E匝道跨路段门洞满堂支架验算1.doc
E匝道跨路段门洞满堂支架验算1.1贝雷梁门洞式通道结构简介1、门洞设计E匝道第5联上跨滨江二路。滨江二路根据总体交通组织的布署，在施工期间设置为双向3个机动车道+1个非机动车道。结合实际通行要求，门洞设置尺寸宽度为20+20m，净高=6.3m（限高5m）,并设防护墩及防护网2、门洞支墩基础门洞宽19m，其位置位于现有滨江二路上，可不作处理，直接利用原路面，为了调接支墩的水平，在原有路面上浇筑30cm厚C30砼调平层。3、门洞布置门洞支墩采用贝雷片梁(单层4排)拼叠而成，支墩顶纵向贝雷片梁采用上下双加强单层贝雷片梁(钢梁底板下贝雷梁间距为45cm，叠合梁翼板下间距为90cm)，贝雷梁顶面设置8#槽钢垫梁，在其上搭设碗扣支架（位于分段安装钢梁端部设置横向贝雷梁支撑梁）。1.2钢混叠合梁的施工工艺钢混叠合梁施工分为二步，第一步为叠合梁中的钢梁部份，其施工工艺为钢梁在厂家分段制做，运至现场分段安装；第二步为浇筑叠合梁的混凝土桥面板，形成钢混叠合梁。其中钢箱分段尺寸及重量如下：E匝道桥面板C40砼共269.62m3，共重674t。1.3施工工况的确定1、 钢箱安装时的工况钢箱安装时虽然搭设了满堂支架，但最不利时为钢梁安装时，位置及标高调整时需在临时支撑上进行顶升微调，此时整个钢梁将作用于两端的临时支点上，满常支架中间点支撑全部失效。因此钢梁安装时支架的受力按最不利（即只有钢梁两端临时支撑的）的工况分为以下6种：(1) ：E1梁段吊装时；(2)E2梁段吊装时；(3)：分别为E3E5梁段吊装时；(4)(5)分别吊装35# 梁段时；(6)钢梁合拢后，将所有的满堂支架顶托顶紧，真正形成满堂支架工况。 2、工况七：现浇桥面板时对门洞支架的作用。1.4支架验算一、贝雷片垫梁验算1、 工况一E2梁段总重497kN,一端支撑在墩帽上，一端支撑在1#贝雷梁上，则1#贝雷梁的作用的荷载=497/2*1.2(冲击系数)/13(贝雷梁长)=22.9kN/m,荷载作用于贝雷片梁的右侧。其受力模形如下:计算结果如下(1) 应力图=27Mpa<275Mpa，满足要求(2) 挠度图f=1.15cm<1500/400=3.75mm满足要求(3) 反力图由图可知，最大反力为34.5kN,总反力为2、 工况二E1梁段总重556kN,一端支撑2#贝雷梁上，一端支撑在1#贝雷梁上，则2#贝雷梁的作用的荷载=556/2*1.2(冲击系数)/13(贝雷梁长)=25.6kN/m,荷载作用于贝雷片梁的右侧。受力模形如下:计算结果如下(1)应力图=30.7Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图f=1.2mm<1500/400=3.75mm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为39kN,总反力为1#贝雷梁左侧荷载为25.6kN/m，右侧荷载为22.9kN/m，其受力模形如下：计算结果如下(1)应力图=30.7Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图f=1.3mm<1500/400=3.75mm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为39kN,总反力为3、 工况三E35梁段总重2556kN,一端支撑4#贝雷梁上，中间支撑在3#贝雷梁上，一端支撑在2#贝雷梁上，则中间3#贝雷梁的作用的荷载=2556/2*1.2(冲击系数)/13(贝雷梁长)/2=59kN/m,荷载作用于贝雷片梁的左右两侧。受力模形如下:计算结果如下(1)应力图=370.9Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图 f=2.9mm<1500/400=3.75mm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为90kN,总反力为4#贝雷梁的作用的荷载=2556/4*1.2(冲击系数)/13(贝雷梁长)=59kN/m,荷载作用于贝雷片梁的右侧。