狭岩大桥中系梁支架计算书.docx

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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1.5×0.5m。

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φ110mm钢棒，钢棒穿入墩柱1.5m，悬挑0.5m，墩柱预埋Ф130mmPVC管时，墩壁处比墩端头高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φ110mm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》（JTJ041-2000）

2.《钢结构设计规》（GB50017-2003）

3.《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）

4.《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规》（JGJ130-2001）

5.其他现行相关规、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=108.3×103mm3

截面惯性矩：

I=866.2×104mm4

弹性模量E=2.1×105Mpa

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

（2）荷载计算

1）砼自重

砼方量为107.25m³，钢筋砼按25KN/m³计算，

砼自重：

G=107.25×25=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/m

2）[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=15×0.1723=2.585kN/m

3）施工荷载

小型机具、堆放荷载：

q4=2.5KPa

振捣混凝土产生的荷载：

q5=2KPa

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=0.125×28.637×1.52=8.054KN.M

σ=M/W=8.054/108.3×10³mm3=74.4MPa＜【215MPa】

挠度：

f=5ql4/384EI=5×28.637×1.54/（384×2.1×866.2）=0.001038m

<[f]=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［σ］=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：

σ=P/A=50×10³/661.5mm3=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=46500×104mm4，

X轴抗弯截面模量为：

WX=1860×103mm3，

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

（2）荷载计算

40a分配梁共6根，每根长9米，共重：

6×159×67.6kg=3650.4kg

q6=4.56KN

4）50a纵梁

共15根，每根长8米，共重：

15×8×93.7kg=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=0.125×30.127×82=241.02KN.M

σ=M/W=241.02/1860×10³mm3=129.6MPa＜【215MPa】

挠度：

f=5ql4/384EI=5×30.127×84/（384×2.1×46500）=0.016454m<[f]=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=21700×104mm4，

X轴抗弯截面模量为：

WX=1090×103mm3，

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

（2）荷载计算

纵梁最大反力为30.127×8/2=121kN，加上40a工字钢自重即为作用在上横梁上的作用力=121×15+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]

=1/2×285.71×2.0×1.5×[（1-0.5/1.5）×（1+2×0.5/2.0）-1.5/2.0]

=107.14KN.M

σ=M/W=107.14/1860×103mm³=57.6MPa＜【215MPa】

跨中挠度：

f=ql4（5-24a2/l2）/384EI

=285.71×2.04×（5-24×0.52/2.02）/（384×2.1×46500）

=-0.000122m=-0.12mm<[f]=l/400=2/400=5mm

悬臂端点挠度：

f=qal3（6a2/l2+3a3/l3-1）/24EI

=285.71×0.5×2.03×（6×0.52/2.02+3×0.53/2.03-1）

/（24×2.1×21700）=0.0013m=1.3mm

5.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[σ]＝10Mpa，如将其预压[σ]＝30Mpa，设计按[σ]＝16Mpa计算。

砂箱活塞所需直径d0的计算：

＝0.118m＝118mm，取砂筒直径200mm，

则砂筒径d1＝d0＋0.02＝0.220m=220mm

取筒壁厚度δ＝15mm，降落高度H＝100mm，活塞放入砂筒长度为40mm，放砂孔直径d2＝32mm，

筒壁应力σ计算公式为

代入数据可得

σ＝129.7MPa≤145MPa

满足规要求。

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［σ］=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：

σ=P/A=600×10³/2/2340mm2=128.2MPa＜【215MPa】

（满足要求）

7.钢棒计算

（1）材料参数

钢棒采用φ110mm高强钢棒（Q345），

截面面积为：

A=3.14×552=9498.5mm2，

惯性矩为：

I=πd4/32=3.14×1104/32=14361×104mm4

截面模量为：

W=πd3/32=130.7×103mm3

抗剪强度设计值［τ］=145Mpa。

抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=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

τ=P/A=600×103/9498.5=63.2MPa<[τ]=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=（200×2+40×4+180×2）×10=9200mm2

抗弯面积A2=（200+40×2+180/4×2）×10=3700mm2（肋板处抗弯按1/4计算）

对接焊缝抗拉强度设计值［σ］=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［σ］=110×0.5=55Mpa。

（2）受力验算

抗剪：

M=Pl1=600×0.13=78KN.M

P2=M/l2=78/0.309=252.4KN

σ=P3/A=252.4×103/9200mm2=27.4MPa＜【110/2=55MPa】

弯矩：

M1=P2l3=P3l4

P3=P2l3/l4=252.4×0.369/0.283=329KN

σ=P3/A=329×103/3700mm2=88.9MPa＜【160MPa】

满足要求。

六、结论

综合以上计算得知，此支架方案能满足施工受力要求。