钢管贝雷架结构计算书2003

1钢管贝雷架结构计算书跨荆宜高速公路处采用钢管支墩，立柱用Φ630mm(厚8mm)直缝焊接钢管，高度根据现场加工，钢管底部焊接一块81×81cm(厚16mm)与基础预埋钢板连接，并沿四周焊接三角钢板对底座进行加固，扩大基础采用C25钢筋混凝土条形基础，用M20膨胀螺栓联结。支架顶部设2根I56a工字钢作分配梁及支座，其上安装贝雷梁。贝雷架下弦杆每片(3m)用三根工14进行横向联结，联结件为M22的U型螺栓，其上在铺设10×10cm方木，方木间距30cm。1．贝雷梁材质及力学特性：销子为30鉻锰钛钢，插销为弹簧钢，桁片、加强弦杆、纵横梁及支撑架材质为16锰钢。16锰钢的拉应力、压应力及弯曲应力：1.3×210=273MPa。16锰钢的剪应力：1.3×120=156MPa。30鉻锰钛的拉应力、压应力和弯曲应力：0.85×1300=1105MPa。30鉻锰钛的剪应力：0.45×1300=585MPa。焊缝容许应力与母材相同。中铁大桥局股份有限公司施工技术文件2/9使用经验最大控制外力及力学特性：（1）当贝雷架受外加弯矩且达到最大78.82t·m能承受杆间集中力：弦杆0.705m跨中几乎不能受集中荷载，最大为于2.5t。（2）当贝雷架不受外加弯矩即外加弯矩为0只受杆间集中力时：弦杆0.705m跨中能受集中荷载，最大为12t。（3）当贝雷架受外加弯矩交叉斜杆受杆间集中力时：弦杆两交叉斜杆正上方受集中荷载，最大为17.5t。2．K142+976.887段现浇梁贝雷架验算该段现浇梁为一联四跨（16.92m+20m+20m+16.92m），单箱三室，梁宽16m，中间两跨跨荆宜高速公路，高度在8.5m～10m之间。由CAD中算出该横断面标准断面面积A=10.365m2，线荷载10.365×26＝269.49KN/m；箱梁C50砼827.72m3，线荷载827.72×26/(16.92×2+20×2)＝291.45KN/m，取最大值进行验算。(取施工荷载为4.5KN/m2，模板、方木重为0.3KN/m)则分配到每个贝雷梁的荷载为：〔（291.45＋0.3×16）×1.2＋4.5×16×1.4〕/24＝19KN/m贝雷片节点分布为0.75，则各节点所受集中力21.73×0.75＝14.3KN用计算软件进行计算，贝雷架应力图：最大应力为2.58×105KN/m2（受压）＝258MPa273MPa，满足要求。3．CK0+896.477段现浇梁贝雷架验算该段现浇梁为一联四跨（20.96m+21m+21m+20.96m），单箱单室，梁宽10.5m，中间两跨跨荆宜高速公路，高度在6.5m～8m之间。由CAD中算出该横断面标准断面面积A=6.44m2，中铁大桥局股份有限公司施工技术文件3/9线荷载6.44×26＝167.44KN/m；箱梁C50砼543.8m3，线荷载543.8×26/(20.96×2+21×2)＝168.48KN/m，取最大值进行验算。(取施工荷载为4.5KN/m2，模板、方木重为0.3KN/m)则分配到每个贝雷梁的荷载为：〔（168.48＋0.3×10.5）×1.2＋4.5×10.5×1.4〕/14＝19.44KN/m贝雷片节点分布为0.75，则各节点所受集中力19.44×0.75＝14.58KN用计算软件进行计算，贝雷架应力图：最大应力为1.326×105KN/m2（受压）＝132.6MPa273MPa，满足要求。4．分配梁验算分配梁采用两排I56a工字钢(Q420钢)进行搭设。