贝雷梁支架方案简易计算.docx

贝雷梁支架方案简易计算.docx

《贝雷梁支架方案简易计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《贝雷梁支架方案简易计算.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

贝雷梁支架方案简易计算

衢州系杆拱桥贝雷梁支架方案简易计算

一、编制依据

1.《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011

2.《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1－2004

3.《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

4.《路桥施工计算手册》周水兴主编人民交通出版社（参考资料）

5.《装配式公路钢桥多用途使用手册》黄绍金刘陌生编著人民交通出版社（参考资料）

6.勘察工地现场，调查工地周边环境条件所了解的情况和收集的信息

7.参照原编制方案的桥梁资料。

二、桥梁参数及支架搭设方案

2.1桥梁参数

风撑：

宽1.0m×高1.5m，截面积1.3㎡；

拱肋：

中拱肋宽1.8m×高1.8m，截面积：

2.925㎡，边拱肋宽1.4m×高1.8m，截面积：

2.205㎡；

系杆：

中系杆宽1.8m×高1.8m，截面积：

3.24㎡，边拱肋宽1.4m×高1.8m，截面积：

2.52㎡；

横梁：

宽0.9m×高1.06~1.3m，最大截面积1.17㎡。

2.2系杆拱桥支架搭设方案

现状河道为整体性基岩，地基承载力高,河床采用沙砾回填至承台顶高程并强夯,根据地质剖面图显示，本桥位河床底标高为39.46m，河床表层卵石层，卵石：

层厚5.8m，标高：

39.46m～33.66m，地基承载力标准值f＝300KPa。

根据原有贝雷梁方案进行调整，拱肋、风撑采用碗扣支架体系，下部系杆及横梁采用贝雷梁支架体系。

拱肋、风撑碗扣支架纵向@60cm，横向@30布置，注重剪刀撑设置，在每根横梁设置普通φ48mm钢管横向拉结三条拱肋支架，使得其横向形成整体性。

具体要求请参照碗扣支架方案，拱肋及风撑的力学验算已经在碗扣支架方案中验算通过，本次不进行单独计算。

系杆、横梁处贝雷梁支架利用现有的4排12根φ110cm混凝土支撑柱，在风撑及边跨加设三道横桥向钢管柱分担梁，同时在端横梁处设置加密贝雷梁。

贝雷梁纵梁设置：

在系杆处设置@45cm间距贝雷纵梁，系杆之间空挡设置4道@90cm贝雷纵梁作为横梁的支撑，横梁外侧挑梁处设置1道@90cm贝雷梁，具体贝雷梁间间距见附图；横梁设置：

在现有混凝土柱及端横梁处设置横向贝雷横梁，间距2×45cm（3×45cm），风撑及边跨处直接采用H40型钢支撑贝雷纵梁作为横梁，型钢在系杆受力范围设置加劲板@20cm；立柱设置：

现有φ110cm混凝土支撑柱和φ426mm螺旋钢管立柱，立柱之间采用10#槽钢横向剪刀撑联结；基础设置：

钢管立柱下除了利用现有承台外，均设置C20混凝土条形基础，厚50cm（80cm），河床回填砂砾应夯实处理。

三、支架验算

本方案不再对碗扣及方木模板进行验算，仅对贝雷纵梁、贝雷横梁、H型钢横梁、钢管立柱、地基承载力等进行验算。

3.1荷载参数取值

1、箱梁荷载：

混凝土自重按26KN/m3计算；

2、施工荷载取1.0KN/m2；振捣混凝土荷载2.0KN/m2；

3、模板按0.5KN/m2；

4、泵送混凝土对模板的冲击荷载4KN/m2；

5、静载安全系数1.2，动载安全系数1.4。

表3.1贝雷桁架结构几何特性

结构构造

几何特性

W（cm3）

I（cm4）

单排单层

不加强

3578.5

250497.2

加强

7699.1

577434.4

双排单层

不加强

7157.1

500994.4

加强

15398.3

1154868.8

三排单层

不加强

10735.6

751491.6

加强

23097.4

1732303.2

双排双层

不加强

14817.9

2148588.8

加强

30641.7

4596255.2

三排双层

不加强

22226.8

3222883.2

加强

45962.6

6894382.8

表3.2贝雷桁架结构容许内力表

桥型

容许内力

弯矩（kN•m）

剪力（kN）

不

单排单层

788.2

245.2

双排单层

1576.4

490.5

三排单层

2246.4

698.9

双排双层

3265.4

490.5

三排双层

4653.2

698.9

加

单排单层

1687.5

245.2

双排单层

3375.0

490.5

三排单层

4809.4

698.9

双排双层

6750.0

490.5

三排双层

9618.8

698.9

3.2验算

第一部分：

选取中风撑横梁断面

荷载：

（考虑横梁不参与受力情况下横梁与风撑共同荷载作用情况下）

（1）风撑自重：

g1=1.3㎡×28.5m×26KN/m3=963.3KN;

