主線橋門洞計算書

交通門洞受力計算書一、交通門洞搭建情況為保證施工過程中，交通正常通行，編制了跨揭普高速公路現(xiàn)澆箱梁施工的門洞設(shè)置方案，結(jié)合道路寬度，在揭普高速左、右幅各搭設(shè)兩個施工門洞，門洞凈高為5.05米，凈寬8.25米，順揭普高速公路方向的長度為18m或21m，計算跨徑為9.05m。門洞基礎(chǔ)采用1.2米高預(yù)制配筋混凝土基礎(chǔ)、尺寸為0.8m×2.0m×1.2m(寬×長×高)。鋼管支墩采用φ630鋼管，壁厚10mm，每側(cè)均勻布置6條或7條，鋼管柱間距為3.0米，凈距為2.37米。鋼管柱頂設(shè)雙拼I36工字鋼橫梁；在橫梁上布置I56b工字鋼做為縱向分配梁，分配梁的間距根據(jù)不同的支撐部位的設(shè)置不同的間距，腹板處間距設(shè)置為25cm，箱體處設(shè)置為60cm~70cm?？v梁上滿鋪2cm厚的竹膠板作為防落模板，上鋪一層橫向50*200mm厚松木板做模板支架體系平臺(該層木方不起支撐作用，只是防止鋼管立桿側(cè)向滑移，可更換成[18b#槽鋼，受力計算時，不用對此進(jìn)行驗算)。箱梁調(diào)平層采用鋼管支架，鋼管支架順橋向步距為60cm。鋼管架縱、橫向設(shè)置水平鋼管連接且至少布置兩道，鋼管頂部布置頂托進(jìn)行調(diào)平。支架示意圖如下：二、荷載計算1、荷載傳遞路徑：結(jié)構(gòu)自重夾板橫向分配木方縱向木方立桿平臺5*20cm木方縱向工字梁橫向雙拼工字梁鋼管柱頂砂箱鋼管柱預(yù)制塊基礎(chǔ)原有道路地基。根據(jù)《門洞施工平面圉》得出，門洞處已避開箱梁橫梁受力最不利位置，計算荷載時不需考慮該處。另，本計算按混凝土一次澆筑成型進(jìn)行受力驗算，因?qū)嶋H施工時需分兩次澆筑，且兩次澆筑時間間隔較長，第一次澆筑混凝土已具備初期強度，故該計算方法偏安全。2、荷載計算：①、鋼筋混凝土自重箱梁鋼筋混凝土自重屬均布荷載，直接作用于底模及側(cè)模，根據(jù)設(shè)計圖可得箱梁各部分自重荷載為：腹板處g1-1=2.2*26=57.2KN/m2箱體處g1-2=0.47*26=12.2KN/m2翼緣板處（平均）g1-3=0.38*26=9.9KN/m2②、竹膠板底模及防落層底模（板厚δ=1.8cm容重γ=6KN/m3）g2=2*0.018*6KN/m3=0.22KN/m2③、橫向木枋（10*10cm@30cm）g3=0.1*0.1*2*6/（0.3*2）=0.2KN/m2④、縱向木枋（10*10cm）腹板處g4-1=0.1*0.1*2*6/（0.25*1.8）=0.26KN/m2箱體處g4-2=0.1*0.1*2*6/（0.5*1.8）=0.13KN/m2翼緣板處（平均）g4-3=0.1*0.1*2*6/（0.9*1.8）=0.07KN/m2⑤、支架體系自重a、單根鋼管自重按2m的支架高度計算鋼管自重荷載（含配件、剪刀撐及水平拉桿等），￠48*3.5鋼管單位重為3.84kg/m，加配件乘以系數(shù)2.0,則立桿自重平均分配到底層的荷載為:g=2*2m*3.84kg/m*10=0.154KN/根b、鋼管支架體系自重根據(jù)支架設(shè)計圖，橫梁及腹板區(qū)平均每平方米布置了7.4根鋼管，箱室底板處平均每平方米布置了4.94根鋼管，則支架體系自重為：橫梁、腹板處g5-1=0.154/（0.25*0.6）=1.03KN/m2箱體處g5-2=0.154/（0.5*0.6）=0.51KN/m2翼緣板處g5-3=0.154/（0.9*0.6）=0.29KN/m2⑥、施工機具及人員荷載g6=1.5KN/m2⑦、傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載g7=2.0KN/m2⑧、振搗砼產(chǎn)生的荷載g8=2.0KN/m2三、受力驗算（一）、面板受力驗算1、面板受力分析面板釘在橫向木方（@30cm）上，直接承受上部施工荷載,取承受最大荷載的腹板處(橫梁與腹板處承受的荷載相同)進(jìn)行驗算,截取1m寬的竹膠板簡化為跨徑為30cm的三等跨連續(xù)梁來驗算：按四等跨連續(xù)梁計算，簡圖如下：平面圖2、荷載組合①、橫梁、腹板處g=1.2*(q1-1+q2)+1.4*(q6+q7+q8)=1.2*(57.2+0.22)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=76.6KN/m2q=g*b=76.6*1=62.56KN/m3、受力驗算W＝bh2/6=1000×18×18/6＝54000mm3，I＝bh3/12=1000×18×18×18/12＝486000mm4=1\*GB3①、抗彎驗算σ＝Mmax/W＝(0.125×76.6×0.22)×106/54000＝7.1N/mm2≤[f]＝12N/mm2滿足要求！