桥梁工程常见大临结构设计与计算要点精讲讲义（ppt 图文并茂）_yg

1、XX公司常见大临结构设计与计算要点提纲支架、挂篮以及围堰算例3互动环节-建议、意见和问题4简述几种大临结构的设计计算1简介midas有限元程序21.简述几种大临结构的设计计算大临结构支架围堰挂篮1.1几种常见大临结构1.简述几种大临结构的设计计算定初步方案定布置形式定尺寸定材料定截面等分析计算传力路径概念性分析判断简化成计算简图手算电算优化方案整体布置是否需要优化细节处理是否合理材料性能是否充分利用目的1.2 大临结构设计计算思路1.简述几种大临结构的设计计算结构合理受力明确可回收再利用材料在安全的基础上最经济标准化构件1.简述几种大临结构的设计计算1.3 支架设计计算概述扣件式钢管脚手架门式

2、钢管脚手架三角托架型钢大钢管支架工程结构形式荷载情况地基土类别施工设备施工材料等1.简述几种大临结构的设计计算支架的设计计算的一般过程1.对上部结构进行分析2.纵向布置3.横向布置4.支架地基基础布置5.初步选择钢材型号及材料6.手算初步方案是否合理7.电算各构件受力情况8.不断优化确定方案1.3 支架设计计算概述1.简述几种大临结构的设计计算1.3 支架设计计算概述支架设计荷载钢筋砼自重取25-26kn/m3，竹胶板取1.0kpa，钢模取2kpa，施工活载取2.5kpa，振捣砼产生的荷载取2kpa.荷载组合分项系数永久荷载取1.2，活荷载取1.4.材料强度依据混凝土结构设计规范和钢结构设计规

3、范相关规定取值1.简述几种大临结构的设计计算1.3 支架设计计算概述支架各构件允许长细比主要受压构件取150，次要受压构件取200.支架各构件最大变形限值支架受载后挠曲的杆件，其弹性挠度为相应结构计算跨度的1/4001.简述几种大临结构的设计计算1.4 挂篮计算概述应保证强度安全可靠、变形小、行走方便、锚固装拆容易是实施悬浇的主要设备模板安装、钢筋绑扎预应力管道安装砼浇筑预应力及管道压浆高空作业是梁段的主要承重结构1.简述几种大临结构的设计计算1.4 挂篮计算概述三角挂篮菱形挂篮组合挂篮挂篮主要组成构件主桁架：主要受力结构，由桁架片构成两组，可用贝雷钢架、万能杆件或大型型钢等拼成悬吊系统：将荷

4、载从底模传到主桁上，常采用钻有销孔的钢带或精轧螺纹钢。锚固系统与平衡重：防止挂篮行走和浇筑砼时倾覆失稳，稳定性系数不小于2。行走系统工作平台底模架1.简述几种大临结构的设计计算1.4 挂篮计算概述挂篮的设计要求挂篮长度和横截面：长度应按悬臂浇筑最大的分段长度决定。横截面布置由桥梁宽度和截面形式决定。挂篮要满足强度、刚度、稳定性的要求。挂篮与悬浇梁段砼的重量比0.5，挂篮的最大变形20mm(一般轻型挂篮比较难做到)。1.简述几种大临结构的设计计算1.4 围堰计算概述钢板桩围堰钢套箱围堰计算围堰时一般需要考虑的荷载水土压力：砂土地基采用水土分算，粘土或粉土地基采用水土合算。水流力、波浪力其他作用力

5、：施工车辆荷载、基坑周边的超载、风荷载等1.简述几种大临结构的设计计算1.5 围堰计算概述钢板桩的计算一般手算悬臂式钢板桩计算单撑浅埋钢板桩计算单撑深埋钢板桩计算多撑钢板桩计算钢套箱的计算一般电算内外面板做成板单元水平环板做成板单元水平桁架为梁单元竖向加劲肋为梁单元内支撑用梁单元模拟2.简介midas有限元程序 Midas系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件。是韩国浦项集团研发的。Midas系列软件包含建筑（Gen），桥梁（Civil），岩土隧道（GTS），机械（MEC），基础（SDS），有限元网格划分（FX+）等多种软件。2.1 Midas/Civil软件介绍2.简介midas有

