钢管柱贝雷梁支架计算(第二方案)(共78页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上*大桥钢管柱贝雷梁支架计算单2011.1.13专心-专注-专业目录*大桥箱梁钢管贝雷梁柱式支架计算1、编制依据:1、中华人民共和国行业标准.铁路桥涵设计基本规范(TB 10002.1-2005),北京:人民交通出版社,20052、中华人民共和国交通部部标准.公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86),北京:人民交通出版社,19863、黄绍金,刘陌生编著.装配式公路钢桥多用途使用手册.北京:人民交通出版社,2001.64、周水兴,何兆益,邹毅松编著.路桥施工计算手册.北京:人民交通出版社,2001.55、中华人民共和国行业标准.公路桥涵地基基础设计规范(JTG
2、 D63-2007)北京:人民交通出版社,20076、中华人民共和国行业标准.公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)北京:人民交通出版社,20117、中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)北京:人民交通出版社,20048、中华人民共和国行业标准. 钢结构设计规范 (GB50017-2003)2、工程概况*段分左右两幅,各包含一座桥梁,桥梁跨越*,现场地形呈“U“形分布,桥梁全长281m,采用预应力混凝土箱梁。左幅桥梁起点桩号K4+520,终点桩号K4+801,桥梁全长281米,右幅桥梁起点桩号K4+519,终点桩号K4+801.00,全长282米
3、。全桥分两联,第一联跨径布置为37+40+37m,第二联跨径布置为440米。单幅箱梁全宽18.5米,采用单箱三室,梁高2.2米,两侧翼缘悬挑2.5米,箱梁腹板厚度0.5米,顶底板厚度0.25米,端横梁宽2米,中横梁宽2.5米。箱梁在纵向采用预应力。第一联第一、二跨和第二联第四跨采用满堂支架法现浇施工;第一联第三跨和第二联第一、二、三跨采用钢管贝雷梁柱式支架现浇法施工。3设计说明对于地势陡峭,墩身高达40m的现浇预应力混凝土箱梁而言,采用满堂支架施工不仅地基处理难度较大,安全性降低,而且材料、人员投入也较大,贝雷梁柱式支架是现浇箱梁施工中的常有的一种支架形式,尤其在重荷载、高墩柱、跨度大的情况下
4、,则是较为经济安全的一种支架形式。因此,在本桥施工中对于高墩柱部位采用钢管贝雷梁柱式支架现浇施工的方案。贝雷梁柱式支架结构主要由混凝土基础、钢管立柱、墩身牛腿、桩帽、工字钢横梁、贝雷片纵梁、钢管脚手架组成。支架结构传力途径为:模板-纵向方木-横向方木-顶托-钢管脚手架-工字钢横梁-贝雷梁纵片-工字钢横梁-钢管立柱-混凝土基础-地基。钢管柱采用型号为102012和72010 ,连接系:第二联第一跨和第二跨用25a、第三跨用36a,另外第一联第三跨参考第二联第三跨。4荷载4.1 贝雷梁桥几何特性及桁架容许内力4.1.1、贝雷梁几何特性弹性模量E=2.1e+5MPa名称WX(cm3)IX(cm4)E
5、I(Kn/m2)单排单层不加强3578.5.2.1加强7699.1.4.24.1.2、贝雷梁容许内表桥型 容许内力不加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩(KN.m)788.21576.42246.43265.44653.2剪力(KN)245.2490.5698.9490.5698.9桥型 容许内力加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩(KN.m)1687.533754809.467509618.8剪力(KN)245.2490.5698.9490.5698.9(黄绍金,刘陌生编著.装配式公路钢桥多用途使用手册. 北京:人民交通出版社,2001.6 表3-5、3-6)
6、4.2、荷载分析(1)箱梁自重荷载g1(计算时考虑安全系数K1.05)新浇筑混凝土密度取2600kg/m3(2)模板自重a外模板自重 gw=1 kN/m2一侧外模长度4.2m,共2侧,4.22=8.4m外模板线荷载 q1=8.41=8.4 kN/mb内模板及支架自重gw=0.8 kN/m2一个内腔周长10.4m,共3个内腔10.43=31.2m内模板q2=31.20.8=25 kN/mc底模板及支架自重 gw=0.8 kN/m2底模板长度13.0m,底模板及支架线荷载 q3=130.8=10.4 kN/m模板总线荷载 g2= q1+ q2+ q3=8.4+25+10.4=43.8 kN/m(3
