邊跨拱肋支架設(shè)計(jì)計(jì)算書

附件：邊跨拱肋支架設(shè)計(jì)計(jì)算書邊跨拱肋支架設(shè)計(jì)計(jì)算書【1】工程概況奉化江大橋邊跨拱肋在設(shè)計(jì)上為系桿提供錨固端平衡主拱推力而設(shè)置，邊跨為跨徑55m拱形結(jié)構(gòu)，拱軸線由直線段和兩段圓弧組成，由拱肋端部起13.076m為直線，由直線端部起水平長(zhǎng)度7.024m為第一段圓弧，圓弧的半徑為48.111m，由第一段圓弧結(jié)束到拱腳為第二段圓弧線，圓弧半徑為83.7m。邊跨拱肋采用矩形截面，寬度為2.2m，高度由端部4.1m漸變到拱腳處5m。半跨計(jì)算跨徑為55m，矢高14.108m，矢跨比為1/7.797。拱肋內(nèi)布置預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束上下兩層，上層鋼束在拱肋端部系桿下方張拉錨固，由中跨位置起開始上彎，于拱腳位置距頂面50cm伸入主墩并錨固，下層鋼束在拱肋端部為錨固端，鋼束沿拱肋下沿布置并穿過主墩和主拱拱腳結(jié)合段張拉錨固于結(jié)合段承壓板。邊跨拱肋布置有牛腿用以放置邊跨橫梁，牛腿全高1.6m，橫橋向1m，順橋向0.8m，間距6m。兩片拱肋間設(shè)置一混凝土小橫梁，橫梁高1.6m，寬0.8m。邊跨拱肋混凝土標(biāo)號(hào)為C60，一片邊拱肋設(shè)計(jì)混凝土數(shù)量525m3，全橋8片邊跨拱肋混凝土數(shù)量共4200.2m3。端橫梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主體截面為矩形截面，截面尺寸為3m(寬)×3.39~3.65m(高)，端橫梁設(shè)單向2.0%的橫坡。端橫梁采用C60混凝土，一道端橫梁混凝土用量137.3m3，全橋四道共549.2m3。邊跨拱肋采用鋼管支架現(xiàn)澆施工方法。奉化江大橋拱肋采用鋼管支架法進(jìn)行混凝土現(xiàn)澆施工，支架自上而下分別為：竹膠板底模、10×10cm方木、I25工字鋼、4HN400×150型鋼、橫梁（2[40）及Φ600×8mm鋼管樁，鋼管樁采用振動(dòng)錘施工工藝?！?】設(shè)計(jì)計(jì)算〖2.1〗設(shè)計(jì)荷載分析根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/TF50-2011）》5.2.6條，計(jì)算模板、支架時(shí)，應(yīng)考慮下列荷載，并按5.2.6表進(jìn)行組合。(1)模板、支架和拱架自重：a、外模（包括側(cè)模支撐架）：按q1a=1.5KN/m考慮支架自重靠近輔墩位置，按鋼管樁最高考慮，a、分配橫梁（I25）：q1b=0.38KN/mb、縱梁（321型貝雷梁）：q1c=0.9KN/mc、下橫梁（2[40）：q1d=0.59KN/md、鋼管樁（φ600×8）：q1e=1.17KN/m(2)新澆筑混凝土、鋼筋混凝土或其他圬工結(jié)構(gòu)物的重力：q2=60.6KN/m(3)施工人員和施工材料、機(jī)具等行走運(yùn)輸或堆放的荷載：根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》P172，按q3=2.5kN/m2考慮（施工中要嚴(yán)格控制其荷載量）(4)振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：振搗混凝土垂直面荷載：q4=2.0kN/m2(5)其他可能產(chǎn)生的荷載，如雪荷載、冬季保溫設(shè)施荷載等,q7=0.3kN/m2。〖2.2〗底模板驗(yàn)算（1）荷載組合（面荷載全部換算成線荷載）底模板自重：q1=0.3kN/m砼自重：q2=112.8kN/m2施工人員及堆放荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q3=2.5kN/m振搗混凝土產(chǎn)生荷載：q4=2.0kN/mq=1.2×（0.3+112.8）+1.4×（2.5+2.0）=142.02kN/m2（2）計(jì)算參數(shù)：模板厚15mm，計(jì)算寬度取1m；E=9000N/mm2;I板=1000×153/12=2812500mm4;W板=1000×152/6=37500mm3；[σ竹膠板]=11MPa；[τ木]=1.4MPa，木楞間距100mm。