6、限元程序 Midas/Civil是关于土木结构分析系统。其主要特点为： 提供菜单交互式、表格输入、导入CAD等建模功能。 提供刚构桥、板桥、箱梁桥、悬索桥、斜拉桥等桥型的建模助手。 提供中国、美国等国家材料/截面数据库，砼收缩徐变规范和移动荷载规范。 提供杆、板、实体等单元的多种有限元模型。 提供静力分析、动力分析、屈曲分析等功能。 可根据设计规范自动生成荷载组合，也可自行添加和修改荷载组合。 可输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。 可在进行结构分析后对多种形式的梁、柱截面进行设计和验算。 2.1 Midas/Civil软件介绍2.简介midas有限元程序2.2 Midas/Ci

7、vil菜单详解2.简介midas有限元程序2.3 Midas/Civil帮助文件2.简介midas有限元程序输入材料和截面特性，建立节点、单元并赋予其材料截面特性，施加边界条件使用“荷载静力荷载工况”菜单输入荷载工况使用荷载菜单中的各种静力荷载输入功能输入荷载检查数据输入无误后，点击“分析 运行分析 ”进行计算分析成功结束后，按荷载组合利用结果菜单的各种后处理功能对计算结果进行分析2.7 Midas/Civil静力分析步骤-小结3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例掌握该桥的概况中心跨度：52m矢高：13m拱圈截面：9mx2.5m桥址水文、地址、风等情

8、况还应该了解的情况了解桥址处的准确地面标高场地便道、机具、设备、材料等情况已有材料和当地或附近地区材料供货情况支架的纵向布置钢管桩的纵向间距6m大钢管桩平联的层距贝雷与大钢管支架连接处位置的确定支架横向布置大钢管桩的横向间距：3.5m贝雷组的横向间距1.35m初步拟定各构件的材料及截面规格，初步计算多次计算及调整，优化方案，最终确定支架方案3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例第一步：对支架传力路径进行分析第二步：确定计算对象第三步：对每个计算对象逐个分析计算结合cad进行讲解模板、方木、方木下第一层分配梁、碗扣支架、贝雷大钢管支架3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例拱圈混凝土的浇筑工序

9、：拱圈混凝土竖向按照整体一次性浇筑的方式进行。拱圈分六段从拱脚至拱顶对称浇筑，在拱顶设有合拢段。3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.1竹胶板计算荷载拱圈混凝土自重：26kN/m3施工模板自重：1.0kN/m2施工活载：2.5kN/m2振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2荷载组合强度验算：1.2（1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值）+1.4施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载标准值+1.4振捣混凝土时产生的荷载标准值刚度验算：1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.1竹胶板计算竹胶板材料及截面特性截面面积A=0.0141

10、=0.014m2截面抗弯模量W=(10.0142)/6=3.266710-5m3截面惯性矩I=（10.0143）/12=2.286710-7 m4。竹胶板的抗弯强度和抗剪强度分别为60MPa和2MPa，弹性模量为7.6103MPa3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.1竹胶板计算竹胶计算工况计算工况1：第一施工节段拱圈下模板的计算；计算工况2：第二施工节段拱圈下模板的计算；计算工况3：第三施工节段拱圈下模板的计算；计算工况4：合拢段拱圈下模板的计算。3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.1竹胶板计算强度验算抗弯强度：Mmax=q1L2/8=117.390.22/8=0.58

11、7kNmmax= Mmax/W=0.587/3.266710-5=17.97MPa60MPa抗剪强度：Qmax= q1L/2=117.390.2/2=11.739kN；=3Qmax/2A=311.739/(20.014)=1.258MPa2MPa刚度验算跨中挠度：f=5q2L4/384EI=593.74(200-80)4/(3847.61032.2867105)=0.146mm200/400=0.5mm3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.2方木的计算荷载拱圈混凝土自重：26kN/m3施工模板自重：1.0kN/m2施工活载：2.5kN/m2振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2荷载组合