=2\*GB3②、撓度驗算fmax＝0.632ql4/(100EI)＝0.632×76.6×2004/(100×4200×486000)＝0.39mm<[f]＝l/400＝300/400＝0.75mm滿足要求?。ǘ?、橫向分配木方受力驗算1、橫向木方受力分析（經(jīng)比選，箱體下橫向木方彎矩更大）橫向分配木方直接承受面板傳遞的荷載，橫向木方間距為30cm，因橫梁、腹板處受力最不利，故只驗算該處受力。橫向木方簡化為跨徑為25cm的三等跨連續(xù)梁來驗算：2、荷載組合g=1.2*(g1-2+g2+g3)+1.4*(g6+g7+g8)=1.2*(12.2+0.22+0.2)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=22.84KN/m2q=g*b=22.84*0.3=6.85KN/m3、受力驗算：方木的彈性模量為E=9*103MPa；I=bh3/12＝0.1*0.13/12=833cm4=0.833*10-5m4；W=bh2/6=10*102/6=167cm3=1.67*10-4m3；內(nèi)力計算桿端1桿端2----------------------------------------------------------------------------------單元碼軸力剪力彎矩軸力剪力彎矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000001.798125000.000000000.00000000-2.99687500-0.4195625020.000000002.99687500-0.419562500.00000000-1.798125000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------反力計算結(jié)點約束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------結(jié)點水平豎直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000001.798125000.000000001.7981250090.00000000.0000000020.000000005.993750000.000000005.9937500090.00000000.0000000030.000000001.798125000.000000001.7981250090.00000000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------=1\*GB3①、抗彎驗算縱向方木間距25cm，跨度為25cm，小方木按簡支梁計算，則Mmax=0.134KN·mσ=Mmax/W=0.134/(1.67×10-4)=1000KPa＝2.51MPa<［σ］=12MPa強度滿足要求=2\*GB3②、抗剪驗算Vmax＝3.0kNτmax＝3Vmax/(2bh0)=3×3.0×1000/(2×100×100)＝0.45N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2滿足要求=3\*GB3③、fmax=5ql4/384EI=5×6.85×0.74/(384×9×103×0.838×10-5)=0.0.284mm<[f]=700/400=1.75mm撓度滿足要求。1.3、支座反力：Rmax=6.0KN。（三）、縱向木方受力計算：1、受力分析（腹板下縱向木方受力最大）縱向方木間距下鋼管支架間距為60cm，跨度按60cm計算，縱向方木承受來自橫向木方的集中荷載，按三連跨簡支梁計算，則反力計算結(jié)點約束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------結(jié)點水平豎直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000002.310000000.000000002.3100000090.00000000.0000000020.000000006.352500000.000000006.3525000090.00000000.0000000030.000000006.352500000.000000006.3525000090.00000000.0000000040.000000002.310000000.000000002.3100000090.00000000.00000000Pmax=6.35KN。