6.14-wld-594-597#墩-56m连续梁桥施工支架验算书.docx

广州南沙港铁路西江特大桥594#-597#(40+56+40)m连续梁施工支架验算书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594#-597#(40+56+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22.4 132a工字钢纵梁验算42.5 IlO工字钢横向分配梁验算52.6 双140a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 132a纵向工字钢验算113.4110 工字钢横向分配梁验算133.4111 0a工字钢下横梁验算143.4112 9钢管墩设计计算173.4113 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594#-597#(40+56+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594#597#墩之间设计为(40+56+40)m连续梁结构，跨越东海一路，与道路交角为88。箱梁顶宽1140cm,箱梁底宽570cm,梁高250Cm370cm;594#墩高1900cm,595#墩高1750cm,596#墩高1750cm,597#墩高1850cm。其0号块长UoOCnb重482.79t;边跨直线段长1160cm,重329.76t01.2 方案简介本桥0号块长IlOOCm,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。支架采用1排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+9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3排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+9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、三排钢管桩采用1300cm*150cm*100cm条形扩大基础。1.3 验算依据1)广州南沙港铁路西江特大桥(40+56+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；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+56+40m,顶板宽度11.40m,底板宽0号块每延米的重量：5.70 m,主要结构参数如表2.1所示。节段名称0号块节段长度（cm）1100节段体积（m3）185.69节段重量（t）482.79表2.1主要结构参数表PO=3=438.90jWmI。5.71 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=%'I2=526.68AN2）模板重量；初步估算模板荷载设计值：N2=32.4×1.2=38.88则/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=>6N=667.76kNm5.72 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1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。667.76667.762.10203.0542381.181.77a）132a荷载分布图b)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1 .Omm<=5.25mm400如上可知，挠度满足要求。由上可知：，=2381.18ANK=1046.01mQ=II99.25&N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5.73 132a工字钢纵梁验算在本桥O号块现浇段施工方案中拟采用9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7xcm4110804抗弯截面模量Wxcm36925抗剪切模量Scm3400.56截面面积Acm2677允许正应力oMpa2058允许剪应力Mpa1149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=×VV=205×6921000=141.86mfid4一=29962kNSX进而有:n×V9×299.62CvIC办=-k-1=2.25>1.2。am1199.25由此可见设9根132a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。2.5110工字钢横向分配梁验算IlOa工字钢的几何参数如下：高度：=100mm；腹板厚度：Jw=4.5mm;惯性矩：=245cm4;抗弯截面模量：Wr=49c11P;抗剪切模量：Sa=28.2c11i3;截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：f=205MPa抗剪强度设计值：fv=1l5MPa根据上面知线荷载为667.76kNm.则每根钢上线荷载为F=667.76kNm×0.6m11.40m=35.15kNm35.1535.1535.1535.1535.1535.1535.1535.15Uiiiiiiiiiuiiiiuiiiiuiiiiiiiiiiiiiiiii1.2¾I2o1.2(d1.WT1.3(1.2(71.2o17.2750.1541.0144.0846.4744.0841.0150.1517.27a) IlO横向分配梁受力图,一、亦8於己7次£1旅J2旅61春97祢'WN%!W/KM)；"94.24z3Q4.24b) IlO横向分配梁弯矩图7咏9球6咏6淑腺2冰917?-821戈273747576W7-26.67-2045-21.62-23.24-22.46-20.56.C)IlO横向分配梁剪力图图22I10受力图由此可知：IlO工子钢横向分配梁的最大弯矩MmaX=5.87kNmIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QmM=26.67AN=×Wv=10.53kNm>max=5.87kNmy=&二;区=44.57kN>Qnax=26.67kN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1约1/2位置位置的挠度最大，计算得到挠度为1.08加-=3.125加挠度满足要求。