12、强度验算：1.2（1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值）+1.4施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载标准值+1.4振捣混凝土时产生的荷载标准值刚度验算：1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.2方木的计算方木的材料及截面特性截面面积A=10080=8000mm2截面抗弯模量W=(801002)/6=133333mm3截面惯性矩I=（801003）/12=6666667mm4方木弹性模量E为1104MPa；抗弯强度设计值为15MPa；抗剪强度设计值为1.6MPa；3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.2方木的计算方木的计算工

13、况计算工况1：第一施工节段拱圈下方木的计算；计算工况2：第二施工节段拱圈下方木的计算；计算工况3：第三施工节段拱圈下方木的计算；计算工况4：合拢段拱圈下方木的计算。3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.2方木的计算方木强度计算模型图（单位：kN/m）方木刚度计算模型图（单位：kN/m）3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.2方木的计算方木强度计算组合应力图（MPa）方木强度计算剪切应力图（MPa）方木刚度计算竖向位移图（mm）3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.3方木下横向分配梁的计算荷载拱圈混凝土自重：26kN/m3施工模板自重：1.0kN/m2施工活载：2.

14、5kN/m2振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2荷载组合强度验算：1.2（1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值）+1.4施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载标准值+1.4振捣混凝土时产生的荷载标准值刚度验算：1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例方木下横向分配梁的材料及截面特性截面面积1810mm2截面抗弯模量W=77460 mm3截面惯性矩I=4880000 mm4钢材为Q235，抗弯强度为215MPa，抗剪强度为125MPa3.1.3方木下横向分配梁的计算3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例方木下横向分配梁的计算工况计算工况1：第

15、一施工节段拱圈方木下横向分配梁的计算；计算工况2：第二施工节段拱圈方木下横向分配梁的计算；计算工况3：第三施工节段拱圈方木下横向分配梁的计算；计算工况4：合拢段拱圈方木下横向分配梁的计算。3.1.3方木下横向分配梁的计算3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例方木下横向分配梁强度计算模型图（单位：kN/m）方木下横向分配梁刚度计算模型图（单位：kN/m）3.1.3方木下横向分配梁的计算3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例方木下横向分配梁强度计算组合应力图方木下横向分配梁强度计算剪切应力图方木下横向分配梁竖向反力图（kN）3.1.3方木下横向分配梁的计算3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算

16、例3.1.4碗扣支架的计算荷载拱圈混凝土自重：26kN/m3施工模板自重：1.0kN/m2施工活载：2.5kN/m2振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2风荷载：查建筑结构荷载规范基本风压为0.3kN/m2；碗扣支架结构自重标准值产生的轴向力荷载组合1.2（1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值+脚手架结构自重标准值产生的轴向力）+1.4施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载标准值+1.4振捣混凝土时产生的荷载标准值+1.1风荷载标准值3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例碗扣支架材料及截面特性截面积：A=4.89cm2；截面惯性矩：I=12.19cm4；截面模量：W=5.08cm3

17、；回转半径：i=1.58cm；根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范抗拉、抗压、抗弯强度设计值为205N/mm2；碗扣支架材料的弹性模量为2.05105N/mm23.1.4碗扣支架的计算3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.4碗扣支架的计算1.计算风荷载对立杆产生的弯矩: 风荷载产生的单肢立杆弯矩（kNm） 风荷载标准值（kN/m2） 立杆的纵距（m） 立杆的计算长度（m） 2.计算单肢立杆轴向力:拱圈混凝土自重、模板荷载、施工活载以及振捣混凝土时产生的荷载为已算出的方木下工12.6分配梁的支点反力+碗扣支架结构自重产生的轴向力组合值3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.4碗

