11.鋼管立柱+貝雷梁+碗扣組合支架計(jì)算書

1、鋼管立柱貝雷梁碗扣組合支架計(jì)算書1 .工程簡介觀光區(qū)間、石上區(qū)間連續(xù)梁統(tǒng)一采用鋼管立柱 +貝雷梁+碗扣的組合支架形式， 其中跨度最大，斷面最大的為 31m+52m+31m續(xù)梁。31m+52m+31m應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全長 115ml邊支座中心線至梁端0.45m,梁縫為10cs梁高沿縱向按1.8次拋物線變化， 中心點(diǎn)梁高2.86m (不包括U形腹板高度)，邊支點(diǎn)底板厚度為 0.6m,跨中底板厚 度為0.4m (不包括U形腹板高度)，中跨跨中直線段長 2.0m。中支點(diǎn)截面采用單箱雙室斜腹板箱型+U形截面形式。箱梁頂板厚度除中橫隔 附近外均為30cm,腹板厚5676cm；箱梁底板厚度由近1/2跨的3

2、0cm按1.8次拋 物線變化至根部的50cm=三月M板U形截面底板厚度為40cm,邊支點(diǎn)底板加厚至 60cm；邊腹板厚度為28cm,中腹板厚度為56cm截面全寬為11.2m。箱梁及U梁 兩側(cè)腹板與頂?shù)装逑嘟惶幫鈧?cè)均采用圓弧倒角過渡。中支點(diǎn)橫隔厚度為2.0m,設(shè)有過人孔，底板開設(shè)進(jìn)人孔。2 .設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.2-2005)鐵路橋涵鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.3-2005)鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.5-2005)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB500

3、09-2001)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程(JGJ81-2002)建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-20083 .材料3.1. 鋼材采用Q235-B鋼材，并應(yīng)符合碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T700)的規(guī)定3.2. 螺栓應(yīng)符合六角頭螺栓 C級(GB/T5780-2000)的規(guī)定，其抗拉、抗 剪強(qiáng)度應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱(GB3098的規(guī)定3.3. 焊條采用E43XX系列，并應(yīng)符合碳鋼焊條(GB/T5117)的規(guī)定。3.4. Q235鋼材設(shè)計(jì)允許應(yīng)力抗拉、抗壓和抗彎6=215MPa抗剪r =125Mpa4 .支架形式說明(1)中跨(靠近中支座)采用滿堂碗扣支架形式；(2)中跨(跨光僑路門洞)采

4、用鋼管立柱 +56工字鋼+碗扣的支架形式；(3)邊跨采用鋼管立柱+貝雷梁+碗粥的支架形式。(4)碗扣頂托之上依次采用雙拼 48mnffi管縱向布置，10cm< 10cm方木橫向 布置，1.5cm竹膠板作為底模板。5 .支架受力計(jì)算5.1. 荷載計(jì)算(1)混凝土自重：按最大斷面積12.64m2計(jì)算，現(xiàn)澆箱梁自重所產(chǎn)生的荷載：鋼筋碎按2600kg/m3計(jì)算，則斷面碎自重為：12.64 X 2.6 X9.8=322.067KN , 梁自重每m2所產(chǎn)生白荷載P1 (全部按底板承受計(jì)算)為：P1=322.067+ 5.1=63.15Kpa(2)內(nèi)外模板自重：P2=3.0Kpa(3)傾倒碎時(shí)產(chǎn)生的沖

5、擊荷載：P3=4.0Kpa(4)振搗碎時(shí)產(chǎn)生的荷載：P4=2.0Kpa(5)人員機(jī)具荷載：P5=2.5Kpa(6)包載分項(xiàng)系數(shù)1.2,活載分項(xiàng)系數(shù)1.45.2. 底模板的強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算箱梁底模采用高強(qiáng)度竹膠板，板厚t=15mm ,方木中對中間距300mm。竹膠板方木背肋間距為200mm ,所以驗(yàn)算模板強(qiáng)度采用寬b=200mm平面竹 膠板，計(jì)算斷面見下圖。r15.2.1 模板力學(xué)性能(1)彈性模量：E=0.lXl05MPa(2)截面慣性矩：I=bh3/12=20Xl.5 3/12=5.63cm4(3)截面抵抗矩： W=b附6=20 X 1.5 2/6=7.5cm32(4)截面積：A=bh=20X