（3）計(jì)算圖示（按四等跨計(jì)算）：（5）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：M板=0.125ql2=0.125×142.02×0.12=0.1775kN.mσ板=M板/W板=0.1775×106/37500=4.73MPa<[σ木]=11MPa,滿足要求。（6）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：Q板=0.5ql=0.5×142.02×0.1=7.101kNτ板=Q板/A板=7.101×103/(1000×15)=0.474MPa<[τ木]=1.4MPa,滿足要求。（7）剛度驗(yàn)算：q=1.2×（0.3+112.8）×1.0=135.72kN/mω板=0.632ql4/100EI=0.632×135.72×1004/（100×9000×2812500）=0.004mm<100/400=0.25mm,滿足要求?！?.3〗梁底模板小楞驗(yàn)算（1）荷載組合（面荷載全部換算成線荷載）模板自重：q1=1.2kN/m砼自重：q2=112.8kN/m施工人員及堆放荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q3=2.5kN/m振搗混凝土產(chǎn)生荷載：q4=2.0kN/mq=（1.2×（1.2+112.8）+1.4×（2.5+2.0））×0.1=14.31kN/m（2）計(jì)算參數(shù)：小楞截面尺寸：100mm×100mm；E=9000N/mm2;I小楞=100×1003/12=8.33×106mm4;W小楞=100×1002/6=1.67×105mm3；[σ木]=11MPa；[τ木]=1.4MPa。分配梁（I25）間距300mm。（3）計(jì)算圖示（按四等跨計(jì)算）：（5）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：M小楞=0.125ql2=0.125×14.31×0.32=0.161kN.mσ小楞=M小楞/W小楞=0.161×106/(1.67×105)=0.964MPa<[σ木]=11MPa,滿足要求。（6）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：Q小楞=0.5ql=0.5×14.31×0.3=2.147kNτ小楞=Q小楞/A小楞=2.147×103/(100×100)=0.2147MPa<[τ木]=1.4MPa,滿足要求。（7）剛度驗(yàn)算：q=1.2×（1.2+112.8）×0.3=41.04kN/mω小楞=0.632ql4/100EI=0.632×41.04×3004/（100×9000×8.33×106）=0.03mm<300/400=0.75mm,滿足要求。〖2.4〗分配梁（I25）受力驗(yàn)算（1）計(jì)算參數(shù)：分配梁（大楞）截面尺寸：E=2.1×105N/mm2;I大楞=5.02×107mm4;Sx=2.307×105mm3;W大楞=4.02×105mm3;δ=8mm;[σ鋼]=140MPa；[τ鋼]=85MPa。（2）計(jì)算模式：因分配梁為橫橋向布置，跨徑為120cm（小橫梁處）和175cm（拱肋處）的簡(jiǎn)支梁，荷載：按跨中最大線荷載及最大跨度進(jìn)行計(jì)算；跨徑為175cm：q大楞max=（1.2×（1.2+112.8）+1.4×（2.5+2.0））×0.3×1.6=75.13kN/m（3）強(qiáng)度驗(yàn)算：Q大楞＝0.5qL=0.5×75.13×1.75=65.74kNτ大楞==QSx/Ixδ=0.6574×105×2.307×105/5.02×107×8=37.76MPa<[σ鋼]=85MPa，滿足受力要求。M大楞＝0.125ql2=0.125×75.13×1.752=28.76kN.mσ大楞=M/W=2.876×107/4.02×105=71.54MPa<[σ木]=140MPa，滿足要求。