现浇梁支架计算

第1页共27页郑机城际铁路跨石武客专框架墩现浇简支梁支架设计计算一、工程概况1.设计简介郑机城际铁路于DYK17+285.2-DYK17+448.7处上跨石武客专，与石武客专交角约为9。。设计采用4处框架墩及2处普通墩上跨石武客专，孔跨布置为5-32m现浇简支梁。框架墩高为24.8m，框架墩盖梁跨度为17.5m，截面尺寸为2.5×3.0m。框架墩在石武客专梁底处设置一道中横梁，中横梁截面尺寸为2.2×2.2m，跨度15m。框架墩墩身截面尺寸为2.8×2.5m。框架墩上部现浇简支梁为单箱室箱梁，梁面宽7.66m，梁高2.6m，一孔现浇简支梁混凝土方量为169.6m3。2.现浇简支梁施工支架方案概述现浇简支梁采用支架法施工，支架纵梁采用HD150型贝雷梁，每组贝雷梁长33m，第2-4孔贝雷梁以现浇简支梁两端的框架墩盖梁顶面作为端支点，第1、5孔贝雷梁框架墩侧以框架墩盖梁顶面作为端支点，普通墩侧以搭设的钢管柱作为端支点。在距贝雷梁一端14.5m处设一道门式框架作为贝雷梁的中支点。中支点上部即第5、第6片贝雷桁架不插连接销钉，使贝雷梁成为14.5+17.5m不等跨简支梁结构，为保证两不等跨贝雷纵梁的刚度基本一致，17.5m跨度的贝雷纵梁采用上下加强弦杆。中支点门式框架横跨石武客专，与上部贝雷梁垂直。贝雷梁布置在现浇简支梁两侧翼缘板下，每侧6组，共12组。为保证每6组贝类梁的整体性，每6片贝雷梁每间隔3m用一道[10第2页共27页槽钢上下横向连成一个整体，并在每节的上下面及端头安装自制的水平及竖向支撑架。盖梁顶及中支墩顶与贝雷梁之间设置砂箱，以便支架拆除。支架横梁采用[903]梁（2片[30槽钢背靠背螺栓连接，接头处设连接板），[903]横梁每根长10m，布置在贝雷梁每个直腹杆节点两侧。一孔梁共42组。[903]横向分配梁用φ20螺栓与贝雷梁下弦连接牢固。[903]横向分配梁上铺设15×15cm方木做为模板肋木，间距30cm。方木上铺竹胶板作为底模。在贝雷梁及两侧横向分配梁上搭设碗扣钢管支架，铺设翼板模板及施工过道。中支点门式框架支柱采用四肢格构式钢管柱，钢管柱高22.27m，分肢钢管采用φ426×8mm的钢管，缀条采用∠100×8mm角钢，钢管柱基础采用桩径φ1.0m的钻孔桩基础，钢筋混凝土承台，每个承台下4根钻孔桩，桩长8m；承台尺寸：4×4×1m。钢管柱与承台采用事先预埋的钢板焊接连接。钢管柱顶放落梁砂箱，砂箱上并排放两组4m长的[3703]横梁，在[3703]横梁上部，垂直梁体轴线方向并排放置12组18m长的HD200型贝雷梁作为中间支点横梁。贝雷梁每间隔3m用一道[10槽钢上下横向连成一个整体。当相邻两孔现浇简支梁同时施工时，梁端头处贝雷梁应断开，保证相邻两孔混凝土的浇筑互不影响。二、上部荷载计算1.现浇梁钢筋混凝土自重：KN6.4409266.169=×2.振捣砼时产生的荷载：KN84.2730.22.46.32=××第3页共27页3.倾倒砼时产生的荷载：KN84.2730.22.46.32=××4.人工及施工机械荷载：KN92.1360.12.46.32=××恒载分项系数：1.2，活载分项系数：1.4总荷载：KNQ96.62494.1)92.13684.27384.273(2.16.4409=×+++×=三、底模板及方木受力计算1.竹胶板底模验算现浇梁底模采用A类75型竹胶合板，厚度15mm,竹胶板尺寸为1.2m×2.4m，MPaE7500，MPa60，底模支撑方木采用15×15cm方木,方木间距30cm。总荷载：KNQ96.6249=面积荷载：2/65.45)2.46.32/(96.6249mKNq=×=′底模纵向取1m长度进行计算均布荷载：mKNq/65.45165.45=×=则最大弯矩：mNqlM.56.5133.045650818122=××==35221075.36/015.016/δmbW47331081.212/015.0112/δmbIMPaMPaWMww60]σ[7.13101075.356.513/σ65底模强度满足要求。