连续梁钢管柱支架结构检算书

1、连盐铁路站前工程LYZQ- 标跨沿海高速、苏北灌溉总渠特大桥（ 72+120+72 ） m 连续梁安全专项方案0#块临时支架结构检算书2014年10月25日目录1、工程概况 .12、施工 0#块支架设计检算 .12.1基本情况 .12.20#块支架设计 .22.3施工 0#支架荷载取值计算 .62.4支架有限元分析检算 .132.5检算结论 .191、工程概况跨沿海高速、苏北灌溉总渠特大桥位于盐城市滨海县境内，起讫里程DK167+273.735 DK179+870.975m ，设计桥长 12.59324km 。连续梁共有三联。1.1199#-202# 墩跨越沿海高速公路， 结构形式采用 1 联

2、（72+120+72 ）m 连续梁；1.2267#-277# 墩结构形式，采用（ 73+2 128+73 ）m 连续梁 +（73+4128+73 ）m 连续梁跨越淮河入海水道、苏北灌溉总渠及S328 省道。其中271# 墩为两联分界公用墩。2、施工 0#块支架设计检算2.1基本情况1跨沿海高速公路连续梁，结构形式为（ 72+120+72 ）m 连续梁，主墩为 200# 、201# 桥墩。 200# 墩高度为 6.5 米， 201# 墩高度为 6.5 米。每个 T 构共有 0-18 个块段。 0# 块悬臂段采用钢管柱斜置双槽钢支架方式施工。0# 块顺桥长度 12m ，高度为 9.1 米，宽度为

3、12.3 米。C55 混凝土 499.5m 3，自重 1323.7t 。底板厚度从 168.3cm 变化到 105.3cm ，腹板厚度从 140cm 变化到 110cm ，顶板厚度从 88.9cm 变化到 58.9cm ，梁高 9.1m 。墩身宽度为 6 米， 0 号块每侧悬臂长度为3 米，单边悬出重量267.65t 。2. 跨淮海入海道连续梁，结构形式为（ 73+2 128+73 ）m 连续梁，主墩为 268# 、269# 、270# 桥墩。 268# 墩高度为 10.5 米， 269# 墩高度为 8.5 米，270# 墩高度为 10.5 米。每个 T 构共有 0-20 个块段。 0#块悬臂

4、段采用钢管柱1斜置双槽钢支架方式施工。0# 块顺桥长度 12m ，高度为 9.7 米，宽度为 12.5 米。C55 混凝土 521.5m 3，自重 1355.9t 。底板厚度从 169.7cm 变化到 115.1cm ，腹板厚度从 140cm 变化到 110cm ，顶板厚度从 89.1cm 变化到 59.1cm ，梁高 9.7m 。墩身宽度为 6 米， 0 号块每侧悬臂长度为3 米，单边悬出重量268.32t 。3. 跨苏北灌溉总渠及 S328 省道连续梁，结构形式为（ 73+4 128+73 ）m 连续梁，主墩为272# 、273# 、274# 、275# 、276# 桥墩。 272# 墩高

5、度为16.5 米，273# 墩高度为 16.5 米。274# 墩高度为 15.0 米，275# 墩高度为 9.5米， 276# 墩高度为 10.0 米。每个 T 构共有 0-20 个块段。 275# 、 276# 墩 0#块悬臂段采用钢管柱斜置双槽钢支架方式施工。0# 块顺桥长度 12m ，高度为 9.7 米，宽度为 12.5 米。C55 混凝土 521.5m 3，自重 1355.9t 。底板厚度从 169.7cm 变化到 115.1cm ，腹板厚度从 140cm 变化到 110cm ，顶板厚度从 89.1cm 变化到 59.1cm ，梁高 9.7m 。墩身宽度为 6 米， 0 号块每侧悬臂长

6、度为3 米，单边悬出重量267.48t 。2.20#块支架设计200# 、201# 、268# 、269# 、270# 、275# 、276# 墩 0#块施工采用钢管柱斜置双槽钢支架结构形式。最高墩为270# 墩，墩身高度： 10,5m 。0#块C55 混凝土 521.5m 3，自重 1355.9t ，为最重 0# 块。因此钢管柱斜置双槽钢支架检算以 270# 墩为例进行检算。O# 块支架采用钢管柱基础， 钢管支撑柱以墩身为中心， 墩身顺桥向两侧对称布置 4 根426mm 10mm 钢管柱做支承，中间横联采用12 槽钢。2（ 1）钢管柱基础钢管支撑柱锚固在桥墩承台基础上。 在桥墩承台基础上预埋

