贝雷架高支架施工检算.docx
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贝雷架高支架施工检算
重庆地铁贝雷梁施工检算
计算:
方桂芬
复核:
谢小兰
审核:
张多平
中铁第一勘察设计院集团有限公司
2012.3.19
贝雷梁施工检算
一、支架结构简介
根据施工单位提供贝雷梁施工图纸,共有四种结构形式需设贝雷梁施工,分别为25m单线简支梁、30m单线简支梁、3×25m单线连续梁、3×30m单线连续梁及(30+32+30)m双线连续梁,其中25m及30m单线简支梁及连续梁均采用跨中设一个支墩的方式,(30+32+30)m双线连续梁与每跨跨中设置两个支墩。
除去梁体墩顶搁置宽度,贝雷梁的计算跨度分别为:
25m单线简支及连续梁按11m、30m单线简支及连续梁按13m计算,(30+32+30)m双线连续梁按12m计算。
施工时,根据预先设好的跨度设置钢管支墩,钢管支墩采用外径D=610mm,壁厚12mm,其中(30+32+30)m双线连续梁采用单排3根钢管支墩,余均采用单排两根钢管支墩,在钢管支墩上设置一道工63a横梁,在横梁上搭设双排单层普通型贝雷梁,其中(30+32+30)m双线连续梁采用6组双排单层贝雷梁,30m单线简支梁及3×30m单线连续梁采用4组双排单层贝雷梁,25m单线简支梁及3×25m单线连续梁采用3组双排单层贝雷梁。
与贝雷梁上安装工28a分配梁及梁底支架,分配梁的纵向间距为0.6m,梁底部,支架顶部纵桥向设置10×10cm方木,方木横向间距为0.6m,在方木及箱梁侧部顶托上搭设梁的底模及侧模,箱梁模板采用九夹板。
贝雷梁设置详见图1。
二、计算依据
1)《重庆地铁6号线二期南段高架区间桥梁施工图纸》;
2)《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210-2001/J118-2001;
3)《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005/J460-2005;
4)《钢结构设计规范》GB50017-2003;
5)《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—2002。
三、容许应力及内力
工字钢、槽钢和螺旋钢管为A3钢材,容许应力取值为140MPa,双排单层贝雷梁容许内力为[M]=1576.4KN.M,[Q]=490.5KN。
四、各部分检算
1、箱梁底部10×10cm木方检算
木方截面特性:
W=166.7cm3,A=100cm2
木方抗弯容许应力
木方纵向及横向间距均为60cm,检算跨度按L=60cm计,偏保守考虑,一个木方承受0.6m范围内混凝土梁重及其上施工及振捣荷载重,
即q=0.6m×1.8m(梁高)×26KN/m3+0.6×4.5KN/m2=30.8KN/m。
M跨中=1/8×30.8×0.6^2=1.4KN.M
σ=1.4KN.M/166.7cm3=8.4MPa<[σ],满足要求。
2、上分配梁I20a检算
(1)I20a截面特性:
A=35.5cm2,W=237cm3
(2)分配梁I20a荷载计算模式:
偏安全考虑,分配梁不考虑碗扣支架对荷载的均布扩散,分别计算考虑翼缘板、底板及腹板处荷载,如图所示。
(3)(30+32+30)m双线连续梁
图2(30+32+30)m双线连续梁截面图
纵向取1m计算各部分横向荷载分布:
1)腹板部分荷载计算
①混凝土自重荷载计算(考虑1.05超灌系数)
边腹板:
0.62m2×26KN/m3/0.504m×1.05=33.6(KN/m)
中腹板:
0.3m×1.8m×26KN/m3/0.3m×1.05=49.1(KN/m)
②模板荷载计算
边腹板:
侧模:
1.52m×0.5KN/m2/0.3m=2.5(KN/m)
底模:
0.3m×0.5KN/m2/0.3m=0.5(KN/m)
内侧模板:
0.912m×0.5KN/m2/0.3m=1.52(KN/m)
边腹板模板总荷载为:
(2.5+0.5+1.52)=4.52(KN/m)