mEIqlf002.0)1081.2107500384/(3.0456505384/57644底模刚度满足要求。2.底模支撑方木验算[903]横梁间距1.5m，其上纵向铺15×15cm方木，间距30cm.第4页共27页方木的弹性模量为：24/100.1mmNE×=抵抗弯矩：35.562cmW=按简支梁模型进行计算：总荷载：KNQ96.6249=面积荷载：2/65.45)2.46.32/(96.6249mKNq=×=′均布荷载：mKNq/7.133.065.45=×=mKNqlM.853.35.17.13818122=××==MPaMPaWMww13]σ[85.65.562/3853/σ====15×15cm方木按30cm间距布置，强度满足要求。四、[903]横梁计算1.跨中截面计算[903]横梁21道，每道2根，共42根，每根长10m。截面特性：3876cmWx=，413130Ιcmx=，mkgg/112=[903]横梁按简支梁受均布荷载加集中荷载进行计算，计算跨度5.5m。均布荷载取箱梁顶板、底板自重及施工荷载：mKNq/8.344.15.1)122(2.1265.1)25.027.0(集中荷载取箱梁腹板自重（集中荷载作用在腹板位置即距离支点1.3m）：KNF5.362.1265.13.06.2计算简图如下：第5页共27页支反力：KNFFba2.13225.58.345.36则跨中最大弯矩：mKNM.04.179275.28.3445.15.3675.22.1322MPaQMPaWMQx2102.1028762100004.1792[903]横梁强度满足要求。mmalEIFaEIqlf014.04005.5011.0)3.145.53(101313010210243.1365001013130102103845.534800521)43(243845212289894224[903]横梁刚度满足要求。2.接头断缝处截面计算受力模型如下图：q1＝1.344KN/m，q2＝28.4KN/m，第6页共27页接头处弯矩M＝89.6KN.m，接头处剪力Q＝28.4KN接头处抵抗矩Wx＝32cm33.7716252.32876=×+，惯性矩Ix＝43cm7.1730612252.315876=×+×σ=116Mp33.7716.89==WxM＜f=215Mpa，满足要求。3.连接螺栓计算螺栓连接如下图：螺栓孔直径26mm，螺杆直径25mm，[30tw=11.5mm螺栓为8.8级fvb=320Mpa，[30槽钢fcb=405Mpa螺栓受剪承载力设计值Nvb=157KN32042514.3414.322=××=×bvfd，第7页共27页承压承载力设计值Ncb=116.44KN4055.1125=××=∑bcftdNvb＜Ncb，承载力由承压控制。单侧螺栓受力模型如下图：为简化计算，螺栓群所在截面承受的弯矩及剪力数值等于接缝处的弯矩和剪力，且该截面的弯矩和剪力有螺栓和连接件（〔30及连接板）共同承受，螺栓所承担的弯矩按刚度分配，即M栓=KN.m57.217.1730612252.36.893=×××，由于此截面上剪力很小，考虑剪力完全有[30槽钢的腹板承担，即螺栓只承受由弯矩引起的剪力。4条螺栓允许承载的弯矩值M允＝4×116.44×89.44=41.657KN＞21.57KN,满足要求。五、贝雷梁计算每组贝雷梁长33m，共由11个贝雷片组成，在第5和第6片连第8页共27页接处不穿销钉（中支点上方），使贝雷梁按14.5m和17.5m两跨简支梁布置，现浇梁每侧各6组，共12组。17.5m跨度的贝雷梁上下弦杆加加强弦杆。