受力模形如下:计算结果如下(1)应力图=71.1Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图f=2.9mm<1500/400=3.75mcm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为89kN,总反力为2#贝雷梁左侧荷载为59kN/m，右侧荷载为25.6kN/m，其受力模形如下 计算结果如下 (1)应力图=71Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图f=0.29mm<150/400=3.75mm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为89kN,总反力为4、 工况四E6梁段总重434kN,一端支撑5#贝雷梁上，一端支撑在4#贝雷梁上，则5#贝雷梁的作用的荷载=434/2*1.2(冲击系数)/13(贝雷梁长)=20kN/m,荷载作用于贝雷片梁的右侧。受力模形如下:计算结果如下(1)应力图=324Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图f=0.09mm<1500/400=3.75mm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为30.1kN,总反力为4#贝雷梁左侧荷载为20kN/m，右侧荷载为59kN/m，其受力模形如下：计算结果如下(1)应力图=71.1Mpa<275Mpa，满足要求(2)挠度图f=0.28mm<1500/400=3.75cm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为89kN,总反力为5、 工况六E7梁段总重497kN,一端支撑在墩帽上，一端支撑在5#贝雷梁上，则5#贝雷梁的作用的荷载=497/2*1.2(冲击系数)/13(贝雷梁长)=22.9kN/m,荷载作用于贝雷片梁的左侧。右侧荷载为20kN/m，受力模形如下:计算结果如下(1)应力图=27.5Mpa<275Mpa，满足要求(2)挠度图f=0.28mm<1500/400=3.75cm满足要求(3)反力图由图可知，最大反力为34.9kN,总反力为二、纵向贝雷片梁验算纵向贝雷片梁存在三种情况，一是钢梁安装时的5个阶段,根据以上分析，此时工况五(即所有钢梁全部安装完成，但满堂支架未顶紧，还处于少支架状态)荷载最大；二是满堂支架全部顶紧，钢梁支撑从少支架转换成满堂支架体系时的工况；三是桥面桥浇筑时的工况。1、所有钢梁全部安装完成，但满堂支架未顶紧，还处于少支架状态纵向贝雷梁模形如下：计算结果如下(1)应力图=66.1Mpa<275Mpa，满足要求(2)挠度图f=0.408cm<2000/400=5cm满足要求2、满堂支架全部顶紧，钢梁支撑从少支架转换成满堂支架体系时的工况钢梁总重4540kN,梁长45m，贝雷片梁为30片，则单片贝雷梁的荷载为4540/45/30*1.2=4kN/m。受力模形如下。计算结果如下(1)应力图=57.7Mpa<275Mpa，满足要求(2)挠度图f=0.396cm<2000/400=5cm满足要求 3、工况八(桥面板浇筑时) 钢梁重+砼面板重=4540+6740-1012(翼板砼)=10268kN,则底板下单片贝雷梁荷载为10268/45/30*1.2=9.1kN/m;翼板下单片贝雷梁荷载为1012/45/4*1.2=6.7kN/m。其受力模形如下：计算结果如下(1)应力图=121.2Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图 f=0.86cm<2000/400=5cm满足要求三、横向贝雷片梁（支墩）验算根据以上计算可知，在现浇桥面桥时，支墩所受的压力最大。因此仅验算桥面板浇筑且未达到强度时贝雷梁支墩的受力状况。