因分配梁用钢管柱支撑，支撑点有两个，最大应力出现在支撑点和跨中处，由施工图布置进行荷载计算：每片贝雷架重：2.75KN横向支撑按12m计算，则I56a工钢每根重：106×12×9.8/1000＝12.465KNI14工钢每根重：16.9×12×9.8/1000＝1.987KNI10槽钢每根重：10×12×9.8/1000＝1.176KN工况一，贝雷梁支点反力：中铁大桥局股份有限公司施工技术文件4/9Fb＝19×162/（2×13.5）＝180KNFa＝19×16－180＝180KN＝124KN分配梁上受力：〔180＋(2×12.465×17.2/12＋2.75×6×18＋1.987×5×17.2/12＋2×1.176×20/0.75×17.2/12)/2〕/2＝199.2KN最大弯矩：Mmax=530KN·m最大剪力值：Vmax=1231KN抗弯强度为：σ=Mmax/Wx=530.47×106/2342×103=226N/mm2380N/mm2,满足要求。抗剪强度：τ=Vmax×Sx/（Ix×tw）=1231×1000/（479×12.5）=205N/mm2220N/mm2，满足要求。刚度验算：Ymax=Mmaxl/(10EIX)=530×106×17.2×103/(10×2.06×105×65576×104)=0.067mm560/400=1.4mm,满足要求。中铁大桥局股份有限公司施工技术文件5/9工况二，贝雷梁支点反力：Fb＝19.44×212/（2×15）＝285.77KNFa＝19.44×21－285.77＝180KN＝122.47KN分配梁上受力：〔285.77＋（2×12.465＋2.75×6×18＋1.987×5＋2×1.176×20/0.75）/2〕/2＝241.5KN最大弯矩：Mmax=302KN·m最大剪力值：Vmax=893.7KN抗弯强度为：σ=Mmax/Wx=302×106/2342×103=129N/mm2380N/mm2,满足要求。抗剪强度：τ=Vmax×Sx/（Ix×tw）中铁大桥局股份有限公司施工技术文件6/9=893.7×1000/（479×12.5）=149N/mm2220N/mm2，满足要求。刚度验算：Ymax=Mmaxl/(10EIX)=302×106×12×103/(10×2.06×105×65576×104)=0.022mm560/400=1.4mm,满足要求。5．钢托架验算（1）焊缝验算钢板厚t＝12mmWw＝bh2/6＝700×（300＋12）2/6－（700－12）×3002/6＝1.04×106mm3Iw＝bh3/12＝700×（300＋12）3/12－（700－12）×3003/12＝2.24×108mm4Sw＝2×150×12×150/2＝27×104mm2最大正应力2max185/wtwMfNmmW＝2×122.47×103×300/1.04×106＝70.65N/mm2最大剪应力2max125/wwtwVSfNmmIt＝2×122.47×103×27×104/2.24×108×12＝24.6N/mm2同一点即有较大正应力又有剪应力，验算折算应力22113=√70.652＋3×24.62＝82.5N/mm21.1×185＝204N/mm2满足要求。（2）螺栓验算（d＝48mm）单个螺栓受剪承载力24bbcvvvdNNnf＝1×14.7×100×140/1000＝205.8KNVmax/9=2×122.47/9＝27.2KN205.8KN,满足要求。6．钢管柱计算工况1数据输入钢管外径d(mm)630轴心压力N(KN)1231.00管壁厚度t(mm)8.0最大弯矩Mx(KN·m)530.00钢材抗压强度设计值f(N/mm2)315计算长度l0x(mm)8500钢材屈服强度值fy(N/mm2)235计算长度l0y(mm)8500钢材弹性模量E(N/mm2)2.06E+05等效弯矩系数βm1.0中铁大桥局股份有限公司施工技术文件7/9数据输出一、常规数据钢管内径d1=d-2t(mm)614截面面积A=π*(d2-d12)/4(mm2)1.6E+04截面惯性矩I=π*(d4-d14)/64(mm4)7.56E+08截面抵抗矩W=2I/d(mm3)2.40E+06截面回转半径i=(I/A)1/2(mm)219.93构件长细比λx=l0x/i38.6塑性发展系数γ1.15构件长细比