2、內(nèi)力計算=1\*GB3①、彎矩圖=2\*GB3②、剪力圖內(nèi)力計算桿端1桿端2----------------------------------------------------------------------------------單元碼軸力剪力彎矩軸力剪力彎矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000008.572500000.000000000.00000000-10.4775000-0.5715000020.000000003.17500000-0.571500000.00000000-9.52500000-0.5715000030.000000004.12750000-0.571500000.00000000-8.572500000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------反力計算結(jié)點約束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------結(jié)點水平豎直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000008.572500000.000000008.5725000090.00000000.0000000020.0000000013.65250000.0000000013.652500090.00000000.0000000030.0000000013.65250000.0000000013.652500090.00000000.0000000040.000000008.572500000.000000008.5725000090.00000000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------3、受力驗算方木的彈性模量為E=9*103MPa；I=bh3/12＝0.1*0.13/12=833cm4=0.833*10-5m4；W=bh2/6=10*102/6=167cm3=1.67*10-4m3；=1\*GB3①、抗彎驗算Mmax=0.67KN·mσ=Mmax/W=0.67/(1.67×10-4)=5749KPa＝4.01MPa<［σ］=12MPa強度滿足要求=2\*GB3②、抗剪驗算Vmax＝10.48kNτmax＝3Vmax/(2bh0)=3×7.11×1000/(2×100×100)＝1.58N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2=3\*GB3③、撓度驗算fmax=Pl/348EI=6.35×0.25/(348×9×103×0.838×10-5)=0.271mm<[f]=600/400=1.5mm撓度滿足要求（4）支座反力計算Rmax=13.65KN（四）、立桿驗算1、立桿軸向荷載計算據(jù)《路橋施工計算手冊》，采用￠48*3.5鋼管作支架，當(dāng)橫桿步距為1.2m時，對接立桿的容許荷載[N容]=33.1KN。2、荷載組合=1\*GB3①、腹板下荷載組合g=1.2*(g1-1+g2+g3+g4-2+g5-2)+1.4*(g6+g7+g8)=1.2*(57.2+0.22+0.2+0.26+1.03)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=78.4KN/m2=2\*GB3②、箱體下荷載組合g=1.2*(g1-2+g2+g3+g4-1+g5-1)+1.4*(g6+g7+g8)=1.2*(12.2+0.22+0.2+0.13+0.51)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=23.6KN/m2腹板下立桿底部承受豎向荷載為:N=0.25*0.6*78.4KN/m2=11.8KN＜[N容]=33.6KN；箱體下立桿底部承受豎向荷載為:N=0.7*0.6*23.6KN/m2=9.9KN＜[N容]=33.6KN；結(jié)論:單根立桿承受荷載滿足容許荷載要求。2、立桿穩(wěn)定性驗算立桿的計算長度L0L0=120cm截面回轉(zhuǎn)半徑Ii=1.58cm截面積AA=4.89cm2截面抵抗矩WW=5.08cm3鋼材的抗壓設(shè)計強度σ[σ容許]=215Mpa長細(xì)比λλ=L0/i=120/1.58=76軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.715則立桿的穩(wěn)定性按下列公式計算:N/(φ*A)=11.8*1000/(0.715*4.89*10-4)/106=33.75Mpa＜[σ容許]=215Mpa結(jié)論：支架立桿的穩(wěn)定性滿足要求。