连续梁钢管柱支架结构检算书Word格式文档下载.docx
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2.跨淮海入海道连续梁,结构形式为(73+2×
128+73)m连续梁,主墩为268#、269#、270#桥墩。
268#墩高度为10.5米,269#墩高度为8.5米,270#墩高度为10.5米。
每个T构共有0-20个块段。
0#块顺桥长度12m,高度为9.7米,宽度为12.5米。
C55混凝土521.5m3,自重1355.9t。
底板厚度从169.7cm变化到115.1cm,腹板厚度从140cm变化到110cm,顶板厚度从89.1cm变化到59.1cm,梁高9.7m。
墩身宽度为6米,0号块每侧悬臂长度为3米,单边悬出重量268.32t。
3.跨苏北灌溉总渠及S328省道连续梁,结构形式为(73+4×
128+73)m连续梁,主墩为272#、273#、274#、275#、276#桥墩。
272#墩高度为16.5米,273#墩高度为16.5米。
274#墩高度为15.0米,275#墩高度为9.5米,276#墩高度为10.0米。
275#、276#墩0#块悬臂段采用钢管柱斜置双槽钢支架方式施工。
墩身宽度为6米,0号块每侧悬臂长度为3米,单边悬出重量267.48t。
2.20#块支架设计
200#、201#、268#、269#、270#、275#、276#墩0#块施工采用钢管柱斜置双槽钢支架结构形式。
最高墩为270#墩,墩身高度:
10,5m。
0#块C55混凝土521.5m3,自重1355.9t,为最重0#块。
因此钢管柱斜置双槽钢支架检算以270#墩为例进行检算。
O#块支架采用钢管柱基础,钢管支撑柱以墩身为中心,墩身顺桥向两侧对称布置4根Φ426mm×
10mm钢管柱做支承,中间横联采用12槽钢。
(1)钢管柱基础
钢管支撑柱锚固在桥墩承台基础上。
在桥墩承台基础上预埋四根Φ25mm锚固钢筋,将钢板柱底座板锚固牢固。
锚固钢筋可先预埋,也可后钻孔灌浆锚固。
NI钢管柱制作及安装。
钢管柱采用直径Φ426mm,壁厚10mm成品钢管制作。
进场材料不得小于设计标准,钢管柱按施工设计尺寸下料,拼接口应平齐圆顺。
钢管柱支撑柱上下两端设20mm厚盖板,盖板尺寸为600×
600mm。
盖板与钢管柱周边满焊缝,焊缝高度不小于10mm。
支撑柱底座定位。
先将承台顶面按设计尺寸放出钢管柱十字线位置,在锚栓位置钻直径Φ50mm、深度300mm孔,灌水泥浆锚固Φ25mm钢筋,然后锚固钢管柱底脚法兰钢板(600×
600mm、厚20mm的钢板)。
钢板下面的空隙填满砂浆,确保钢管柱安放牢固。
钢管柱安装采用人力配合汽车吊就位。
在安装过程中使用经纬仪对中照线检查,确保上下垂直。
调正-垂直后,将锚栓与底座板焊接牢固,塞实密帖底座板。
再在底座板管外四周焊接4块10cm×
5cm、厚10mm的三角钢板加劲肋,以增强底座板的刚度。
钢管柱安装允许偏差
序号
检查项目
允许偏差
1
立柱中心线和基础中心线
±
5mm
2
立柱顶面标高和设计标高
+0mm,-20mm
3
立柱顶面不平度
4
各立柱不垂直度
长度的1/1000,最大不大于10mm
5
各柱之间距离
间距的1/1000
6
各立柱上下两平面相应对角线差
长度的1/1000,但不大于20mm
钢管柱安装就位后,焊接横向横梁及剪刀撑,以保证支撑柱横向的整体稳定性。
剪刀撑及横梁采用12#槽钢。
钢管柱纵向与墩身连接,墩身预埋400×
400×
20mm钢板,采用4组2根20a槽钢焊接纵向横梁,以保证支撑柱纵向的稳定性。
(2)工字刚主梁安装
钢管柱基础工字钢主梁采用2根I45b工字钢。
首先将2根Ⅰ45b工字钢并龙连接成一体。
吊装-落在落架支座上,进行焊接,控制工字钢位置、限制其移位。
墩身基础工字钢主梁采用2根Ⅰ350×
175×
7mm工字钢。
首先将2根Ⅰ35b工字钢并龙连接成一体。
吊装-落在墩顶预埋钢板上,进行焊接,控制工字钢位置、限制其移位。
(3)工字钢纵向分配梁安装
纵向分配梁采用22根Ⅰ350×
吊装,按照设计位置布置,落在钢管柱基础主梁和墩身基础主梁上。
吊装完毕后进行加固措施,加固措施可采用与主梁进行点焊连接,控制工字钢位置、限制其移位。
0#块支架布置图:
0#支架侧面图(尺寸单位cm)
0#块支架正面图(尺寸单位cm)
2.3施工0#支架荷载取值计算
1、箱梁0#块的立面及平面参见下图。
箱梁0#块立面、平面图(mm)
2、主要计算参数
2.1材料参数
(1)钢筋砼容重G砼=26KN/m3;
(2)钢材弹性模量E钢=2.0×
105MPa;
(3)材料容许应力Q235钢,弯曲应力[σw]=145MPa,剪应力[τ]=85Mpa,轴向应力[σ]=140Mpa。
2.2荷载参数
(1)砼超载系数:
k=1.05。
(2)施工人员、施工料具运输、堆放荷载按2.5KN/m2计。
(3)倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载按4.0KN/m2计。
(4)钢模每平米重量P钢模=1.2KN。
