跨轻轨门洞实施方案及计算书

长春市两横两纵快速路系统工程之南部快速路第4段（伊通河～东四环路）仙台大街主线跨轻轨门洞实施方案及计算书编制人：宋衍新审核人：王金龙审批人：张洪军中庆建设有限责任公司桥梁一部二0一三年一月一、编制依据1.1《长春市两横两纵快速路系统工程之南部快速路第4段桥梁施工图》1.2《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）1.3《建筑施工碗口式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-20081.4《路桥施工计算手册》（2001）1.5《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）二、施工方案2.1仙台大街主线桥第二联为三跨30+30+30m预应力混凝土梁，边跨处位于仙台大街与轻轨3号线交叉口处，为了确保轻轨3号线正常的运营，在交叉口处设置临时门洞。门洞支架采用钢管贝雷梁进行搭设。现状路面标高为202.653m，梁底标高220.360m，轻轨结构物顶标高218.353m，贝雷梁高1.5m，方木高0.15m，则贝雷梁底至轻轨结构物顶净空0.357m。门洞施工步骤如下：（1）门洞支架基础为避免车辆通行时发生意外对钢管桩撞击后影响钢管桩支架稳定，在钢管桩底浇筑C30砼条形基础基础长度27m，高度0.8m，共2排条基,宽度为1.0m。（2）支墩支墩采用ф529壁厚8mm钢管作为墩柱。根据设计方案图纸，该钢管支墩最大高度为14.5m，钢管支墩在箱梁下按3.5m间距在条形基础上布置，钢管立柱与基础顶面预埋钢板焊接牢固，立柱间采用[10作为柱间支撑对各个钢管立柱进行连接加固。（3）立柱顶部横梁立柱顶部横梁采用双排I36b型工字钢，工字钢与立柱顶面钢板采用焊接连接，工字钢间采用U型螺栓夹紧，防止工字钢倾覆。4、贝雷梁贝雷梁采用150cm×300cm国产贝雷梁片进行拼装，贝雷梁总长15m，。贝雷梁片单片重量取为270kg。贝雷梁片在箱梁空腹下最大布置间距为90cm，在实腹下布置间距45cm，且每两组贝雷梁片端头采用90cm支撑架连接成一个整体。按此布置，每幅箱梁下共布置贝雷片33列。3贝雷梁门洞式支架施工图：C30混凝土基础202.653220.360218.71218.353217.93三荷载计算1、设计计算参数贝雷梁片单片力学参数：容许弯距：[M]=788.2KN·m容许剪力：[Q]=245.2KN截面惯性矩：单片贝雷粱[I]=0.002505m4钢材弹性模量：E=2.1×1011KN/m2贝雷梁容许挠度按工作平台梁取为：[f]=L/4002、荷载计算①箱梁的砼自重门洞处于仙台大街主线桥E5#墩柱与E6#墩跨中位置，本跨箱梁跨度为30m，作用于贝雷架的箱梁砼面积为15*15m，砼方量为286m3。钢筋砼密度取为26KN/m3箱梁断面面积：S=16.2m2（CAD查的，已扣除箱室部分）则G1=15×16.2×26=6318KN考虑泵车冲击取冲击系数1.1G1=6318×1.1=6950KN②模板及方木重模板及方木自重G2=0.75kN/m2*25*15=281KN③贝雷梁自重按设计方案，每幅箱梁底布置贝雷片33列，贝雷梁全长15m共布置贝雷片33×5=165片，贝雷片单片重量为270Kg/片（按国产重量计）则G3=165×270×10=445.5KN④施工机具、人员荷载荷载标准取1KN/m2贝雷梁范围内施工面总长15m，总宽为25m则G4=1×15×25=375KN⑤振捣产生荷载振捣荷载标准值取1KN/m2G5=1×15×25=375KN⑥上述荷载合计（永久荷载取安全系数1.2，可变荷载取1.4）G总=1.2×（6950+281+445.5）+1.4×(375+375)=10261.8KN计算挠度时荷载分项系数为1.0，则G=8426.5KN⑦分布荷载q=G总/15=684KN/m计算挠度时q=561KN/m3、挠度计算贝雷粱列数根据实际情况绘制的计算简图如下：由图中可以看出，单跨跨度为15.0m简支梁进行贝雷梁的列数计算。则[f]=L/400=15/400=0.0375m由[f]=5qL4/384EI，得I=5qL4/384E[f]=（5×561×1000×154）/（384×2.1×1011×0.0375）=0.047m4单片贝雷粱[I]=0.002505m4n=I/[I]=0.047/0.002505≈19列现设置33列，满足要求。4、以弯矩计算贝雷粱列数考虑为简支梁，则最大跨度15m，按简支梁进行校核计算时，M=qL22/8=561×152/8=15778.1n=M/[M]≈21列现设置33列，亦满足要求。