中腹板:
侧模:
2×0.9m×1m×0.5KN/m2/0.3m=3.0(KN/m)
底模:
0.3m×1m×0.5KN/m2/0.3m=0.5(KN/m)
边腹板模板总荷载为:
(3.0+0.75)=3.75(KN/m)
③设备及人工荷载:
2.5KN/m2×1m=2.5(KN/m)
④砼浇注振捣荷载:
2KN/m2×1m=2(KN/m)
腹板下荷载合计:
边腹板:
q=①+②+③+④=33.6+4.52+2.5+2=42.6(KN/m)
中腹板:
q=①+②+③+④=49.1+3.75+2.5+2=57.4(KN/m)
图3(30+32+30)m双线连续梁分配梁荷载分布
图4(30+32+30)m双线连续梁分配梁弯矩图
=13.6KN.m/237cm3=57.4MPa<[σ]=140MPa满足要求
(4)25m、30m单线简支梁
图525m、30m单线简支梁截面图
纵向取1m计算各部分横向荷载分布:
1)腹板部分荷载计算
①混凝土自重荷载计算
0.5747m2×1m×26KN/m3/0.497m×1.05=31.6(KN/m)
②模板荷载计算
侧模:
1.52m×1m×0.5KN/m2/0.28m=2.71(KN/m)
底模:
0.28m×1m×0.5KN/m2/0.28m=0.5(KN/m)
内侧模板:
1.095m×1m×0.5KN/m2/0.28m=1.96(KN/m)
腹板模板总荷载为:
(2.71+0.5+1.96)=5.2(KN/m)
③设备及人工荷载:
2.5KN/m2×1m=2.5(KN/m)
④砼浇注振捣荷载:
2KN/m2×1m=2(KN/m)
腹板下荷载合计:
q=①+②+③+④=31.6+5.2+2.5+2=41.3(KN/m)
2)底板部分荷载计算
①混凝土自重荷载
0.794m2×26/1.80×1.05=12.1(KN/m)
②箱内顶模、底模荷载
内模:
(0.474×2m+0.212×2m+1.316m+1.556m)×1m×0.5KN/m2/1.80=1.18(KN/m)
底模:
1.80m×1m×0.5KN/m2/1.8=0.5(KN/m)
箱内支架荷载:
2.72m2×50kg/m3/1.8m=0.8KN/m
模板分布荷载为:
1.18+0.5+0.8=2.48(KN/m)
③设备及人工荷载:
2.5KN/m2×1m=2.5(KN/m)
④砼浇注振捣荷载:
2KN/m2×1m=2(KN/m)
底板部位分布荷载合计:
q=①+②+③+④=12.1+2.48+2.5+2=19.1(kN//m)
图825m单线简支梁分配梁弯矩图
图930m单线简支梁分配梁弯矩图
=10.6KN.m/237cm3=44.7MPa<[σ]=140MPa满足要求
2)底板部分荷载计算
①混凝土自重荷载
1.12m2×26/1.79×1.05=17.1(KN/m)
②箱内顶模、底模荷载
内模:
(0.474×2m+0.212×2m+1.242m+1.542m)×1m×0.5KN/m2/1.79=1.16(KN/m)
底模:
1.790m×1m×0.5KN/m2/1.79=0.5(KN/m)
箱内支架荷载:
2.3m2×50kg/m3/1.79m=0.64KN/m
模板分布荷载为:
1.16+0.5+0.64=2.3(KN/m)
③设备及人工荷载:
2.5KN/m2×1m=2.5(KN/m)
④砼浇注振捣荷载:
2KN/m2×1m=2(KN/m)
底板部位分布荷载合计:
q=①+②+③+④=17.1+2.3+2.5+2=23.9(kN//m)
3)翼板部位荷载计算
①混凝土自重荷载
0.292m2×1m×26KN/m3/1.35m×1.05=5.9(kN/m)
②模板荷载
模板分布荷载为:
q=(0.15+1.35)m×1m×0.5KN/m2/1.35=0.56(kN/m)
③设备及人工荷载:
q=2.5KN/m2×1m=2.5(kN/m)
④砼浇注振捣荷载:
q=2KN/m2×1m=2(kN/m)
底板部位分布荷载合计:
q=①+②+③+④=5.9+0.56+2.5+2=11.0kN/m