7、)贝雷片自重单片贝雷片自重 gb=3.35 kN (包含支撑架、销轴)单片贝雷片线荷载g3=3.35/3=1.12 kN /m(4)施工人员,机具及堆放物品竖向荷载路桥施工常用施工手册gs=1.0kN/m2(5)振倒及倾倒混凝土产生的竖向荷载g5=2.0kN/m2(6)风荷载(公路桥涵设计通用规范 JTG D620044.3.7)横桥向风压计算Fwh=K0K1K3WdAwhV=26.7m/s风速度其中:(设计风速重现期换算系数,按施工架设期间取值)(桁架风载阻力系数);(箱梁风载阻力系数)(按最不利地形地理条件选取);(按A类地表,离地面或水面20m高度计);(按A类取阵风风速系数);求得:
8、单片贝雷片及桥面板迎风面积:;箱梁迎风面积:贝雷梁所受风载为:箱梁所受风载为:设计风速作用下时,贝雷梁风载水平力为:;箱梁风载水平力为:。5第二联第一跨支架计算 采用第二联第一跨作为受力模型进行分析,立面布置图如下箱梁自重a实心段梁体断面图 b变截面段箱梁断面图c跨中段箱梁断面图各断面数据如下表名称横截面面积长度容重箱梁重量总重每延米重(m2)(m)(kN/m3)(kN)(kN)(kN)实心段31.45 2261717.215873 423 跨中段12.77 28.692610001.9 变截面段19.02 8264154.0 (注:实心段作用于贝雷梁部分长度为0.9m,为安全取2m进行验算)
9、荷载组合线荷载:q=1.2(g1+g2+g3)+1.4(g4+g5) 5.1、模板计算底模拟采用15厚竹胶模板面层,80100方木小肋结构,取1.0cm板带进行计算5.1.1、面板截面特性 竹编胶合板厚度分为薄型(2mm6mm)及厚型(7mm)两类。用作混凝土模板的竹胶合板厚度通常为12mm18mm,常用的有12mm和15mm两种。拟采用15mm厚I类,一等品 竹编胶合板力学性能:静弯曲强度= 90MPa,弹性模量E=6000MPab=1cm,h=1.5cmI=bh3/12=0.2813cm4W=bh2/6=0.3750cm45.1.2、荷载组合荷载组合1(强度) 路桥施工计算手册底板P底强=
10、1.2(0.50826/0.962)+1.4(2+1)=20.7 kN/m2腹板P腹强=1.2(0.66626/0.625)+1.4(2+1)=37.4 kN/m2荷载组合2(刚度)底板P底钢=1.2(0.50826/0.962)=16.5 kN/m2腹板P腹钢=1.2(0.66626/0.625)=33.2 kN/m25.1.3、底模板内力计算底板处木方间距采用300mm;腹板处采用150mm的间距。采用3跨连续梁模型进行计算:(1)底板验算小肋间距 L=300mmq底强=P底强b=20.70.01=0.207kN/mq底钢=P底钢b=16.50.01=0.165kN/mM= q底强L2/1
11、0=0.2070.32/10=0.0019kN/mQ= q底强L/2=0.2070.3/2=0.0311 kN=M/W=0.0019/0.375103=4.968MPa=1.5Q/A=1.50.0311/(11.5)10=0.311MPa= q底钢L4/150EI=0.5mmL/600=0.5mm(2)腹板验算小肋间距 L=150mmq腹强=P腹强b=37.40.01=0.374kN/mq腹钢=P腹钢b=33.20.01=0.332kN/mM= q腹强L2/10=0.0008kN/mQ= q腹强L/2=0.0281 kN=M/W=2.244MPa=1.5Q/A=0.281MPa= q腹钢L4/
12、150EI=0.066mmL/600=0.1875mm5.2、方木(小肋)计算5.2.1小肋力学特性 小肋采用A-4级落叶松 弯曲强度= 10MPa 弹性模量E=9000MPa 抗剪强度= 1.2MPa5.2.2截面特性 b=8cm, H=10cm I=bh3/12=666.7 cm4W=bh2/6=133.3 cm35.2.3荷载组合荷载组合1(强度) 路桥施工计算手册底板P底强=1.2(0.50826/0.962)+1.4(2+1)=20.7 kN/m2腹板P腹强=1.2(0.66626/0.625)+1.4(2+1)=37.4 kN/m2荷载组合2(刚度)底板P底钢=1.2(0.5082
13、6/0.962)=16.5 kN/m2腹板P腹钢=1.2(0.66626/0.625)=33.2 kN/m25.2.4内力计算肋间距(型钢分配梁间距)L=750mm,小肋间距300mm采用简支梁进行计算(1)底板验算小肋间距300mmq底强=P底强b=20.70.3=6.21kN/mq底钢=P底钢b=16.50.3=4.95kN/mM= q底强L2/8=0.437kNmQ= q底强L/2=2.33kN=M/W=3.27 MPa 10MPa=1.5Q/A=0.44 MPa 1.2MPa=5PL4/384EI= =0.34mmL/800=0.938mm(2)腹板验算小肋间距 L=150mmq腹强=
