3、钢管贝雷梁支架制梁法检算书第十七联解析

1、中铁二十二局集团有限公司海沧货运通道（疏港通道-海翔大道段）n标贝雷梁支架检算书中铁22局海沧货运通道（疏港通道-海翔大道段）n标箱梁贝雷梁支架检算书、工程概况（一）、本专项方案适用条件与范围海沧货运通道（疏港通道-海翔大道段）n标桥梁上部结构。（二八技术条件道路等级：城市快速路;设计行车速度：80km/h；设计汽车荷载：城-A级（荷载系数1.3 ）（三）、结构形式及设计主要参数 截面类型为单箱多室。截面见下图。 桥面宽度：主线桥宽度分13.25m 15.5m、26m 37m四种，B匝道为8mC,D匝道为9.5m。梁体跨度为30m- 40m 梁高为2.2m。梁体混凝土强度等级为C50,封锚采用

2、强度等级为C50的补偿收缩混凝 土。36.8m箱梁一般横截面:副 I"100*25 I00*25疚 40*20/40*20些040*20rj1箱梁阴影面积S=25.53m236.8m箱梁中端横梁横截面中铁二十二局集团有限公司海沧货运通道（疏港通道-海翔大道段）n标贝雷梁支架检算书37、模板支撑架总体方案概况现浇支架采用钢管贝雷膺架，两端立柱支撑在承台上，中间支撑柱采用X 2X 1m条形混凝土基础。一次主梁之上的二次分配梁采用 44排单层普通型贝雷片顺桥向布置。贝雷桁架梁与墩身间缺口处，采用118工字钢或者20号槽钢搭接过渡，一端搭接在 贝雷梁上，另一端搭在墩帽上。钢管柱顶高程逐一核对

3、，并考虑支架预留拱度，支架卸落采用卸漏砂箱并临 时连接成整体。贝雷桁架纵梁按设计图逐根组装， 每两片为一组，中间设置标准 桁撑，以求稳定防侧倾，然后使用吊车逐根吊装就位。贝雷桁架梁之上横桥向摆布112.6工字钢分配梁，间距采用50cm和80cmb再上铺设梁底方木楞、竹胶 模板。力学传递程序：现浇箱梁砼-模板-工字钢横向分配梁（I12.6 ）-贝雷纵 梁（1.5*3）-支撑横梁（双拼40B工字钢）-卸落装置-钢管柱式支墩（ U 630*8mm -承台顶或现浇砼基础顶。此验算方案以Z57#-Z59#墩的第十七联（35+35） m （此联梁宽36.8m，为 全桥最宽）作为验算对象。如下图单层支架纵段

4、布置图及横断面示意图所示: 竝1問闻en A/D .T色芦軒n£"'#lFxT%?Zf丿心J/.SK*T7:i C1113I巧ft:1 r I33 nocF/Jd.-J2支架横断面布置图中铁二十二局集团有限公司海沧货运通道（疏港通道-海翔大道段）n标贝雷梁支架检算书11善日片 n1dnH(1 faVBr1.nawr齊一；4J. L / 1 上 Jfczk<z7rs7szsyLZS7.K?K7.x7k<7Lvyr.7_JJ支架纵断面布置图SA模板：模板均采用木模，竹胶板采用 2.44m*1.22m*15mm方木采用4000X 100 X 100mm分配梁：

5、采用112.6工字钢，一般截面处间距 0.8m，中横梁与端横梁处间距为0.5m，布置范围：贝雷梁桁架上；主力桁架：采用单层44排贝雷梁，每片贝雷梁用U型螺栓与横梁连接以增 强支架整体稳定性；大横梁：置于支墩钢管顶砂箱上，采用双拼40B工字钢，长37米布置范围:钢管柱支墩：采用U 630mn螺旋焊接钢管，厚8mm每支墩13根钢管。起落架：采用卸漏砂箱，采用外径 U 630mn钢管制作外套管、预制u 608砼块作内套管，高50cm每个钢管支柱上设一个;基础：以桥墩台的承台及跨中现浇钢筋砼平台作为支墩基础。 如承台宽度不 足，加宽承台以保证钢管立柱的安装。三、方案设计依据及参数1、海沧货运通道(疏港

