西平线现浇梁钢管支墩贝雷架支架检算.doc
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西平线现浇梁钢管支墩贝雷架支架检算.doc
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新建铁路西安至平凉线XPS-3标段
西平线48m现浇箱梁施工
钢管支墩贝雷架组合支架检算书
中铁一局西平铁路工程指挥部第二项目部
二OO九年十一月甘肃·庆阳
一、工程概述
我项目部管段内有特大桥7座,其中6座跨泾河,跨泾河主河道采用48m、64m大跨箱梁设计,共计48m箱梁56孔,64m箱梁5孔,为我项目部重点控制工程。
大跨分布及桥高情况:
61孔箱梁分布在6座桥上,其中,店子沟特大桥48m箱梁4孔(1孔在河道内),杨家河特大桥48m箱梁20孔(2孔在河道内),任家河特大桥48m箱梁12孔(6孔在河道内),长庆桥特大桥48m箱梁6孔(2孔在河道内),蔡家嘴特大桥48m箱梁6孔(3孔在河道内),吊堡子特大桥48m箱梁8孔,64m箱梁5孔(4孔在河道内)。
桥面距地面高度13~20m(箱梁高4.05~5.15m)。
有18孔大跨在泾河主河道上,河道水面宽60~120m,水深1.2~1.5m.48m简支箱梁梁顶面宽4.9m,梁底面宽3.0~3.3m,梁高4.05m,C55砼238m3,重约620t.
拟定:
跨主河道现浇箱梁支架采用钢管支墩贝雷架。
二、钢管支墩贝雷架支架结构的布置(拟定)
钢管支墩材料采用外径φ426~526mm,内径410~510mm,壁厚8mm的卷板焊接钢管,钢管支墩高10~12m,纵向布置8排,间距如下图所示:
3m
2.1m
3m
3m
12m
6mm
12m
2.1m
6mm
49.2m
墩中心线
墩中心线
48m跨钢管支墩纵向布置尺寸示意图(方案一)
3m
2.1m
3m
3m
9m
9mm
9m
2.1m
9mm
49.2m
墩中心线
墩中心线
48m跨钢管支墩纵向布置尺寸示意图(方案二)
每排支墩横桥向布设4根,中间2根间距2.3m,两边的间距3.35m,钢管支墩中心距宽度9m;全跨布置8排×4根=32根钢管支墩,每排支墩和排距3m的支墩两排间用10#槽钢进行纵横向连接,步距3m,并交叉设置剪刀撑。
每排钢管支墩上面担2根40b工字钢,长度10m,上面摆放可调钢楔。
在可调楔块上面架设贝雷架,贝雷架每片长3m、高1.5m、重250kg,整跨布置10排,每排15片,计166片(墩两侧增加16片),排距为:
1.0m×4+1.0m×2+1.0m×4(构造需要)
在贝雷架上横向摆放10#槽钢,间距90cm,长10m,共54根;在槽钢上梁底板范围内纵向铺设10×10方木,间距30cm,方木上铺设18mm厚的胶合板作底模。
三、支架检算
※梁体断面图(依据“48预应力砼简支箱梁施工图”)
1、荷载(全桥按梁Ⅳ断面及计算宽度5m考虑)
(1)现浇箱梁C55砼自重(断面积取5.3m2计算)q1=5.3×26=137.8KN/m
(2)外模B)6#Lp3:
q2=17.9KN/m
(3)内模:
q3=2.14H-j.|eKN/m
(4)胶合板:
q4=3.3×0.018×8KN/m3=0.5KN/m
(5)10×10cm方木:
q5=12×0.1×0.1×5KN/m3=0.6KN/m
(6)横向槽钢(10#)q6=54×5m×100÷1000÷48=0.6KN/m
(7)砼施工倾倒荷载:
q7=4.0KPa×5m=20KN/m'E-FO_N
(8)砼施工振捣荷载:
q8=2.0KPa×5m=10KN/m)7Ixz1I9g
(9)施工机具人员荷载:
q9=2.5KPa×5m=12.5KN/m
(10)风载:
(基本风压)q10=0.6KPa×5m=3KN/m
(11)贝雷架:
q11=15片×3÷45×2.5=2.5KN/m
(12)40b工字钢:
P1=5m×16根×73.878kg/m=59.1KN
(14)钢管支墩:
(16根)P2=16×2×12×136kg/m=522.2KN
2、强度和刚度检算)Gb,^NGr
(1)胶合板底模(检算略)
(2)10×10cm方木(检算略)(3)10#槽钢(检算略)
(4)贝雷架
①贝雷架在梁底板下纵向布设3排,单排贝雷架上所受荷载组合:
q1~q11=207.5KN/m×1.3÷3=89.9KN/m
根据贝雷架产品说明书查得贝雷架力学特征如下:
wC`R>)惯性矩:
I=250497.2×104mm4
抵抗矩:
W=3578.5×103mm3
承受最大弯矩:
M=788.2KN·m
承受最大剪力:
Q=245.2KN
.Dw,"VH贝雷架间距按中间最大跨度1200cm考虑,按简支梁进行计算:
最大弯矩:
(不可)
弯曲应力:
(不可)
最大挠度:
(不可)
②贝雷架在梁底板下纵向布设5排,单排贝雷架上所受荷载组合:
q1~q11=207.5KN/m×1.3÷5=54KN/m
.Dw,"VH贝雷架间距按中间最大跨度1200cm考虑,按简支梁进行计算:
最大弯矩:
(不可)
弯曲应力:
(可)
最大挠度:
(不可)
③贝雷架在梁底板下纵向布设5排,单排贝雷架上所受荷载组合:
q1~q11=207.5KN/m×1.3÷5=54KN/m
.Dw,"VH贝雷架间距按中间最大跨度900cm考虑,按简支梁进行计算:
最大弯矩:
(可)
弯曲应力:
(可)
最大挠度:
(可)
(5)40b工字钢
根据贝雷架受力简图,计算得各排支墩上工字钢中间5m范围受力为:
