2017-06-10-588-591号墩(32+48+32)m连续梁桥施工支架验算书.docx

广州南沙港铁路西江特大桥588#-591#(32+48+32)m连续梁施工支架验算书(初稿)北京瑞达一三路桥技术有限公司二。一七年六月北京广州南沙港铁路西江特大桥588#-591#(32+48+32)m连续梁施工支架验算书施工单位：中铁十二局集团有限公司设计单位：北京瑞达一三路桥技术有限公司负责人：方案设计：方案验算：出版日期：1 .工程概况及方案设计11.1 工程概况11.2 方案简介11.3 验算依据12 .O号块支架设计验算22.1 O号块结构参数22.2 墩顶现浇段荷载组合22.3 32.4 I32A工字钢纵梁验算42.5 110一1.字钢横向分配梁验算52.6 I4OA工字钢下横梁验算72.7 609钢管支墩验算93 .边跨直线段支架设计计算103.1 边跨直线段结构参数103.2 边跨直线段荷载组合103.3 I32A纵向工字钢验算113.4 110工字钢横向分配梁验算133.5 14OA工字钢下横梁验算153.6 609钢管墩设计计算173.7 单桩承载力验算184 .临时固结设计验算195 .结论及注意事项20广州南沙港铁路西江特大桥588#-591#(32+48+32)m连续梁现浇段施工支架计算书1.工程概况及方案设计1.1 工程概况广州南沙港铁路西江特大桥588#591#墩之间设计为(32+48+32)m连续梁结构，跨越规划道路。箱梁顶宽1140cm,箱室宽570cm,梁高220cm320cm;588#591#墩墩高均为2035cm。其O号块长800cm,重299.63t;边跨直线段长755cm,重192.79t01.2 方案简介本桥O号块长800cm,满足常规挂篮拼装要求，故只需O号块采用支架现浇施工，主墩承台纵向尺寸为940cm。支架采用1排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+8根132工字钢纵梁+110工字钢横向分配梁结构。这排钢管桩支撑在承台上，满足要求。边跨直线段支架方案为2排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+8根132工字钢纵梁+110工字钢横向分配梁结构。第一排钢管桩支撑在承台上，第二排采用钢管打入桩作为基础。1.3 验算依据1) 广州南沙港铁路西江特大桥(32+48+32)m连续梁设计文件;2)铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南；3)铁路混凝土工程施工质量验收标准(TB10424-2010)；4）路桥施工计算手册；5）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）；6）铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）；7）钢结构设计规范（GB50017-2011）；8）建筑施工脚手架构造与计算手册；2. 0号块支架设计验算2.1 0号块结构参数本桥连续梁的计算跨度为32+48+32m,顶板宽度11.40m,底板宽0号块每延米的重量：5.70m,主要结构参数如表2.1所示。节段名称O节段长度（cm）800节段体积（m3）115.24节段重量（t）299.63表2.1主要结构参数表Po=%=374.54MmI。2.2 墩顶现浇段荷载组合根据相应规范，支架强度验算荷载组合包括：1）新浇注钢筋混凝土重量；O号块每延米自重荷载:Nl=%xl2=449.45火N/加2）模板重量；初步估算模板荷载设计值：N2=26.6X1.2=31.92&N/m3）施工人员和施工设备荷载；N3=3kN/m2×B=34.2kN/m4）振捣混凝土时产生的荷载；Nq=2kNI向×B=223kNIm5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载；N5=2kN/m2×B=22.SkN/m6）其他可能不可预见的荷载；N6=kNm2×B=WAkNZm由此可得支架强度验算荷载：O号块：N=yhNi=572.57kN/mZ三Uj一1'2.3 纵梁受力验算本桥墩顶现浇段支架设计拟采用609mm,壁厚8mm钢管墩+双140a工字钢横梁+I32a工字钢纵梁+HO横向分配梁结构。根据具体桥梁情况，拟将IlO横向分配梁以60Cm等间距布置在140横梁上，132a纵梁一端支撑在本桥桥墩上，另一端支撑在140a横梁上，14Oa横梁支撑在4根钢管墩上，根据工程具体情况本桥0#块支架受力情况如图2-1所示。572.57572.57a）132a荷载分布图222.59b)132a弯矩图c)132a剪力图图21支架受力图挠度验算：根据分析受力发现单元1的最大位移为0.4mm<=4.75mm400如上可知，挠度满足要求。