边跨拱肋支架设计计算书

附件：边跨拱肋支架设计计算书边跨拱肋支架设计计算书【1】工程概况奉化江大桥边跨拱肋在设计上为系杆提供锚固端平衡主拱推力而设置，边跨为跨径55m拱形结构，拱轴线由直线段和两段圆弧组成，由拱肋端部起13.076m为直线，由直线端部起水平长度7.024m为第一段圆弧，圆弧的半径为48.111m，由第一段圆弧结束到拱脚为第二段圆弧线，圆弧半径为83.7m。边跨拱肋采用矩形截面，宽度为2.2m，高度由端部4.1m渐变到拱脚处5m。半跨计算跨径为55m，矢高14.108m，矢跨比为1/7.797。拱肋内布置预应力钢束，钢束上下两层，上层钢束在拱肋端部系杆下方张拉锚固，由中跨位置起开始上弯，于拱脚位置距顶面50cm伸入主墩并锚固，下层钢束在拱肋端部为锚固端，钢束沿拱肋下沿布置并穿过主墩和主拱拱脚结合段张拉锚固于结合段承压板。边跨拱肋布置有牛腿用以放置边跨横梁，牛腿全高1.6m，横桥向1m，顺桥向0.8m，间距6m。两片拱肋间设置一混凝土小横梁，横梁高1.6m，宽0.8m。边跨拱肋混凝土标号为C60，一片边拱肋设计混凝土数量525m³，全桥8片边跨拱肋混凝土数量共4200.2m³。端横梁采用钢筋混凝土结构，主体截面为矩形截面，截面尺寸为3m(宽)×3.39~3.65m(高)，端横梁设单向2.0%的横坡。端横梁采用C60混凝土，一道端横梁混凝土用量137.3m³，全桥四道共549.2m³。边跨拱肋采用钢管支架现浇施工方法。奉化江大桥拱肋采用钢管支架法进行混凝土现浇施工，支架自上而下分别为：竹胶板底模、10×10cm方木、I25工字钢、4HN400×150型钢、横梁（2[40）及Φ600×8mm钢管桩，钢管桩采用振动锤施工工艺。【2】设计计算〖2.1〗设计荷载分析根据《公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）》5.2.6条，计算模板、支架时，应考虑下列荷载，并按5.2.6表进行组合。(1)模板、支架和拱架自重：a、外模（包括侧模支撑架）：按q1a=1.5KN/m考虑支架自重靠近辅墩位置，按钢管桩最高考虑，a、分配横梁（I25）：q1b=0.38KN/mb、纵梁（321型贝雷梁）：q1c=0.9KN/mc、下横梁（2[40）：q1d=0.59KN/md、钢管桩（φ600×8）：q1e=1.17KN/m(2)新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力：q2=60.6KN/m(3)施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载：根据《路桥施工计算手册》P172，按q3=2.5kN/m2考虑（施工中要严格控制其荷载量）(4)振捣混凝土时产生的荷载：振捣混凝土垂直面荷载：q4=2.0kN/m2(5)其他可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等,q7=0.3kN/m2。〖2.2〗底模板验算（1）荷载组合（面荷载全部换算成线荷载）底模板自重：q1=0.3kN/m砼自重：q2=112.8kN/m2施工人员及堆放荷载标准值：q3=2.5kN/m振捣混凝土产生荷载：q4=2.0kN/mq=1.2×（0.3+112.8）+1.4×（2.5+2.0）=142.02kN/m2（2）计算参数：模板厚15mm，计算宽度取1m；E=9000N/mm2;I板=1000×153/12=2812500mm4;W板=1000×152/6=37500mm3；[σ竹胶板]=11MPa；[τ木]=1.4MPa，木楞间距100mm。（3）计算图示（按四等跨计算）：（5）抗弯强度验算：M板=0.125ql2=0.125×142.02×0.12=0.1775kN.mσ板=M板/W板=0.1775×106/37500=4.73MPa<[σ木]=11MPa,满足要求。（6）抗剪强度验算：Q板=0.5ql=0.5×142.02×0.1=7.101kNτ板=Q板/A板=7.101×103/(1000×15)=0.474MPa<[τ木]=1.4MPa,满足要求。（7）刚度验算：q=1.2×（0.3+112.8）×1.0=135.72kN/mω板=0.632ql4/100EI=0.632×135.72×1004/（100×9000×2812500）=0.004mm<100/400=0.25mm,满足要求。〖2.3〗梁底模板小楞验算（1）荷载组合（面荷载全部换算成线荷载）模板自重：q1=1.2kN/m砼自重：q2=112.8kN/m施工人员及堆放荷载标准值：q3=2.5kN/m振捣混凝土产生荷载：q4=2.0kN/mq=（1.2×（1.2+112.8）+1.4×（2.5+2.0））×0.1=14.31kN/m（2）计算参数：小楞截面尺寸：100mm×100mm；E=9000N/mm2;I小楞=100×1003/12=8.33×106mm4;W小楞=100×1002/6=1.67×105mm3；[σ木]=11MPa；[τ木]=1.4MPa。分配梁（I25）间距300mm。（3）计算图示（按四等跨计算）：（5）抗弯强度验算：M小楞=0.125ql2=0.125×14.31×0.32=0.161kN.mσ小楞=M小楞/W小楞=0.161×106/(1.67×105)=0.964MPa<[σ木]=11MPa,满足要求。