6、通道-海翔大道段)工程桥梁工程设计图;2、本工程各桥梁下部结构设计图纸及装配式公路钢桥多用途使用手册3、公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)；4、公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004 );5、桥涵施工技术指南；6、路桥施工计算手册；7、建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)8、钢结构设计规范(GB5001 2003);9、混凝土结构设计规范(GB50010-2002 ;10、钢材弹性模量E=2.1 X 105MPaQ235钢材容许容许弯曲应力 c w=215MPa容许剪应力T =125 MPa贝雷桁架的允许压应力及弯应力为f = 273 MPa；剪

7、应力 fv=208 MPa。11、钢筋混凝土重度rc=26KN/m；12、施工人员及机械活载按1KN/m、模板重量按2.5KN/m2，(参考JGJ162-20081建筑施工模板安全技术规范取值)。13、振捣、倾倒混凝土荷载4KN/m2 (参考【JGJ162-20081建筑施工模板安全技术规范取值）。14、恒载系数1.2，活载系数1.4。15、主梁与分配梁允许挠度【col=L/400。四、荷载计算（一）、计算箱梁支撑段横截面积被支撑梁段一般截面横截面面积:被支撑梁段中端横梁处横截面面积:A=25.53m；箱梁顶面宽度B=36.8mA=67.6m；箱梁顶面宽度B=36.8n）（二）、计算支撑架设计

8、荷载、箱梁结构恒载：q仁rc*A=664KN/m （般截面处）q仁rc*A=1757.6KN/m（中端横梁截面处）验算取一般截面处的结构恒载。、箱梁模板恒载：q2=B*q=92KN/m（q为模板荷载，取 2.5KN/m2。）、支撑架结构恒载：q3=14% *q1 = 93KN/m（按以往施工经验估算）、振捣、倾倒混凝土荷载：q4=4KN/m、施工人、机活载:q5=1*B=37KN/m支撑架设计计算荷载:q=1.2* (q1+q2+q3) +1.4* (q4+q5) =1076KN/m结构计算荷载放大系数K=1.62)五、内力计算（一）、绘制支撑架受力分析的荷载简图支撑架纵向受力荷载计算简图如下

9、：（图2）q=1076KN/m丨丨I I丨I丨丨丨丨I I I丨I丨丨丨丨1丨1 ciR1R2R3IR4（二八 使用结构力学法计算（利用三弯矩方程法）计算各支点弯矩MA=MD=0, MB=-10826.31KN m,MC=-11383.53KN m ;（三八利用力矩平衡法求支座反力求得 R1=4102.49 KN利用力矩平衡法，由A点开始对B点取弯矩，力矩平衡方程为:1）9.7R1-0.5*1076*9.72=MB=-10826.312) (9.7+10.5)*4102.49+10.5R2-0.5*1076*(9.7+10.5)2 =MC=-11383.53求得 R2= 11930.64 KN

10、23) 10R4-0.5*1076*10 =MC=-11383.53求得 R4=4241.65KN4) (10+10.5)*4241.65+10.5R3-0.5*1076*(10+10.5)2 =MB=-10826.31求得R3= 12220.42 KN内力结构图如下:5595.934102.496334.71剪力图（单位:KN)6518.35CT5702.074241.65弯矩图（单位：KN.m）11383.5310826.317818.38丄B3723.78358.59DX结论：支点C处的反力（R3=12220.42 KN）最大，故以此处为对象作荷载分析。六、结构设计内力及检算（一）、钢管

11、支撑柱设计1钢筋支撑柱的布置设计根据计算的支点反力结果判定,纵向钢管支撑柱C点的分担荷载最大。故以此为计算设计对象。纵向钢管支撑柱C点的横断面支撑结构如图所示。横向每个支撑点布置13根直径U 630mm、壁厚10mm钢管柱。钢管柱按等面积荷载布置。为设计计算简便，以受载最大C截面支撑点为基准计算。对应分担的最大计算荷载为R=R3/13=940KN。（若采用更多根钢管时，钢管立柱的承载能力更大 更安全。）（1）、钢管柱几何参数本标段支架所用的钢管支撑柱全部拟选用直径U 630mm壁厚10mn钢管做支撑柱。C点钢管柱受压高度h=7.0m。属于受压短杆（小柔度杆，不适应于欧拉公 式）（2）、立柱强度

