面结构。
四、江汉大道现况简介
江汉大道是湖北省一条重要的省级公路,路面为沥青砼路面。
江汉大道路面现宽18m,两侧绿化带各宽5.0m,两侧非机动车道各宽4.5m。
与铁路线路相对位置见下图:
备注:
以上尺寸单位m;
五、支架设计情况
1、地基处理
⑴跨江汉大道处在即有道路上搭设四孔门式框架。
中间两孔净宽4.25m,边孔净宽2m,净高为4.5m。
门式框架基础为砼条形基础,砼采用C20砼,条形基础长14m,高1m,中间基础宽2m,两侧基础宽1.5m。
⑵其他部位采用碗扣式满堂支架。
满堂支架基础在原地面清表30cm压实后填筑50cm厚砂砾石并浇注30cm厚C20砼面层进行硬化处理。
基础每边比支架搭设范围宽1m,控制压实度不小于90%,平整度不大于10mm,并设置1%的单向横坡。
对承台基坑回填范围内要用压路机净碾多遍,达到90%压实度要求,避免不均匀沉降。
为防止流水软化支架地基,浇筑30cm厚C20砼作为封闭层,设置1%单向横坡,每5~8m设横向涨缩缝,在桥中心设纵向涨缩缝。
地基处理结束后,在支架搭设范围地基基础四周80~160cm范围内设顺桥向排水沟(水沟横断面为60×80cm)并挖集水井,集水井设置在线路右侧顺桥向排水沟的大里程桩号处,排水沟根据集水井的位置设置排水纵坡,雨水汇集于集水井后,用水泵排至施工便道排水边沟内,确保地基基础不受雨水浸泡。
2、满堂支架
满堂支架采用WDJ碗扣式多功能钢支架,支架布置主要分二个区域进行设计。
1第一区域:
一般结构区
翼板处支架立杆横向间距1.2m,纵向间距0.6m,横杆步距1.2m;腹板处支架立杆横向间距0.3m,纵向间距0.6m,横杆步距1.2m;底板处支架立杆横向间距0.6m,纵向间距0.6m,横杆步距1.2m。
2第二区域:
中横梁区
翼板处支架立杆横向间距1.2m,纵向间距0.3m,横杆步距1.2m;腹板处支架立杆横向间距0.3m,纵向间距0.3m,横杆步距1.2m;底板处支架立杆横向间距0.6m,纵向间距0.3m,横杆步距1.2m。
⑶为增大体系稳定,支架外围四周设剪刀撑,内部沿桥梁纵横向每4排立杆搭设一排剪刀撑,剪刀撑与地面夹角45°~60°。
3、门洞支架
跨江汉大道采用工字钢柱门式框架施工,门式框架净宽4.25m,净高4.5m。
工字钢柱采用两排I56b工字钢作支墩,上铺I56b工字钢作承重梁。
六、满堂支架受力验算
1、荷载计算
(1)梁体自重
由于梁体不规则,故本计算取一个典型横断面,计算其横截面积s,按荷载全部集中在箱梁底板面积上计算,砼容重按25KN/m3计算。
梁体自重:
g1=P/S=r×s×1/S=25×11.598×1/5.636=21.486KN/m2=51.47KN/m2
(2)施工机具及人员荷载:
g2=3KN/m2(根据经验取值)
(3)振捣砼时产生的荷载:
g3=3KN/m2(根据经验取值)
(4)模板及支架配件自重:
g4=2.7KN/m2
2、荷载组合
模板支架立杆的轴向力设计值N,应按下列公式计算:
N=1.2∑NGk+1.4∑NQk=1.2×(g2+g3)+1.4×(g1+g4)=1.2×(3+3)+1.4×(51.47+2.7)=83.04KN/m2
∑NQk——模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和;
∑NGk——施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。
3、受力验算
(1)纵梁受力验算
纵梁采用(6×12)cm方木,间距0.3m/道,作用在纵梁上的均布荷载q=20.71×0.9=18.64KN/m。
W=375cm3
I=2812.5cm4
木材抗弯设计值为9.5MPa,弹性模量E=8.5×103MPa
1)、跨中最大弯矩M=ql2/8=18.64×0.92/8=1.887KN.m
2)、纵梁弯拉应力
σ=M/W=1.887×1000×1000/(375×1000)=5.032MPa<[σ]=9.5MPa
可满足要求。
3)、纵梁挠度变形
f=5ql4/384EI=(5×20.71×0.94×100)/(384×8.5×2812.5)=0.7mm<
l/400=1.5mm
可满足要求。
(2)横梁受力验算
横梁采用(15×15)cm方木,间距0.9m/道,作用在纵梁上的均布荷载q=74.736×0.3=22.42KN/m。
1)、跨中最大弯矩M=ql2/8=22.42×0.32/8=0.252KN.m
2)、纵梁弯拉应力
σ=M/W=0.252×1000×1000/(375×1000)=0.672MPa<[σ]=9.5MPa
可满足要求。
3)、横梁挠度变形
f=5ql4/384EI=(5×22.42×0.34×100)/(384×8.5×2812.5)=0.11mm<