7、四根25mm锚固钢筋，将钢板柱底座板锚固牢固。锚固钢筋可先预埋，也可后钻孔灌浆锚固。NI 钢管柱制作及安装。钢管柱采用直径426mm ，壁厚 10mm 成品钢管制作。进场材料不得小于设计标准，钢管柱按施工设计尺寸下料，拼接口应平齐圆顺。钢管柱支撑柱上下两端设 20mm 厚盖板，盖板尺寸为 600 600mm 。盖板与钢管柱周边满焊缝，焊缝高度不小于 10mm 。支撑柱底座定位。先将承台顶面按设计尺寸放出钢管柱十字线位置，在锚栓位置钻直径 50mm 、深度 300mm 孔，灌水泥浆锚固 25mm 钢筋，然后锚固钢管柱底脚法兰钢板（ 600 600mm 、厚 20mm 的钢板）。钢板下面的空隙填满

8、砂浆，确保钢管柱安放牢固。钢管柱安装采用人力配合汽车吊就位。在安装过程中使用经纬仪对中照线检查，确保上下垂直。调正 -垂直后，将锚栓与底座板焊接牢固，塞实密帖底座板。再在底座板管外四周焊接 4 块 10cm 5cm 、厚 10mm 的三角钢板加劲肋，以增强底座板的刚度。钢管柱安装允许偏差序号检查项目允许偏差1立柱中心线和基础中心线 5mm2立柱顶面标高和设计标高+0mm， -20mm3立柱顶面不平度 5mm4各立柱不垂直度长度的 1/1000 ，最大不大于 10mm5各柱之间距离间距的 1/100036各立柱上下两平面相应对角线差长度的 1/1000, 但不大于20mm钢管柱安装就位后，焊接横

9、向横梁及剪刀撑，以保证支撑柱横向的整体稳定性。剪刀撑及横梁采用12# 槽钢。钢管柱纵向与墩身连接，墩身预埋400400 20mm 钢板，采用 4 组 2根 20a 槽钢焊接纵向横梁，以保证支撑柱纵向的稳定性。（ 2）工字刚主梁安装钢管柱基础工字钢主梁采用2 根 I45b 工字钢。首先将2 根45b 工字钢并龙连接成一体。吊装 -落在落架支座上，进行焊接，控制工字钢位置、限制其移位。墩身基础工字钢主梁采用2 根350175 7mm 工字钢。首先将 2 根35b工字钢并龙连接成一体。吊装-落在墩顶预埋钢板上，进行焊接，控制工字钢位置、限制其移位。（ 3）工字钢纵向分配梁安装纵向分配梁采用22 根3

10、50 175 7mm 工字钢。吊装，按照设计位置布置，落在钢管柱基础主梁和墩身基础主梁上。吊装完毕后进行加固措施，加固措施可采用与主梁进行点焊连接，控制工字钢位置、限制其移位。0# 块支架布置图：40#支架侧面图（尺寸单位cm）纵向分配梁350X175X7mm2*45b工字钢预埋 36a槽钢钢管 426X10mm0#块支架正面图（尺寸单位cm）52.3 施工 0# 支架荷载取值计算1、箱梁 0#块的立面及平面参见下图。a）横截面b）平面箱梁 0#块立面、平面图 (mm)2、主要计算参数2.1 材料参数(1) 钢筋砼容重 G 砼 =26KN/m 3；(2) 钢材弹性模量 E 钢=2.0 105M

11、Pa ；(3) 材料容许应力 Q235 钢 ，弯曲应力 w=145MPa ，剪应力 =85Mpa ，轴向应力 =140Mpa 。62.2 荷载参数(1) 砼超载系数： k=1.05 。(2) 施工人员、施工料具运输、堆放荷载按 2.5KN/m2 计。(3) 倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载按 4.0KN/m2 计。(4) 钢模每平米重量 P 钢模 1.2KN 。实际验算中重点计算混凝土湿重，按照 3 个关键截面进行统计，参见下图。截面3截面2截面1箱梁重量统计的3 个关键截面关键截面具体截面尺寸参见下图。a) 截面17b) 截面 2c) 截面 3箱梁重量统计的3 个关键截面尺寸 (mm)同时考虑