由上可知：R=8679GkNMz=222,59kNmQz=581.6MN钢管墩(结点2)的总支反力132a工字钢下纵梁的总弯矩132a工字钢下纵梁的总剪力2.4 132a工字钢纵梁验算在本桥0号块现浇段施工方案中拟采用8根132a工字钢做下纵梁，其几何参数如下:序号参数1高mm3202腹板厚dw/mm9.53惯性矩xcm4110804抗弯截面模量Wxc1136925抗剪切模量Scm3400.56截面面积Acm2677允许正应力Mpa2058允许剪应力RMpa1149允许弯矩MkNm141.8610允许剪力VkN299.62则每根132a工字钢所能承受的最大弯矩M=×Wx=41.S6kN/tnv=£4"wSX=299.62ZN进而有:MX8_141.86x8=222.59=5.1>1.2=4.12>1.2MX8299.62x8°"五T=581.61由此可见设8根132a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。2.5 IlO工字钢横向分配梁验算IlOa工字钢的几何参数如下:高度：A=100mm;腹板厚度：Jw=4.5mm;惯性矩：A=245cm4;抗弯截面模量：Wv=49cm3;抗剪切模量：Sx=28.2cm3;截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：=205M抗剪强度设计值：fv=MMPa根据上面知线荷载为572.57KNm.则每根钢上线荷载为F=572.57KNm×0.6m11.40m=30.14kNmo30.1430.1430.1430.1430.1430.1430.1417.8351.2643.6245.5345.5343.6251.2617.83a)IlO横向分配梁受力图%fFFMy2;!必2.27/5.275.27b) IlO横向分配梁弯矩图2-27.383Xljj45678.AA-17.83-2133-22.92-22.61-22.29.23.88c) IlO横向分配梁剪力图图22110受力图由此可知：IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=76kNmIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QmM=27.38ZNM=×Wx=10.05kNm>M,nax=7.16kNmW=R1.A=44.57kN>%=27.38kN强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：均布荷载作用下对IlO工字钢受力分析，求解可知单元约1/3位置位置的挠度最大，计算得到挠度为2mmJ=3.75mm挠度满足要求。4002.6 140a工字钢下横梁验算在本桥0号现浇段施工方案中拟采用132a工字钢做下纵梁，132a作用在双140a下横梁上；由于纵向分配梁132a受力不是均布的，所以将IlO作用在132a上的力按比例传给双140a下横梁;132a总反力为P2=867.90kN,因此下横梁的受力情况如图2-3所示。48.90140.57119.62124.86124.68119.62140.5748.90b)140下横梁弯矩图1l4199.97IIIllIlIiU-48.90-48.90-110.2310.22-124.24.726-1491Q9.97c)140下横梁剪力图图23140a受力图由此可知:140a工字钢横梁的最大弯矩MZ=63.45kNm140a工字钢横梁的最大剪力Qnax=149.97kN强度验算:根据设计在本桥0号现浇段施工方案中拟采用2根并排的140a工字钢做支架横梁,其几何参数如下:高度：h=400mm；腹板厚度:Jiv=10.5mm；惯性矩：x=21720cm4;抗弯截面模量：VV=1090cm3;抗剪切模量：Sx=631cm3;截面面积：A=86cm2;单位重量：G=67.6kgmq允许应力：b=205MP允许剪切应力：fv=ll4MPa则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩m=×Wx=223.45kNmW=AA=415.64kN进而有:Mx2_223.45×263.45=7.04>1.2=5.54>1.2Vx2_415.64×2五丁二149.97由此可见双14Oa工字钢做下横梁满足要求，验算通过。根据受力分析可知单元2和单元3中间位置挠度最大02加<-=Imm400由此可知挠度验算满足要求。2.7609钢管支墩验算拟采用609,壁厚8mm的钢管墩作为O号块支架，每根钢管的几何参数如下:序号参数1截面积cm2151.0482惯性矩cm468210.343回转半径21.254单位重量kg/m118.575允许应力Mpa1406允许压力NkN2114.67则每根钢管的最大允许承载力：p=A×=2114.67iW>Pi=235.05雨满足设计要求。为了安全，保守地将钢管墩看作是两端较接接结构，此时长度系数-y=2000cm,则23"<15。ii21.25查表得：0=0.600稳定验算：CFj='=25.94MP4<"=140MP4验算通过。A3.边跨直线段支架设计计算3.1 边跨直线段结构参数根据本单位现有材料，本桥边跨直线段现浇支架拟采用钢管墩+2*I40a下横梁+I32a纵向分配梁+110工字钢横向分配梁结构形式。