（6）抗剪强度验算：Q小楞=0.5ql=0.5×14.31×0.3=2.147kNτ小楞=Q小楞/A小楞=2.147×103/(100×100)=0.2147MPa<[τ木]=1.4MPa,满足要求。（7）刚度验算：q=1.2×（1.2+112.8）×0.3=41.04kN/mω小楞=0.632ql4/100EI=0.632×41.04×3004/（100×9000×8.33×106）=0.03mm<300/400=0.75mm,满足要求。〖2.4〗分配梁（I25）受力验算（1）计算参数：分配梁（大楞）截面尺寸：E=2.1×105N/mm2;I大楞=5.02×107mm4;Sx=2.307×105mm3;W大楞=4.02×105mm3;δ=8mm;[σ钢]=140MPa；[τ钢]=85MPa。（2）计算模式：因分配梁为横桥向布置，跨径为120cm（小横梁处）和175cm（拱肋处）的简支梁，荷载：按跨中最大线荷载及最大跨度进行计算；跨径为175cm：q大楞max=（1.2×（1.2+112.8）+1.4×（2.5+2.0））×0.3×1.6=75.13kN/m（3）强度验算：Q大楞＝0.5qL=0.5×75.13×1.75=65.74kNτ大楞==QSx/Ixδ=0.6574×105×2.307×105/5.02×107×8=37.76MPa<[σ钢]=85MPa，满足受力要求。M大楞＝0.125ql2=0.125×75.13×1.752=28.76kN.mσ大楞=M/W=2.876×107/4.02×105=71.54MPa<[σ木]=140MPa，满足要求。（4）刚度验算：跨径为175cm：F大楞max=1.2×（1.2+112.8）×1.75×0.3=71.82kNω大楞=8Fl3/384EI=8×71.82×103×17503/（384×2.1×105×5.02×107）=0.76mm<1600/400=4mm；满足要求〖2.5〗纵梁（贝雷梁及H型钢）验算拱肋支架纵梁在直线段为贝雷梁，圆曲线段采用HN400型钢；贝雷梁为2×2排设计，即贝雷梁为单层2片一排，共二排，跨径为9m；HN400型钢为2×2排设计，即型钢为单层2片一排，共二排，跨径为6m。（1）计算参数：贝雷梁型号为321型：[M]=788.2KN.m;[Q]=245.2KN;HN400×150型钢：E=2.1×105N/mm2;Ix=1.8095×108mm4；Sx=5.172×105mm3;Wx=9.0477×105mm3;δ=8mm;[σ钢]=140MPa；[τ钢]=85MPa。（2）计算模式：纵梁为顺桥向布置，贝雷梁跨径为900cm，型钢为600cm；荷载：按跨中最大线荷载及最大跨度进行计算；qmax=（1.2×（1.2+112.8）+1.4×（2.5+2.0））÷4=35.775kN/m（3）强度验算：1）贝雷梁强度验算Mmax＝0.125ql2=0.125×35.775×92=362.220kN.m<[M]=788.200KN.mQmax=0.5ql=0.5×35.775×9=160.987KN<[Q]=245.200KN贝雷梁受力满足要求。2）HN400型钢强度验算Mmax＝0.125ql2=0.125×35.775×62=160.988kN.mσ=M/W=160.988×106/9.0477×105=17.793MPa<[σ钢]=140MPaQmax=0.5ql=0.5×35.775×6=107.325KNτmax=QSx/Ixδ=1.07325×105×5.172×105/1.8095×108×8=38.345MPa<[σ钢]=85MPa型钢受力满足要求（4）刚度验算Fmax=0.5×1.2×（1.2+112.8）×6÷4=102.600kNω大楞=8Fl3/384EI=8×1.026×105×60003/（384×2.1×105×1.8095×108）=12.15mm<6000/400=15mm综上所诉，经计算模板及支架上部结构强度及刚度均满足受力要求。〖2.6〗钢管桩入土深度计算1、单根钢管桩受力计算每跨共有4根钢管桩，所有荷载由线(面)荷载转换成集中荷载分别由4根钢管桩支撑，则每根钢管桩承受跨度9m及6m内所有荷载的四分之一,则单根钢管受力为:荷载取值如下：砼自重：G1=(5×2.2×26)×（9+6)/4=1072.50KN；模板自重（包括底侧模）：G2=[0.8×5×2×（9+6）+0.3×(9+6)]/4=31.13KN分配横梁自重：G3=[(31+21)×3.4×38.1]/4=1684.02kg=16.84kN纵梁自重（按最段计算）：G4=(270×12+54.1×6×4)/4=1134.6kg=11.35KN施工人员及堆放荷载标准值：G5=[2.5×2.2×(9+6)]/4=20.63kN振捣混凝土产生荷载：G6=[2.0×2.2×(9+6)]/4=16.50kN则每根钢管桩承受轴力荷载为：2、钢管桩沉桩深度计算：由公式临时支架钢管桩：φ600×8mm，具有承载力的入土深度均考虑为L：由于很小可忽略。根据《天津市市政工程设计研究院钻孔柱状图》——孔号：FHQ3、FHQ7、FHQ11及FHQ15地质情况可知，除开淤泥层外，桩侧阻极限标准值最小的土质为淤泥质粉质粘土，为安全考虑，采用桩侧阻极限标准值最小且土层厚度最大的点来计算钢管桩入土深度有助于保证钢管桩的承载能力；从FHQ3、FHQ7、FHQ11及FHQ15四个柱状图中得知FHQ7