钢箱临时支墩受力验算

钢箱临时支墩施工方案一、计算依据1、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社出版）2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）3、《桥涵》（人民交通出版社出版）4、北京市市政工程设计研究总院下发的设计图纸二、结构形式临时支墩A、B、D采用碗扣支架，立杆间距30×30cm，横杆步距60cm/道，上下设置顶托和底托，顶托上顺桥向30cm/道布设20a工字钢，20a工字钢上横桥向布设40a工字钢，40a工字钢上布设砂箱。临时支墩C采用钢管支架，钢管采用φ400无缝钢管，底部及顶部用2cm厚钢板封口，用法兰盘与基础连接在一起。钢管顶部纵横向各摆放一层40a工字钢，每层均由3根40a工字钢焊接成一整体。工字钢上摆放砂箱，每片钢箱摆放4个砂箱。三、荷载根据北京市市政工程设计研究总院下发的桥梁工程施工图纸（第四册下），钢箱临时支墩A、B、C、D墩顶反力如下：Z152~Z155轴北半幅临时支墩编号ABCD墩顶反力（T）154140250130Z152~Z155轴南半幅临时支墩编号ABCD墩顶反力（T）130130280140从以上表格可以看出，钢箱临时支墩A、B、D中，北半幅临时支墩A墩顶反力最大，为154T。为保证结构安全，碗扣支架验算中，以北半幅临时支墩A作为验算对象。钢箱临时支墩C中，南半幅临时支墩C墩顶反力最大，为保证结构安全，钢管支架验算中，以南半幅临时支墩C作为验算对象。四、碗扣支架验算（一）砂箱受力计算根据图纸设计，北半幅钢箱临时支墩A墩顶反力为154T，施工机具、人员及材料集中荷载考虑55T，北半幅钢箱临时支墩A墩顶最大反力209T，即2090KN，安全系数取1.2，则墩顶最大反力：q=2090×1.2=2508KN碗扣支架墩顶反力由四个砂箱承受，则每个砂箱需要承受2508÷4=627KN的力，即62.7T。根据试验，砂箱允许压力为120T，满足要求。（二）40a工字钢受力验算结构模型简化根据结构模型建立力学模型如下由结构计算软件计算得弯矩图（N.m）剪力图（KN）由弯矩图可知：Mmax=28.35KN.m根据《路桥施工计算手册》查得：40a工字钢Wx=1085.7cm3σ=M/W=28.35×1000×1000/(3×1085.7×1000)=8.7MPa[σ]=210MPa(可)（可）mmfmmEIPflba75.0400300][5.421714000031.236270003103001020010043533333（三）20a工字钢受力验算由40a工字钢剪力图可知，第3结点处和第9结点处20a工字钢受集中荷载最大，为429.97022+197.02978=627KN。结构模型简化根据结构模型建立力学模型如下由结构计算软件计算得弯矩图（N.m）剪力图（N）由弯矩图可知：Mmax=22.53KN.m根据《路桥施工计算手册》查得：20a工字钢Wx=236.9cm3σ=M/W=22.53×1000×1000/(236.9×1000)=95.1MPa[σ]=210MPa(可)（可）mmfmmEIPflba75.0400300][5.7236900001.23627000310300102257533533333（四）支架立杆验算临时支墩A墩顶反力假设由钢箱底板范围的立杆承受，将墩顶反力换算成单位面积的力得：q=2508/（4.5×2.4）=232.3KN/m2，立杆纵横向间距0.3m每道，则单根立杆承受的荷载为：232.3×0.3×0.3=20.91KN，根据《桥涵》查得横杆步距0.6m时，单根立杆承受的荷载为40KN，满足要求。立杆稳定性验算：横杆步距0.6m，钢管回转半径15.78mm，长细比λ=l/i=600/15.78=38，查《路桥施工计算手册》附录三得ф=0.8816【N】=фA【σ】=0.8816×489×215=92.6KNN=20.91KN（可）（五）基础验算碗扣支架基础采用C25砼浇筑成条形基础，条形基础长13.2m，宽3m，高1m。底托钢板面积120×120=14400mm2，底托承受支架立杆传递的集中荷载20.91×1000=20910N。σ=N/A=20910/14400=1.5MPa[σ]=25MPa（可）（六）地基验算地基采用级配砂砾石进行换填，换填深度0.7m。碗扣支架基础为13.2×3=39.6m2，承受的荷载为2508×1000×2=5016000N。σ=N/A=5016000/（39.6*106）=0.13MPa[σ]=0.4MPa（可）五、钢管支架钢管采用φ40无缝钢管，每片钢箱采用6根钢管支撑，钢管上口及下口均采用2cm厚钢板封口。钢管采用10号工字钢设置连杆，上下步距2m。（一）砂箱受力计算根据图纸设计，南半幅钢箱临时支墩C墩顶反力为280T，施工机具、人员及材料集中荷载考虑55T，南半幅钢箱临时支墩C墩顶最大反力335T，即3350KN，考虑1.2倍安全系数，q=3350×1.2=4020KN。每片钢箱反力由四个砂箱承受，则每个砂箱需要承受4020/4=1005KN的力，即100.5T。经过试验，每个砂箱可以承受120T的力，满足要求。（二）砂箱下工字钢验算结构模型简化根据结构模型建立力学模型如下由结构力学计算软件计算得：砂箱下工字钢弯矩、剪力、挠度变形均为零。砂箱底部钢板尺寸为30×30cm，工字钢轴向应力σ=N/A=1005000/（300×10.5×3）=106.4MPa[σ]=200MPa（可）（三）钢管上工字钢验算结构模型简化根据结构模型建立力学模型如下由结构力学计算软件计算得：砂箱下工字钢弯矩、剪力、挠度变形均为零。工字钢轴向应力σ=N/A=1005000/（142×3×10.5×3）=75MPa[σ]=200MPa（可）（四）φ40cm钢管受力验算钢管采用φ40cm无缝钢管，壁厚1cm。截面面积A=3.14×（2002-1902）=12246mm2；截面惯性矩I=3.14×（2004-1904）/4=2.3×108mm4；截面抵抗矩W=3.14×（2004-1904）/（4×200）=1.16×106mm3；回转半径i=mm9.137438040022单根钢管承受工字钢传递来的集中荷载N=1005KN，σ=N/A=1005000/12246=82.1MPa[σ]=200MPa（可）钢管稳定性验算:钢管自由长度为2000mm，承受工字钢传递来的集中荷载N=1005KN，长细比λ=l/i=2000/137.9=14.5，查《路桥施工计算手册》附录三，得φ=0.897，那么有[N]=φA[σ]=0.897×12246×200=2196KN由N[N]，满足要求（五）基础受力验算基础采用C25砼浇筑成条形基础，条形基础长4.9m，宽2.4m，高1m。钢管底部2cm厚钢板直径60cm，底托钢板面积600×600=360000mm2，钢管传递的集中荷载1005×1000=1005000N。σ=N/A=1005000/360000=2.8MPa[σ]=25MPa（可）