6、 1.5=30cm5.2.2 模板受力計(jì)算2(1)底模板均布荷載：P=63.15+3.0+4+2.0+2.5=74.65KN/mq=P X L=74.65 義 0. 20=14.93KN/m2(2)跨中最大彎矩：M=ql/8=18.66 X 0.20 X 0.20/8=0.07KN - m(3)彎拉應(yīng)力：(T =M/W=0.09X 103/7.5 X 10-6=9.33MPa< 6=11Mpa竹膠板板彎拉應(yīng)力滿足要求。(4)撓度：從竹膠板下方木背肋布置可知，竹膠板可看作為多跨等跨連續(xù) 梁，按三等跨均布荷載作用連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)建筑施工計(jì)算手冊，計(jì)算公式為：=Kwql4100EIf -撓

7、度值；q-連續(xù)梁上均布荷載;l-跨度；E-彈性模量;I -截面慣性矩;Kw-撓度系數(shù)，三等跨均布荷載作用連續(xù)梁按照活載最大，取值 0.677撓度計(jì)算:,0.677ql4f 二100EI二（0.677 X 14.93 X 0.25 4）/（100 X0.1 X 108 X 7.03 X 10-8）=0.29mrrK L/400=250/400=0.625mm竹膠板撓度滿足要求。綜上，竹膠板受力滿足要求。5.3. 小橫梁受力計(jì)算（10cmx 10cm方木）小橫梁間距0.3m,中橫梁部位采用截面積為10cm （寬）x 10cm （高）的方木組 成，計(jì)算時(shí)按戒面積9cm （寬）x 9cm （高）考慮。

8、方木容許抗彎應(yīng)力b=12MPa彈性模量E=9.5X 103Mpa小橫梁承受荷載 q=（ （63.15+3.0） X 1.2+1.4 X （4+2+2.5） X 0.3q=27.384KN/m跨中彎矩 M=qL/8=27.384KN/m X 0.6 m X 0.6 m /8=1.23KN - m小橫梁抗彎模量 W=bh/6=0.09 X0.09 X 0.09/6=1.215 X 10-4 m3（y=M/W=1.23/ （1.215X10-4） =10.12 （MPa < （r=12MPa 滿足要求截面慣性矩 I=bh3/12=9 X 93/12=5.47 X 106mrmi撓度 u =5q

9、L4/（384EI）=5 X 22.384 乂 1000 N/mX 0.1296 m4 /（384 乂 9.5 乂 1000 N/mn2 X5.48 義 106 mm4）u=0.73mm0 u =L/400=600/400=1.5mm,滿足要求5.4. 大橫梁受力計(jì)算（雙拼小48mms管）5.4.1 第一次澆筑范圍（0#塊位置）第一次澆筑范圍為中墩中心線大、小里程范圍各6ml采用30cm （縱）x 60cm（橫）x 120cm （步距）的支架形式；大橫梁在0.3m長度范圍內(nèi)橫梁上承擔(dān)2根小橫梁重量為：0.1X0.1X0.3X7.5 X 2=0.0432KN縱梁施加在橫梁上的均布荷載為：0.04

10、32 +0.3=0.144KN/m作用在橫梁上的均布荷載為：q=PX 0.3+0.23=74.65 X 0.3+0.144=22.539KN/m單根鋼管受力qi=q/2=11.27KN/m跨中最大彎矩 M= ql 2/8=11.27 X0.3 X0.3/8=0.13KN - m小48mms管抗彎模量W=4.49crmi(|)48mmS管強(qiáng)度(T = M/W=0.13/ (4.49 X10-6) =28.95Mpa< (r=205MPaL=0.6m； E=206X 106KN/n2; I=10.78 Xl0-8n4撓度 u =5qiL4/(384EI)=0.05 mm < u =L/

