主线桥门洞计算书

交通门洞受力计算书一、交通门洞搭建情况为保证施工过程中，交通正常通行，编制了跨揭普高速公路现浇箱梁施工的门洞设置方案，结合道路宽度，在揭普高速左、右幅各搭设两个施工门洞，门洞净高为5.05米，净宽8.25米，顺揭普高速公路方向的长度为18m或21m，计算跨径为9.05m。门洞基础采用1.2米高预制配筋混凝土基础、尺寸为0.8m×2.0m×1.2m(宽×长×高)。钢管支墩采用φ630钢管，壁厚10mm，每侧均匀布置6条或7条，钢管柱间距为3.0米，净距为2.37米。钢管柱顶设双拼I36工字钢横梁；在横梁上布置I56b工字钢做为纵向分配梁，分配梁的间距根据不同的支撑部位的设置不同的间距，腹板处间距设置为25cm，箱体处设置为60cm~70cm。纵梁上满铺2cm厚的竹胶板作为防落模板，上铺一层横向50*200mm厚松木板做模板支架体系平台(该层木方不起支撑作用，只是防止钢管立杆侧向滑移，可更换成[18b#槽钢，受力计算时，不用对此进行验算)。箱梁调平层采用钢管支架，钢管支架顺桥向步距为60cm。钢管架纵、横向设置水平钢管连接且至少布置两道，钢管顶部布置顶托进行调平。支架示意图如下：二、荷载计算1、荷载传递路径：结构自重夹板横向分配木方纵向木方立杆平台5*20cm木方纵向工字梁横向双拼工字梁钢管柱顶砂箱钢管柱预制块基础原有道路地基。根据《门洞施工平面圉》得出，门洞处已避开箱梁横梁受力最不利位置，计算荷载时不需考虑该处。另，本计算按混凝土一次浇筑成型进行受力验算，因实际施工时需分两次浇筑，且两次浇筑时间间隔较长，第一次浇筑混凝土已具备初期强度，故该计算方法偏安全。2、荷载计算：①、钢筋混凝土自重箱梁钢筋混凝土自重属均布荷载，直接作用于底模及侧模，根据设计图可得箱梁各部分自重荷载为：腹板处g1-1=2.2*26=57.2KN/m2箱体处g1-2=0.47*26=12.2KN/m2翼缘板处（平均）g1-3=0.38*26=9.9KN/m2②、竹胶板底模及防落层底模（板厚δ=1.8cm容重γ=6KN/m3）g2=2*0.018*6KN/m3=0.22KN/m2③、横向木枋（10*10cm@30cm）g3=0.1*0.1*2*6/（0.3*2）=0.2KN/m2④、纵向木枋（10*10cm）腹板处g4-1=0.1*0.1*2*6/（0.25*1.8）=0.26KN/m2箱体处g4-2=0.1*0.1*2*6/（0.5*1.8）=0.13KN/m2翼缘板处（平均）g4-3=0.1*0.1*2*6/（0.9*1.8）=0.07KN/m2⑤、支架体系自重a、单根钢管自重按2m的支架高度计算钢管自重荷载（含配件、剪刀撑及水平拉杆等），￠48*3.5钢管单位重为3.84kg/m，加配件乘以系数2.0,则立杆自重平均分配到底层的荷载为:g=2*2m*3.84kg/m*10=0.154KN/根b、钢管支架体系自重根据支架设计图，横梁及腹板区平均每平方米布置了7.4根钢管，箱室底板处平均每平方米布置了4.94根钢管，则支架体系自重为：横梁、腹板处g5-1=0.154/（0.25*0.6）=1.03KN/m2箱体处g5-2=0.154/（0.5*0.6）=0.51KN/m2翼缘板处g5-3=0.154/（0.9*0.6）=0.29KN/m2⑥、施工机具及人员荷载g6=1.5KN/m2⑦、倾倒混凝土产生的荷载g7=2.0KN/m2⑧、振捣砼产生的荷载g8=2.0KN/m2三、受力验算（一）、面板受力验算1、面板受力分析面板钉在横向木方（@30cm）上，直接承受上部施工荷载,取承受最大荷载的腹板处(横梁与腹板处承受的荷载相同)进行验算,截取1m宽的竹胶板简化为跨径为30cm的三等跨连续梁来验算：按四等跨连续梁计算，简图如下：平面图2、荷载组合①、横梁、腹板处g=1.2*(q1-1+q2)+1.4*(q6+q7+q8)=1.2*(57.2+0.22)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=76.6KN/m2q=g*b=76.6*1=62.56KN/m3、受力验算W＝bh2/6=1000×18×18/6＝54000mm3，I＝bh3/12=1000×18×18×18/12＝486000mm4=1\*GB3①、抗弯验算σ＝Mmax/W＝(0.125×76.6×0.22)×106/54000＝7.1N/mm2≤[f]＝12N/mm2满足要求！=2\*GB3②、挠度验算fmax＝0.632ql4/(100EI)＝0.632×76.6×2004/(100×4200×486000)＝0.39mm<[f]＝l/400＝300/400＝0.75mm满足要求！（二）、横向分配木方受力验算1、横向木方受力分析（经比选，箱体下横向木方弯矩更大）横向分配木方直接承受面板传递的荷载，横向木方间距为30cm，因横梁、腹板处受力最不利，故只验算该处受力。横向木方简化为跨径为25cm的三等跨连续梁来验算：2、荷载组合g=1.2*(g1-2+g2+g3)+1.4*(g6+g7+g8)=1.2*(12.2+0.22+0.2)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=22.84KN/m2q=g*b=22.84*0.3=6.85KN/m3、受力验算：方木的弹性模量为E=9*103MPa；I=bh3/12＝0.1*0.13/12=833cm4=0.833*10-5m4；W=bh2/6=10*102/6=167cm3=1.67*10-4m3；内力计算杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000001.798125000.000000000.00000000-2.99687500-0.4195625020.000000002.99687