主线1#桥支架受力计算和预压计算

武夷山至邵武高速公路六标段主线1#桥支架受力计算和预压计算中国水电建设集团十五工程局有限公司武邵高速公路六标段项目部二OO九年四月主线1#桥支架受力计算和预压计算一、支架受力计算1、支架施工图（见附图）2、支架受力计算2.1、受力分析根据箱梁的断面特点和支架搭设情况，选取中跨具有代表性的断面进行计算。为便于计算，根据如图示的贝雷片分布图（详见附图：图1），不考虑贝雷梁上分配梁的力分配，分别按图示的分区，各分区的力直接作用在正下方的贝雷片上，计算时取各区的荷载进行复核。2.2、支架荷载的计算依据（1）新浇砼自重取26KN/m3，则各区砼的自重为（根据对称关系仅列如下荷载）：F1=S1×26=0.84425×26=21.95KN/mF2=S2×26=0.66425×26=17.27KN/mF3=S3×26=0.70625×26=18.36KN/mF4=S4×26=0.2885625×26=7.50KN/mF5=S5×26=0.1051875×26=2.73KN/m（2）侧模、底模、内侧模及格栅木按1.5KN/m2.（3）支架自重按实计，贝雷自重0.9KN/m。（4）施工人员、料具、堆放荷载（基本没有）取0.5KN/m2。（5）泵送砼时产生的冲击荷载、振捣砼时产生的荷载总共取1.5KN/m2。计算强度均取（1）～（5）荷载组合，验算刚度取（1）～（3）荷载组合。2.3、受力验算作用在各贝雷梁上的总均布荷载（1）～（5）荷载组合为：Q1＝3.5×0.7＋0.9＋21.95＝25.30KN/mQ2＝3.5×1.267＋0.9＋17.27＝22.60KN/mQ3＝3.5×0.75＋0.9＋18.36＝21.89KN/mQ4＝3.5×0.95＋0.9＋7.50＝11.73KN/mQ5＝3.5×0.55＋0.9＋2.73＝5.56KN/m2.4、贝雷梁受力计算选取左幅中跨贝雷片最大跨度14.4m和荷载最大的区域S1区进行计算。两支点间跨径L=14.4m，按简支梁计算：强度验算：S1区荷载（1）～（5）荷载组合：Q1＝25.30KN/m；刚度验算：D区荷载（1）～（5）荷载组合：q=Q1＝25.30KN/mMmax=ql2/8=（25.3×14.42）/8=655.78KN·mQmax=（14.4×25.3）/2=182.16KN荷载不均匀系数取1.2，则M=1.2×655.78=786.9KN·mQ=1.2×182.16=218.59KN查表可知单排单层贝雷的容许内应力为：[M]=788.2KN·m＞M[Q]=245.25KN＞Q挠度验算：f=5ql4/384EI=（5×25.3×14.44×103）/（384×2.1×1011×250500×10-8）=0.0269m=26.9mm＜14400/400=36mm故贝雷梁满足要求。2.5、横梁验算横梁由两根工字钢Ⅰ36b拼成，各贝雷梁作用在横梁上的力见附图：图2，Wx=919×2=1838cm3，Ix=16500*2=33000cm4。F1=25.3×16.4/2=207.5KNF2=22.60×16.4/2=185.3KNF3=21.89×16.4/2=179.5KNF4=11.73×16.4/2=96.2KNF5=5.56×16.4/2=45.6KN由力矩分配法可计算得:Mmax=Ma=215.33KN·m支架横梁的支座反力为：Ra=489.29KN，Rb=553.49KN，Rc=582.73KN,Rd=659.79KN。荷载分布不均匀系数取1.2，2Ⅰ36b的横截面积A=83.68*2=167.36cm2，σ=Mmax/W=1.2×215.33×103/1838=140.6Mpa＜[σ]=145Mpaτ=Rd/A=1.2×659.79×10-3/167.36×10-4=47.3Mpa＜[τ]=85Mpa故满足要求。