11、250=600/400=1.5mm ,滿足要求5.4.2 其余澆筑部位其余梁體部位采用60cm (縱)x 60cm (橫)x 120cm (步距)；0顏端頭截面積4=10.42m2;大橫梁在0.6m長度范圍內(nèi)橫梁上承擔(dān)3根小橫梁重量為：0.1X0.1X0.6X7.5 X3=0.135KNP2=10.42X2.6 X9.8/5.1+3+4+2.5+2=63.56KN ;q=63.56X0.6=38.14KN/m；單根鋼管最大受力q2= q/2=19.07 KN/m ;跨中最大彎矩 M= qil 2/8=19.07 X 0.6 X 0.6/8=0.86KN - m小48mmi岡管抗彎模量W=4.4

12、9cm(|)48mmS 管強(qiáng)度(T = M/W=0.86/ (4.49 X10-6) =191.5Mpa< (r=205MPaL=0.6m； E=206X 106KN/m； 1=10.78 X10-8m撓度 u =5qL4/(384EI)=1.4mm & u =L/250=600/400=1.5mm ,滿足要求5.5. 立桿強(qiáng)度計(jì)算即 Sd(rgG;rq - Q)=1.2SG+1.4 SQ'式中SQ :基本可變荷載產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)SG永久荷載中結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的效應(yīng)Sd:荷載效應(yīng)函數(shù)rg :永久荷載結(jié)構(gòu)重力的安全系數(shù)rq :基本可變荷載的安全系數(shù)強(qiáng)度滿足的條件為：Sd(rgG;

13、rq 2 Q)< rbRd式中rb :結(jié)構(gòu)工作條件系數(shù)Rd:結(jié)構(gòu)抗力系數(shù)對于鋼管支架為=N/An< f式中N:軸心壓力設(shè)計(jì)值(N)An：鋼管凈截面積mm 25.5.1 第一次澆筑范圍(0#塊位置)不組合風(fēng)荷載時(shí)單肢立桿軸向力：1)箱梁0顏腹板截面積2.4m2：立桿縱橫間距300X 600mmP1=2.4X2.6 X9.8 +0.6=101.92KN/m2N1=1.2 (P1+P2 LxLy +1.4 (P3+P4+P5 LxLy=1.2 X( 101.92+3) X0.3 X0.6+1.4 X( 2+2.5+4)X0.3 X0.6 = 24.8KN2)箱梁跨中邊腹板截面積1.32

14、m2：立桿縱橫間距600x600mP1=1.32X2.6 X9.8 +0.6=56.06KN/m2N1=1.2 (P1+P2 LxLy +1.4 (P3+P4+P5 LxLy=1.2 X(56.06+3) X0. 6X0.6+1.4 X(2+2.5+4)X0. 6X0.6 = 29.8KN已知鋼管小48X3.0,2A=Tt (d-t)t=3.14 X (48-3) X 3=423.9 mm 2。(r=N/An=29.8X1000/423.9=70.3(N/mm2 ) < f=205(N/ mm 2 )強(qiáng)度符合要求。5.6. 立桿穩(wěn)定性計(jì)算不組合風(fēng)荷載時(shí)，Nmaxc 小 A f其中：小：軸

15、心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；A：立桿橫截面積=4.24cm2;f :鋼材的抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=205(N/mm2)其中：桿件回轉(zhuǎn)半徑 i=0.354 x(D-t)=0.354 x (4.8-0.3)cm=1.593cm立柱長細(xì)比入=L/i , L0=kphk-計(jì)算長度附加系數(shù)，其取值1.155N長細(xì)比系數(shù)，取1.5;h為鋼管的步距，取1.2m。入=1.155 X 1.5 X 1.2 X 1000/15.93=131 <230根據(jù)長細(xì)比入=131,查表得：Q235AK鋼管軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)小=0.391Nmaxc A- f=0.391 X4.24 X 10-4X 205X 106 =33

16、.985KNN=29.8KNk Nmax=33.985kN 滿足要求。5.7. 碗扣架體下分配梁計(jì)算碗扣架體下分配梁采用14工字鋼，間距60cm布置，跨距60cm,分配梁荷載 來自與碗扣立桿的荷載及碗扣自身的重量。單根立桿受力N=29.8KN均布線荷載q=N/L=29.8/0.6=49.7KN/m跨中彎矩 M=qL/8=2.24KN - m抗彎模量 W =1.02X10-4 m3強(qiáng)度=M/W=21.96(MPa <(r=215MPa,滿足要求！L=0.6; E=206X 106KN/rm; I=712X10-8n4撓度 u =5qL7(384EI)=0.05 mm < u =L/4