实际验算中重点计算混凝土湿重,按照3个关键截面进行统计,参见下图。
箱梁重量统计的3个关键截面
关键截面具体截面尺寸参见下图。
箱梁重量统计的3个关键截面尺寸(mm)
同时考虑到混凝土湿重的横向不一致,分区进行荷载统计,具体分区参见下图。
箱梁重量统计的3个分区
A区:
翼缘板部分。
B区:
腹板部分。
C区:
底板、顶板部分。
下表统计了支架施工区域的混凝土湿重。
表1各截面的分区面积统计(m2)
A区
B区
C区
截面1
4.88
10.58
12.45
截面2
0.95
10.51
11.01
截面3
10.14
截面1至截面2的距离为0.5m,截面2至截面3的距离为2.5m。
则可得到支架施工区域的不同分区的重量如下表。
表2各截面的分区重量统计(kN)
99.645
808.21
868.14
根据《铁路桥规》,对各种荷载进行效应组合,进行荷载计算,并对设计的支架进行验算。
荷载组合见下表。
表3荷载计算表
荷载类别
荷载大小(KN)
模板及支架等自重
9
3.96
17.28
新浇钢筋混凝土重量
施工人员、施工料具运输、堆放荷载
18.75
8.25
36
倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载
30
13.2
57.6
合计
157.395
833.62
979.02
3、支架设计
将纵向分配梁平行于底板模板布置后,会对钢管柱产生水平向的作用力,经过荷载统计后,该水平向的荷载值为:
268.32*48.3/350*10=370.3kN。
钢管柱采用4组20a双槽钢进行纵向抗拉加固,与墩身预埋钢板焊接。
焊缝验算结果为:
按照正面角焊缝强度计算基本公式
=
[
]
(1)
式中
—垂直于焊缝长度方向的应力;
—角焊缝的强度设计值,其值按焊件钢材的容许剪应力取用。
如焊件为Q235钢,取[
]=85N/mm2;
—直角角焊缝的有效厚度,
=0.7
;
—焊脚尺寸,
,t1为较薄焊件的厚度,t2为较厚焊件厚度,单位为mm。
计算时,焊脚尺寸取整数。
—焊缝的计算长度,考虑起灭弧缺陷,按各条焊缝的实际长度每端减去
计算。
上述基本公式可适用于任何受力状态。
本次计算得到
,按照结构偏安全考虑和数值取整,焊角尺寸取为5mm,结构采用双槽钢形式,经求解计算可得
N/mm2,小于角焊缝强度设计值[
]=85N/mm2。
综上所述,结构采用4组20a双槽钢进行纵向抗拉加固,采用满焊,则焊缝剪应力为39MPa,能满足焊缝强度要求,安全系数为2.18倍。
此外,考虑预埋锚固钢筋与混凝土的摩阻作用,钢筋预埋入墩柱50cm,锚固钢筋与混凝土的粘结强度取值为1.5MPa,螺纹钢筋周长周长为100mm。
则总计能承受的的纵向拉拔力1.5*100*500*4=300kN,纵向抗倾覆安全系数为300/(370.3/4)=3.24倍。
支架按照下图进行设计。
支架立面设计(mm)
根据荷载统计结果,支架现浇需要承受的重量为296吨。
每根钢管能承受的最大荷载为275吨,则横桥向设计4根钢管,共能承受1100吨,安全系数为3.7。
支架横向构造参见下图。
支架横截面设计(mm)
2.4支架有限元分析检算
支架模型建立及验算均使用MIDAS软件,建立的有限元数值模型如下图。
图1有限元模型
1、弯曲应力分析
从图中可以看出,最大弯曲应力为104Mpa<[σw]=145MPa,满足规范要求。
图2弯曲应力
2、剪应力分析
剪应力等值线图如下图。
图3剪切应力
从图中可以看出,支架最大剪应力为54.6Mpa<[τ]=85Mpa,满足规范要求。
3、轴向应力分析
轴向应力等值线图如下图。
图4轴向应力
从图中可以看出,支架最大轴向应力为47.6Mpa<[σ]=140Mpa,满足规范要求。
4、支架变形分析
位移等值线图如下图。
图5竖向变形
从图中可以看出,支架最大变形5.15mm<
L/400=7.5mm,满足刚度要求。
5、钢管柱失稳验算
取钢管柱最大长度进行计算分析,最大长度为10.25m,根据细长杆临界力欧拉公式:
式中:
弹性模量E取210GPa;
惯性据
,D取0.426m,d取0.406m;
钢管视为一端固结,一端铰接,则
取0.7。
图6钢管柱轴力(kN)
由上图可以看出:
钢管柱最大轴力为556kN。
计算得最大临界力为11388kN>
556kN,安全系数为20.5。
6、纵向抗倾覆验算
纵向拉杆的反力结果为:
图7拉杆反力(kN)
焊缝采用满焊,经求解计算可得
安全系数为1.89倍。
此外,考虑预埋锚固钢筋与混凝土的摩阻作用,钢筋预埋入墩柱50cm,锚固钢筋与混凝土的粘结强度取值为1.5MPa,精轧螺纹钢筋周长周长为100mm。
则总计能承受的的纵向拉拔力1.5*100*500*4=300kN,纵向抗倾覆安全系数为300/119.6=2.5倍。
2.5检算结论
经上述分析,施工中使用的支架支撑系统,各杆件在其施工过程中强度及变形均能够满足需要。
实际施工监控确定立模标高时,需要考虑支架中间的5.15mm的竖向变形。
纵向抗倾覆验算结果:
焊缝(满焊)安全系数为1.89倍;
预埋件抗拉安全系数为2.5倍。
综合分析安全系数为1.89倍。