18、扣支架的计算3.计算单肢立杆压弯强度: 3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算荷载拱圈混凝土自重：26kN/m3施工模板自重：1.0kN/m2施工活载：2.5kN/m2振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2风荷载：查建筑结构荷载规范基本风压为0.3kN/m2；碗扣支架结构自重标准值产生的轴向力流水压力3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算荷载组合不加风载及流水压力的荷载组合：1.2（1.05混凝土荷载标准值+模板自重标准值+碗扣支架自重标准值）+1.4（施工活载标准值+振捣混凝土产生荷载标准值）加风载及流水压力的荷载组合：1.2（1.0

19、5混凝土荷载标准值+模板自重标准值+碗扣支架自重标准值产生的轴向力）+1.4（施工活载标准值+振捣混凝土产生荷载标准值）+1.1风荷载标准值+0.71.4流水压力空载时加风载及流水压力的荷载组合：1.2碗扣支架自重标准值产生的轴向力+1.4（施工活载标准值）+1.1风荷载标准值+0.71.4流水压力3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例贝雷钢管支架计算工况计算工况1：浇筑第一施工节段；计算工况2：浇筑第二施工节段；计算工况3：浇筑第三施工节段；计算工况4：浇筑合拢段。3.1.5贝雷钢管支架的计算3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算各构件材料及截面参数构件部位材

20、料规格抗弯强度抗剪强度截面面积A截面抗弯模量W截面惯性矩I截面回转半径i备注MpaMpamm2mm3mm4mm根据钢结构设计规范GB50017-2003贝雷上的横向分配梁Q23510215125254879320396600039.5贝雷下横向分配梁Q2352I63a3101803100059682541880000000246.3大钢管桩Q2356001021512518535 2689177806753139208.6 钢管桩平联Q235219621512540152081042278738175.3钢管桩斜撑Q23520a21512557661273643560800078.6贝雷上下弦

21、杆16Mn210310180254879400827000056.97贝雷斜杆、竖杆16MnI8310180102425325101300031.453.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算1.建立计算分析模型3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算2. 计算结果分析工况编号荷载工况组合规格组合应力值剪应力值最大弯矩最大剪力MpaMpakN mkN1工况1加风荷载加流水压力组合1054.8 -27.1-4.1 -24.3 2工况2加风荷载加流水压力组合1081.9 -27.5 -5.9 -24.6 3工况3加风荷载加流水压力组合1093.

22、6 -29.0 -6.6 -26.0 4工况4加风荷载加流水压力组合1093.6 -29.0 -6.6 -26.0 贝雷上横向分配梁在各工况下计算结果汇总表工况编号荷载工况组合规格组合应力值剪应力值最大弯矩最大剪力最大轴力MpaMpakN mkNkN1工况1加风载加流水压力组合标准件-220.432.0-8.628.7-241.22工况2加风载加流水压力组合标准件-263.7-92.3-10.0-82.7-264.33工况3加风载加流水压力组合标准件-280.0-83.6-10.7-74.9-326.64工况4加风载加流水压力组合标准件-282.6-83.7-10.8-74.9-325.9贝雷

23、梁各构件各工况下计算结果汇总表3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算2. 计算结果分析工况编号荷载工况组合规格组合应力值剪应力值最大弯矩最大剪力MpaMpakN mkN1工况1加风荷载和流水压力组合2I63a22.8 16.7-126.9 232.92工况2加风荷载和流水压力组合2I63a119.9 83.0 -709.5 -1160.3 3工况3加风荷载和流水压力组合2I63a142.1 97.8 -837.0 -1368.1 4工况4加风荷载和流水压力组合2I63a142.2 97.8 -837.8 -1367.9 钢管桩顶横向分配梁在各工况下计算结果汇总表钢

24、管桩在各工况下计算结果汇总表工况编号荷载工况组合规格组合应力值最大弯矩最大剪力最大轴力反力FZ反力MYMpakN mkNkNkNkN m1工况1加风载和流水压力组合60010-63.6 -70.2 -60.4 -518.1 518.1 142.3 2工况2加风载和流水压力组合60010-175.8 144.2 -60.7 -2322.6 2265.4 144.2 3工况3加风载和流水压力组合60010-191.1 143.9 -60.7 -2788.0 2788.0 143.9 4工况4加风载和流水压力组合60010-199.4 144.3 -60.7 -2787.6 2787.6 144.3

