现浇大跨mmm预应力混凝土箱梁支顶结构计算

XX现浇大跨（40m+60m+40m）预应力混凝土箱梁支顶结构施工方案一、工程概况XX现浇预应力砼连续箱梁在ZL主线区段内，位于新市镇棠溪村境内，横穿广花三路。离桥位东侧50m有公共汽车站，桥位两侧已建有商品房，部分居民已入住。桥位北侧为棠溪村政府所在地，系商业贸易区。因此，该路段车辆来往频繁，行人穿梭不息。给施工带来复杂条件。现浇箱梁全长140m，中间跨60m，两侧边跨均为40m，系三跨一联的预应力砼连续箱梁。ZL47、ZL50两墩位设支座，ZL48、ZL49为固结。桥面全宽为13.25m，箱底宽8.25m，中间墩（ZL48、ZL49）支点处梁高3.0m，60m跨中梁高1.8m，边跨支点处梁高1.6m，箱梁底面为圆顺的二次抛物线型。箱梁横断面为一箱二室。底板厚度由24cm变至48cm；腹板厚度由60cm变至支点处84cm；顶板厚度由24cm变至支点处36cm。中间跨设三道横隔板，边跨设二道横隔板，厚度均为24cm。每个墩位支点处设端横隔，且需作横向预应力张拉（采用BM15-5扁锚锚固体系）。梁体纵向预应力采用фj15.24钢绞线，OVM15-19、，OVM15-15锚固体系共计27束。桥墩处布置在顶板内，孔跨范围布置在底板至腹板内。梁体砼纵向分两次浇注，第一次浇注中间跨（60m跨）的39.6m范围，其余梁段为第二次浇注（第一次浇筑后7天）。ZL47~ZL49孔跨范围内除一部分为原水泥砼路面外，大部分为宅基地及绿化带，需进行处理加固后方可作为支顶结构的承重地基。ZL49~ZL50孔跨为民房建筑范围，土质松软、高低不平，又有地梁。民房拆迁后，需进一步处理加固，使地基均匀受力。二、施工方案1．由于桥位穿越广花三路，而广花三路南接环市路进入市区，北邻广花四路至广花五路通石井、花都，交通流量大，多路公共汽车经此到达石井、花都、黄石、嘉禾、同和等市郊乡镇。因此，必须预留汽车通道。而其他孔跨范围除适当留出人行通道外，均可按满布式支顶结构布置。2．汽车通道支顶结构：①广花三路中心线与桥中心线约70°斜交，若按实际斜交角度设置汽车通道，则通道的长度大。经比较，既使汽车通道较好地顺接两侧道路，避免过大的扩宽路面，又尽量减少汽车通道长度，节约通道主要承重材料。最后选定斜交49°（道路中心线与桥梁中心线交角41°），这样，通道长度27m，汽车通道净宽2×5.5m(2孔)，广州→花都，花都→广州分别在两孔道内行驶，各行其道，互不干扰。同时，在孔道内两边还可缓慢行人（通道的ZL49墩侧专设人行通道）。通道净高按5.5m考虑。主要原因是市郊大型重车多，往往有超高的情况。因此，通道支墩砼基础高1.0m。②汽车通道支顶结构：汽车通道设3排支墩构成两个汽车通道。支墩基础采用C25砼，宽90cm，高100cm。基础顶面预埋2ф32钢筋，@100cm，埋深30cm，伸出20cm，共计50cm。支墩采用2排3层贝雷架，通长铺设，每排9片，共计162片。贝雷架支墩上面安装I60承重主梁，桥梁中线两侧各6m范围@60cm，其余区段@120cm。主梁上面铺垫匚20a垂直桥梁中心线设置，@60cm，槽口朝上，作为ф48钢管立柱垫座。在匚20a上面采用ф48钢管搭设满布式支顶结构，立柱间距：顺桥向60cm，横桥向60cm（在梁凸范围及腹板宽度为＠30cm）；顶面设可调顶托。立柱每1.5m高设ф48钢管纵、横向水平拉杆（从底部0.5m开始设第一道）。纵向两端侧面设置ф48钢管交叉剪刀撑，与底面交角45°~60°，间距5m。在立柱顶托上，设匚10横梁，其上铺设10×10cm木方纵木、横木（@40cm）及18mm厚酚醛夹板底模。3．