2.6、钢管立柱验算(1)钢管立柱管径为800mm，壁厚8mm，钢管柱截面积为A=199.0513cm2，钢管立柱最高8.0m，钢管自重G钢管=199.05×10-4×7850×8=1250Kg=12.5KN2Ⅰ36b工字钢自重1.31KN/m，荷载分布不均与系数取1.2，假设钢管桩一端固定一端自由，取压杆长度系数v=2。钢管承受压力最大N=1.2Rd+G横梁+G钢管=1.2×659.79+1.31×3.06+12.50=808.3KN。r=28.0028cmλ=vL/r=2×800/28.0028=57.1＜[λ]=100由λ=57.1查表得轴心受压构件的稳定系数ψ=0.823σ=N/ψA=808.3/（0.823×199.0513×10-4）=49.34Mpa＜[σ]=140Mpa钢管立柱满足要求。(2)钢管立柱管径为600mm，壁厚8mm，钢管柱截面积为A=148.7858cm2，钢管立柱最高8.0m，钢管自重G钢管=148.7858×10-4×7850×8=934Kg=9.34KN2Ⅰ36b工字钢自重1.31KN/m，荷载分布不均与系数取1.2，假设钢管桩一端固定一端自由，取压杆长度系数v=2。钢管承受压力最大N=1.2Rd+G横梁+G钢管=1.2×659.79+1.31×3.06+9.34=805.1KN。r=20.9322cmλ=vL/r=2×800/20.9322=76.44＜[λ]=100由λ=76.44查表得轴心受压构件的稳定系数ψ=0.711σ=N/ψA=805.1/（0.711×148.7858×10-4）=76.1Mpa＜[σ]=140Mpa钢管立柱满足要求。2.7、基础受力验算主线1#桥地基比较稳定，承载力高，施工前只需对原地基进行压实处理即可。取现场具有代表性的部位进行静力触探地基承载力实验，其承载力标准值[f]均远高于150Kpa。基础底面积：边支墩（宽2.0m，长22.4m）：2×22.4=44.8m2中支墩（宽3.0m，长22.4m）：3×22.4=67.2m2基础受力：边支墩：N1=(Ra+Rb+Rc+Rd)×2+G横梁+G钢管=（489.29+553.49+582.73+659.79）×2+1.31×24+14.06×8=4714.52KNf=4714.52/44.8=105.23Kpa＜[f]=150Kpa中支墩：N2=(Ra+Rb+Rc+Rd)×4+G横梁+G钢管=2285.3×4+2×1.31×24+14.06×8×2=9429.04KNf=9429.04/67.2=140.3Kpa＜[f]=150Kpa故基础满足要求。二、支架预拱度设置为确保箱梁支架拆除后箱梁有良好的外形，在安装底模时应设置合理的预拱度，预拱值应与砼浇筑完后支架及模板产生的变形一致。主线1#桥设计文件规定，预应力砼连续箱梁除为抵消支架弹性变形而设置的预拱外，支架不另设预拱。施工预拱度的计算：（1）支架纵梁在施工荷载作用下引起的弹性变形，纵梁弹性变形大小由跨度和施工荷载决定，以跨中为最大。其中14.4m跨度纵梁跨中最大fmax=26.9mm，11m跨度纵梁跨中最大fmax=9.2mm，其余按抛物线分配，即f1=4×26.9×X×（L-X）/L2，f2=4×9.2×X×（L-X）/L2。（2）钢管柱的弹性变形：8m高Φ800钢管：δ2=8×809.82×103/（199.05×10-4×2.1*1011）=0.0015m=1.5mm；8m高Φ600钢管：δ2=8×809.82×103/（148.8×10-4×2.1*1011）=0.0021m=2.1mm。（3）非弹性变形：根据以往的施工经验，底模三角木、方木、2cm松木板、12mm竹胶板之间的非弹性变形取3mm，I18工字钢与贝雷片及贝雷片与工字钢之间取2mm，非弹性变形总和δ3=5mm。（4）扩大基础沉降取δ4=5mm。预拱度采用底模支架下木楔进行调整。