跨铁路支架及门洞计算书

PAGE731-跨铁路支架及门洞计算书一、工程概况某大桥全桥左右幅各项24跨，其中左右幅第三跨跨万南铁路，上部结构为钢叠合梁，跨径为57米。一片中主梁依设计重量为106.2T,一片边主梁依设计重量为98.31T。桥梁设计线与万南铁路斜交，斜交角度153度（右角）钢叠合梁底距铁路路基8.5米。某大桥第三跨跨万南铁路部分设置铁路通行门洞。二、计算依据《重庆南川至万盛高速公路采动影响区专项变更设计》《实用土木工程手册》《公路桥涵设计手册基本资料》《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）《路桥施工计算手册》三、支架布置和计算(一)支架布置支架采用碗扣搭设，碗扣立杆外径为φ48钢管，壁厚3.5mm。支架横间距为0.9米;纵向间距均为0.9米。支架搭设步距为1.2m，支架搭设宽度较边梁每边宽1.5m。每根立杆下端均设定C20混凝土垫层，厚200mm，用以扩散立杆下端应力。立杆顶端安装可调式Ｕ形支托，先在支托内安装横桥向方木大楞（15cm×15cm），再在方木大楞上安装纵桥向方木小楞（10cm×10cm），间距为0.3m，其上满铺15mm竹胶板。支架顶口及底口分别设顶调与底调，在支架上加设距地面20cm的纵、横向扫地杆；同时在支架的内部、外围的全部长度和宽度上连续设置竖向、水平剪刀撑。具体布置见“支架构造示意图”支架构造示意图(二)支架计算2、支架计算2.1荷载分析①扣件式钢管支架每米长自重，包括立柱、纵向水平杆、横向水平杆、支承杆件、扣件等，见表1。表1扣件式钢管截面特性外径d(mm)壁厚t(mm)截面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i（mm）每米长自重（N）483.54.89*1021.219*1055.08*10315.7838.4所有钢材均为A3钢，根据《路桥施工计算手册》P176-P177规定，A3钢材容许应力分别为弯曲应力[σw]=145MPa②按一片中主梁重量106.2T，梁底宽1.0米、计算跨径长56米，由此算出：一片中主梁每平米重：106.2/(1×56)=1.896KN/m2。③施工人员、施工料具堆放、运输荷载:2.0kN/m2荷载组合计算强度时:1.2×②+1.4×③计算刚度时:1.2×②2．2竹胶板检算竹编胶合模板厚度为δ＝15mm,直接搁置于间距L=0.3米的方木小楞上,按三跨连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。竹胶板单位长度(1.0米)板宽所承受荷载：q竹=0.3m×1.0m×0.015m×9.5KN/m3/0.3m=0.143kN/m式中竹胶板容重取9.5KN/m3q=(1.2×1.896+1.4×2.0)×0.3×1/0.3+0.143=5.218kN/m(2)截面参数及材料力学性能指标W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm竹胶板容许应力[σ]=80MPa,E=6×103MPa。(3)竹胶板a强度Mmax＝-0.1ql2＝-0.1×5.218×0.3×0.3＝-0.047KN·mσmax＝Mmax/W＝0.047×106/（3.75×104）=1.252MPa≤[σ0]满足要求b刚度f＝0.677×ql4/(100EI)＝0.677×5.218×3004/(100×6×103×2.81×105)＝0.169mm≤[f0]＝300/400＝0.75mm满足要求2.3方木小楞计算小楞方木搁置于间距0.9米的方木大楞上,小楞方木规格为100*100mm,小楞亦按三跨连续梁计算.(1)、荷载组合q1=(1.2×1.896+1.4×2.0)×0.3×0.9/0.9+6×0.1×0.1×0.9/0.9+0.143×0.9/0.9=1.726kN/m(2)、截面参数及材料力学性能指标W=a3/6=1003/6=1.67×105mm3I=a4/12=1004/12=8.33×106mm3方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则：[σ]＝12×0.9＝10.8MPa,E=9×103×0.9=8.1×103MPa。