λy=l0y/i38.6二、径厚比验算验算d/t≤100*(235/fy)满足三、刚度验算构件容许长细比[λ]150刚度验算Max[λx,λy][λ]满足四、强度验算N/A+M/γW(N/mm2)270.74验算N/A+M/γW≤f满足五、稳定性验算λx'=(fy/E)1/2*λx/π0.416构件所属的截面类型b类系数α10.600系数α20.965系数α30.300欧拉临界力NEx=π2EA/λx2(KN)2.1E+04当λx'＞0.215时，稳定系数ψx={(α2+α3λx'+λx'2)-[(α2+α3λx'+λx'2)2-4λx'2]1/2}/2λx'20.904当λx'≤0.215时，稳定系数ψx=1-α1λx'2局部稳定系数φ=1（d/t≤60时）；φ=1.64-0.23*(d/t)1/4（d/t60时）0.9548N/ψxA+βmMx/γW(1-0.8N/NEx)(N/mm2)288.43验算N/ψxA+βmMx/γW(1-0.8N/NEx)≤φf满足工况2数据输入钢管外径d(mm)630轴心压力N(KN)893.70管壁厚度t(mm)8.0最大弯矩Mx(KN·m)302.00钢材抗压强度设计值f(N/mm2)315计算长度l0x(mm)6500钢材屈服强度值fy(N/mm2)235计算长度l0y(mm)6500钢材弹性模量E(N/mm2)2.06E+05等效弯矩系数βm1.0数据输出一、常规数据钢管内径d1=d-2t(mm)614截面面积A=π*(d2-d12)/4(mm2)1.6E+04截面惯性矩I=π*(d4-d14)/64(mm4)7.56E+08截面抵抗矩W=2I/d(mm3)2.40E+06截面回转半径i=(I/A)1/2(mm)219.93构件长细比λx=l0x/i29.6塑性发展系数γ1.15构件长细比λy=l0y/i29.6二、径厚比验算验算d/t≤100*(235/fy)满足中铁大桥局股份有限公司施工技术文件8/9三、刚度验算构件容许长细比[λ]150刚度验算Max[λx,λy][λ]满足四、强度验算N/A+M/γW(N/mm2)166.57验算N/A+M/γW≤f满足五、稳定性验算λx'=(fy/E)1/2*λx/π0.318构件所属的截面类型b类系数α10.600系数α20.965系数α30.300欧拉临界力NEx=π2EA/λx2(KN)3.6E+04当λx'＞0.215时，稳定系数ψx={(α2+α3λx'+λx'2)-[(α2+α3λx'+λx'2)2-4λx'2]1/2}/2λx'20.938当λx'≤0.215时，稳定系数ψx=1-α1λx'2局部稳定系数φ=1（d/t≤60时）；φ=1.64-0.23*(d/t)1/4（d/t60时）0.9548N/ψxA+βmMx/γW(1-0.8N/NEx)(N/mm2)172.57验算N/ψxA+βmMx/γW(1-0.8N/NEx)≤φf满足7．钢管柱条形基础设计地质资料：①表层黏土厚度4～11m，地基承载力为200KPa；②卵石层，厚度小于4m，承载力为250KPa；③半层岩石灰岩，厚度大于18m，承载力为300KPa，且无软弱下卧层。用倒梁法进行验算，计算简图如下：计算单位JC1JC2基本几何信息fkN/mm2200.0200.0埋深dm1.01.0fcmN/mm216.716.7fyN/mm2300300F1kN23361593.6F2kN24621787.4F3kN24621787.4F4kN23361593.6M1（绕X轴方向）kN0.00.0M2（绕Y轴方向）kN201.6306.6柱距Lom4.403.00肋梁悬挑长度b1＝b2m0.750.75柱宽bcm0.60.6中铁大桥局股份有限公司施工技术文件9/9承载力验算fd=1.1fkN/mm2220.0220.0f净=fd-ro*dN/mm2200.0200.0F=F1+F2+F3+F4kN9596.06762.