新建宝兰客运专线武威路中桥系梁现浇支架设计计算书毕业论文

1、新建宝兰客运专线武威路中桥系梁现浇支架设计计算书局集团宝兰客专项目经理部二O五年五月工程概述计算依据及容许应力2.1 计算依据2.2 材料及容许应力荷载与工况组合3.1荷载计算3.2工况组合四、计算模型五、计算结果5.1贝雷梁5.2钢管立柱稳定性计算5.3钢管桩连接系5.4分配梁5.5 I20 模板分配梁5.6预埋件 Y1 计算5.7条形基础计算5.8托梁基底应力及配筋计算5.9钢管脚手架计算5.10 底模计算六、结论目录10111113新建宝兰客专武威路中桥系梁现浇支架设计计算书中铁二十一局集团有限公司15工程概述新建宝鸡至兰州客运专线武威路中桥系杆拱位于兰州市七里河区境内,横跨武威路三角线

2、南北通向道路，系杆拱起点为DIIK1037+858.85，终点为DIIK1037+951.1，桥梁总长100.18m，桥跨样式为1孔80m钢管混凝土系杆拱。系梁全长82.4m，梁高2.5m，梁顶宽15m底宽11m梁端拱脚处9.2m范围内梁顶加宽至16.6m,梁底加宽至13.5m ;边腹板厚45cm,拱脚处加厚至 260cm；中腹板厚35cm,拱脚处加厚至205cmo吊杆处隔墙厚 30cm,隔墙开设2mx 1.2m的过人洞。箱梁梁顶设有 2%勺横坡。拱桥采用先梁后拱的施工方案，其中系梁采用支架法现浇施工。现浇支架采用贝雷梁+钢管桩+钢管脚手架的组合方案，系梁两端10.55m范围采用钢管脚手架施工

3、；中间61.3m范围采用贝雷梁+钢管桩支架方案，钢管桩采用630*10钢管，基础为条形基础，钢管桩顶面搭设2HN500*200分配梁，分配梁顶放置“ 321 ”型贝雷梁，贝雷梁顶铺120b型钢+方木+竹胶板，系梁施工支架布置见下图。r0 fTr1f三I.r Fr7、LL PP叭?3lA I r”tS|BS!|lBlli|!SS|!lSSliiiilHHiifiiniiiiififiiiiiimil乂5皿.L LL圏I怡舌 Lu二 FuprJrUM. ,LMild III； H iLiii-EPlInlli III I测 will ：ll. niftpcihi!ia：i!I B 4 1=,* I

4、II I I|口| IiHi-trS3：iiBBiaI FlL.?IMUHBIt-*!;nn图1-1系梁现浇支架布置图:hj9刃.4F ilBSSBiSH SimniiBHmail、IWT?计算依据及容许应力2.1计算依据(1)钢结构设计规范（GB 50017-2003）；铁路桥涵地基与基础设计规范（TB 10002.5-2005 J464-2005 ）;公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004 ）;混凝土结构设计规范（GB50010-2010）;路桥施工计算手册周水兴何兆益邹毅松（人民交通出版社）(6)装配式钢桥多用途适用手册(7)钢筋混凝土结构中预埋件设计喻纯诚等（中国铁道出版社）项

5、目部提供的桥梁设计图纸和地质资料。2.2材料及容许应力以下各章结构计算均采用容许应力法，材料容许应力取值见下表:表2.1-1材料容许应力表（单位：MPa材料种类轴向应力d剪应力T Q235钢材140 MPa85MPaC30混凝土压：10,拉：1.0一HRB335钢筋215一贝雷梁各主要杆件容许内力取值见下表:表2.1-2贝雷梁主要杆件容许内力表（单位：kN）杆件材质截面形式容许内力弦杆16Mn210560竖杆16MnI8210斜杆16MnI8171.5荷载与工况组合3.1荷载计算 1、支架自重（G1）:由程序自动加载（自重系数1.49）;2、梁体重量（G2）:梁体混凝土容重取 26.5kN/m

6、3;3、模板自重（G3）:取 2.0 kN/m； 4、施工人员和机具荷载（G4）:取1.5 kN/m;5、振捣混凝土产生的荷载（G5）:取2.0 kN/m；6、倾倒混凝土产生的荷载（G6）:取2.0 kN/m；7、拱肋、拱肋拼装支架重量等施工荷载，拱肋重3410kN,拼装支架重1000kN,考虑1.1倍的附加施工荷载，总荷载取4851kN。加载时，偏保守认为拱肋拼装荷载通过系梁2个边腹板传递给贝雷梁，且仅由边腹板下3片贝雷梁承受。由于拱肋拼装时系梁施工完成，故将拱肋拼装荷载以线荷载的形式加载到贝雷梁上。8、风荷载（G8）:风载：超过6级风时，支架不得作业，故现浇支架按6级风进行设计，对应风速为

