狭岩大桥中系梁支架计算书.doc

都香高速公路六盘水至威宁段LWTJ-7合同段项目经理部 狭岩大桥中系梁支架计算书狭岩大桥中系梁支架验算书一、 工程概况 狭岩大桥为（120+120）米预应力砼T型刚构，桥梁全长249.6m。主墩由两片薄壁墩组成，每片薄壁墩采用实心矩形截面，左、右幅墩柱高分别为66m、62m。两片墩间净距为8.0m，在墩柱半腰处由一道中系梁连接，中系梁截面尺寸横桥向宽7.5m，顺桥向长8m，高1.6m，中系梁与墩柱相接处上下各设置一倒角，倒角尺寸为1.50.5m。单个中系梁砼107.25m3，钢筋38.795t。图2.1-1 狭岩大桥立面图 图2.1-2 狭岩大桥中系梁图二、 总体施工方案因本桥中系梁高度较高，采用满堂支架施工耗时长、占用大量钢管扣件等周转材料、不经济。拟采用在墩柱上预留孔穿钢棒搭设支承平台施工。三、 支承平台布置中系梁施工支承平台采用在两个墩柱上各穿四根2m长110mm钢棒，钢棒穿入墩柱1.5m，悬挑0.5m，墩柱预埋130mmPVC管时，墩壁处比墩内端头高2cm，当钢棒插入时确保钢棒水平；钢棒上设置20a工字钢做下横梁，下横梁上安装卸荷砂箱，砂箱上设置40a工字钢做上横梁；横梁上面采用15根8m长50a工字钢做纵向主梁；纵向主梁与中系梁底模板之间采用40a工字钢做分配梁，搭设施工平台的方式。分配梁上面安放一排8m长的16槽钢，间距为50cm作为分布梁。分布梁上铺设中系梁底模。传力途径为：中系梁底模纵向分布梁（16槽钢）横向分配梁（40a工字钢）纵向主梁（50a工字钢）上横梁（40a工字钢）砂筒下横梁（20a工字钢）支点110mm钢棒。支架布置图如下：中系梁支架系统纵断面图中系梁支架系统横断面图四、 计算依据1. 公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）2. 钢结构设计规范（GB 50017-2003）3. 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）4. 建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范（JGJ130-2001）5. 其他现行相关规范、规程五、 支架验算1. 16a槽钢分布梁验算（1）材料参数截面面积为：A=2195mm2截面抵抗矩：W=108.3103mm3截面惯性矩：I=866.2104mm4弹性模量E=2.1105Mpa钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值=215Mpa。（2）荷载计算1) 砼自重砼方量为107.25m，钢筋砼按25KN/m计算，砼自重：G=107.2525=2681KN中系梁长8m，均布每延米荷载：q1=335.13kN/m组合钢模板及连接件共12t，即120kN，中系梁长8m，均布每延米荷载：q2=15kN/m2) 16a槽钢8m长 16槽钢间距0.5m，中系梁宽7.5m，即单排布置15根，合计：q3=150.1723=2.585kN/m3) 施工荷载小型机具、堆放荷载：q4=2.5 KPa 振捣混凝土产生的荷载：q5=2 KPa 中系梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。 荷载q=1.2(q1+q2+q3)+1.4(q4+q5)=1.2(335.13+15+2.585)+1.4(2.5+2)=429.56KN/m则单根槽钢均布荷载q=429.56/15=28.637KN/M （3）受力模型16a槽钢分布梁直接承受底模以上的自重，16a槽钢分布在40a分配梁上，两分配梁间距150cm，故16a槽钢分布梁计算跨径为150cm，受力模型如下图：（4）受力验算跨中弯矩：M=1/8ql2=0.12528.6371.52=8.054KN.M=M/W=8.054/108.310mm3=74.4MPa【215MPa】 挠度：f=5ql4/384EI=528.6371.54/(3842.1866.2)=0.001038mf=l0/400= 1.5/400=0.004m (满足要求)2. 40a分配梁验算（1）材料参数16槽钢腿宽：b=63mm，40a工字钢肋厚为：B=10.5mm，40a工字钢受压面积为：A=661.5mm2，钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值=215Mpa。（2）荷载计算因16槽钢布置间距与50a纵梁布置间距相等，均为0.5m，即40a分配梁只承受压力作用。因16槽钢最大反力为43kN，即为作用在分配梁上的作用力，设计时作用在分配梁上的集中力P按50kN计算。 （3）受力验算受压强度：=P/A=5010/661.5mm3=75.6MPa【215MPa】(满足要求)3. 50a纵梁计算（1）材料参数截面面积为：A=11930mm2，X轴惯性矩为：IX=46500104mm4，X轴抗弯截面模量为：WX=1860103mm3，钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值=215Mpa。