2017-6-12-635-638号墩40+64+40m连续梁桥施工支架计算书.docx

广州南沙港铁路西江特大桥635#638#(40+64+40)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635#638#(40+64+40)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 I4OA工字钢纵梁验算52.5 I20一1.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113.3 I32A纵向工字钢验算123.4 120工字钢横向分配梁验算143.5 14OA工字钢下横梁验算163.6 609钢管墩设计计算183.7 单桩承载力验算194 .临时固结设计验算205 .结论及注意事项21广州南沙港铁路西江特大桥635#638#(40+64+40)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635#638#墩之间设计为(40+64+40)m连续梁结构，跨越东阜二路所设。箱梁顶宽1140cm,箱室宽570cm,梁高280Cm420cm;635#墩高1235cm,636#墩高1035cm,637#墩高1035cm,638#墩高1185cm。其中O号块长IloOCm,重573.95t;边跨直线段长760cm,重244.66to1.2 方案简介本桥0号块长I100Cm,满足常规挂篮拼装要求，故只需0号块采用支架现浇施工，主墩承台纵向尺寸为860cm,支架需悬挑一部分。支架采用1排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+9根140工字钢纵梁+120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+7根132工字钢纵梁+120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(40+64+40)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(TBlo4242010);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；9)建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)；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40+64+40m,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0节段长度(cm)1100节段体积(m3)220.75节段重量(t)573.95表2.1主要结构参数表PO=3=521.77ZMmI。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：0号块每延米自重荷载:Nl=%xl2=626.13AN"z2）模板重量:初步估算模板荷载设计值：M=30.62×1,2=36.75ZN/m3）施工人员和施工设备荷载：N3=3kNm2×B=33kNm4）振捣混凝土时产生的荷载：N4=IkNftn1×B=21kNm5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载：N5=2kNm2×B=22kNm6）其他可能不可预见的荷载：Ns=TkNm2×B=IlkNIm由此可得支架强度验算荷载：0号块：N=WNi=0.88kNm1.l-12.3 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+14Oa工字钢纵梁+120横向分配梁结构。根据具体桥梁情况，拟将120横向分配梁以60Cm等间距布置在140横梁上，14Oa纵梁一端支撑在本桥桥墩上，另一端支撑在2根140a横梁上，140a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21所示。750.88750.881.801.90a）140a荷载分布图750.88750.88c)14Oa弯矩图d)14Oa剪力图图21支架受力图挠度验算:根据分析受力发现单元2的悬臂端位移最大为，最大为W=4.9mm<=9mm200如上可知，挠度满足要求。由上可知:钢管墩(结点2)的总支反力Pz=2705.UkN140a工字钢下纵梁的总弯矩=1216.43kNm14Oa工字钢下纵梁的总剪力0=1353.56kN2.4 140a工字钢纵梁验算在本桥0号块现浇段施工方案中拟采用9根140a工字钢做下纵梁，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则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩m=×Wx=223.5kNmV=A丁"=412.0W进而有：MmaX1216.43=1.65>1.2Vx9_412×9五1353.56=2.74>1.2由此可见设9根140a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。2.5 120工字钢横向分配梁验算120a工字钢的几何参数如下:高度："=200mm；腹板厚度：dw=7mm;惯性矩：x=2370cmt抗弯截面模量：VK=237Cm3；抗剪切模量：SX=I37.8cn;截面面积：A=35.5cm2;抗弯强度设计值：f=2O5MPa抗剪强度设计值：=114Pf/根据上面知线荷载为750.88KNm.则每根钢上线荷载为F=750.88KNm×0.6mll.40m=39.52kNmo39.5239.5239.5239.5239.5239.5239.5239.52R1.202,203,2°Y4,20Y5,20Y,20Y7,208k2°7977777777977777777777777777777a) 120横向分配梁受力图39.5239.5239.5239.5239.5239.5239.5239.521.2018.7053.7，1.2031.201.20W51.20W61.20W71.20W81.202977777777777777T方R77745.7147.9147.1847.9145.7153.7818.70b) 120横向分配梁支反力4.424庶40森.84庶69加%水40媒：9NIpr,x11jzTmIIz1.9132.4942.3552.356H1.P702.49,”9184.42C)120横向分配梁弯矩图-25.06-187°7374下WW77.28.72-22.37-24.08-23.59-23.83-23.35d)120横向分配梁剪力图图22120受力图由此可知：120工字钢横向分配梁的最大弯矩Mnax=6.01kNm120工字钢横向分配梁的最大剪力nax=28.72kN=×Wv=48.59kNm>,nax=6.01kNmW=138.96kN>QmaX=28.72kNSX强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：在均布荷载作用下120钢梁各单元最大挠度出现在结构跨中，为W=O.Xmm<-=3mm,挠度验算满足要求。