4)箱梁外侧碗扣支架重量
底板处:
2.4m×1m×50kg/m3=1.2KN/m
翼缘板处:
(2.4+1.8)m×1m×50kg/m3=2.1KN/m
5)计算模型及应力检算
分配梁纵向间距为0.6m,则
翼缘板处q=11×0.6+2.1×0.6=7.9KN/m
腹板处q=43.0×0.6+1.2×0.6=26.5KN/m
底板处q=23.9×0.6+1.2×0.6=15.1KN/m
图113×25m、3×30m单线连续梁分配梁荷载分布图
图123×25m、3×30m单线连续梁分配梁弯矩图
=10.8KN.m/237cm3=45.6MPa<[σ]=140MPa满足要求
3、贝雷梁检算
(1)上部荷载分项
1)梁体自重(考虑1.05倍超打系数):
(30+32+30)m双线连续梁:
671.2m3×26KN/m3×1.05=18323.8KN
18323.8KN/92m=199.2KN/m
25m单线简支梁:
69.4m3×26KN/m3×1.05=1894.6KN
1894.6KN/25m=75.8KN/m
30m单线简支梁:
81m3×26KN/m3×1.05=2211.3KN
2211.3KN/30m=73.7KN/m
(3×30)m单线连续梁:
294.8m3×26KN/m3×1.05=8048.0KN
8048.0KN/90m=89.4KN/m
(3×25)m单线连续梁:
250.5m3×26KN/m3×1.05=6838.7KN
6838.7KN/75m=91.2KN/m
2)木模板荷载标准值:
0.5kN/m2×30.3m=15.2KN/m
3)每跨可调顶托:
230个/m×5kg/个=11.5KN/m
(2)贝雷片计算跨度
单线现浇单箱单室箱梁跨径分别为30米、25米,除去梁体墩顶搁置宽度,净跨径分别按13米、11米进行计算;双线现浇单箱双室箱梁最大跨径为32米,除去梁体墩顶搁置宽度,中间设置间距4米的钢管柱,净跨径按12米。
(3)贝雷梁检算
将上述荷载叠加,同时从分配梁计算中支座反力结果,可得出贝雷梁的不均匀受力系数,从而求出贝雷梁的最不利荷载
值。
双排单层贝雷梁容许内力为[M]=1576.4KN.M,[Q]=490.5KN。
1)30+32+30m双线连续梁
Q=(199.2+15.2+11.5+14.4+25.5+20.4)=286.2KN/M
考虑贝雷梁不均匀受力:
=286.2×(42.6/165.2)+1.84=75.6KN/m
M=1/8×75.6×122=1360.8<1576.4,满足
Q=1/2×75.6×12=453.6<490.5,满足
2)25m单线简支梁
Q=(75.8+15.2+11.5+14.4+25.5+20.4)=162.8
考虑贝雷梁不均匀受力:
=162.8×(37.6/70.7)+1.84=88.4KN/m
M=1/8×88.4×112=1337.1<1576.4,满足
Q=1/2×88.4×11=486.2<490.5,满足
4、横梁检算
(1)30+32+30m双线连续梁
N=2928.2/6=488.0KN
图13(30+32+30)m双线连续梁横梁荷载分布图
图14(30+32+30)m双线连续梁横梁弯矩图
=526.4KN.m/2981.47cm3=176.5MPa>[σ]=140Mpa,不满足要求,设两根工63a横梁σ=88.3MPa<[σ]=140Mpa,满足要求
(2)25m单线简支梁及3x25m单线连续梁
两种跨度贝雷梁布置相同,按梁体较重者3x25m单线连续梁计算
N=2422.7/3=807.6KN
、
图1525m单线简支梁、3x25m单线连续梁横梁荷载分布图
图1625m单线简支梁、3x25m单线连续梁横梁弯矩图
=970.3KN.m/2981.47cm3=325.2MPa〉[σ]=140Mpa
不满足要求
根据上述计算,一根横梁不满足要求,设置三根工63a,应力为
=323.4KN.m/2981.47cm3=108.5MPa<[σ]=140Mpa
满足要求
(2)30m单线简支梁及3x30m单线连续梁
两种跨度贝雷梁布置相同,按梁体较重者3x30m单线连续梁计算