7、13.8m/s ；风荷载按公路桥涵设计通用规范进行计算,FwhWKiKWdAwh其中：K0= 0.75 （按施工架设期间取值）K1/ K尸0.45勺.2=0.54 （桁架风载系数）；K3=1. 0（按一般地区条件选取）K2= 0.86 （按C类地表，离地面或水面 10m高度计）；K5=1. 7（按C类取阵风风速系数）；WdrVd2gr =0.012017eq0001z =0.0120仏.0005 = 0.01201Vd =心心必=0.86X1.7X13.8m/s = 20.2m/S2咒9.81求得:Wd=rV；2=0g(23.42)2 =0.25(kN/m2)(1 )单片贝雷片迎风面积为Avh

8、 =0.4A =0.41.5咒3.0 = 1.8m2 ；风载为：Fwh = KiaWdAwh =0.75X0.54xi.0X0.25xi.8=0.18(kN);等效为上、下弦杆线荷载为：q = 0.25子3子2 = 0.03kN / mO（2）作用于钢管桩上的风荷载为:q2 =0.75x 0.54咒 1.0咒0.25咒 0.63 = 0.06kN / m ；(3)作用于连接系上的风荷载为:q3 = 0.75X 0.54咒 1.0咒0.25X 0.16 = 0.02kN / m；3.2工况组合工况一：验算结构强度荷载组合 A:荷载G1+荷载G2+荷载G3+荷载G4+荷载G5+荷载G6+荷载G7。

9、荷载组合B:荷载G1+荷载G2+荷载G3+荷载G4+荷载G5+荷载G6+荷载G8。工况二：验算结构刚度荷载组合C:荷载G1+荷载G2+荷载G3。四、计算模型利用有限元软件Midas建立系梁现浇支架计算模型，所有单元均采用梁单元，荷载按条分法分段加载到横向工字钢上，钢管桩桩底固结。计算模型如下图所示:*7T:.-图4-1现浇支架计算模型7 6 6图4-2系梁混凝土自重加载示意图7666663088蹺48图4-3拱肋拼装荷载加载示意图17-Z 441一- MDH*-*-H3l-=aJ3H-Z Jrh S3- *tf|G=n 円*Ur 宀-_ -h ._雀ir组合A贝雷梁弦杆轴力图（246.6kN）

10、 01 许-E.竺 1X4-4列 Pf M组合A贝雷梁斜杆轴力图（129.4kN）if:HI ITH-VrW：t EUtaGlH- 咽T壮Fl 1啊山如=,DWli?a-t二 17皿 -HiMl -tdlTv 曲 h丄 jJHOfl-M 二I H垦h -UHi 比 库=-4组合B贝雷梁斜杆轴力图（135.9kN）在工况一作用下，贝雷梁斜杆最大轴力为135.9kN,小于容许值为171.3kN,满足要求。5.1.4贝雷梁挠度在工况二作用下，贝雷梁跨中最大竖向位移为16mm,变形见下图:图5.4贝雷梁位移图贝雷梁非弹性挠度为:3.556 X42fm = 7.11mm贝雷梁跨中总挠度为:16+7.11

11、=23.11mm12000/400=30mn满足要求。5.2钢管立柱稳定性计算在工况一作用下，钢管立柱Z3受轴力最大，其最大压力为1807.7kN,弯矩为:M =14kN m 钢管立柱Z5受弯矩最大，其轴力为812kN, M = J56.52 + 7.22 = 57kN m ;9140钢管立柱z3计算长度为4570*2=9140mm长细比为91厂42，a类截面，稳定25系数为：覽=0.9367, N：x = 3.14 2.06*1 X19477 =20387186, Yx, Pmx均取 1.0,1.1X422则有:1.0X14X1061807.7X10336 -2971921()= 99.1+

12、5.2=104.3MPa 140MPa。钢管立柱Z3稳定性满足要求。钢管立柱Z5计算长度为3740*2=7480mm长细比需二34，a类截面，稳定3 142 X 2 06X105 X19477系数为：护X =0.9545, Nex =31109860, YxJmx均取 1.0,1.1咒342则有:1.0咒 57 灯06812 灯03+3-0.9545x19477 , C ccc一0.8天812如03,1.2971921( 1-)31109860= 43.7 +19.6=63.3MPa cMOMPa。钢管立柱Z5稳定性满足要求。5.3钢管桩连接系-严、一-图5.5连接系轴力图（65.4kN ）在