其中纵梁的跨径均为150cm,纵向布置8根I32a。IlO工字钢横向分配梁以60Cm间距纵向布置，具体布置形式见附图。该桥边跨直线段长度755cm,具体参数如下表3.1所示。表3.1边跨直线段结构参数节段名称A7节段长度（Cm）755节段体积（m3）74.15节段重量（t）192.79w0192.79×10“Um-%=255.35ZNIm°Z07.553.2 边跨直线段荷载组合根据相关规范，支架强度验算荷载组合包括：1）新浇注钢筋混凝土重量M；本桥每延米自重荷载NI=RXl2=255.35×1.2=306.42ZN/m2）模板重量N2;初步估算模板荷载设计值：N?=26.45X1.2=31.74城/相3）施工人员和施工设备荷载M;Ny=3kN/m2×B=3×A=34.2kN/m4）振捣混凝土时产生的荷载M;N4=2kN/m2×B=2×A=22.SkN/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载N5;N5=2kNm2×B=2×A=22MNm6）其他可能不可预见的荷载Ns=IkNIm1XB=IxllA=IlAkN/m由此可得支架强度验算荷载：6N=ENi=42936kNm/=I3.3 132a纵向工字钢验算根据施工单位目前具有的材料情况，在本桥施工方案中纵向布置8根132a,其跨度均为150cm。具体布置见附图。132a工字钢的几何参数如下：序号参数1高mm3202腹板厚JvvZmm9.53惯性矩xcm4110804抗弯截面模量W%m36925抗剪切模量5xcm3400.56截面面积Acm2677允许正应力o/MPa2058允许剪应力Mpa1149允许弯矩MkNm141.86III10I允许剪力VkNI299.62根据上面知直线段线荷载为429.36M"7°此时，直线段下纵向132a的整体受力如图3-1所示:429.36429.36429.363.601.13441213.5155.061430.60由此可知;c）剪力图图3”纵向132a工字钢分配梁受力图132工字钢横向分配梁的最大弯矩MnlaX=434.39kN.m132工字钢横向分配梁的最大剪力QnIaX=817.37kN则每根132a工字钢所能承受的最大弯矩M=×U=205×692l(XX)=141.86iWm299.62ZN进而有:=2.61>1.2MX8141.86x8MmaX=434.39=2.93>1.2Vx8_299.62×80Z=817.37本方案纵向分配梁布置8根132a工字钢可以满足要求。根据受力分析可知单元3处位置挠度最大2?加-=9加机由此可知挠400度验算满足要求。3.4 IlO工字钢横向分配梁验算根据施工单位目前具有的材料情况，在本桥施工方案中，横向分配梁采用IlO工字钢，其分布间距为60cm。IlOa工字钢的几何参数如下：高度：R=100mm;腹板厚度：dw=4.5mm;惯性矩：A=245cm4;抗弯截面模量：VK=49Cm3；抗剪切模量：&=28.2cm3；截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：f=205MPa抗剪强度设计值：£=114MPa根据上面知直线段线荷载为429.36kNm.则每根钢上线荷载为F429.36AJV/m×0.6n11.4w=22.6m/m此时，直线段横向IlOa的整体受力如图3-2所示：22.6022.6022.6022.6022.6022.6022.603.95然7/F4T旅3。加4旗:1.HU8当。3国"5/6“7。73.95b) IlO工字钢横向分配梁弯矩图IW-20.53M快MMKM37MIM:7；N8-16.00-17.19-16.95-16.71717.90!：-1337c) IlO工字钢横向分配梁剪力图图3-2横向IlO工字钢分配梁受力图由此可知：IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=5.37kN.mIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QnIaX=20.53kNM=×Wx=10.05kN.m>nax=5.37kN.mV=1.=44.57kN>QmaX=20.53kNSX强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：根据受力分析可知单元1和单元8中间处位置挠度最大1.51.<-=3.75m?400由此可知挠度验算满足要求。3.5140a工字钢下横梁验算在本桥边墩直线段施工方案中拟采用双140a横梁。第一排钢管支墩：反力为R=I430.60ZM由于横向布置8根132a,因此下横梁的受力情况如图3-3所示。80.58231.72197.18205.81205.81197.18231.7280.58506.76417.05506.76a)14Oa工字钢下横梁受力图-208.5308.53-194.46-194.46C)140a工字钢下横梁剪力图图3-3140a工字钢下横梁受力图第二排钢管支墩：反力为R=12135bW,由于横向布置8根132a,因此下横梁的受力情况如图3-4所示。