（五）、I56b工字梁縱向受力分析根據(jù)平面布置，門洞工字鋼縱梁跨徑為9.7米，承受來自立桿傳遞的集中荷載，N＝11.8KN，立桿間距為0.6米。工字鋼縱梁最不利受力圖1、基本參數(shù)單跨梁型式簡支梁荷載布置方式1-6單跨梁長L(m)10.2c(m)0.6恒載標(biāo)準(zhǔn)值Pgk(KN)：8.8活載標(biāo)準(zhǔn)值Pqk(kN)：0.83恒載分項系數(shù)γG1.2活載分項系數(shù)γQ1.4撓度控制1/250材質(zhì)Q235X軸塑性發(fā)展系數(shù)γx1.052、I56a工字鋼縱梁截面計算截面類型工字鋼截面型號56a號工字鋼截面面積A(cm2)135.25截面慣性矩Ix(cm4)65585.6截面抵抗矩Wx(cm3)2342.31自重標(biāo)準(zhǔn)值gk(kN/m)1.041抗彎強度設(shè)計值[f](N/mm2)215抗剪強度設(shè)計值τ(N/mm2)125彈性模量E(N/mm2)2060003、計算簡圖：承載能力極限狀態(tài)：P=γG×Pgk+γQ×Pqk=1.2×8.8+1.4×0.83=11.722KN正常使用極限狀態(tài)：P'=Pgk+Pqk=8.8+0.83=9.63KN4、內(nèi)力驗算=1\*GB3①、抗彎驗算Mmax=P×L×((L/c)2+1)/(8×(L/c))=11.722×10.2×((10.2/0.6)2+1)/(8×(10.2/0.6))=254.954KN·mσ=Mmax/(γxW)=254.954×106/(1.05×2342.31×1000)=103.664N/mm2≤[f]=215N/mm2滿足要求！=2\*GB3②、抗剪驗算Vmax=P×L/(2×c)=11.722×10.2/(2×0.6)=99.637KNτmax=Vmax[bh02-(b-δ)h2]/(8Izδ)=99.637×1000×[166×5602-(166-12.5)×5182]/(8×65585.6×10000×12.5)=16.513N/mm2≤[τ]=125N/mm2滿足要求！=3\*GB3③、撓度驗算νmax=p'×(5×(L/c)4+2×(L/c)2+1)/(384×(L/c)3)×L3/(E×Ix)=9.63×(5×(10200/600)4+2×(10200/600)2+1)/(384×(10200/600)3)×102003/(206000×655856000)=0.017mm≤[ν]＝L/250=10.2×1000/250=40.8mm滿足要求！=4\*GB3④、支座反力RA=P×L/(2×c)=11.722×10.2/(2×0.6)=99.637KNRB=P×L/(2×c)=11.722×10.2/(2×0.6)=99.637KN（七）、雙拼I36b工字鋼橫梁1、受力分析工字鋼承受來自縱向梁傳遞的荷載，按最不利受力計算原則，雙拼工字鋼橫梁按簡支梁受力計算，每條縱向梁傳遞的荷載取最大值，即P＝99.637。取中間兩跨簡支梁進(jìn)行計算（偏安全），當(dāng)腹板處于跨中位置時，受力最不利。2、內(nèi)力計算，采用力學(xué)求解計算器進(jìn)行受力計算，得：=1\*GB3①、受力圖=2\*GB3②、彎矩圖，Mmax=208.33KN·m=3\*GB3③、剪力圖,Qmax=379.9KN=4\*GB3④、支座反力最大反力Rmax＝641.07KN內(nèi)力計算桿端1桿端2----------------------------------------------------------------------------------單元碼軸力剪力彎矩軸力剪力彎矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.00000000320.7467250.000000000.00000000-379.922274-208.33132420.00000000261.151394-208.3313240.00000000-339.8776050.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------反力計算結(jié)點約束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------結(jié)點水平豎直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.00000000320.7467250.00000000320.74672590.00000000.0000000020.00000000641.0736690.00000000641.07366990.00000000.0000000030.00000000339.8776050.00000000339.877605