第一排207.5×3.694=766.5KN,第八排207.5×3.694=766.5KN,
第二排207.5×7.57=1570.8KN,第七排207.5×7.57=1570.8KN,
第三排207.5×5.194=1077.8KN,第六排207.5×5.194=1077.8KN,
第四排207.5×6.042=1253.7KN,第五排207.5×6.042=1253.7KN,
根据以上数据得:
第二,七排工字钢上横向5m范围所受荷载(最大)为:
207.5×7.57×1.3=2042KN
第一,八排工字钢上横向5m范围所受荷载(最小)为:
207.5×3.694×1.3=996.5KN
40b工字钢力学特征如下:
wC`R>)惯性矩:
I=22800×104mm4
抵抗矩:
W=1140×103mm3
①取第二,七排工字钢上横向5m范围所受荷载(最大)为2042KN(均布荷载为408.4KN/M),.Dw,"VH工字钢下支墩间距(每排5根):
中间200cm,外侧250cm考虑,按2跨连续梁进行计算:
B
B
A
2m
2m
0.5m
0.5m
2.5m
q=408.4KN/m
40b工字钢受力简图
2.5m
支墩A支座反力(最大):
1.876×408.4=766.2KN
支墩B支座反力(较小):
1.562×408.4=637.9KN
最大弯矩:
弯曲应力:
(满足)
最大挠度:
(满足要求)
最大剪力:
最大剪应力:
(可)
②取第二,七排工字钢上横向5m范围所受荷载(最大)为2042KN(均布荷载为408.4KN/M),工字钢下支墩间距(每排4根):
中间300cm,外侧300cm考虑,按3跨连续梁进行计算:
A
3m
1m
1m
3m
q=408.4KN/m
40b工字钢受力简图
3m
A
支墩A支座反力:
(3÷2+1)×408.4=1021KN
最大弯矩:
弯曲应力:
(满足)
最大挠度:
(满足要求)
最大剪力:
最大剪应力:
(可)
3、稳定性计算DtF}QvA
已知钢管采用φ426(外径)×6.0mm,钢管上下每3m设纵横联系杆,钢管支墩高15m,按两端铰接μ=1,回转半径
钢管截面积A=7916.8mm2,
单根钢管支墩所受荷载(按较大1个计算):
1021KN
λ=μl/i=15000/148.5=101CxF-Z7'
λs<λ<λp=102
属中柔度杆,则用经验公式计算临界力:
σcr=a-bλ=304-1.12×101=191MPa
实际σ=N/A=1021000÷7916.8=129MPa<σcr=191MPa
(实际应力小于临界应力,稳定性满足)
另外,根据《钢结构设计规范》附录C的C-1查得:
稳定系数φ=0.637r0,>3"
N/(φA)=1021000÷(0.63×7916.8)=204.7MPa≤〔σ〕=205MPa^b-18~s
(稳定性符合要求)
4、地基承载力算
*fc-gAj 设定每个钢管支墩底焊接600×600×20mm钢板,下面设置直径125cm桩基或直径150cm桩基。
①每排按5根支墩布置,中间单根钢管支墩所受荷载最大的为:
766.2KN÷1.3=589.4KN
该单根支墩对砼基础产生的压应力为:
σ1=589400÷(600×600)=1.6MPa
C25砼基础对基地产生的压应力为:
σ2=589400÷(3.14159×6252)=480KPa
采用直径150cm桩基对基地产生的压应力为:
(σ2)=589400÷(3.14159×7502)=334KPa
②每排按4根支墩布置,中间单根钢管支墩所受荷载最大的为:
1021KN÷1.3=785.4KN
该单根支墩对砼基础产生的压应力为:
σ1=785400÷(600×600)=2.2MPa
C25砼基础对基地产生的压应力为:
σ2=785400÷(3.14159×6252)=640KPa
采用直径150cm桩基对基地产生的压应力为:
(σ2)=785400÷(3.14159×7502)=444KPa
结论:
根据以上验算得知,支架按下列要求搭设:
1、钢管支墩材料采用外径φ426~526mm,内径410~510mm,壁厚8mm的卷板焊接钢管;
2、钢管支墩高10~12m,纵向布置8排,考虑施工及成本,每排支墩横桥向布设4根,中间2根间距3m,两边的间距3.0m,间距布置如支墩受力间图。
3、钢管支墩纵向中心距宽度9m(见方案二图);全跨布置8排×4根=32根钢管支墩,每排支墩和排距3m的支墩两排间用10#槽钢进行纵横向连接,步距3m,并交叉设置剪刀撑。
4、每排钢管支墩上面担2根40b工字钢,长度12m,上面摆放可调钢楔。
5、在可调楔块上面架设贝雷架,贝雷架每片长3m、高1.5m、重250kg,整跨布置10排,每排15片,计166片(墩两侧增加16片),排距为:
1.0m×4+1.0m×2+1.0m×4(构造需要)
6、在贝雷架上横向摆放10#槽钢,间距90cm,长10m,共54根;在槽钢上梁底板范围内纵向铺设10×10方木,间距30cm,方木上铺设18mm厚的胶合板作底模。
7、每个钢管支墩底焊接650×650×20mm钢板,下面设置直径150cm桩基,基底承载力必须达到500KPa(安全系数为1.13),根据泾河实际情况桩长应在8~10m,并保证桩底坐落在坚硬的岩层(基底承载力必须达到500KPa)上面
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- 西平 线现浇梁 钢管 支墩贝雷架 支架