l/400=1.5mm
可满足要求。
(3)碗扣式支架受力验算
1)、强度计算:
每根立杆承受荷载计算图见下图,模板支架立杆的轴向力设计值N,则有P=N×La×Lb=83.04×0.6×0.6=29894N
本图单位均以cm计
La—管架横距,取0.6m,Lb—管架纵距,取0.6m。
用Φ4.8*3.5mm钢管搭升支架面积:
A=489.3mm2
按强度计算,支柱受力应力为=N/A=29894N/489.3mm2=61.1N/mm2<215N/mm2,故强度符合要求。
2)稳定性计算:
N/(ψ×A)≤ƒ
N——计算立杆段的轴向力设计值;
ψ—轴心受压构件的稳定系数;
ƒ——钢材的抗压强度设计值,查钢材强度为215MPa;
长细比:
λ=L/I=1200/15.78=76其中L为计算长度,一般取横杆步距(步距L取1200mm),钢管回转半径i=15.78mm
由长细比可查得轴心受压稳定性系数ψ=0.675
N/(ψ×A)=29894/(0.675×489.3)=90.51N/mm2<215N/mm2,故支架稳定情况可满足要求。
七、门式框架受力验算
门式框架上的满堂支架由于前面已经验算,此处不再进行计算。
1、纵桥向工字钢检算
依照膺架设计,1#临时支墩及~5#临时支墩之间膺架主纵梁为15组I56b工字钢,其中梁底中心间距为80cm,腹板中心间距为60cm,两边翼板间距130cm。
(1)荷载组合
单根工字钢自重1.15KN/m;
梁底工字钢所受均布荷载为:
25.52×1+1.15=26.67KN/m;
腹板工字钢所受均布荷载为:
28.13×1+1.15=29.28KN/m;
翼板工字钢所受均布荷载为:
9.92×1+1.15=11.07KN/m;
(2)I56b工字钢截面参数及力学性能指标
截面抵抗矩:
,
截面惯性矩:
,
面积矩
弹性模量:
,
容许弯曲应力:
(3)受力检算
1)箱梁底受力验算
箱底工字钢纵梁受力模型如图所示:
根据受力模型可知为对称受力结构,通过计算可有受控截面弯矩为:
M边跨max=1207/512×q=2.36×26.67=62.94KN.m
M中跨max=3401/1024×q=3.32×26.67=88.54KN.m
受控截面剪力计算为:
V1支墩=V5支墩=1929/1792×q=1.08×26.67=28.8KN
V2支墩=V4支墩=4343/1792×q=2.42×26.67=64.54KN
V3支墩=21504/1792×q=12×26.67=320.04KN
a、强度检算
=Mmax/W=88.54×1000/2450/10-6=36.14MPa<
b、剪应力检算
τmax=QmaxS/b/I=320.04×103×1.45×10-3/0.168/6.85/10-4=4.03Mpa
<[τ]=120Mpa
可知满足要求。
2)腹板受力验算
腹板工字钢纵梁受力模型如上图所示。
根据受力模型可知为对称受力结构,通过计算可有受控截面弯矩为:
M边跨max=1207/512×q=2.36×29.28=69.1KN.m
M中跨max=3401/1024×q=3.32×29.28=97.21KN.m
受控截面剪力计算为:
V1支墩=V5支墩=1929/1792×q=1.08×29.28=31.62KN
V2支墩=V4支墩=4343/1792×q=2.42×29.28=70.86KN
V3支墩=21504/1792×q=12×29.28=351.36KN
a、强度检算
=Mmax/W=97.21×1000/2450/10-6=39.68MPa<
b、剪应力检算
τmax=QmaxS/b/I=351.36×103×1.45×10-3/0.168/6.85/10-4=4.43Mpa
<[τ]=120Mpa
可知满足要求。
3)翼缘板受力验算
翼缘板工字钢纵梁受力模型如上图所示。
根据受力模型可知为对称受力结构,通过计算可有受控截面弯矩为:
M边跨max=1207/512×q=2.36×11.07=26.13KN.m
M中跨max=3401/1024×q=3.32×11.07=36.75KN.m
受控截面剪力计算为:
V1支墩=V5支墩=1929/1792×q=1.08×11.07=11.96KN
V2支墩=V4支墩=4343/1792×q=2.42×11.07=26.79KN
V3支墩=21504/1792×q=12×11.07=132.84KN
a、强度检算
=Mmax/W=36.75×1000/2450/10-6=15MPa<
b、剪应力检算
τmax=QmaxS/b/I=132.84×103×1.45×10-3/0.168/6.85/10-4=1.67Mpa
<[τ]=120Mpa
可知满足要求。
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