(3)、强度、刚度验算a强度Mmax＝-0.1×q1l2＝-0.1×1.726×0.92＝-0.140KN·mσmax＝Mmax/W＝0.14×106/（1.67×105）=0.837MPa≤[σ]=10.8MPa满足要求b刚度f＝0.677ql4/(100EI)＝0.677×1.726×9004/(100×8.1×103×8.33×106)＝0.114mm≤[f0]＝900/400＝2.25mm满足要求2．4方木大楞计算大楞按简支梁计算。(1)、荷载组合小楞所传递给大楞的集中力为：P1=1.726×0.9=1.553kN大楞方木自重：g＝6×0.15×0.15×1.000＝0.135kN/m式中木材容重为6KN/m3(2)、截面参数及材料力学性能指标W=a3/6=1503/6=5.63×105mm3I=a4/12=1504/12=4.22×107mm3方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则：[σ]＝12×0.9＝10.8MPa,E=9×103×0.9=8.1×103MPa。(3)、强度、刚度验算计算简图：a强度按最大支座反力布载模式计算：支座反力R＝(1.553×4+0.135×0.9)/2=3.167KN按跨中最大正应力布载模式计算：最大跨中弯距Mmax=3.167×0.45-0.135×0.452/2-1.553×0.3＝0.945KN·mσmax＝Mmax/W＝0.945×106/（5.63×105）＝1.679MPa≤[σ]=10.8MPa满足要求b刚度按叠加原理用最大正应力布载情况计算f＝Pl3/(48EI)+Pal/(24EI)×(3-4a2)+5ql4/(384EI)＝1.726×1000×9003/（48×8.1×103×4.22×107）+1.726×150×1000/(24×8.1×105×4.22×107)×(3-4×1502)+5×0.143×9004/(384×8.1×103×4.22×107)=0.07669-0.00284(算出来是负的怎么办)+0.00357=0.083mm≤[f0]＝600/400＝1.5mm满足要求2．5满堂支架计算每根立柱所承受的轴向力：P1=2R=6.334KN满堂式碗扣支架按9米高计，其自重为：g=9×0.0384=0.346KN单根立杆所承受的最大轴向力为：N=3.167×2+0.346=6.68kN(1).立杆稳定性：横杆步距为1.2m，故立杆计算长度为1.2m。长细比λ=L/i=1200/15.78=76。φ=0.676，则：[N]=φA[σ]=0.676×489×145=47.931kNN<[N]满足要求(2).强度验算：σa＝N/（φAji）=3.513×1000/(0.676×489)=10.627MPa≤[σa]=145MPa满足要求(3)地基基础验算C20砼上表面的压应力：清除场地内的杂物，在原地面上填筑1m厚碎石土基并推出1%的单向坡，压路机分层碾压，压实度要求达到95%以上，在压实后的土基上浇筑20cm厚C20砼进行硬化。砼抗压强度fc＝11MPa。上部结构传至基础顶面的轴心力为N=6.68kNA=π×0.0482/4=0.002m2σmax=N/A=6.68×103/(0.002×106)=3.34MPa≤[fc]满足要求地基承载力：S=πR2=3.142×(0.20+0.048+0.20)2=0.631m2单根立杆所承受的最大轴向力为：N砼=0.613×0.2×24=2.942KNN=6.68+2.942=9.622KNP=N/S=9.622/0.631=15.249KPa＜[260KPa]实测值地基承载力满足要求。四、门洞布置及计算1.门洞布置跨铁路设置门洞1个，门洞净宽8m，高8m。沿铁轨两侧设置钢管门柱。门柱下部为C25钢筋混凝土条形扩大基础，扩大基础顶面预埋16mm厚钢板，钢板尺寸为400mm×400mm。门柱与钢板之间焊接，焊接方式为围焊，四周设加劲缀板。门柱钢管采用热轧无缝钢管，直径Φ351mm，壁厚10mm。门洞立柱沿铁路两侧各设48根,立柱间距1.8m，每根立柱上部设封口钢板，钢板厚10mm。每排门柱上设一道32b号工字钢横梁（横桥向），横梁上依次布设56a号工钢纵梁（纵桥向），间距0.6米。