每个贝雷片重270Kg，长3.0m，高1.5m。贝雷梁容许内力：[M]=788.2KN.m，[Q]=245.2KN。加加强弦杆后贝雷梁容许内力：[M]=1687.5KN.m，[Q]=245.2KN，桁片贯矩4250500cmIg=。贝雷梁上部总荷载为：KNQ4.68142.1421012.196.6249=×××+=mKNq/826.183/2.17.232124.6814=×+×=1.14.5m跨度简支贝雷梁计算[]mKNMmKNqlM.56.6302.7888.08.0.766.4945.14826.18818122=×==××==[]KNQKNqlQ16.1962.2458.08.0489.1362/5.14826.182/=×==×==贝雷梁强度满足要求。mEIqlf021.0)1025050010210384/(5.14188265384/58944=××××××==cmnf2.1)1-5(05.0)1-(05.0222（贝雷梁连接销孔之间的空隙可以通过预压消除）cmcmff6.340014501.21===现浇梁两侧各布置6组贝雷梁能满足施工要求。2.17.5m跨度简支贝雷梁计算[]mKNMmKNqlM.13505.16878.08.0.683.7205.17826.18818122=×==××==[]KNQKNqlQ16.1962.2458.08.0728.1642/5.17826.182/=×==×==贝雷梁上下弦杆加强后，强度满足要求。mEIqlf019.0)104.57743410210384/(5.17188265384/58944=××××××==cmnf8.1605.005.0222=×==（贝雷梁连接销孔之间的空隙可以通过预压第9页共27页消除）cmff9.11==现浇梁两侧各布置6组上下加强贝雷梁能满足施工要求。六、采用midascivil对贝雷梁检算1.概述简支箱梁长度32m，箱梁两侧翼沿板下部放置贝雷片作为现浇箱梁时的承重梁。横向每侧各设置6片贝雷片，间距0.2m；纵向设置11片形成长度为33m的贝雷梁，片与片间用销子连接，在第5和第6片连接处不穿销钉（中支点上方），使贝雷梁形成两跨简支梁，梁长为15m和18m，其计算跨度分别为12.7m和15.7m。[903]横梁21道，每道2根，共42根，每根长10m，放置在贝雷梁下弦杆上。2.荷载计算贝雷梁上部总荷载为：KNQ4.68142.1421012.196.6249=×××+=箱梁荷载通过每根横梁传递到单个贝雷片下弦杆的荷载为：KNKNF.51362424.68143.贝雷梁计算33m长的贝雷梁为两跨简支梁，计算跨度分别为12.7m和15.7m，因此只需对17.5m的贝雷梁计算即可。计算简图如下：第10页共27页（1）上下弦最大应力上下弦最大应力图如下σmax=189MPa＜[σ]=273MPa（贝雷片构件材料为16Mn）符合要求。（2）竖杆最大应力σmax=113MPa＜[σ]=273MPa（贝雷片构件材料为16Mn）符合要求。（3）斜腹杆最大应力第11页共27页σmax=77.64MPa＜[σ]=273MPa（贝雷片构件材料为16Mn）符合要求。（4）贝雷梁最大挠度Δmax=32mm＜[Δ]=L/400=39.3mm符合要求。七、中支点贝雷梁计算中支点横梁采用HD200型贝雷梁，贝雷梁容许内力：[M]=1034.3KN.m，[Q]=222.1KN1.第二孔中支点贝雷梁计算支反力：KNqlFF296.180716826.186621=××===第12页共27页贝雷梁自重荷载：mKNq/4.143/2.1120.3利用结构力学求解器计算，计算简图如下：（1）弯矩计算mKNM.983.6718maxmKNMmKNMM.44.8273.10348.08.0.9.55912/983.671812/max(2)剪力计算第13页共27页