4002.6 140a工字钢下横梁验算在本桥O号现浇段施工方案中拟采用140a工字钢做下纵梁，140a作用在双140a下横梁上；由于纵向分配梁140a不是均布的，所以将120作用在140a上的力按比例传给双140a下横梁；140a总反力为P：=2705.14kN,因此下横梁的受力情况如图2-3所示。133.34383.47325.93341.62336.41341.62325.93383.47133.34a)140下横梁受力图133.34383.47325.93341.62336.41341.62325.93383.47133.34445.33907.24907.24445.33d)140下横梁剪力图图2-3140a受力图由此可知：140a工字钢横梁的最大弯矩fmax=251.98kNm140a工字钢横梁的最大剪力Qnax=509.83kN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:Jw=10.5mm；惯性矩：A=21720cm4;抗弯截面模量：VK=Io90Cm3；抗剪切模量：Sx=631cm3;截面面积：A=86cm2;单位重量：G=67.6kgm°允许应力：j=205MR/允许剪切应力：fv=H4MPa则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩f=×Wx=223.45kNmv=£=415.64kN进而有:Mx2223.45x2M5=251.98=1.77>1.21.63>1.2Vx2_415.64x2_,Zr=509.83由此可见双140a工字钢做下横梁满足要求，验算通过。挠度验算:受力分析可以得到单元一和单元三的悬臂端挠度最大，且最大挠度为W=1.3?WZ<一=7.5相6满足要求，验算通过。2002.7 609钢管支墩验算拟采用609,壁厚8mm的钢管墩作为0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=×=2114.67kN>£=907.42攵N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=1,=1000cm,则%=左=a=47.06v150ii查表得：e=0.870稳定验算：=-5-=69.05MPa<l=40MPa验算通过。gAlj3.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+120工字钢横向分配梁结构形式。其中纵梁的最大跨径为200cm,纵向布置7根I32ad20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760cm,具体参数如下表3.1所示。表3.1边跨直线段和边跨合拢段结构参数节段名称A9节段长度（Cm）760节段体积（nV）94.1节段重量（t）244.66wf.244.66×10CClCCpa=32.92kNm°Z07.603.2 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=RXI.2=386.3）UV/m2）模板重量N2：初步估算模板荷载设计值：/V2=29.11×1.2=34.93AN/m3）施工人员和施工设备荷载N3：Ni=3kNm2×B=3×A=34.2kNn4）振捣混凝土时产生的荷载M：TV4=2jWV×B=2×11.4=22.8AJVw5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载N5：N5=2kNm2×B=2×A=22.SkNm6）其他可能不可预见的荷载M：TV6=IjWVZw2XB=1×11.4=11.4/w由此可得支架强度验算荷载：6N=ZNj=512.43ZN/m3.3132a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7根132a,其最大跨度为200cm。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dw/mm9.53惯性矩Zxcm4110804抗弯截面模量Wvbm36925抗剪切模量5x/cm3400.56截面面积Acm2677允许正应力oMpa2058允许剪应力RMpa1149允许弯矩MkNm141.8610允许剪力VkN299.62根据上面知直线段线荷载为512.43枚/2。此时，直线段下纵向132a的整体受力如图3-1所示:512.43512.43512.431.903.00Z1.lO4a）受力图512.43512.43512.432I；4247.62由此可知：132工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=347.7IkN.m132工字钢横向分配梁的最大剪力QnIaX=781.2IkN则每根132a工字钢所能承受的最大弯矩M=×Wx=4.S6kN/mV=U"=299.62ANSX进而有:=2.86>1.2M×7141.86×7MmaX=347.71=2.68>1.2kV×7299.62x7Q=石丁=781.21本方案纵向分配梁布置7根132a工字钢可以满足要求。挠度验算受力分析可知在均布荷载与集中力作用下2单元跨中挠度最大，最大值为：w=mm<=1.5mm,挠度可以满足要求。4003.4120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120工字钢，其分布间距为60cm。序号参数1高h/mm2002腹板厚tw/mm73惯性矩Ixcm423704抗弯截面模量Wxcm32375抗剪切模量Sxcm3136.16截面面积Acm235.57允许正应力o/MPa2058允许剪应力Mpa1149允许弯矩MkNm48.5910允许剪力VkN138.96根据上面知直线段线荷载为512.43kNm.