ф48钢管满布式支顶结构：①ZL47~ZL48以及ZL49~ZL50共计2孔80m长以及汽车通道两侧孔跨范围采用ф48钢管满布式支顶结构。②地基处理加固——ZL47~ZL49孔跨范围，先清理杂物、松土，然后用石屑回填坑洼凹槽，再以10t压路机辗压密实后，最后铺筑C25砼厚20cm；ZL49~ZL50为民房地基段，先进行宅基地梁清除，用石屑回填沟槽，淋水振实，然后铺8%水泥石屑垫层厚15cm，用10t压路机辗压密实，最后上铺C25砼厚20cm，振捣密实，淋水养护。达到梁自重及支顶承重荷载作用下不发生地基沉降（不作静载试压）。③立柱下端垫木——立柱下底座与地面接触处设置垫木，采用匚20a支垫。④立柱、纵、横向水平拉杆、剪刀撑搭设——立柱纵向间距60cm，横向间距60cm，在梁凸范围及腹板宽度内加密至30cm。接口不能在同一水平面上。从地面以上0.5m开始每搭高1.5m设纵、横向水平拉杆，层层搭高、层层加固拉杆。交叉剪刀撑从地面开始交叉搭设，上顶天，下立地，倾角45°~60°，间距5m。⑤横梁、纵木、横木、底模铺设——在立柱可调顶托上铺匚10横梁，然后铺10×10cm木方纵木、横木@40cm及18mm厚酚醛夹板。支顶架两侧面吊挂安全防护网。底模以上设安全护栏（ф48钢管搭设）。三、质量、安全注意事项1．严格按支顶架方案施工图搭设支顶架。各节点扣件要锁紧。2．吊装贝雷架、I60时，要有专人指挥，设交通指挥员。3．汽车通道承重主梁顶面应铺设安全防护网。4．ф48钢管满布式支顶结构两侧面设安全护拦、吊挂安全网。5．进入现场高空作业，应按高空作业有关规定做好安全防护。戴好安全帽，配备安全绳。支顶结构材料数量表顺号材料名称、规格格单位数量附注1C25砼支墩基基础m373汽车通道支墩基基础2ф32支墩基础预预埋筋t0.6固定贝雷架3贝雷架支墩t/片43.7/1662270kg/每每片3m4承重主梁I600at127.72孔汽车通道5ф48钢管满布式支顶顶架t823.3立柱、纵横拉杆杆、交叉撑撑6匚20a立柱底座座支垫t99.87匚10横梁t36810×10木方方m3240纵木、横木、加加劲肋918mm厚酚醛醛夹板m24500底模、侧模、端端模10支墩砼凿除清运运m37311标准安全网m24430支顶架周边侧面面12安全挡板(钢管管、夹板))m2643131415XX现浇大跨（40m+60m+40m）预应力砼箱梁支顶结构计算一、基本资料1．I60a截面几何性质：取I56a及I60a的平均值：h=600mb=171mmtw=12.5mt=21.5mmA=145.1cm2g=114kg/mI=79751cm4W=2662cm32．ф48钢管截面几何性质①δ=3.0mmA=4.24cm2g=3.32kg/mI=10.78cm4W=4.49cm3r=1.594cm(廻转半径)②δ=3.5mmA=4.89cm2g=3.84kg/mI=12.19cm4W=5.08cm3r=1.579cm(廻转半径)3．钢筋砼容重：26KN/m3；4．变形模量、容许应力：根据JTJ025-86《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》取用：①弹性模量E=2.1×105MPa(钢)；②允许应力（A3钢）轴向力[бN]=140MPa（182MPa）弯应力[бW]=145MPa（188.5MPa）剪应力[τ]=145MPa（188.5MPa）注：临时性结构容许应力可提高30%，如上列括号内数值。应力、刚度计算公式（简支梁）：①应力б=≤145MPa②刚度≤二、承重主梁I60应力、刚度验算（一）荷载计算1．