4002.6 双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14Oa下横梁上；由于纵向分配梁IlOa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=2381.18kN,因此下横梁的受力情况如图2-3所示。117.00339.74277.82298.62314.81298.62277.82339.74117.00a)140a下横梁受力图c)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Mw=154.09kNm140a工字钢横梁的最大剪力Qx=456.03kN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：10.5mm；惯性矩：/x=21720cm、抗弯截面模量：Wv=1090cm3;抗剪切模量：Sx=631cm3;截面面积：A=86cm2;单位重量：G=67.6kgmo允许应力：=205MR/允许剪切应力：£=114MPa则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩m=×Wx=223.45kNmv=412.0kN进而有:,-w皿地空八83.2456.03由此可见2根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1和单元14端部挠度最大0.8向<-=7制由此400可知挠度验算满足要求。2.7 609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cm468210.3423回转半径21.254单位重量kg/m118.5735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×=2114.67)W>Pi=700.91)W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=1,=1750cm,则2=4=l×1750=824<150zi21.25查表得：*=0.672稳定验算：i=69.0MPa<f=MOMPa验算通过。3.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。其中纵梁的最大跨径为150cm,纵向布置9根I32aoI10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1160cm,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A8节段长度（Cm）1160节段体积（nV）126.83节段重量（t）329.76%329.76×10x.%二'=284.28ZN/m0011.603.2 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M=xl.2=284.28xl.2=341.1MVm2）模板重量N2;初步估算模板荷载设计值：N2=34.8×1.2=41.76W/m3）施工人员和施工设备荷载N3;Ni=3kNm2×B=3×A=34.2kNm4）振捣混凝土时产生的荷载M;N4=2kN/m2×B=2×iA=22.SkN/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载用；N5=2kNm2×B=2×A=22MNm6）其他可能不可预见的荷载Ns=IkN/而XB=TxTlA=IlAkN/m由此可得支架强度验算荷载：6N=ENi=474.1kNm3.3 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9根132a,其最大跨度为150cm。具体布置见附图。132a工字钢的几何参数如下：序号参数1分配梁跨度Um2.02高/?/mm3203腹板厚dwmn9.54惯性矩xcm4110805抗弯截面模量Wxcm36926抗剪切模量Sxcm3400.57截面面积Acm2678允许正应力Mpa2059允许剪应力Mpa11410允许弯矩MkNm141.8611允许剪力VkN299.62根据上面知直线段线荷载为474.1块/加。此时，直线段下纵向132a的整体受力如图3-1所示:474.10474.10474.10474.1028.171501.304.0042152.464.00785771153.34a）受力图G?x1.J>x3502.60外*Q245328.17图3-1纵向132a工字钢分配梁受力图由此可知;132工字钢横向分配梁的最大弯矩132工字钢横向分配梁的最大剪力MmaX=802.84kN.mmax=1112.85kN=1.59>1.2az×M9x141.86Mlm-802.84=2.42>1.2/?XV9x299.62五T=111Z85本方案纵向分配梁布置9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3.57帆-=107加由此可知400挠度验算满足要求。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：=100mm；腹板厚度：dw=4.5mm;惯性矩：=245cm4;抗弯截面模量：VK=49Cm3；抗剪切模量：5v=28.2cm3;截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：=205M抗剪强度设计值：工,=115MPa根据上面知直线段线荷载为474.10kNm.则每根钢上线荷载为F=4740kNm×0.6m11.4m=24.95W/m此时，直线段横向IIOa的整体受力如图32所示：24.9524.9524.9524.9524.9524.9524.9524.951.50施1.理31.oiU,50i51506107,08"9777777777777777y715.1939.1317.6533.1339.3033.1317.6539.1315.19a) IlO横向分配梁受力图4.6220<8.984x4j75y；F即感MI9,4.62b) IlO工字钢横向分配梁弯矩图1.rr-22.24-635796571；ZS-17.78-16.90沏9-15.19c) 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MnIaX=5.29kN.mIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QnIaX=22.24kNm=×Wx=10.05kN.m>nax=5.29kN.mv=l1.