68.35196.56167.26174.58174.58167.26196.5668.35429.86353.77429.86-176.8976.89c)140a工字钢下横梁剪力图图3-4140a工字钢下横梁受力图第一排钢管承受的力较大，用于验算钢管的受力是否满足要求，第二排受力主要用于计算钢管桩打入的深度。由此可知最不利情况在第一排处：140a工字钢横向分配梁的最大弯矩Mnm=198.95/n140a工字钢横向分配梁的最大剪力Qw=312.30kN强度验算：根据设计在本桥施工方案中拟采用2根并排的140a工字钢做支架横向分配梁，其几何参数如下：序号参数1高h/mm4002腹板厚tw/mm10.53惯性矩Ixcm4217204抗弯截面模量Wxcm310905抗剪切模量Sxcm36316截面面积Acm2867允许正应力Mpa2058允许剪应力Mpa1149允许弯矩MkNm223.510允许剪力VkN412.0进而有：,Ml×2223.5x2k,1=j=1=2.25>1.2MmaX198.95,Vl×2412.0×2”，kn=2.64>1.2QQmtx312.30由此可见设2根140a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。分析比较可知第一排钢管墩的布置下会产生较大挠度，最大挠度在两端位置取得1.6nm<口-=Stnm400由此可知，挠度可以满足要求。3.6 609钢管墩设计计算边跨直线段布置2排钢管支墩，第一排布置在承台上，横向布置3根；第二排以钢管桩的形式打入地下，横向布置3根。拟采用609,壁厚8mm的钢管做现浇支架的支墩，每根钢管的几何参数如下：序号参数1截面积cm2151.0482惯性矩cm468210.343回转半径21.254单位重量kg/m118.575允许应力Mpa1406允许压力NkN2114.67则每根钢管的最大允许承载力：P=A×=2il4.67kN>Pi=506.76)W满足设计要求。为了安全，保守地将钢管墩看作是两端钱接接结构，此时长度系数=9%=2000Cm,则ZI=B=&J'2。00=94.12<150zi21.25查表得：O=O.600稳定验算：PCrj=或=55.92MPa</=140MPa验算通过。3.7 单桩承载力验算根据铁路桥涵地基和基础设计规范知：作为桥梁基础的永久性结构，打入桩的允许承载力尸=g(U4+4AM在本计算中，是作为施工临时结构的基础，根据经验打入桩的允许承载力可按提高1.4倍设计，可知桩径为60.9cm,根据地质勘察资料参照相应规范进行单桩承载力计算，计算结果如下表所示：墩单桩承载力计算层号本层土厚土名称T直径U桩长分层承载力12.5素填土O0.6091.92.5O211淤泥质土300.6091.913.5438.9单桩竖向承载力/kN438.9取桩长13.5m时，单桩承载力为438.9kN>429.86kN满足承载力要求，通过。4 .临时固结设计验算本桥上部为32m+48m+32m变截面预应力混凝土连续箱梁结构，中跨合拢段长2.0m,挂篮施工最大悬臂长度1.=23.0m,暝=12958.92kN;临时支座中心间距l=2.5m,每个临时支墩的截面积A=0.9m20连续梁混凝土浇筑的灌注偏差，按一侧重量的2%计算。此时最大不平衡荷载叱=0.02x1/2叱=129.59kNo考虑合拢段浇筑产生偏载的合龙段质量为叱=238.42kNo挂篮重量按每个重50t,1个挂篮总重：也=500kN0由以上数据计算悬臂施工最大偏载是：WI=卞+吗£+M8=7973.9kN.m悬臂施工偏载引起的临时墩压力为：MR2=3189.6kNPI计算临时墩的压力时，仅考虑临时墩承受重力，不考虑弯矩作用时，临时墩承受恒载为Rz=g（叱+*.+Wlf+吗）=6913.5kN所以偏载作用下临时墩所得压力为：Ry=E+Rp=10103.OkN计算临时墩所受拉力时，保守取临时墩不承受重力，仅受偏载下的拉力，则拉力为:RI=RP=389.6kND临时支座混凝土抗压承载力力验算临时支座的截面为60CmXl50cm,每侧设置2个，则总面积4=1.8m2,混凝土为C50,其抗压强度设计值为d=22.4MPa,则临时支座抗压承载力为：v=4×=40320.0kNoky=1RvRy=4.0故临时支座的抗压强度满足要求。2） 临时支座混凝土抗拉承载力验算每侧临时支座内布置54根HRB40028螺纹钢，每根28螺纹钢的抗拉强度/皿=330kN,则HRB40028螺纹钢的总抗拉强度=×.=10973.6kNRlRl=3A4故临时支座的抗拉强度满足要求。5 .结论及注意事项1）通过对该桥施工方案中关键结构的验算可知，原设计在强度、变形和稳定方面均满足相应的规范要求。2）在按设计图纸进行施工时，一定要严格按照相应规范进行施工，控制好施工质量，特别应注意钢管墩和脚手架钢管的顺直，避免失稳3）考虑到施工场地存在耕植土，不参与受力，桩基施工时应清除。