500-0.419562500.00000000-1.798125000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------反力计算结点约束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000001.798125000.000000001.7981250090.00000000.0000000020.000000005.993750000.000000005.9937500090.00000000.0000000030.000000001.798125000.000000001.7981250090.00000000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------=1\*GB3①、抗弯验算纵向方木间距25cm，跨度为25cm，小方木按简支梁计算，则Mmax=0.134KN·mσ=Mmax/W=0.134/(1.67×10-4)=1000KPa＝2.51MPa<［σ］=12MPa强度满足要求=2\*GB3②、抗剪验算Vmax＝3.0kNτmax＝3Vmax/(2bh0)=3×3.0×1000/(2×100×100)＝0.45N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2满足要求=3\*GB3③、fmax=5ql4/384EI=5×6.85×0.74/(384×9×103×0.838×10-5)=0.0.284mm<[f]=700/400=1.75mm挠度满足要求。1.3、支座反力：Rmax=6.0KN。（三）、纵向木方受力计算：1、受力分析（腹板下纵向木方受力最大）纵向方木间距下钢管支架间距为60cm，跨度按60cm计算，纵向方木承受来自横向木方的集中荷载，按三连跨简支梁计算，则反力计算结点约束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000002.310000000.000000002.3100000090.00000000.0000000020.000000006.352500000.000000006.3525000090.00000000.0000000030.000000006.352500000.000000006.3525000090.00000000.0000000040.000000002.310000000.000000002.3100000090.00000000.00000000Pmax=6.35KN。2、内力计算=1\*GB3①、弯矩图=2\*GB3②、剪力图内力计算杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000008.572500000.000000000.00000000-10.4775000-0.5715000020.000000003.17500000-0.571500000.00000000-9.52500000-0.5715000030.000000004.12750000-0.571500000.00000000-8.572500000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------反力计算结点约束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000008.572500000.000000008.5725000090.00000000.0000000020.0000000013.65250000.0000000013.652500090.00000000.0000000030.0000000013.65250000.0000000013.652500090.00000000.0000000040.000000008.572500000.000000008.5725000090.00000000.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------3、受力验算方木的弹性模量为E=9*103MPa；I=bh3/12＝0.1*0.13/12=833cm4=0.833*10-5m4；W=bh2/6=10*102/6=167cm3=1.67*10-4m3；=1\*GB3①、抗弯验算Mmax=0.67KN·mσ=Mmax/W=0.67/(1.67×10-4)=5749KPa＝4.01MPa<［σ］=12MPa强度满足要求=2\*GB3②、抗剪验算Vmax＝10.48kNτmax＝3Vmax/(2bh0)=3×7.11×1000/(2×100×100)＝1.58N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2=3\*GB3③、挠度验算fmax=Pl/348EI=6.35×0.25/(348×9×103×0.838×10-5)=0.271mm<[f]=600/400=1.5mm挠度满足要求（4）支座反力计算Rmax=13.65KN（四）、立杆验算1、立杆轴向荷载计算据《路桥施工计算手册》，采用￠48*3.5钢管作支架，当横杆步距为1.2m时，对接立杆的容许荷载[N容]=33.1KN。