1#桥左幅施工预拱度设置25m箱梁贝雷梁弹性（mm）钢管弹性变形（mm）非弹性变形（mm）基础沉陷（mm）综合变形（mm）施工预拱度（mm）距离（m）桥台000边支墩2.405510104.52.35512.3126.63.15513.1138.72.35512.312中支墩10.80155111113.556.915517.91816.39.215520.22019.056.92.05518.919边支墩21.802.0551212桥墩24.5500035m箱梁贝雷梁弹性（mm）钢管弹性形（mm）非弹性变形（mm）基础沉陷（mm）综合变形（mm）施工预拱度（mm）按贝雷片跨度计算桥墩0014.4m跨001.55511.5123.620.21.55531.7327.226.91.55538.43810.820.21.55531.73214.401.55511.51212m跨001.55511.51239.81.55521.3216131.55524.52599.81.55521.3211201.55511.51210m跨001.55511.5122.54.71.55516.2165.06.31.55517.8187.54.71.55516.2161001.55511.5127.5m跨001.55511.5121.881.51.55513133.7521.55513.5145.631.51.55513137.501.55511.5127.5m～5.0m跨度11.55512.5135.0m以下跨度01.55511.512三、预压计算1、支架预压程序为了保证支架的稳定性，减少支架变形及地基沉降对现浇箱梁线形的影响，最终保证现浇箱梁的质量。1.1、支架安装完毕后进行预压，预压材料采用钢筋、砂石料和土料等施工建材，预压范围为箱梁底部。预压荷载取不小于总荷载的120%进行预压。因悬臂板本身重量较轻，可根据实测的预压结果，对悬臂板模板的预拱度做相应调整，为减少雨天对支架预压的影响，现场准备彩条布，雨天时加盖。预压时间以支架的各个部位不发生变形为止，一般为48小时。1.2、预压顺序：分跨预压，从第三跨、第二跨到第一跨依次进行。1.3、加载顺序：每跨分二级加载，第一次加载总重的50%，第二次加载总重的50%。1.4、观测点布置：观测点主要布设于支架的横纵梁上，25m跨度箱梁布置在L/2、L/4处，每组分左、中、右三个点，每跨共15个点，35m跨度箱梁布置在L/2、L/4、L/8处，共21各点。在点位处布置观测杆，以便于沉降观测。观测应认真、准时、确保数据准确。采用水准仪进行沉降观测，布设好观测杆后，加载前测定出其杆顶标高。沉降观测过程中，每一次观测均找测量监理工程师抽检，并将观测结果报监理工程师认可同意。第一次加载后，每2小时观测一次，连续两次观测沉降量不超过3mm，且沉降量为零时，进行第二次加载，第二次加载沉降稳定后，经监理工程师同意，可进行卸载。1.5、加载及卸载均应连续进行，同时加强稳定性观测，发现异常情况，立即采取卸载或撤离等措施。1.6、卸载：人工配合吊车吊运预压材料均匀卸载，卸载的同时继续观测。卸载完成后记录好观测值以便计算支架及地基综合变形。根据观测记录，整理出预压沉降结果，调整支架的标高以控制箱梁底板及悬臂的预拱高度。2、预压计算左幅砼总量1710m³，容重按2.6t/m³计，总重量为4446t，考虑1.2的系数，预压总重量为5335t。预压材料选取桥址附近砂土，经实测容重为1.6t/m³，采用特制尼龙袋装土预压，每袋计划装土重量1.6t。根据箱梁结构特点，预压袋装土计划分三层安放，第一层全面布置，满足顶板和底板重量；第二层腹板上部布置袋装土可以满足腹板重量，端头部位重量由第二、第三层袋装土承担。2.1、左幅第一跨：砼总量500m³，容重按2.6t/m³计，总重量为1300t；预压范围为箱梁底板范围，面积为475m2，预压重量按总重量1.2倍考虑，预压总重量为1560t。（1）上下底板总重量为617.5t，考虑1.2系数，要求预压重量为741t，计划由第一层袋装土承担。每袋土占地面积0.85m×1.15m=0.98m2，按控制面积1.0m2计算，相应上