边跨现浇直线段支架设计钢管计算书

钢管桩计算书边跨现浇直线段支架设计计算一、计算何载（单幅）1、直线段梁重：15#、16#、17#混凝土方量分别为22.26、25.18、48m3。端部1.0范围内的重量，直接作用在墩帽上，混凝土方量为：V=1×[×2.5+2×3×0.15+2×2×0.25／2+2××1－×]=m3作用在支架的荷载：G1=（22.26+25.18+48－16.125）×22800×KN2、底模及侧模重（含翼缘板脚手架）：估算G2=130KN3、内模重：估算G3=58KN4、施工活载：估算G4=80KN5、合计重量：G5=1957.78+130+58+80=2226KN二、支架形式支架采用Φ800mm（壁厚为10mm）作为竖向支承杆件。纵桥向布置2排，横桥向每排2根，其中靠近10#（13#）墩侧的钢管桩支承在承台上，与墩身中心相距235cm，第二排钢管桩与第一排中心距为550cm，每排2根排的中心距离为585cm。钢管桩顶设置砂筒，砂筒上设纵横向工字钢作为分配梁，再在纵梁上敷设底模方木及模板。钢管桩之间及钢管桩与墩身之间设置较强的钢桁架梁联系，在平面上形成框架结构，以满足钢管桩受载后的稳定性要求，具体详见“直线段支架结构图”。根据支架的具体结构，现将其简化成力学计算模型，如下图所示：三、支架内力及变形验算1、横梁应力验算：横梁有长度为，采用2I56a工字钢，其上承托12根I45a工字钢。为简化计算横梁荷载采用均布荷载。（1）纵梁上面荷载所生的均布荷载：Q1=2226÷2÷m（2）纵梁的自重所生的均布荷载：Q28×(1.15+5.5/2)×11÷12.25=N/m（3）横梁自身的重量所生的均布荷载：Q3=2×=N/m（4）横梁上的总均布荷载：N/mλfC=fD=（-1+6λ2+3λ3）=(-1+6×2+3×3)×=fE=(5-24λ2)=(5-24×2)×(-2.18)=(向上)通过以上计算可知，横梁在均布荷载作用下，跨中将出现向上的拱度。虽然实际上是中部受力大，悬臂端受力小，使理论计算值出现了假象，但仍有必要将跨距作适当调整，以期受力更加合理。fE=(5-24λ2)=(5-24×2)×(-1.301)=通过强度及刚度计算,可见I56a较富余,为更趋合理,将横梁由2I56a为2I50afC=fD×65576／46472=cmfE×65576／46472=-cm(1)纵梁上面荷载所生的均布荷载:q1=2226÷÷×≈28kN/mq1=28×kN/m(2)纵梁的自重q2kN/m(3)纵梁上的总均布荷q=q1+q2kN/(5)应力验算σmax==pa<τmax==2pa<(6)刚度验算λfC=fD=(-1+6×2+3×3)×(-0.7102)=(向上)fmax=(5－24×2)×3.9507=<通过计算证明选用型钢的安全储备过大,拟将I45a改为I40a进行第二次试算,为简化计算,Qmax、Mmax及q均沿用改变前的数值。σmax=Mpa<τmax=pa<fC=fD×32241／21714=－（向上）fmax×32241／21714=cm<四、钢管桩设计与验算钢管桩选用Ф800，δ=10mm的钢管，材质为A3×108Kpa,I=(4－4×10-3M4。依据10#或13#墩身高度和周边地形，钢管桩最大桩长按30m考虑。1、桩的稳定性验算桩的失稳临界力Pcr计算Pcr==kN2、桩的强度计算桩身面积A=（D2－a2）=（802－782）=2钢桩自身重量P×30×102×=5844kgkNб×102／248.18=259.98kg／cm2Mpa3、桩的入土深度设计通过上述计算可知，每根钢管桩的支承力近660kN，按规范取用安全系数k=2.0，设计钢管桩入土深度，则每根钢管桩的承载力为660×2=1320kN，管桩周长U=π×0.8=2.5133m。