12、验算、立柱长细比回转半径i = "D 中d = 0.219m4长细比十二益二31.9 v入=150满足要求。b、立柱临界应力验算:此类钢管为b类，轴心受压杆件，A3钢，查钢结构设计与计算P520页知:二 0.929，A = 19400mm c =140MPa允许轴向压力N=A U (T =0.929 X 15625X140=2032.19KN N >R=940 KN,满足要求。（3）、钢管立柱的布置将箱梁横截面面积均分成13等份，每份面积A仁A/13=1.964m,再求出每一 份的形心，贝U每根钢管立柱布置在每份的形心处。如下图:1-Ir -I.l- -11 .f- r.1-I

13、1 r1h厂J1. 1 _J1” 1 .1711 .1. 1fAl I QI A41 Al Al为减小工字钢主梁的悬臂长度，将最外侧钢管立柱外移65cm则钢管立柱的实际间距为 2.85m +3.01 m +2.84 m +2 m + 3.42m + 2.28m +（二八 临时基础设计要求本支撑架支撑荷载 R3=12220.42 KN,采用混凝土临时扩大基础，临时基础横桥向长度拟设37m顺桥向宽度2m高度0.6m （当跨既有线施工，基础作为车道的分隔带时，基础可加高到1.0m）;地基基底允许承载能力不得小于 200Kpa既满足要求。1、计算地基允许承载力要求6= F/S = 12220.42/

14、(37*2) = 165KPa ( < c ，满足！）2、临时支墩基础根据承台长度来定，拟设长37m宽2m,高度0.6m,因基底坐落在既有路面上，承载能力较好，不需另作处理，基础采用 C30混凝土，必要时可在底层铺一层钢筋网片。（三八工字钢主梁（双拼40B工字钢）计算由于纵向钢管支撑柱C点的支撑分担荷载最大，最大支撑反力R3=12220.42 KN。横向主梁在此处分担的荷载也最大，所以验算次此处的横梁受力即可，横 梁拟采用双拼40B工字钢。查表得40B工字钢的截面特性：截面惯性矩 lx = 22781cm, Wx=1139 crr，Sx=671.2cm3,d=12.5mmo钢材的力学性能

15、：弹性模量 E=2.1 x 105MPa容许弯曲 应力c w=215 MPa容许剪应力T =125 MPa梁宽为37m，每根H型钢长度按37m计算，则每米H型钢承受的荷载 q=R3/37=330.3KN/m,。工字钢立在钢管立柱上，取 6跨连续梁验算，跨径为（2.85+3.01+2.84+2+3.42+2.28）m，工字钢受力分析简图如下图所示：中铁二十二局集团有限公司海沧货运通道（疏港通道-海翔大道段）n标贝雷梁支架检算书q=330.2KN/m计算可知 Mmax=302.258 KN- m Qmax= 581.648KN1) 弯拉应力验算弯拉应力 S =Mmax/ 2Wx =302.258X

16、 103/2 X 1139X 10-6=132.7Mpa < c w =215Mpa满足要求。2) 剪应力验算剪应力 T =Qmax* Sx =65.03Mpa < : t 0=125Mpa 满足要求。2* Ix*d3) 挠度验算最大扰度出现跨度3.42m的跨中扰度 f=5ql 4/(2 X 384EIx)=5 X 330.2 X 3.424/(2 X 384 X 2.1*10 5 X 22781 X 10-8)=6.1mm< :f0 : =L/400=3420/400=8.55mm,满足要求。4) 工字钢悬臂端扰度验算f=ql 4/2 X 8EI=330.2 X 27(2

17、X 8 X 2.1 X 105 X 22781 X 10-8)=6.9mm< : f0 : =L/200=2000/200=10m m 满足要求(四)贝雷梁计算型号几何特性容许内力单排单层不加强型Ix (cm4)W (cm3)弯矩(kN - m剪力(kN)材质拉压应力f (MPa)材质剪应力fv ( MP a)250497.23578.5788.2245.2273208共布置44排，每两排间用450mm行架与900mm行架 槽钢连接成整体，以提高整体性和稳定性。贝雷桁架物理几何指标贝雷梁按单排布置，连接，贝雷梁横向用12.6根据前面的支架内力计算所得，知：最大弯矩MC=11383.53K