箱梁砼自重承重主梁I60a用于汽车通道，置于贝雷架支墩上，南侧边支墩中心距ZL48墩20.5m，北侧边支墩距ZL49墩19.7m。因此，计算箱梁截面砼自重取60m跨内中间约20m范围的平均断面尺寸。如下图所示：箱梁平均截面尺寸单位：cm①悬臂板：A1=×(0.15+0.36)×2.35+0.15×0.3=0.644m2②腹板：取梁高h=2.1m，底板、顶板厚24cmA2=3×0.6×1.62=2.916m2③底板、顶板：A3=2×8.25×0.24=3.960m2∑：7.52m2∴砼自重（砼容重r=2.6t/m3）G1=2.6×7.52×20=19.552t/m×20=391t2．其他垂直荷载，包括：①施工人、机、料：1.0~2.5KPa；②振捣砼垂直荷载：4.0KPa；③侧模、底模、横木、纵木等垂直荷载，从偏安全考虑，取砼自重的30%计算，即G2=19.552×30%×20=5.866t/m×20=117t3．ф48钢管自重①汽车通道上面ф48钢管数量：纵向20m长，@0.6m；横向16.8m，宽@0.6m。n=25×27=675根平均高取8m②ф48钢管自重(取g=3.84kg/m)：G3=675×8×3.84kg/m=20.7t≈21t4．匚20a自重：在承重主梁I60a上面铺匚20a@0.6m（纵向）①根数：20/0.6=34根，每根长18m计②单位重：22.63kg/m③G4=70×12×114kg/m=131.33t5．I60a自重：汽车通道共计2孔，每孔计算跨度按10m计，每孔用12m长I60a搭设，g=114kg/m，共计：2×(14+21根)=70根G5=70×12×114kg/m=131.33t（二）内力计算中间8.25m范围，I60a@60cm，则8.25/0.6=13.75根，取13根（偏安全），其余两侧@120cm每侧7根。1．简化为均布荷载（每延米垂直荷载）：①(19.55+5.866)/13=1.955t/m②(20.4+10.2)/(13+14根)=1.457t1.457/10m=0.146t/m③I60a自重114kg/m∴q=1.955+0.146+0.144=2.215t/m2．Mmax：Mmax==×(1.955+0.146+0.144)×102=2.215×102/8=27.688t-m（三）承重主梁I60a应力验算、刚度验算1．应力验算：бmax==1040kg//cm2=10MMPa<1145MPPa安全。2．刚度验算：安全。三、贝雷架支墩墩强度验算算：（一）支墩结构构构造：1．地基：原道路路砼路面，[R]==5MPaa2．支墩基础：CC25砼，长×宽×高=27m×0.9mm×1.0mm3．支墩：采用贝贝雷架3层迭放（用用M36×2550mm螺螺栓连接），每每层2排（定型型支撑架连连接），共共计3道支墩，中中间支墩承承受垂直压压力最大。（二）中间支墩墩承受的垂垂直压力（最最不利支墩墩）：1．G1产生：19.552tt/m×220m/22=1955.52tt2．G2产生：5.866t//m×200m/2==58.666t3．G3产生：20.7m/22=10..35t4．G4产生：10.2m/22=5.110t5．G5产生：×2(孔)×224(根/每孔)×12mm(每根长)××114((kg/mm)=322.83ttG=G1-GG2-G3-G4-G5=195.522+58..66+110.355+5.110+322.83==302..46t剪力Q（三）贝雷架支支墩强度验验算1．中间支墩安装装贝雷架三三层，每层层2排，每排9片，每片片3m长。