依地质勘察报告，河床自上而下各层土的桩侧极限摩擦力标准值为：第一层砂砾土厚度为3.4m，标贯N=8.1～12.3；估推τ=30～40Kpa第二层砂粘土厚度为6～23m，黄褐色、湿、硬塑，标贯N=23；τ=75Kpa第三层强风化石英片岩厚度为4～6m，黄褐色，标贯N25～43；τ=75KpaN=∑τiuhiN=30××3.4+75××6+80××h3=1320kN=256.36+1086.0+201h3=1320kN`解得h3证明钢管桩不需要进入第三层土，即满足设计承载力，此时桩尖标高为：64.12－3.4－6.0=m钢管桩实际入土深度：∑m4、打桩机选型拟选用DZ150，查表得知激振动900kN，空载振幅≮0.8mm，桩锤全m，电机功率150kw。5、振动沉桩承载力计算按前苏联b.π塔尔尼科夫，根据所耗机械能量计算桩的容许承载力={+Q}m—m1—振动体系的质量m1=Q/gQ1—振动体系重力Ng—重力加速度=981cm/s2AX—振动沉桩机空转时振幅AX=M/Q=2800×102／90000=cmM—振动沉桩机偏心锤的静力矩N.cmμ—振动沉桩机振幅增大系数μ=An/AxAn－振动体系开始下沉时振幅取cmf—振动频率f=n/60=800/60=13.33转/Sa—振动沉桩机最后一击的实际振幅取1.0cmν—沉桩最后速度取5cm/minα1—土性质系数，查表得α1=20β1—影响桩入土速度系数，查表得β1=[p]={+9×104}={+9×104}=××106=749077N=749K通过上述计算及所选各项参数说明：1）DZ150型振动打桩机，是完全能够满足本设计单桩承载力的。2）DZ120型振动打桩机，也是可以满负荷工作，达到本设计要求的。6、钢管桩加工质量控制虽是临时结构，但钢管桩是边跨直线段现浇支架的重要受力构件，它的加工制作及安装质量好坏，直接关系到能否顺利沉桩及支架的使用安全，故有必要按有关国家规范和文献资料提及的技术标准，作如下要求：（1）钢管的材质为Q235，可以是直缝焊接管也可以是螺旋焊缝管，但所用材质的力学性能都应符合国家相关标准。（2）直焊缝管采用平板卷制加工。加工时两侧边缘须予弯头，以消除平板在卷板机上卷制时，两侧边缘的直线段。（3）钢管桩的轴线方向应和钢板轧制的方向一致。（4）钢管接长时，两侧纵向焊缝应有较大的距离，切忌十字焊缝。（5）需采取有效措施保证并检查焊缝质量。钢管制作允许偏差7、沉桩施工中须注意的问题：容许承载[R]=0.12Mpa=12T/m2基础面积A==22基础边长b==2.45m按扩散角45°计算基础厚度h=(2.6-0.8)/2=采用h=可以预估，在底模放样时抛高，所以该支架毋庸预压，所需要预压的是10#墩的直线段支架。1、预压荷载：按实际荷载的倍超载预压。∑G=2226×1.3=2893KN2、预压方式：加载预压时，工字钢上铺设10×10cm木方，似用砂袋作为压重，砂袋用汽车倒运并过磅称量，按施工时荷载实际分布情况摆放,在有条件的情况下也可考虑用浮箱注水预压3、预压控制：采用时间和沉降量双控的方式进行预压控制。（1）时间控制：静压5天以上，稳定状态2天。（2）沉降控制：在支架的工字钢上分别布设10个测点，用于沉降观测。在加载前、加载完每12小时观测一次，直到24小时的累计沉降量≯2mm卸载，卸载后，按测得的弹性和非弹性沉降量及设计标高，确定立模标高，作为底模放样依据，报验上级及监理批准。七、边跨合扰段对支架的影响：合扰段的实际施工荷载是平均分担在支架及悬臂端上的，分配在支架上的重量约为230KN。该荷载按支架计算简图，将完全由靠河心的两根钢管桩