18、Nm最大剪力Q= 6518.35KN。1) 选取贝雷梁片数取最大弯矩检算，可知 N= 11383.53/788.2=14.4片，取15片；按最大剪力检算，N= 6518.35/245.2 = 26.6片，取27片，所以取44片足够安全。2) 弯矩剪力验算贝雷梁允许弯矩 44*788.2=34680.8.4 KN - m > Mmax =11383.53 KN - m贝雷梁允许剪力 44*245.2=10788.8 KN > Tmax=6518.35 KN满足要求。3) 应力验算贝雷梁允许弯曲拉压应力.=号4产gMPa < f=273M Pa，满足要求。4) 扰度验算贝雷梁最大

19、扰度出现在跨度为10.5m跨中。扰度 f=5ql 4/(384EI)=5 X 1076X 10.54/(384 X 2.1 X 105X 250497.2 X 44) =7.4mm < L/400 = 26.2mm,满足要求。5) 贝雷梁布置取44片贝雷梁，每两片用45cm或90cm花架连接，共22组，将箱梁横截 面等分为22份，每组贝雷梁布置在每份的形心处(为减小贝雷梁上横向分配梁的悬臂长度，实际布置时将最外侧贝雷梁向外移50cm，贝雷梁布置间距如下:-hi bi1：4 L F厶 I 】I 11,： I P11(五八 箱梁底模横向分配梁I12.6工字钢分配梁验算箱梁底模横向I12 .6

20、工字钢分配梁，摆布间距一般截面处为80cm中横梁与端横梁处为60cm 根据支架横断面布置图，贝雷梁实际布置时，贝雷梁横向 最大间距为178cm则工字钢最大跨度为178cm验算取最大跨度验算。一般截面处每根工字钢承担荷载 Q=0.8*( 1.2 (q1+q2) +1.4 (q4+q5) =0.8m X 964.6KN/m=771.7KN，梁宽为37m,所以每根工字钢长度按 37m计算，则每 米工字钢承受的荷载q=Q/37=20.8KN/m；中横梁与端横梁处每根工字钢承担荷载Q=0.6* (1.2 (q1+q2) +1.4 (q4+q5) =0.5mX 2276.2KN/m=1138.1KN，梁宽

21、为37m,所以每根工字钢长度按37m计算，则每米工字钢承受的荷载 q=Q/37=30.8KN/n。I12.6工字钢受力分析简图如下：q=20.8KN/m (30.8KN/m)1/ 1 1查表得12.6工字钢的截面特性：截面惯性矩Ix = 488cm, Wx=77.4 cm3,Sx=44.4cm,d=5mm钢材的力学性能：弹性模量 E=2.1 X 105MPa容许弯曲应力 (T w=215 MPa 容许剪应力 T =125 MPa1) 一般截面处验算a、弯拉应力验算跨中最大弯矩 Mmax=q2/8=20.8 X 1.78 2/8=8.2KN - m弯拉应力 S =Mmax/Wx=8.2 103/

22、77.4 X 10-6=105.9Mpa : t w=215Mpa , 满足要求。b、剪应力验算最大剪力 Qmax=0.5ql=0.5 X 20.8 X 1.78=18.5kN剪应力 T = Q max* Sx = 33.7M工 0=125Mpa，满足要求。Ix * dc、挠度验算f=5ql 4/(384EI)=5 X 20 X 1.57 4/(384 X 2.1 X 105X 488X 10-8)=2.6mmvf0 : =L/400=1780/400=4.5mm,满足要求。2) 中端横梁截面处验算a、弯拉应力验算跨中最大弯矩 Mmax=q2/8=30.8 X 1.78 2/8= 12.2 K

