37双层贝雷梁检算书.docx
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37双层贝雷梁检算书
xx北站2号大桥
3B-7B墩4x32m道岔连续梁支架验算书
(双层贝雷钢管立柱结构)
计算:
复核:
xxxx集团公司京福铁路客专闽赣Ⅶ标项目经理部
二〇xx年八月
附件一:
xx北站2号大桥
3B-7B墩4x32m道岔连续梁支架验算书
一、方案说明
xx北站2号大桥3B-7B墩4x32m道岔连续梁支架体系采用双层贝雷片钢管形式,无中支墩,螺旋钢管支撑于承台表面,钢管顶铺设纵向垫梁,纵向垫梁上安装沙箱、横向垫梁、双层贝雷片,贝雷片上铺设分配梁、方木、竹胶板底模。
布置图如下:
横桥向布置图
顺桥向布置图
二、材料参数
1.钢管支柱采用Φ630×10mm螺旋钢管,计算高度取25.5m,横纵桥向间距按照上图布置,横斜撑每隔6m高设置一组,钢管与墩柱每隔10m进行附着连接;
2.贝雷梁采用国产321型贝雷桁架,单片长3m、高1.5m、重270kg,共布置25排双层贝雷片;
3.分配梁采用I16a工字钢,布置间距为60cm;
4.方木截面尺寸为10cm×10cm,布置间距为30cm;
5.垫梁采用三拼I45a工字钢组焊;
6.钢管间横撑采用[14a槽钢,斜撑采用L100×100×8mm角钢;
7.材料:
贝雷桁架采用16Mn钢,钢管支架及分配梁采用A3钢;
8.钢管贝雷梁支架计算净跨度取25.5m。
三、受力检算
检算依据:
A3钢许用应力为215MPa,16Mn钢许用应力为273MPa,方木抗弯强度设计值为13MPa,抗剪强度设计值为2.7MPa;梁许用挠度为L/400;单排双层贝雷梁许用弯矩为1632.7kN·m,许用剪力为245.2kN。
㈠荷载计算
1.恒载
①.箱梁
计算截面取墩柱两侧箱梁截面,见下图:
(面积单位㎡、长度单位mm)
箱梁计算截面图
混凝土的容重取26kN/m3,每延米砼重13.68m³×26kN/m³=355.68kN
②.钢模板、10cm×10cm方木、竹胶板体系
钢模板取15kN/m(两侧翼缘板范围之和),方木、竹胶板部分2kN/m(底板范围)作用于其下的支撑体系上。
③.分配梁、垫梁、贝雷片、钢管
根据所选材料软件自动计算。
2.活载
人员、机具施工荷载:
取2.5kN/m2;
3.每延米荷载
考虑到荷载的加载偏差和支架等材料可能使用旧材料,需要对荷载强度进行折减,故,验算恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4,验算荷载如下。
F=(355.68+15+2)×1.2+2.5×1.4=450.716kN
㈡结构检算
①、采用软件验算
结构检算采用Midas/CivilV6.7.1做有限元分析
A.材料:
贝雷桁架弦杆和腹杆采用16Mn,其余采用A3钢
B.截面:
a.分配梁采用I16a工字钢
b.贝雷桁架弦杆采用双[100槽钢、腹杆采用I80工字钢
c.垫梁采用三拼I45a工字钢
d.立柱用Φ630×10mm圆钢管
e.连接系采用[14a槽钢和L100×10mm角钢
C.边界条件:
钢管下部设定为铰支。
D.荷载:
根据箱梁截面在底板、腹板及翼缘板范围分别布置相应荷载。
根据上述条件建模如下:
模型整体布置图
最大反力为765kN,位于较短翼缘板侧腹板处钢管
最大变形位移为-47mm A3钢最大应力为125MPa<[σ]=215MPa,位于钢管支架顺桥向垫梁 16Mn钢最大应力为243MPa<[σ]=273MPa,位于支点贝雷桁架腹杆处。 ②采用公式验算 (1)贝雷梁验算 A、弯矩验算 贝雷梁最大弯矩: Mmax=qL2/8=450.716×25.5×25.5÷8=36634.8kN·m 允许弯矩: [M]=1632.7×25=40817.5kN·m Mmax=36634.8kN·m<[M]=40817.5kN·m 满足要求。 B、剪力验算 贝雷梁最大剪力: Qmax=qL/2=450.716×25.5÷2=5746.6kN 允许剪力: [Q]=245.2×25=6130kN Qmax=5746.6kN<[Q]=6130kN 满足要求。 贝雷桁架内力符合要求。 (2)方木验算 方木受力最大位置位于腹板下,方木截面为10cm×10cm, 间距为30cm,跨度60cm;腹板砼高度3.05m则方木上每延米荷载为: q=0.3×26×3.05×1.2=28.55kN/m A、弯曲应力验算 最大弯矩: Mmax=ql2/8=28.55x0.6x0.6/8=1.28KN·m 最大弯曲应力: σmax=Mmax/Wx=1.28x106N·mm/166.7x103mm3=8.22MPa 方木的最大允许弯矩为13MPa σmax=8.22MPa<13MPa 满足要求。 B、剪力验算 最大支点反力为: F=ql/2=28.55kN/m×0.6÷2=8.52KN 最大剪应力为: fmax=8.52÷0.1÷0.1=852KPa=0.852MPa 方木的最大需用剪应力为2.7MPa fmax=0.852MPa<2.7MPa 抗剪强度满足要求。 (3)钢管稳定性验算 立柱钢管直径630mm,壁厚10mm,因为壁厚 小于20倍的钢管直径,所以属于薄壁钢管。 =9.36×108mm4 A=1.95×104mm2 E=2.06x108kN/m2 i=219.23mm 其中r表示钢管圆心到外壁与内壁中线的距离,r=31.5-0.5=31cm, 为壁厚1cm,长度系数μ=0.7。 长细比: λ=μl/i=0.7×25.5÷0.21923=81.42,介于λs=60与λp=100之间。 故应采用公式计算临界应力: σcr=a-bλ=310-1.14×86.21=211.721Mpa 临界荷载: Pcr=σcrA=211.721×103×1.95×10-2=4128.6kN 稳定安全系数: nw=Pcr/Pmax=4128.6÷765=5.4﹥nst=3 即稳定系数大于钢结构规范要求。 因此钢管是稳定的。 (4)I16横向分配梁验算 I16横向分配梁截面积为26.1cm²,间距为60cm,腹板下分配梁每延米荷载为: q=3.05x26x0.6x1.2=57.1KN/m A、剪力验算 支点反力: F=57.1x0.45÷2=12.8KN 最大剪应力为: fmax=12.8÷0.00261=4904KPa=4.9MPa fmax=4.9MPa<[f]=125MPa 抗剪强度符合要求。 B、弯曲应力验算 最大弯矩为: Mmax=ql²/8=57.1x0.45x0.45/8=1.45KNm 最大弯曲应力为: σmax=Mmax÷Wx=1.45÷141÷10-6=10283KPa=10.3MPa 小于A3钢的允许弯曲应力215MPa。 弯曲应力满足要求。 故,分配梁满足要求。 (5)3I45a垫梁验算 单根I45a横向分配梁截面积为102cm²,最大跨度2.5m,根据横截面图计算中腹板下每根I45a工字钢垫梁每延米荷载为: q砼=(2.14+1.12+0.93)÷(0.7+2.503)x25.5x26÷2÷3 =144.55KN/m q模板=2x25.5÷2÷3=8.5KN/m qI16=0.205x(25.5÷0.6)÷2÷3=1.45KN/m q贝雷梁=0.95x(1÷0.45)x25÷2÷3=8.80KN/m q=(144.55+8.5+1.45+8.80)x1.2=195.96KN/m A、剪力验算 支点反力: F=195.96x2.5÷2=244.95KN 最大剪力为: fmax=244.95÷0.0102=24014.7KPa=24.0MPa fmax=24.0MPa<[f]=125MPa 抗剪强度符合要求。 B、弯曲应力验算 最大弯矩为: Mmax=ql²/8=195.96x2.5x2.5/8=153.1KNm 最大弯曲应力为: σmax=Mmax÷Wx=153.1÷1430÷10-6=107063KPa=107.06MPa 107.06MPa小于A3钢的允许弯曲应力215MPa。 弯曲应力满足要求。 故,垫梁满足要求。 (6)基础承载力检算 支架钢管底托置于C30混凝土上。 钢管立柱承受的最大支反力为 ,底托大小为70cm×70cm,混凝土基础所需承载力: 由于双层贝雷梁结构的钢管立柱均在承台上,承台混凝土强度等级为C30,故,承台基础满足施工要求。
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