（2）碗扣支架自重：

g2=（512根×14.1m+96根×31m+96根×3.5m）×1.2×0.05875KN/m=742.4KN；

（3）横梁自重：

g3=1.17㎡×28.5m×26KN/m3=867KN;

（4）模板自重：

g4=0.1×28.5㎡×0.5KN/m2×2=2.85KN

（5）施工荷载：

g5=0.1×28.5㎡×1KN/m2=2.85KN

（6）振捣混凝土荷载：

g6=0.1×28.5㎡×2.0KN/m2=5.7KN

（7）冲击荷载：

g7=0.1×28.5㎡×4.0KN/m2=11.4KN

荷载组合：

G=1.2（g1+g2+g3+g4）+1.4（g5+g6+g7）=3118.59KN

3.2.116#双拼槽钢验算：

每根横梁下共设置7道16#双拼槽钢，在计算过程中仅考虑其中5个共同受力进行验算。

每根槽钢承受外部的线荷载：

q=G/5/28.5m=21.9KN/m。

根据槽钢纵梁的布置情况，取其中连续2跨进行验算（考虑双拼槽钢自重）：

实际布置为两片贝雷纵梁（0.9m间距）之间跨距1.9m，取连续两跨进行建模计算。

经计算可知：

反力Fmax=36.7KN，最大弯矩Mmax=4.06KNm，最大剪力Qmax=20.2Kn。

槽钢允许应力[σ]=200Mpa，计算时按照[σ]=190Mpa，弹性模量E=2.1×105Mpa=2.1×105N/mm2

双拼16a槽钢WX=216.56cm3，IX=1732.4cm4

强度验算σ=Mmax/Wx=4.06KNm/216.56cm3=18.75Mpa〈[σ]=190Mpa

选用双拼36b槽钢强度满足要求！

挠度验算:

根据建模计算最大挠度f=0.312mm〈[f]=l/400=1.9/400=4.75mm

3.2.2横梁下的贝雷纵梁验算：

横梁间距为4.3m，贝雷纵梁在15.35m范围两跨内承重三片横梁，假设每片横梁均为风撑处荷载进行验算。

由上可知，16#槽钢传递下来的支座反力Fmax=36.7KN,每片横梁下共5处反力，间距30cm，横梁间距4.3m。

贝雷梁自重q=3.5KN/m。

经计算可知：

反力Fmax=276.2KN，最大弯矩Mmax=151.8KNm，最大剪力Qmax=175.7Kn。

根据贝雷桁架结构容许内力表可知，单排单层容许剪力[Q]=245.2KN,容许弯矩[M]=788.2KNm。

Qmax=175.7Kn＜[Q]=245.2KN

Mmax=151.8KNm＜[M]=788.2KNm

贝雷纵梁满足要求。

第二部分：

选取中系杆断面

选取中系杆断面进行验算，主要考虑最不利的是中系杆以及拱肋共同受力情况下纵梁及横梁的验算。

而实际过程中是在施工拱肋期间，系杆已参与受力。

考虑按实际布置在3个混凝土支墩梁之间荷载，包含两个风撑范围的4连跨进行计算，总长2×15.35m。

拱肋纵梁按最不利高度计算，包括钢管支撑架均按照最高计算。

荷载计算：

（1）拱肋自重：

g1=2.925㎡×30.7m×26KN/m3=2334.7KN;

（2）碗扣支架自重：

g2=（520根×14.1m+120根×30.7m+624根×3.9m）×1.2×0.05875KN/m=948.2KN；

（3）系杆自重：

g3=3.24㎡×30.7m×26KN/m3=2586.2KN;