其上铺放10cm×10cm方木小楞，间距为0.3m，方木小楞上满铺15mm竹胶板。所有型钢间连接点均点焊加固，横梁接缝避开最大弯矩处，同时接缝要采用加强钢板焊接。各向型钢横纵梁间设联系杆，提高传力体系整体性。门洞顶部搭设不透水防护棚，保证下部行车及行人安全。各种钢管及型钢必须是有生产资质的厂家生产，质量标准要满足相关规范要求。使用前要逐件进行外观和质量检查，决不允许有裂痕、变形或锈蚀等缺陷的构件使用。2.门洞计算跨铁路门洞，净宽8m，斜宽8.98m，净高8m，跨越门洞纵梁为56a号工字钢，纵梁间距0.6m，计算跨径8.4m。纵梁：I=65590cm4，E=2.1×105MPa，W=2342cm3,单位重量106kg/m。横梁：I=11080cm4，E=2.1×105MPa，W=692cm3,单位重量57.7kg/m。门柱:A=1.071×104mm,i=120.61mm,g=0.841KN/m2．1纵梁计算纵梁按简支梁计算。(1)、荷载组合小楞传递给纵梁的集中力为：P=R=q1×0.6/2=1.726×0.3=0.518kN纵梁自重：g=1.06KN/m(2)、纵梁力学性能指标I=65590cm4，E=2.1×105MPa，W=2342cm3(3)、纵梁计算简图：小楞的间距是0.3，按均布荷载计算。纵梁上布置281根小楞，则g2=281×0.513/8.4=17.328KN/ma强度支座反力R=（1.06+17.328）×8.4/2=77.231KN最大跨中弯距Mmax＝q1l2/8+q2l2/8=（1.06+17.328）×8.42/8=2.041×4.2-1.06×4.22/2-3.198×(3.6+2.7+1.8+0.9)＝162.182KN·mσmax＝Mmax/W＝162.182×106/2.342×106＝69.249MPa≤[σ]=145MPa满足要求b刚度按叠加原理用最大正应力布载情况计算：f1＝5q1l4/(384EI)＝5×1.06×84004/(384×2.1×105×6.559×108)0.499mmf2＝5q2l4/(384EI)＝5×17.328×84004/(384×2.1×105×6.559×108)=8.155mmf=f1+f2=0.499+8.155=8.654mm≤[f0]＝8400/400＝21mm满足要求2．2横梁计算横梁承受由纵梁传来的力，由于门洞立柱间距为1.8m，则按三跨连续梁计算。(1)、强度Mmax=-0.311×Pl-0.1×ql2=-0.311×77.231×1.8-0.1×0.577×1.82=-43.047KN·mσmax＝Mmax/W=43.047×106/6.92×105=62.207Mpa≤[σ]=145MPa满足要求(2)、刚度按叠加原理用最大正应力布载情况计算：f＝0.677×ql4/(100EI)+1.883×Pl3/(100EI)+1.146×Pl3/(100EI)＝0.677×0.577×1000×18004/（100×2.1×105×1.108×108）+1.883×77.231×1000×18003/（100×2.1×105×1.108×108）+1.146×77.231×1000×18003/（100×2.1×105×1.108×108）=2.348mm≤[f0]＝1800/400＝4.5mm满足要求2.3门柱承受轴向力每根立柱所承受的轴向力由横梁传递的集中力：N=2R=2×(77.231×3+0.577×1.8)/2=232.732KN门柱计算长度L=8-0.56-0.32-0.5-0.016-0.016=6.588m自重为：g=6.588×0.841=5.54KN单根立柱所承受的最大轴向力为：N=232.732+5.54=238.272kN(3).门柱稳定性：门柱计算长度为6.3m。长细比λ=L/i=6300/120.61=52,查表内插得：φ=0.783，则：[N]=φA[σ]=0.783×1.071×104×145=1135.35kNN<[N]满足要求(4).强度计算：单根立柱所承受的最大轴向力为：N=238.272kNA=0.4×0.4=0.16m2σa＝N/φAji=238.272×1000/0.783×1.071×104=28.413MP