=44.57kN>max=22.24kNSX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1.8/77<=3.15mm由此可知挠度验算满足要求。4003.5双140a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=1501.30)W,由于横向布置9根132a,因此下横梁的受力情况如图33所示。91,40235.45106.20199.35236.48199.35106.20235.4591.40494.61512.06494.61a) 140a工字钢下横梁受力图YrTrWJ°才FW7/Wk23飞4b) 140a工字钢下横梁弯矩图167.6167.76137.79137.79SIS69fT119l.40IHIIHI-91.402-91.40-137.79-137.79-61.56-61.f6-167.76-167.76c) 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=2152.物W,由于横向布置9根132a,因此下横梁的受力情况如图3-4所示。131.05337.58152.27285.82339.04285.82152.27337.58131.05232.2()三5844.044.00844.043.0()232.20a) 140a工字钢下横梁受力图79.0679.06,72202.89k,Zl,il1T4<uz151.72b) 140a工字钢下横梁弯矩图-1附口,41"|如|坤Il二s34.43$2I169.；2-169.52236.43-388三.70J62-45匆34.34IIIlll-101.15-Wl.c) 140a工字钢下横梁剪力图图3-4140a工字钢下横梁受力图第三排钢管支墩比第一排钢管支墩受力小，因此，一、三排钢管支墩只验算第一排情况即可。由此可知最不利情况在第二排处；140a工字钢横向分配梁的最大弯矩Mnm=279.06kN/川140a工字钢横向分配梁的最大剪力max=455.34W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分配梁跨度IIm42高h/mm4003腹板厚tw/mm10.54惯性矩Ixcm4217205抗弯截面模量Wxcm310906抗剪切模量Sxcm36317截面面积Acm2868允许正应力Mpa2059允许剪应力Mpa11410允许弯矩MkNm223.511允许剪力VkN412.0其中EI=44743×2=89486,EA=1773660×2=3547320进而有:=1.60>1.2/?xM_2×223.45MmlX=279.06=1.81>1.211×V2×412.0="OT=455.34由此可见2根14Oa工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。分析比较可知第二排钢管墩的布置下会产生较大挠度，最大挠度在中跨中间位置取得1.94"w?<=10nun400由此可知，挠度可以满足要求。3.6609钢管墩设计计算边跨直线段布置3排钢管支墩，第一排布置在承台上，横向布置3根；第二排布置在1300*150*100的条形基础上，横向布置4根；第三排布置在1300*150*100的条形基础上，横向布置3根。D钢管桩特性及单桩承载力拟采用0)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cm468210.3423回转半径21.254单位重量kg/m118.5735允许应力Mpa1406允许压力NkN2114.67由上面的计算可知，第一排钢管墩的反力ax=150130W每根钢管的最大允许承载力P=A×=2l46IkN>Pi=52.06JWN=M=J501.30=071g网2114.67第二排钢管墩的反力=2152.46则每根钢管的最大允许承载力：P>Pi=844.04kNN=央=1.()2g网2114.67第三排钢管支墩比第一排钢管支墩受力小，因此，一、三排钢管支墩只验算第一排情况即可。因此本方案钢管支墩的布置，满足承载力需求。2)609钢管稳定验算为了安全，取最不利的第二排钢管验算，保守地将钢管桩看作是两端较接结构，取钢管桩最大高度h=1900cm,此时长度系数=1,可知：4=b=幽=89.4v150ii查表得：¢=0.625稳定验算：b"C=89.4仞4<7=MOMpa验算通过A3.7地基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，地基的允许承载力计算公式%+G-,P=-A1.J/1取最不利情况第二排钢管支墩，钢管支墩下条型基础暂定长度13m,宽度1.5m、高度1.Om的刚性基础，碎石垫层长度13m、宽度1.8m、高度0.3m,地基土经过处理后承载力特征值为120kPa0基础埋置深度0.5m则：Z&+G2152.46+26×13×1.511.a,pp=-=113.65<12。kPaA13×1.8地基经过处理后承载力特征值不小于12OkPa,可以满足要求。4 .临时固结设计验算本桥上部为40m+56m+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.=27.0m,W二=16989.7kN;临时支座中心间距l=2.5m,每个临时支墩的截面积A=0.9m2°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×l2HC=169.897kNo考虑合拢段浇筑产生偏载的合龙段质量为叱=285.48kNo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/Mnuix=+VKI÷½r8=11001.6kN.mmax2hg悬臂施工偏载引起的临时墩压力为：Rj=4400.6kNPI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6=T（叱+叱+此+叱）=89725kN所以偏载作用下临时墩所得压力为：R、=&+%=13373.2kN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：R1=RP=4400.6kND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=ISn?,混凝土为C50,其抗压强度设计值为f/=22.4MPa,则临时支座抗压承载力为：=4×<,=40320.0kNoky=RvRy=3.0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=rt×=10973.6kNRl/R1=2.5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。