12、到混凝土湿重的横向不一致，分区进行荷载统计，具体分区参8见下图。A区B区C区B区A区A区B区C区B区A区A区B区C区B区A区箱梁重量统计的3 个分区9A 区：翼缘板部分。B 区：腹板部分。C 区：底板、顶板部分。下表统计了支架施工区域的混凝土湿重。表 1各截面的分区面积统计 (m2）A 区B 区C区B 区A 区截面 14.8810.5812.4510.584.88截面 20.9510.5111.0110.510.95截面 30.9510.1411.0110.140.95截面 1 至截面 2 的距离为 0.5m, 截面 2 至截面 3 的距离为 2.5m 。则可得到支架施工区域的不同分区的重量如

13、下表。表 2各截面的分区重量统计 (kN）A 区B 区C区B 区A 区99.645808.21868.14808.2199.645根据铁路桥规，对各种荷载进行效应组合，进行荷载计算，并对设计的支架进行验算。荷载组合见下表。表 3荷载计算表序号荷载类别荷载大小 (KN)A 区B 区C区1模板及支架等自重93.9617.282新浇钢筋混凝土重量99.645808.21868.143施工人员、施工料具运输、堆放荷载18.758.25364倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载3013.257.610合计157.395833.62979.023、支架设计将纵向分配梁平行于底板模板布置后，会对钢管柱产生水平向的

14、作用力，经过荷载统计后，该水平向的荷载值为：268.32*48.3/350*10=370.3kN。钢管柱采用 4 组 20a 双槽钢进行纵向抗拉加固，与墩身预埋钢板焊接。焊缝验算结果为：按照正面角焊缝强度计算基本公式Newf （1）= h l式中垂直于焊缝长度方向的应力；f 角焊缝的强度设计值，其值按焊件钢材的容许剪应力取用。如焊件为 Q235 钢，取 f =85N/mm 2；he 直角角焊缝的有效厚度，he =0.7 h f ；hf 焊脚尺寸， 1.5 t2hf1.2t1 ，t1 为较薄焊件的厚度， t2 为较厚焊件厚度，单位为 mm 。计算时，焊脚尺寸取整数。l w 焊缝的计算长度，考虑起

15、灭弧缺陷，按各条焊缝的实际长度每端减去 h f 计算。上述基本公式可适用于任何受力状态。本次计算得到4.74hf8.4 ，按照结构偏安全考虑和数值取整，焊角尺寸取 为5mm，结构采用双槽钢形式，经求解计算可得415000 / 4/ 2 78 N/mm 2 ，小于角焊缝强度设计值 f =85N/mm 2。1900.7511综上所述，结构采用 4 组 20a 双槽钢进行纵向抗拉加固 ,采用满焊，则焊缝剪应力为 39MPa ，能满足焊缝强度要求，安全系数为 2.18 倍。此外，考虑预埋锚固钢筋与混凝土的摩阻作用，钢筋预埋入墩柱50cm ，锚固钢筋与混凝土的粘结强度取值为1.5MPa ，螺纹钢筋周长周

16、长为100mm 。则总计能承受的的纵向拉拔力1.5*100*500*4=300kN ，纵向抗倾覆安全系数为 300/(370.3/4)=3.24 倍。支架按照下图进行设计。支架立面设计 (mm)根据荷载统计结果，支架现浇需要承受的重量为 296 吨。每根钢管能承受的最大荷载为 275 吨，则横桥向设计 4 根钢管，共能承受 1100 吨，安全12系数为 3.7。支架横向构造参见下图。纵向分配梁350X175X7mm2*45b工字钢预埋36a槽钢钢管426X10mm支架横截面设计 (mm)2.4 支架有限元分析检算支架模型建立及验算均使用MIDAS 软件，建立的有限元数值模型如下图。13图 1

17、有限元模型1、弯曲应力分析从图中可以看出，最大弯曲应力为104Mpa w=145MPa ，满足规范要求。14图 2弯曲应力2、剪应力分析剪应力等值线图如下图。图 3剪切应力从图中可以看出，支架最大剪应力为54.6Mpa =85Mpa ，满足规范15要求。3、轴向应力分析轴向应力等值线图如下图。图 4轴向应力从图中可以看出， 支架最大轴向应力为 47.6Mpa =140Mpa ，满足规范要求。4、支架变形分析位移等值线图如下图。16图 5竖向变形从图中可以看出，支架最大变形 5.15mm556kN ，安全系数为20.5 。6、 纵向抗倾覆验算纵向拉杆的反力结果为：图 7 拉杆反力（ kN)18焊缝采用满焊，经求解计算可得119.6e3/ 2 44.96 N/mm 2，小于40.71905角焊缝强度设计值 f =85N/mm 2 。安全系数为 1.89倍。此外，考虑预埋锚固钢筋与混凝