（4）剛度驗(yàn)算：跨徑為175cm：F大楞max=1.2×（1.2+112.8）×1.75×0.3=71.82kNω大楞=8Fl3/384EI=8×71.82×103×17503/（384×2.1×105×5.02×107）=0.76mm<1600/400=4mm；滿足要求〖2.5〗縱梁（貝雷梁及H型鋼）驗(yàn)算拱肋支架縱梁在直線段為貝雷梁，圓曲線段采用HN400型鋼；貝雷梁為2×2排設(shè)計(jì)，即貝雷梁為單層2片一排，共二排，跨徑為9m；HN400型鋼為2×2排設(shè)計(jì)，即型鋼為單層2片一排，共二排，跨徑為6m。（1）計(jì)算參數(shù)：貝雷梁型號(hào)為321型：[M]=788.2KN.m;[Q]=245.2KN;HN400×150型鋼：E=2.1×105N/mm2;Ix=1.8095×108mm4；Sx=5.172×105mm3;Wx=9.0477×105mm3;δ=8mm;[σ鋼]=140MPa；[τ鋼]=85MPa。（2）計(jì)算模式：縱梁為順橋向布置，貝雷梁跨徑為900cm，型鋼為600cm；荷載：按跨中最大線荷載及最大跨度進(jìn)行計(jì)算；qmax=（1.2×（1.2+112.8）+1.4×（2.5+2.0））÷4=35.775kN/m（3）強(qiáng)度驗(yàn)算：1）貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算Mmax＝0.125ql2=0.125×35.775×92=362.220kN.m<[M]=788.200KN.mQmax=0.5ql=0.5×35.775×9=160.987KN<[Q]=245.200KN貝雷梁受力滿足要求。2）HN400型鋼強(qiáng)度驗(yàn)算Mmax＝0.125ql2=0.125×35.775×62=160.988kN.mσ=M/W=160.988×106/9.0477×105=17.793MPa<[σ鋼]=140MPaQmax=0.5ql=0.5×35.775×6=107.325KNτmax=QSx/Ixδ=1.07325×105×5.172×105/1.8095×108×8=38.345MPa<[σ鋼]=85MPa型鋼受力滿足要求（4）剛度驗(yàn)算Fmax=0.5×1.2×（1.2+112.8）×6÷4=102.600kNω大楞=8Fl3/384EI=8×1.026×105×60003/（384×2.1×105×1.8095×108）=12.15mm<6000/400=15mm綜上所訴，經(jīng)計(jì)算模板及支架上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度均滿足受力要求。〖2.6〗鋼管樁入土深度計(jì)算1、單根鋼管樁受力計(jì)算每跨共有4根鋼管樁，所有荷載由線(面)荷載轉(zhuǎn)換成集中荷載分別由4根鋼管樁支撐，則每根鋼管樁承受跨度9m及6m內(nèi)所有荷載的四分之一,則單根鋼管受力為:荷載取值如下：砼自重：G1=(5×2.2×26)×（9+6)/4=1072.50KN；模板自重（包括底側(cè)模）：G2=[0.8×5×2×（9+6）+0.3×(9+6)]/4=31.13KN分配橫梁自重：G3=[(31+21)×3.4×38.1]/4=1684.02kg=16.84kN縱梁自重（按最段計(jì)算）：G4=(270×12+54.1×6×4)/4=1134.6kg=11.35KN施工人員及堆放荷載標(biāo)準(zhǔn)值：G5=[2.5×2.2×(9+6)]/4=20.63kN振搗混凝土產(chǎn)生荷載：G6=[2.0×2.2×(9+6)]/4=16.50kN則每根鋼管樁承受軸力荷載為：2、鋼管樁沉樁深度計(jì)算：由公式臨時(shí)支架鋼管樁：φ600×8mm，具有承載力的入土深度均考慮為L(zhǎng)：由于很小可忽略。根據(jù)《天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院鉆孔柱狀圖》——孔號(hào)：FHQ3、FHQ7、FHQ11及FHQ15地質(zhì)情況可知，除開淤泥層外，樁側(cè)阻極限標(biāo)準(zhǔn)值最小的土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，為安全考慮，采用樁側(cè)阻極限標(biāo)準(zhǔn)值最小且土層厚度最大的點(diǎn)來計(jì)算鋼管樁入土深度有助于保證鋼管樁的承載能力；從FHQ3、FHQ7、FHQ11及FHQ15四個(gè)柱狀圖中得知FHQ7