以1片贝雷架为验算算单元，验验算下弦杆杆在垂直荷荷载作用下下，在弯曲曲平面内的的应力是否否超过允许许值而发生生变形失稳稳。2．贝雷架下弦杆杆采用I10的16Mn容许应力[бW]=2000MPaa；A=145.11cm2I=2445cm4W=2662ccm3g=11.22kg/mmI组合=2×(449+144.3×11502)=6433592445cm4；W组合=4291cm33．每片贝雷架长长3m，I60a承重重主梁安装装@60cmm，300/60==5+1根根I60a4．片贝雷架承受受的垂直荷荷载（主要要由中间5片承受）：：302.46tt/5=660.4992t5．内力计算（11片贝雷架架）：Mmax=P/88=60..492××3/8==22.6685t--m6．应力б===529kgg/cm2=52.9MPPa<2000MPaa安全。（四）中间支墩墩地基承载载力验算（最最不利支墩墩）1．支墩基础底面面承压面积积：7.0m×0..9m=24.33m22．基础底面为原原水泥砼路路面，其基基本承载力力取5MPa（设计砼砼强度大于于30MPPa，考虑其其不均匀等等因素，取取5MPa）。∴地基允许承载力力：[N]==500××24.33=121150t3．基底实际垂直直荷载：①贝雷架支墩以上上垂直荷载载：N1=302..46t②贝雷架重：N22=3×2××8×2770(kgg/片)=12.996t③砼基础重（素砼砼r=2..4t/mm3）：N3=27.00×0.99×1.00×2.44t/m33=58.332t以上合计：=3374t<<[N]==121550t。四、ф48钢管管（δ=3mm）满布布式支顶结结构计算（一）结构布置置：ф48钢管满布式式支顶结构构，顺桥向向（纵向）间间距@60cmm；横向间间距@60cmm；纵、横横向设水平平拉杆（自自地面500cm第一一道起）；；纵向每55m设剪刀撑撑，上至顶顶，下至地地交叉连续续。立柱上上设可调U型顶托，下下设可调底底座，并支支承于匚20支垫上。（二）计算截面面选取现浇大跨（400m+60m+40m）预预应力砼箱箱梁为变截截面连续刚刚构，两边边墩（ZL47、ZL50）设支座座；中间墩墩（ZL48、ZL49）固结；；中间墩支支点截面高高3.0mm，底板、腹腹板厚度最最大，每延延米梁体自自重最大，因因此，选取取支点处截截面为计算算截面。（三）荷载及承承压力计算算1．梁体砼自重：：横截面尺尺寸图如下下：单位：cmm①翼板：A1=×(0.15++0.366)×2..35+00.15××0.3==0.6444m2②腹板：A2=3×0.84××2.16=5.443m2③底板：A3=8.25×00.48=3.960m2④底板：A4=8.25×00.36=2.970m2面积合计：=113.0117m2钢筋砼容重r==2.6tt/m3∴G1=33.844tt/m2．其他垂直荷载载，包括：：①施工人、机、料料：2..5KPaa；②振捣砼垂直荷载载：4.0KKPa；③侧模、底模、加加劲木方、横横木、纵木木、匚10等；以上各项垂直荷荷载偏安全全考虑，取取砼自重的的20%计算，即即G2=33.8444×20%=6.769t//m3．ф48钢管（δ=3mmm）自重重按平均搭高133.5m、9层计：每每根钢管自自重：G3=[13.5++9×(00.8+00.6)××3.322kg/mm=87kg以上合计：Mmax=×((33.8844+66.7699)×0..8+877kg=32490/114=23321+887=24408kgg(每根钢管管承受力为为Nmax)ф48钢管（δ=3mmm）允许许压力：[N]=4244mm2×1400N/mmm2=59366kg>NN