N=2899.2/4=724.8KN
图1730m单线简支梁、3x30m单线连续梁横梁荷载分布图
图1830m单线简支梁、3x30m单线连续梁横梁弯矩图
=725.3KN.m/2981.47cm3=243.3MPa>[σ]=140Mpa,
不满足要求
设置一根横梁不满足要求,设两根横梁,应力为121.7MPa<140Mpa,满足要求
5、钢管支墩计算
(1)25m单线简支梁及3×25m单线连续梁
偏安全考虑,上部荷载按3×25m单线连续梁计算,墩高H=30m,钢管外径D=610mm,壁厚t=12mm,
钢管面积:
A=22544mm2
σ=N/A=1268.3×103/22544mm2=56.3(MPa)<
Ψ[σ]=0.536×140=75.0MPa,满足要求
(2)30m单线简支梁及3×30m单线连续梁
偏安全考虑,上部荷载按3×30m单线连续梁计算,墩高H=33.1m,钢管外径D=610mm,壁厚t=12mm
钢管面积:
A=22544mm2
λ=L/i=0.7×33.1/0.2115=109.6,查《钢结构设计规范》得Ψ=0.493
单根钢管支墩底竖向力:
N=(724.8×4+0.01549×6.2×78.5)/2+0.022544×33.1×78.5=1511.9KN
σ=N/A=1511.9×103/22544mm2=67.1(MPa)<Ψ[σ]=0.536×140=75.0MPa
满足要求
6、钢管桩检算
检算范围内均为岩层较好,最小单轴抗压强度R=6.5MPa,覆盖土层厚的地层按混凝土钻孔桩基础检算,覆盖土层薄的地层按明挖基础检算。
(1)25m、30m单线简支梁及3×25m、3×30m单线连续梁
按最不利荷载考虑,上部荷载采用3×30m单线连续梁荷载
1)按混凝土钻孔桩计算,桩径D=1m,桩长L=11m,最小嵌岩深度h=2m
图19承台布置图一
单桩容许承载力[P]=6500(0.4×0.785+0.03×3.14×2)=3265.6KN
墩底轴力N1=(2899.2+0.01549×6.2×78.5)+2×0.022544×30×78.5=3012.9KN
承台重N2=5.2×2×2×25=520KN
桩身重N3=0.785×11×25=216.0KN
桩底反力N=3012.9/2+520/2+216=1982.5KN<3265.6KN,满足要求
2)按明挖基础
岩石容许承载力[σ]=σo=650KPa,明挖基础尺寸纵宽×横宽×高为:
2m×5.2m×1.5m
基底反力N=3012.9+2×5.2×1.5×25=3402.9
基底反应力σ=3402.9/(2×5.2)=327.2KPa<[σ]=650KPa,满足要求
(2)(30+32+30)m双线连续梁
1)按混凝土钻孔桩计算,桩径D=1m,桩长L=11m,最小嵌岩深度h=2m
图20承台布置图二
单桩容许承载力[P]=6500(0.4×0.785+0.03×3.14×2)=3265.6KN
墩底轴力N1=(2982.2+0.01549×10.9×78.5)+3×0.022544×33.1×78.5=3117.2KN
承台重N2=9.5×2×2×25=950KN
桩身重N3=0.785×11×25=216.0KN
桩底反力N=3117.2/3+950/3+216=1571.7KN<3265.6KN,满足要求
2)按明挖基础
岩石容许承载力[σ]=σo=650KPa,明挖基础尺寸纵宽×横宽×高为:
2m×9.5m×2m
基底反力N=3117.2+2×9.5×2×25=4067.2
基底反应力σ=4067.2/(2×9.5)=214.1KPa<[σ]=650KPa,满足要求
7、结论及施工注意事项
1)钢管支墩基础拟采用两种形式:
明挖基础及混凝土钻孔桩基础,配合工期及地层特点,覆盖土层较厚的墩位处采用钻孔桩基础,覆盖土层较薄处采用明挖基础
2)采用钻孔桩基础时,钻孔桩嵌岩不小于2m;采用明挖基础时,应保证基础直接搁置在有效岩面上。
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