2、荷载组合=1\*GB3①、腹板下荷载组合g=1.2*(g1-1+g2+g3+g4-2+g5-2)+1.4*(g6+g7+g8)=1.2*(57.2+0.22+0.2+0.26+1.03)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=78.4KN/m2=2\*GB3②、箱体下荷载组合g=1.2*(g1-2+g2+g3+g4-1+g5-1)+1.4*(g6+g7+g8)=1.2*(12.2+0.22+0.2+0.13+0.51)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=23.6KN/m2腹板下立杆底部承受竖向荷载为:N=0.25*0.6*78.4KN/m2=11.8KN＜[N容]=33.6KN；箱体下立杆底部承受竖向荷载为:N=0.7*0.6*23.6KN/m2=9.9KN＜[N容]=33.6KN；结论:单根立杆承受荷载满足容许荷载要求。2、立杆稳定性验算立杆的计算长度L0L0=120cm截面回转半径Ii=1.58cm截面积AA=4.89cm2截面抵抗矩WW=5.08cm3钢材的抗压设计强度σ[σ容许]=215Mpa长细比λλ=L0/i=120/1.58=76轴心受压构件的稳定系数φ=0.715则立杆的稳定性按下列公式计算:N/(φ*A)=11.8*1000/(0.715*4.89*10-4)/106=33.75Mpa＜[σ容许]=215Mpa结论：支架立杆的稳定性满足要求。（五）、I56b工字梁纵向受力分析根据平面布置，门洞工字钢纵梁跨径为9.7米，承受来自立杆传递的集中荷载，N＝11.8KN，立杆间距为0.6米。工字钢纵梁最不利受力图1、基本参数单跨梁型式简支梁荷载布置方式1-6单跨梁长L(m)10.2c(m)0.6恒载标准值Pgk(KN)：8.8活载标准值Pqk(kN)：0.83恒载分项系数γG1.2活载分项系数γQ1.4挠度控制1/250材质Q235X轴塑性发展系数γx1.052、I56a工字钢纵梁截面计算截面类型工字钢截面型号56a号工字钢截面面积A(cm2)135.25截面惯性矩Ix(cm4)65585.6截面抵抗矩Wx(cm3)2342.31自重标准值gk(kN/m)1.041抗弯强度设计值[f](N/mm2)215抗剪强度设计值τ(N/mm2)125弹性模量E(N/mm2)2060003、计算简图：承载能力极限状态：P=γG×Pgk+γQ×Pqk=1.2×8.8+1.4×0.83=11.722KN正常使用极限状态：P'=Pgk+Pqk=8.8+0.83=9.63KN4、内力验算=1\*GB3①、抗弯验算Mmax=P×L×((L/c)2+1)/(8×(L/c))=11.722×10.2×((10.2/0.6)2+1)/(8×(10.2/0.6))=254.954KN·mσ=Mmax/(γxW)=254.954×106/(1.05×2342.31×1000)=103.664N/mm2≤[f]=215N/mm2满足要求！=2\*GB3②、抗剪验算Vmax=P×L/(2×c)=11.722×10.2/(2×0.6)=99.637KNτmax=Vmax[bh02-(b-δ)h2]/(8Izδ)=99.637×1000×[166×5602-(166-12.5)×5182]/(8×65585.6×10000×12.5)=16.513N/mm2≤[τ]=125N/mm2满足要求！=3\*GB3③、挠度验算νmax=p'×(5×(L/c)4+2×(L/c)2+1)/(384×(L/c)3)×L3/(E×Ix)=9.63×(5×(10200/600)4+2×(10200/600)2+1)/(384×(10200/600)3)×102003/(206000×655856000)=0.017mm≤[ν]＝L/250=10.2×1000/250=40.8mm满足要求！=4\*GB3④、支座反力RA=P×L/(2×c)=11.722×10.2/(2×0.6)=99.637KNRB=P×L/(2×c)=11.722×10.2/(2×0.6)=99.637KN（七）、双拼I36b工字钢横梁1、受力分析工字钢承受来自纵向梁传递的荷载，按最不利受力计算原则，双拼工字钢横梁按简支梁受力计算，每条纵向梁传递的荷载取最大值，即P＝99.637。取中间两跨简支梁进行计算（偏安全），当腹板处于跨中位置时，受力最不利。2、内力计算，采用力学求解计算器进行受力计算，得：=1\*GB3①、受力图=2\*GB3②、弯矩图，Mmax=208.33KN·m=3\*GB3③、剪力图,Qmax=379.9KN=4\*GB3④、支座反力最大反力Rmax＝641.07KN内力计算杆端1杆端2----------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.00000000320.7467250.000000000.00000000-379.922274-208.33132420.00000000261.151394-208.3313240.00000000-339.8776050.00000000-----------------------------------------------------------------------------------------------反力计算结点约束反力合力支座----------------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩-----------------------------------------------------------------------------------------------10.00000000320.7467250.00000000320.74672590.00000000.0000000020.00000000641.0736690.00000000641.07366990.00000000.0000000030.00000000339.8776050.00000000339.877605