则每根钢上线荷载为F=512.43iW/m×0.6m/11.4Z=26.97)WIm此时，直线段横向120a的整体受力如图3-2所示：26.9726.9726.9726.9726.9726.9711KToo2.5o3""o""Too51.506""2.0097777777777797777779777777a) 120横向分配梁受力图:26.9726.9726.9726.9726.9726.97*W215°3""2X)0%""5,5°6""2.0017777777777Z777777722.1254.6142.2958.6342.2954.6122.12b) 120横向分配梁支反力图9.07<,055Aa70H86川卜僚W2-0.12R4佻品9.07c)120工字钢横向分配梁弯矩图-17.67-31.827、M。-7?7Q-：-29.32-24.62-22.79-22.12d)120工字钢横向分配梁剪力图图3-2横向120工字钢分配梁受力图由此可知:120工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=9.70kN.m120工字钢横向分配梁的最大剪力max=31.82kNM=×Wv=48.59kN.m>MmaX=9.07kN.mV=1.=138.96kN>QmaX=31.82kNSX强度满足设计要求，验算通过。挠度验算:受力分析可知在均布荷载作用下第一跨跨中挠度最大，最大挠度为W=0.7如77<=5mm，挠度可以满足要求的。4003.5140a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=I451.02&N,由于横向布置7根132a,因此下横梁的受力情况如图3-3所示。108.19267.10206.84286.76206.84267.10108.19p,K36.65p136.65XIlszlIIn>.(i>o37JZ4WXT6104.95lZ104.95150.11b) 140a工字钢下横梁弯矩图1UU2-I()8ir.l9106.0314135143.38I(1.)7161.073-161.07-161.074Illl-143.38-143.38',0603lffl三196-106.03c) 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=1319.76,由于横向布置7根132a,因此下横梁的受力情况如图3-4所示。98.40242.94188.13260.82188.13242.9498.40i95.46b)I40a工字钢下横梁弯矩图.41144-98.418.4013).4I130.414-130.41146.50.4036.44-96.446-146.50-146.50-130.41C)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MmM=I36.65kN加140a工字钢横向分配梁的最大剪力QmaXT61.07攵N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=S=些氾=3.27进而有:MmaX136.65Vl×2412.0×2=5.12>1.2Qmix161.07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，最大挠度在三单元的跨中位置，取得1.IM志=7.5由挠度可以满足要求。3.6609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4根；第二排以钢管桩的形式打入地下，横向布置4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c11?151.0482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×=2WGlkN>Pi=5W29kN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=,=1200cm,则几=B=纳=Iri弛=56.47<150ii21.25查表得：o=0.831稳定验算：%=，=40.73MPa<"=140MP验算通过。A3.7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P=(Uaifili+ARa)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直径U桩长分层承载力11素填土O0.6091.91022.6淤泥质土300.6091.93.6103.7438.4粉砂350.6091.912391.02单桩竖向承W战力/kN494.76取桩长12m时，单桩承载力为494.76kN>465.04kN满足承载力要求,通过。4 .临时固结设计验算本桥上部为40m+64m÷40m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.=31.0m,Wz=21652.54kN;临时支座中心间距=2.5m,每个临时支墩的截面积A=1.O811A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=0.02×l2¼=216.5kNo考虑合拢段浇筑产生偏载的合龙段质量为叱=256.49kNo挂篮重量按每个重50t,1个挂篮总重：=500kNo由以上数据计算悬臂施工最大偏载是：W/Mniax=亍+吗/+4=12307.3kN.m悬臂施工偏载引起的临时墩压力为：Aj二4922.9kNPI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6=；（叱+叱+也+叱）=11312.8kN所以偏载作用下临时墩所得压力为：尺=&+%=16235.7kN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：N=RP=4922.9kND临时支座混凝土抗压承载力力验算临时支座的截面为60CmXI80cm,每侧设置2个,则总面积AR=2.16m2,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×=48384.0kNoky=lR/Ry=2.98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66根HRB40028螺纹钢，每根28螺纹钢的抗拉强度/皿=330kN,HRB40028螺纹钢的总抗拉强度=×.=13412.1kNRl/R1=2.12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。