23、N - m36弯拉应力 S =Mmax/W=12.X 10/77.4 X 10- =157.6Mpa t w=215Mpa , 满足要求。b、剪应力验算最大剪力 Qmax=0.5ql=0.5 X 30.8 X 1.78=27.4kN剪应力 T = Q max* Sx = 50mpa T 0=125Mpa 满足要求。Ix * dc、挠度验算f=5ql 4/(384EI)=5 X 30.8 X 1.78 7(384 X 2.1 X 105X 488X 10-8)=3.9mmvf0 : =L/400=1780/400=4.5mm,满足要求。(六八 箱梁底模纵梁(10cm*10cm方木)验算底模纵梁采

24、用10cm*10cm方木，根据木结构设计规范 ：普通松木的抗 弯强度设计值fm=13 MPa抗剪强度fv=1.5 MPa，弹性模量为 E=9.5*103 MPa 挠度极限值 L/400 0 Wx=166.7cmix=833 cm4, Sx=125 cm。方木底板处的布距(中心间距)为40cm横隔板及腹板处的布距加密到 20cmo 横隔板及腹板处混凝土厚度为 2.2m,混凝土自重荷载为2.2*26=57.2KN/m2; 底板处混凝土厚度为0.5m,混凝土自重荷载为0.5*26=13 KN/m2则横隔板及腹板处计算荷载 0.2* ( 1.2* (57.2+2.5 ) +1.4* (1+4) =15

25、.73 KN/m 底板处计算荷载 0.4* (1.2* (13+2.5) +1.4* (1+4) =10.24 KN/m方木纵向布置在横向工字钢分配梁上，取3跨连续梁做受力分析，简图如下：q=15.73KN/m(10.243KN/m)1 11 J I j 1 I. 1 1 . 11 1.III . .1 1 1 1. 1盘.丄J1P!1；LTJ"计算可知横隔板及腹板处 Mmax=1.01 KN- m Qmax= 7.55KN 底板处 Mmax=0.65 KN- m, Qmax= 4.9KN1)横隔板及腹板处方木验算a弯拉应力验算36弯拉应力 S =Mmax/ Wx =1.01 X 1

26、0/166.7 X 10- =6.06Mpa <fm=13Mpa 满足 要求。b剪应力验算剪应力 T =Qmax Sx =1.13Mpa <fv=1.5 MPa ,满足要求。ix * bc挠度验算44扰度 f F.667禽厂0.667汽而囂10行r3 0.54mm<f0=L/400=800/400=2mm 满足要求。2)底板处方木验算a弯拉应力验算弯拉应力 S =Mmax/ Wx =0.65X 103/166.7 x 10-6=3.9Mpa <fm=13Mpa 满足要 求。b剪应力验算剪应力 T =Qmax Sx =0.73mpa <fv=1.5 MPa ,满足要

27、求。 lx*bc挠度验算44扰度 f =0.667=0.667 X10.243* 严= 0.35mm< w100EIx100x 9.5x103 x8 3 3=L/400=800/400=2mm 满足要求。（七八箱梁底模面板（竹胶板）验算底模采用竹胶板，规格为 2.44m*1.22m*15mm竹胶板的力学参数如下：弹性模量E=6.5*103MPa设计抗弯强度50MPa底板处 Wx=0.16667bh=0.16667*20*1.5 底板处面板验算跨中最大弯矩 Mmax=q2/8=25.6 X 0.2 2/8=0.128KN - m弯拉应力 S =Mmax/Wx=0.12X 103/7.5 X

28、 10-6=17.06Mpa <50Mpa, 扰度 f=5ql 4/(384EIx)=5 X 25.6 X 0.2 4/(384 X 6.5 X 103 10-8)=0.22mm<L/400=200/400=0.5m m 满足要求 中隔板及腹板处面板验算跨中最大弯矩 Mmax=q2/8=78.64 X 0.1 2/8=0.098KN m弯拉应力 S =Mmax/Wx=0.09X 103/3.75 X 10-6=26.1Mpa <50Mpa, 扰 度 f=5ql 4/(384EIx)=5 X 78.64 X 0.14/(384 X 6.5 X 103 10-8)=0.04mm<L/400=100/400=0.25m m 满足要求(八八箱梁侧模验算现浇混凝土对模板的侧压力计算：新浇筑的初凝时间按8h,腹板一次浇注高度2.2m，浇注速度1.5m/h，混凝土无缓凝作用的外加剂，设计坍落度 16mm根据规范计算模板的侧压力。=7.5cm3中隔板