（二）腹板下贝雷梁列数检算1、荷载计算①腹板处箱梁砼自重(腹板取1.0m宽范围考虑)由CAD图查得1.0m范围内腹板截面积为：1.63m2，则G1=15m×1.63m2×26KN/m3×1.1=699.27KN（泵车冲击取冲击系数1.1）②模板qL2=15000模板自重G2=0.75kN/m2×1×15=11.25KN③贝雷粱自重腹板下布置3列贝雷梁，每列5片，间距0.45m，则G3=3×8×270×10=64800N=64.8KN④施工机具人员重G4=1×24×1.0=24KN⑤振捣产生荷载G5=1×24×1=24KN⑥上述荷载合计G总=1.2×(699.27+11.25+64.8)+1.4×(24+24)=997.584KN⑦均布荷载q=G总÷15=66.5KN/m计算挠度时荷载系数为1.0，则q=54.89KN/m2、弯矩检算按简支梁考虑时，M=qL2/8=66.5×152/8=1870.3KN/mn=1870.3/788.2=2.37≈3列容许弯距：[M]=788.2KN·m现布置3列亦满足要求。3、挠度检算按简支梁考虑，[f]=15/400=0.0375m，则I=5qL4/384E[f]=(5×54.89×1000×154)/(384×2.1×1011×0.0375)=0.0046mn=0.0046/0.002505=1.84≈2列现布置3列，满足要求。（三）钢管立柱的数量确定按设计方案，本工程采用ф529,壁厚8mm钢管作为立柱，且钢管立柱最大高度为14.5m，据此进行计算。1、长细比检算回转半径r=0.35（d+D）/2=0.35×（0.513+0.529）/2=0.1824m式中：D钢管外径，d钢管内径。长细比λ=μL/r=1×14.5/0.1824=79.5＜[λ]=100[λ]为钢管立柱容许长细比。μ-杆件长度系数，式中：μ＝1.0，L-杆件几何长度，2、强度确定立柱数量（工字钢自重参加计算）因λ=39.5，由《钢结构设计规范》查得a类截面轴心受压构件稳定系数Ф=0.786，钢材设计抗拉、抗压、抗弯设计强度值[f]=215×106KN/m2，考虑钢管柱脚焊接连接时，采用[f]=160×106KN/m2，则：钢管立柱单根可承受轴心力N=[f]ФA=160×106×0.786×[（л/4）×（0.5292-0.5132）]=1.647×103KNI36b工字钢自重线密度为65.689Kg/m，每根工字钢长27m，共布置2排4根，则自重G=65.689×27×4×10÷1000=70.9KN钢管立柱共布置2排，则n′=（10261.8+1.2×70.9）/1647/2=3.14考虑安全系数k=1.3n=3.14×1.3≈4.08根实际每排布置8根，满足要求。（四）立柱顶工字刚检算2.6.2工字钢I36b型工字钢梁内力计算：1）、荷载控制值：q=（Q1+Q2+Q3+Q6）×1.2+(Q4+Q5)×1.4=(21.08+1+0.75+1.59)×1.2+(1+2)×1.4=33.504kN/m2作用在工字钢，单位荷载值为：q=10261.8KN÷4÷25=102.6kN/m2）、技术参数：经查《路桥施工计算手册》表P795,I36b型工字梁的技术参数为:IX=16574cm4WX=920.8cm3SX=541.2cm3g=65.66kg/md=1.2cmE=2.1×105N/cm23）、弯矩计算：（路桥计算手册P-762）最大弯矩：Mb=ql2/8=102.6×3.52/8=157.1kN.m（设计值）4）、应力计算：抗弯应力：=bM/xW=157.1×103/920.8=170MPa＜[σw]=215MPa满足要求。5）、挠度计算：工字钢梁的挠度为：f=5qL4/384EIX=5×102.6×3504/384×2.1×108×16574=0.00502m=0.502cml/400=0.875cm6)、剪力计算:工字钢梁剪力计算：Τmax=QSx/IXd其中：Q=ql/2=102.6×3.5÷2=179.55τ=179.55×541.2/（16574×1.2）=4.9Mpa＜85MPa满足要求。（五）立柱下砼基础检算钢管立柱下基础采用现浇条形混凝土基础，基础尺寸为长27.0m，宽度1.0m，高0.8cm。采用C20砼进行浇注。按设计图纸及施工方案，该条形基础上部荷载为：1、上部设计结构荷载及贝雷梁等支架荷载G1=10261.8KN2、工字钢横梁荷载（取荷载系数1.2），共4根工钢G2=1.2×70.9=85.08KN3、钢管立柱自重荷载（取荷载系数1.2，取立柱最高尺寸进行计算）Ф529壁厚8mm钢管线密度为102.789Kg/m，则G3=1.2×102.789×14.5×16×10÷1000=286.16KN4、布置2个基础时，每个基础上承受的上述荷载为G=（10261.8+85.08+286.16）/2=5316.52KN5、１个条形基础自重荷载(素砼密度取25KN/m3)G‘=27×1.0×0.8×25=540KN6、总体考虑时，条形基础上承受的压力合计为∑G=5316.52+540=5856.52KN则，基础底面的压应力为б=∑G/A=5856.52/(27×1.0)=216.9KPa小于沥青路面允许的承载力，满足要求。