13、工况一作用下，钢管桩连接系最大轴力为65.4kN,计算长度 2143mm 弱轴回转半径r=29，长细比为74，稳定折减系数为0.7262，考虑折减后的应力为365 4 咒 103一b =18.1MPa C140MPa 受力满足要求。0.7262X4974，5.4分配梁5.4.1分配梁F1分配梁F1采用2HN60S200型钢，腹板贴10mm厚钢板,在工况一作用下，最大弯矩为 643.7kN.m，剪力为 1109.4kN 则有:弯曲正应力为:_643108.9m pa140M Pa5909842满足要求。剪应力为：T二皿心沁空= 63MPa 85MPa，满足要求。2X886476492185.4.

14、2分配梁F2分配梁F2采用2HN6O0:2OO型钢，在工况一作用下，最大弯矩为280.2kN.m剪力为489.1kN,则有:弯曲正应力为:280.2X106521融=53-7mpa140MPa 满足要求。剪应力为：T他，1仙蚀0455 = 43Mp”85MPa，满足要求。 1564619648 225.5 120模板分配梁图5.6 I20模板分配梁应力在工况一作用下，I20模板分配梁最大应力为107.9MPa140MPa受力满足要求。5.6预埋件丫1计算预埋件Y1为主要承受压力，最大荷载取1807.7kN不设间接钢筋，计算混凝土局部承压。仅考虑预埋件锚板范围内混凝受压，则有:1807込=4.4

15、MPa10MPa，满足要求。 4090355.7条形基础计算条形基础C1最大竖向荷载为 5179.7kN C2最大竖向荷载为 6645.8kN C3最大竖向荷载为 4124.5kN=(1)基底应力条形基础C1基底应力为b条形基础C2基底应力为b5179 7+241 = 239k Pa d02x12x（900-号）=710.9kN.mA676.9kN.m足要求截面素混凝土抗剪承载力为:Qb =O.7ftbh0 =0.7M.0x1800x900 = 1134kN A762.7kN，承载力满足要求。条形基础C2荷载折算为线荷载为 523.1kN/m,计算跨度3.55m,弯矩为：824kN.m,剪力为

16、928.5kN。条形基础 C2截面尺寸为1800*1500mm配12根直径20mm的二级钢筋。fyAs213.110121.0x10x1800x = 45mm xbafcb 截面抗弯承载力为:Mb = fyAUh。-寺）=215X3.14X 102 X12X （1400-詈）=1115.9kN.m824kN.m，满足要求截面素混凝土抗剪承载力为:Qb =O.7ftbh0 =0.7咒 1.0x1800x1400 = 928.5kN A762.7kN，承载力满足要求。5.8托梁基底应力及配筋计算(1)基底应力托梁截面尺寸为1500*1500mm基底设置2000mm宽，200mm厚的混凝土垫层。托梁

17、顶所受荷载为1892kNo1892则基底应力为：b =上+ 24x 1.5 = 156k Pa 250k Pa1.9x8(2)托梁配筋检算托梁荷载折算为线荷载为234kN/m,计算跨度6m,弯矩为：1053kN.m,剪力为702kN。托兴截面尺寸为 1500*1500mm配10根直径28mm的二级钢筋。士S = 88mmc(1400专)=1794kN.mA1053kN.m满足要求截面素混凝土抗剪承载力为:Qb =O.7ftbh0 =0.7x1.0x1500x1400 = 1470kN 702kN,承载力满足要求。5.9钢管脚手架计算拱脚部分系梁高度为3.1m ,立杆间距0.3X 0.6m,单根

18、立杆承受荷载为：Q=0.6X 0.3X3.1 X 26.5X 1.3=19.2kN,考虑拱肋拼装产生的附加荷载8.4kN，总荷载为27.6kN。立杆计算长度为：L0=0.9+2X 0.4=1.7m,截面面积为 489mm2回转半径为15.8,长细比为108,稳定折减系数为 0.5772则立杆应力为:q27 6X10b =:=97.8MPa 140MPa ,受力满足要求。0.5772X4895.10底模计算底模采用10mm竹胶板+100*100mm方木，系梁2.5m等高段腹板下方木布置间距为200mm,顶底板板间距为 250mm,拱脚变高加厚段加密布置。(1)竹胶板计算腹板下:q =26.52.5 +7.5 =73.75k Pa2U3g_=0.07kN m10=73士1=3.7kN=空叱孽=4.2MPa 15MPa1000x10