（2）荷载计算40a分配梁共6根，每根长9米，共重：615967.6kg=3650.4kgq6=4.56KN4) 50a纵梁共15根，每根长8米，共重：15893.7kg=11244kg q7=14.06KN荷载q=1.2(q1+q2+q3+q6+q7)+1.4(q4+q5)=1.2(335.13+15+2.585+4.56+14.06)+1.4(2.5+2)=451.9KN/m则单根纵梁均布荷载q=451.9/15=30.127KN/M （3）受力模型纵梁承受由每根分配梁传来的重力，按均布荷载考虑，15根工字钢各承受1/15的力，工字钢搭在砂箱上，故工字钢计算跨径按系梁净跨径8m较安全。（4）受力验算跨中弯矩：M=1/8ql2=0.12530.12782=241.02KN.M=M/W=241.02/186010mm3=129.6MPa【215MPa】挠度：f=5ql4/384EI=530.12784/(3842.146500)=0.016454mf=l0/400= 8/400=0.02m (满足要求)4. 40a工字主横梁计算（1）材料参数截面面积为：A=8610mm2，X轴惯性矩为：IX=21700104mm4，X轴抗弯截面模量为：WX=1090103mm3，钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值=215Mpa。（2）荷载计算 纵梁最大反力为30.1278/2=121kN，加上40a工字钢自重即为作用在上横梁上的作用力=12115+6.1=1821.1KN，设计时作用在上横梁上的集中力P按2000kN计算。 荷载q=285.71KN/m （3）受力模型横梁承受由每根纵梁传来的重力，按均布荷载考虑，两根工字钢各承受一半的力，工字钢搭在砂箱上，故工字钢计算跨径为相邻两砂箱间的间距，取为2.0m，因荷载分布长度为7m，则两端外伸悬臂按0.5m计算。如下图（4）受力验算跨中弯矩：M=1/2qlx(1-a/x)(1+2a/l)-x/l=1/2285.712.01.5(1-0.5/1.5)(1+20.5/2.0)-1.5/2.0 =107.14KN.M=M/W=107.14/1860103mm=57.6MPa【215MPa】跨中挠度：f=ql4(5-24a2/l2)/384EI =285.712.04(5-240.52/2.02)/(3842.146500) = -0.000122m=-0.12mmf=l/400=2/400=5mm悬臂端点挠度：f=qal3(6a2/l2+3a3/l3-1)/24EI =285.710.52.03(60.52/2.02+30.53/2.03-1)/(242.121700)=0.0013m=1.3mm5. 卸荷砂箱计算 由横梁的反力输出可知：横梁最大反力为520KN，砂箱自重2.5KN，两者相加即为作用在卸荷砂箱上的作用力，设计时作用在卸荷砂箱上的集中力P按600KN计算。砂的容许承压应力10Mpa，如将其预压30Mpa，设计按16Mpa计算。砂箱活塞所需直径d0的计算：0.118m118mm，取砂筒直径200mm，则砂筒内径d1d00.020.220m=220mm取筒壁厚度15mm，降落高度H100mm，活塞放入砂筒长度为40mm，放砂孔直径d232mm，筒壁应力计算公式为代入数据可得129.7MPa145MPa满足规范要求。6. 20a工字钢下横梁验算（1）材料参数横梁受力宽度按钢盒宽度计算：b=120mm，20a工字钢肋厚为：B=7mm，20a工字钢受压面积为：A1=840mm2，3根10mm加强肋截面积为A1=1500mm2，则A=2340mm2。钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值=215Mpa。（2）荷载计算因砂筒间距与钢棒间距相等，均为2m，即20a下横梁只承受压力作用。因砂箱最大反力为520kN，即为作用在下横梁上的作用力，设计时作用在下横梁上的集中力P按600kN计算。 （3）受力验算受压强度：=P/A=60010/2/2340mm2=128.2MPa【215MPa】(满足要求)7. 钢棒计算（1）材料参数钢棒采用110mm高强钢棒(Q345)，截面面积为：A=3.14552=9498.5mm2，惯性矩为：I=d4/32=3.141104/32=14361104 mm4截面模量为：W=d3/32=130.7103 mm3抗剪强度设计值=145Mpa。抗拉、抗压、抗弯强度设计值=250Mpa。（2）荷载计算 由横梁的反力输出可知：横梁最大反力为523KN，钢棒自重1.5KN，两者相加即为作用在钢棒上的作用力，设计时作用在钢棒上的集中力P按600KN计算。 （3）受力模型钢棒为悬臂结构模型，考虑由C20斜撑工字钢承受全部弯矩，故只考虑钢棒受剪，8个支点抗剪截面分担承受上面传来的重力。（4）受力验算=P/A=600103/9498.5=63.2MPa=145Mpa(满足要求)8. 20a工字钢斜撑验算（1）材料参数斜撑采用两根20a工字钢加工而成，斜撑外露面与钢板之间采用对接焊接，焊缝采用三角堆焊，堆焊宽度2cm，受力验算时按1cm宽计算。即：抗剪面积A1=（2002+404+1802）10=9200mm2 抗弯面积A2=（200+402+180/42）10=3700mm2（肋板处抗弯按1/4计算）对接焊缝抗拉强度设计值=160Mpa，因该斜撑为抗弯构件，则抗剪折减系数取0.5，则抗剪强度设计值=1100.5=55Mpa。（2）受力验算抗剪：M=Pl1=60