25、 3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算3.钢管桩稳定性计算4.钢管桩基础地基承载力计算根据建筑地基基础设计规范： 5.钢管预埋件的计算1）首先验算柱脚底板的长度和宽度是否满足构造上的要求。2）柱脚焊缝验算。3.支架、挂篮及围堰算例3.1 支架算例3.1.5贝雷钢管支架的计算6.斜撑、平联与钢管桩连接节点的计算 角焊缝计算厚度he=0.7x角焊缝焊脚尺寸hf3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例箱梁混凝土的浇筑工序：C0#块采用现浇支架施工，C1#和，C1#块采用两个菱形挂篮形成的组合挂篮悬浇施工，从浇筑C2#和，C12#块开始，分别用菱形挂篮进行悬浇施工。C1

26、3为合龙段。C14#块为边跨现浇支架施工。3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例挂篮计算参数箱梁混凝土浇注时膨胀等的超载系数：1.05模板、新浇混凝土等自重分项系数：1.2挂篮空载行走时冲击系数1.3施工人员及机具荷载系数1.4振捣、倾倒混凝土时产生的冲击荷载分项系数：1.4浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.03.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例挂篮上部主桁立面示意图挂篮上部主桁前断面示意图挂篮上部主桁平面示意图3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例挂篮提吊系统示意图3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例荷载箱梁混凝土自重：26kN/m3挂篮自重模板自重：1.0kN/m2施

27、工活载：2.5kN/m2混凝土偏载：箱梁两侧腹板浇注最大偏差取一边腹板的15%混凝土振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2风荷载：查建筑结构荷载规范基本风压为0.3kN/m2；3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例荷载组合荷载组合：箱梁自重+模板自重+挂篮自重+施工活荷载+施工风荷载；荷载组合：箱梁混凝土偏载+模板自重+挂篮自重+施工活荷载+施工风荷载；荷载组合：挂篮自重+模板自重+冲击附加荷载+施工风荷载；3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例1.建立计算分析模型3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例2. 计算结果分析荷载组合下主桁各构件计算结果名称最大轴力（kN）最大弯矩（kNm）最大

28、组合应力（MPa）挠度(mm)主桁上平杆1306.5（拉）/92.9/下平杆-1303.9（压）/-87.6/立柱-39.4（压）/-5.3/两侧斜杆-1565.5（压）/-105.2/中间斜杆16.7（拉）/4.6/前横梁/-382.5-175.112.0（下）名称最大剪力（kN）最大弯矩（kNM）最大组合应力（MPa）挠度(mm)滑梁侧模滑梁108.1143.2149.312.0（下）内模滑梁95.4126.5176.221.0（下）荷载组合下滑梁计算结果3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例2. 计算结果分析荷载组合下底篮各构件计算结果名称最大剪力（kN）最大弯矩（kNM）最大组合应力

29、（MPa）最大剪切应力（MPa）挠度(mm)底篮前托梁285.2265.8-119.049.921（下）后托梁365.2-174.5-83.663.97（下）纵梁154.4189.8163.652.422（下）名称最大轴力（kN）最大组合应力（MPa）提吊系统前横梁吊带395.782.4前横梁吊杆108.6135.0其他吊杆289.7360.2荷载组合下提吊系统各构件计算结果3.支架、挂篮及围堰算例3.2 挂篮算例3. 挂篮杆件的计算 1）后锚固点计算：最大后锚固力为R锚固，精轧螺纹钢强度为650Mpa，则其抗力为522.8kN。 后锚固点设置JL785精轧螺纹钢。R锚固/n 522.8/2。 2）主桁杆件端部强度的计算主桁斜杆拉伸强度计算斜拉杆剪切强度计算斜拉杆挤压强度计算验算销轴的剪切强度=N/An=V/A=N/A=V/2A3.支架、挂篮及围堰算例3.3 围堰算例钢围堰分为内外面板、水平桁架等几部分组成。钢围堰内外面板采用6mm钢板，隔舱板10mm。竖向加劲肋采用L75758，间距30cm。水平