钢梁及砼面板总得为11280kN,上部贝雷片共526片，加强弦杆952根，则贝雷片及加强弦杆重为(526*0.3+952*0.08)*10=2339.6kN,模板及其它荷载按1000kN计。则门洞上荷载=14619.6kN。整个门洞共设3个支墩，根据连续梁的受力特点，中间墩承受的反力为整个上部荷载的一半，则中间墩承受的荷载为14619.6/2/15(中间墩长)=487.32kN/m。中间墩为5排贝雷片梁，则单片梁所受的荷载为487.32/5*1.2=116.9kN/m，其受力模形如下：计算结果如下(1)应力图=150Mpa<275Mpa，满足要求 (2)挠度图 f=0.27cm<150/400=0.375cm满足要求四、地基验算：贝雷梁反力为7309kN,贝雷片的接地面积为1500*180=270000cm2，则地基承受的压力=7309/27000=270kPa，贝雷片作用于原有沥青路面上。实测地基承载力为560kPa，因此地基满足要求。五、面板现浇时碗扣支架验算书桥面板现浇碗扣件计算采用cad和excel交互进行，由于腹板区的荷载最大，故只针对腹板进行验算。从cad图形得知：腹板区荷载为11.25 kN/m2，支架及模板系统如下：15mm竹胶板+4cm*8cm横向小方木+3根4.8cm钢管+碗扣式支架。小方木间距为25cm，支架按横向80cm*纵向90cm*步距1200mm。1、模板验算竹胶板容重取8kN/m3,弹性模量为4000 mpa，截面抵抗矩为37500mm3 ，惯性矩为281250mm4。竹胶板按三跨连续简化计算，竹胶板板下木枋间距为25cm，木枋为4*8cm，因此竹胶板的净跨径为21cm，荷截按横梁厚度计算，则荷载值为26kN/m30.45m0.21m=2.46kN/m（按0.45m砼厚度计算）计算模型和弯矩图如下： 则产生的弯矩为0.08*2.46*0.21*0.21=0.0087KN.m竹胶板应力为0.0087*106/47500=0.18MPa<=10MPa,满足要求最大竖向挠度为0.667*2.46*2004/100*8000*381250=0.009mm<f=200/400=0.5mm,满足要求2、小方木验算 小方木采用东北落叶松材质，截面尺寸为40mm*80mm，弹性模量为11000MPa，惯性矩为1706667mm4，截面模量为42667mm3，容许弯曲应力为14.5MPa，容重取7.5kN/m3。作用在小方木上荷载集度为2.46kN/m。最大弯矩为0.08*2.46*6002*10-6=0.071kN.m应力为0.071*106/42667=1.66MPa<=14.5MPa,满足要求最大竖向挠度为0.667*2.46*8004 /100*11000*1706667=0.35mm<f=800/400=2mm,满足要求3、3根4.8*0.35cm钢管砼荷载：Q1=26KN/m30.45m=11.7KN/m2模板荷载：Q2=200kg/m20.5m=2KN/m2设备及人工荷载：Q3=2.5KN/m2砼浇筑冲击及振捣荷载：Q4=2KN/m2q=1.2（Q1+Q2）0.8m+1.4（Q3+Q4)0.8m=18.19KN/m则单根钢管q=18.19/3=6.1kN/m按多跨连续梁验算M支座=-0.083ql2=-0.0836.10.82=-0.32KNmM跨中=0.043ql2=0.17kNm已知4.8*0.35cm钢管的技术参数W=11cm3，I=78cm4有梁正应力计算公式得：=M/W=16MPa<=145Mpa（木桥涵钢材的容许应力），满足要求挠度计算按简支梁考虑，得=(5*18.2*1004)/(384*210000*78)=1.4mm<l/400=2.5mm刚度满足要求4、立杆验算立杆选用48*3.5mm，纵横向按800*900mm布置，步距为1200m，钢管截面积为489mm2，回转半径为15.8mm，许用应力为205MPa，截面模量为5080mm3，惯性矩为121900mm4 。碗扣节点构成图长细比为1200/15.8=75.95，查表得稳定系数为0.743。则N为0.743*489*215*0.001=78.11KN由电算得知上部传至立杆的轴向力为8kN<N，满足要求。