（4）模板自重：

g4=1.8×30.7㎡×0.5KN/m2×2=27.63KN

（5）施工荷载：

g5=1.8×30.7㎡×1KN/m2=55.26KN

（6）振捣混凝土荷载：

g6=1.8×30.7㎡×2.0KN/m2=110.52KN

（7）冲击荷载：

g7=1.8×30.7㎡×4.0KN/m2=221.04KN

荷载组合：

G=1.2（g1+g2+g3+g4）+1.4（g5+g6+g7）=7617.624KN

3.2.3系杆下的贝雷纵梁验算：

中系杆下的纵梁布置间距为45cm共计8条。

在2×15.35m承受拱肋、中系杆以及8条横梁的荷载，并且假设横梁的荷载均为带风撑的最大荷载。

贝雷梁自重q=3.5KN/m。

系杆及拱肋的线荷载q=G/30.7m/8=31.4Kn/m

按照实际布置进行建模计算受力如下：

经计算可知：

反力Fmax=381.8KN，最大弯矩Mmax=216.8KNm，最大剪力Qmax=231.4Kn。

反力及剪力最大均出现在边风撑对应的钢管立柱支撑断面，弯矩最大出现在边风撑与中间混凝土立柱之间。

根据贝雷桁架结构容许内力表可知，单排单层容许剪力[Q]=245.2KN,容许弯矩[M]=788.2KNm。

Qmax=231.4Kn＜[Q]=245.2KN

Mmax=216.8KNm＜[M]=788.2KNm

贝雷纵梁满足要求。

3.2.4系杆下的H40型钢分担梁、钢管立柱验算：

由上计算可知，最大支撑反力及剪力均出现在边风撑处，对该处的H40型钢分担梁以及钢管立柱、地基承载力进行验算。

φ426钢管立柱间距2.5m布置，H40型钢横桥向布置，该断面共承担8片贝雷纵梁，仍然按照上述计算反力考虑。

反力Fmax=381.8KN，H40型钢自重g=1.72Kn/m。

经计算可知：

反力Fmax=1962.1KN，最大弯矩Mmax=362.3KNm，最大剪力Qmax=981.1Kn，最大挠度fmax=1.78mm。

型钢允许应力[σ]=200Mpa，计算时按照[σ]=190Mpa，弹性模量E=2.1×105Mpa=2.1×105N/mm2

H40型钢（#414*405）WX=4490cm3，IX=9300cm4

强度验算σ=Mmax/Wx=362.3KNm/4490cm3=80.7Mpa〈[σ]=190Mpa

H40型钢（#414*405）强度满足要求！

挠度验算:

根据建模计算最大挠度fmax=1.78mm〈[f]=l/400=2.5/400=6.25mm

H40型钢分担梁满足要求！

φ426钢管立柱验算：

由上可知分担梁最大支座反力F反=1962.1KN，既每根立柱需承受最大反力F反=:

1962.1KN。

φ426螺旋钢管参数：

φ426，壁厚σ12的A3螺旋钢管H=5.68m。

长细比

查表

钢管自重：

G=5.68mX122.5Kg/m=6.96KN

螺旋钢管F=1962.1KN+6.96KN=1969.1＜[N]=2844.3KN,满足要求。

地基承载力计算：

最大单根立柱承压：

F=1969.1KN，底截面尺寸为R65cm，底托处混凝土受压为：

f=1969.1KN/（πr2）=5934.6KN/m2=5.93Mpa

垫层混凝土采用C20混凝土：

设计抗压强度fc=9.6Mpa

f=5.93Mpa＜fc=9.6Mpa混凝土条形基础垫层强度满足要求！

条形基础按照45°扩散计算，则地基接触底面积为A=2.7×2.7m；

地基承载力P=N/A=1969.1KN/2.7m×2.7m=270.1KPa

根据地质剖面图显示，河床表层卵石层，卵石：

层厚5.8m，标高：

39.46m～33.66m，地基承载力标准值f＝300KPa。

P=270.1KPa＜f=300KPa地基承载力满足要求！

3.2.5系杆下的贝雷横梁分担梁验算：

在混凝土立柱上设置有3×45cm贝雷横向分担梁，其上承担系杆处纵梁传递的支撑反力荷载以及横梁处纵梁传递的支撑反力。

由上计算，在计算系杆纵梁时传递给贝雷横梁最大支撑反力F反1=286.5KN；在计算横梁下纵梁时传递给贝雷横梁最大支撑反力F反2=82.14KN。

根据实际布置情况建模，取半幅计算，既两根混凝土立柱之间2连续跨荷载计算，承受系杆纵梁荷载及横梁纵梁荷载。

贝雷自重G=3.5KN/m。

经计算可知：

反力Fmax=605.9KN，最大弯矩Mmax=164.1KNm，最大剪力Qmax=186.9Kn。

经过上述建模计算可知，在混凝土立柱顶设置3m长的H40型钢分担梁是相当有必要，极大消弱了该贝雷横梁的最大剪力及弯矩。

根据贝雷桁架结构容许内力表可知，单排单层容许剪力[Q]=245.2KN,容许弯矩[M]=788.2KNm。

Qmax=186.9Kn＜[Q]=245.2KN

Mmax=164.1KNm＜[M]=788.2KNm

贝雷横梁满足要求。

因其支撑反力小于上述H40型钢横梁计算，故不再进行立柱及地基承载力验算。

通过以上对横梁处的16#双拼槽钢、槽钢下的贝雷纵梁进行验算，考虑是横梁全设风撑的荷载且不考虑横梁自身受力的情况下，满足使用要求。

在对系杆下的贝雷纵梁、H40型钢横向分担梁、贝雷横梁、钢管立柱、地基承载力进行了验算，满足使用要求。

其需要关注的位置为边风撑下的H40型钢横向分担梁，另外既是在混凝土柱顶设置3.0m长H40型钢组合分担梁是很必要的。