14、P腹强b=37.40.15=5.61kN/mq腹钢=P腹钢b=33.20.15=4.98kN/mM= q腹强L2/8=0.395kN/mQ= q腹强L/2=2.1 kN=M/W=2.96MPa10 MPa=1.5Q/A=0.39MPa1.2 MPa= 5PL4/384EI =0.342mmL/800=0.936mm5.3贝雷梁顶分配梁(大肋)计算分配梁采用工16a,间距为75cm。工16a截面特性如下:规格面积矩截面积惯性矩腹板厚度截面矩(mm)S(cm3)A(cm2)I(cm4)tw(mm)W(cm3)工16a80.826.1 1130 6141 作用在分配梁上的均布荷载为q强=6780.7
15、5/18.5=27.5kN/mq钢=6000.75/18.5=24.3kN/m受力模型如下图:弯矩图(注:本方案计算采用迈达斯2010)剪力图(注:本方案计算采用迈达斯2010)I6a,M=170141/1000=23.97kN mMmax=1.9M=23.97kN m(=13.5MP170MP)I6a,Q= 12511306/80.8/100=83.8kNQmax=14Q=104.8kN(=13.36MP100MP)以简支梁检验挠度,f=(5/384)(ql4)/(EI) =(5/384)(24.30.94)/(2.11051130) 103 =1.1e-6mmL/800=1.5e-3mm所
16、以分配梁满足要求5.4贝雷梁验算5.4.1荷载组合线荷载:q强=1.2(g1+g2+g3)+1.4(g4+g5) =1.2(423+43.8+1.12 30)+1.4(18.5+37)=678kN/m线荷载:q钢=1.2(g1+g2+g3) =600 kN/m5.4.2整体验算(1)、受力模型弯矩图(注:本方案计算采用迈达斯2010)剪力图(注:本方案计算采用迈达斯2010)纵向共设30片贝雷梁,贝雷片整体能承受最大弯矩M=788.230=23646 kN m, 能承受最大最大剪力Q=245.230=7356 kNMmax=13215M=23646kNmQmax=5915Q=7356kN以简支
17、梁检验挠度,f=(5/384)(ql4)/(EI) =(5/384)(600154)/(2.1105.230) 108 =25.1mmL/400=37.5mm5.4.3局部贝雷梁验算(1)贝雷梁布设如下图(2)底板与腹板下贝雷梁受力比较A、底板S1下贝雷梁作用范围为0.9m,作用箱梁面积0.446m2,可求底板下线荷载:q=1.2(0.4462611.05+0.920.8+0.910.8+1.12)+1.4(20.9+10.9)=22.3kN /m,B、腹板S2下贝雷梁作用范围为0.4m,作用箱梁面积0.52m2,可求作用在腹板下贝雷梁的线荷载q=1.2 (0.522611.05+0.41+1
18、.820.8+0.40.8+1.12)+1.4 (20.4+10.4)=22.7kN /m可知腹板S2下贝雷梁受力较大,需验证腹板下贝雷梁的受力(3) 受力模型(4)弯矩图(注:本方案计算采用迈达斯2010)(5)剪力图(注:本方案计算采用迈达斯2010)(6)荷载分析Mmax=442.5kN mM=788.2 kN mQmax=198kNQ=245kN以简支梁检验挠度,f=(5/384)(ql4)/(EI)=(5/384)(22.7154)/(2.1105.2) 108=28.4mm15/400=37.5mm5.5柱顶分配梁计算柱顶分配梁采用 3工56b(1)截面特性如下:规格面积矩截面积惯
19、性矩腹板厚度截面矩(mm)S(cm3)A(cm2)I(cm4)tw(mm)W(cm3)工56b1447.214668510 14.52447(2)每排钢管桩反力图(注:本方案计算采用迈达斯2010)取中间柱顶分配梁进行验算。(3)贝雷梁布设(4)单片贝雷梁所受荷载 最大支座反力为7440.7kN箱梁对贝雷梁的力可按箱梁质量分配,(从左至右)名称面积比作用面积下贝雷梁受力S10.191-111.3 S20.311-181.2 S30.297-173.1 S40.486-283.2 S50.494-287.8 S60.445-259.3 S70.426-248.2 S80.447-260.5 S9
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