17、00=600/250=24mm,滿足要求！5.8. 貝雷梁受力計(jì)算承重梁為貝雷梁，由標(biāo)準(zhǔn)貝雷片組合而成。貝雷片規(guī)格為300cmx 150cmx18cm,為保證穩(wěn)定性，每兩列用貝雷框支撐架連接，貝雷框規(guī)格有0.45m、0.9m。分節(jié)段拼裝后由塔吊吊起。標(biāo)準(zhǔn)貝雷片重270kg。由裝配式公路鋼橋使用手冊P21查得單層單排貝雷片：容許彎矩M = 788KN M ;容許剪力Q =245KN ;E取 206GPaI=250497cm4,W=3578.5cmEI=5.135 X 105 KN m2,允許擾度 u =L/400mm=7500/400=18.75mm;q=( (63.15+5.0 ) X 1.2

18、+1.4 X (4+2+2.5) X 0.9=89.48KN/m靠近中支座貝雷片跨度6.75m；跨中最大彎矩 M= qil 2/8=89.48 X 6.75 X 6.75/8=509.6KN m< 788KN- m撓度 u =5qL4/(384EI)=4.7mm < 18.75mm 滿足要求！邊跨直線段跨度為9.75m；邊跨直線段位置梁體截面積為7.42m2;現(xiàn)澆箱梁自重所產(chǎn)生的荷載：鋼筋碎按 2600kg/m3計(jì)算，則斷面碎自重為：7.42 X2.6 X9.8=189KN ,梁自重每m2所產(chǎn)生 的荷載P1 (全部按底板承受計(jì)算)為：P1=18W+5.1 = 37.1Kpaq=(

19、(37.1+1.5 ) X 1.2+1.4 X (4+2+2.5) X 0.9=58.22KN/m跨中最大彎矩 M= qil 2/8=58.22 乂 9.75 乂 9.75/8=692KN rrK 788KN- m最大剪力 Vmax=ql/2=58.22 乂 9.75/2撓度 u =5qL4/(384EI)=13.3mm < 18.75mm 滿足要求！5.9. 蓋梁受力計(jì)算蓋梁采用雙拼56工字鋼，跨距2.5m布置q=( (39.37+1.5 ) X 1.2+1.4 X (4+2+2.5) X 9.5q=579KN/m底板下共計(jì)雙拼工字鋼2根 4根，單根受力q1=579/4=144.75

20、KN/m跨中最大彎矩 M= ql 2/8=38.09 X 2.5 X 2.5/8=113.1KN - mI56工字鋼抗彎模量 W=2.342X 10-3 m3I56 工字鋼大橫梁強(qiáng)度(T =M/W=48.3 (MPa < (r=205MPa故：采I56工字鋼強(qiáng)度滿足承載力要求L=2.5; E=206X 106KN/m； I=65576X 10-8n4撓度 u =5qL4/(384EI)=0.55 mm < u =9500/400=23.75mm,滿足要求!5.10. 立柱計(jì)算立柱采用630*10mmffi管柱，高度5mN=579X 2.5/2=723.75KN焊管柱參數(shù)計(jì)算：截面尺寸：630x 10mm截面面積：A=195crn截面材性：Q235鋼材6=205MPa考慮到焊接因素，允許應(yīng)力取值為6 =190MPa回轉(zhuǎn)半徑：=22cm繞Y軸長細(xì)比為人=Lo/i=5/0.22=23查得繞穩(wěn)定系數(shù) 小=0.938焊管柱強(qiáng)度驗(yàn)算：(T =N/A=723.75/195 乂 104=37.1Mpa< 6 =205MPa 強(qiáng)度滿足要求。焊管柱整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：可承受軸壓力Nmax< 小 A- f =0.938 X 1.95 X 10-2 X 205 X 106