桥梁临时施工结构计算(唐冕)

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桥梁临时施工结构计算2016.11*************1目录1、满堂支架计算2、墩梁式支架计算3、挂篮设计与计算(包括三角形与菱形挂篮)4、悬臂施工0#块、现浇段及合拢段计算5、钢栈桥的设计与计算6、基坑防护措施及稳定性7、围堰与施工平台的设计与检算21、满堂支架计算模板为一次使用,支架可支架现浇法主要适用于浇注孔径较少、工期不太紧的桥梁,其施工较灵活,适合于一些桥墩高度较矮(10m以下)的桥梁。支架主要采用贝雷梁、碗扣式支架、六四式军用梁等。施工流程简单:在支架上立模板、绑扎钢筋、浇注混凝土并张拉预应力钢筋、支架需设置砂箱等特殊落梁措施。3支架可以拆卸反复使用,节省部分费用。就地浇注是在支架上安装模板、绑扎及安装钢筋骨架、预留孔道,并在现场浇注混凝土与施加预应力的施工方法。近年来由于临时钢构件及万能杆件的大量使用,在一些弯桥、变宽桥等异形桥梁,或是一些边远地区的中小跨径桥梁中广泛使用。1、满堂支架计算4算例1-1(海口某酒店景观桥-多跨35m连续梁支架)本桥采用满堂支架法施工,通过钢管立柱、纵横梁、贝雷梁、满堂支架形成施工平台。施工平台的支架基础管桩采用直径630mm、壁厚8mm的钢管桩,横向每排8根,钢管桩中心距为3~3.5m;垫梁采用双I40b工字钢。P0桥台至P16桥墩支架纵梁采用贝雷梁,P16桥墩至P19桥台支架纵梁采用I56工字钢。5满堂支架算例1-1第一联至第四联贝雷梁采用间距45cm双拼共20组,梁横截面中心线两边12组横向净间距0.8m(中心间距1.25m),翼缘两边上8组净间距为1.1m(中心间距1.55m);第五联I56工字钢横向中心间距腹板下为0.6m,空箱底板下为1.2m,翼缘板下为1.8m。分配梁采用I20工字钢,中心距为40cm。67分配梁顶铺12cm×10cm方木,中心距60cm;方木顶搭设满堂支架为梁中部横向60cm×纵向90cm×竖向60cm,梁端部为横向60cm×纵向60cm×竖向60cm;支架顶纵向铺设10#槽钢,中心距60cm,槽钢上横向铺设10×10cm方木,中心距30cm。满堂支架算例1-1满堂支架算例1-1图1.1第一至四联主梁支架方案立面图(单位:m)8图1.2第一至四联主梁支架方案侧面图(单位:mm)满堂支架算例-19计算依据•《海南省海口市海口湾灯塔大酒店景观桥施工图》•《路桥施工计算手册》(人民交通出版社)•《桥涵》下册(人民交通出版社)•《钢结构设计规范》(GB50017-2003)•《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTDD63-2007)•《装配式公路钢桥多用途使用手册》•《竹胶合板模板》(JG/T156-2004)•其他有关技术规范、规程及技术资料计算软件采用MidasCivil软件进行计算。满堂支架算例1-110满堂支架算例1-1(1)方木(12cm×10cm):截面面积A=120cm2,截面模量W=240cm3,截面惯性矩I=1440cm4,方木(10cm×10cm):截面面积A=100cm2,截面模量W=167cm3,截面惯性矩I=833cm4,抗弯设计强度f=11MPa,抗剪设计强度fv=1.4MPa,弹性模量E=9×103MPa;(2)碗扣式支架:截面面积A=489mm2,直径Φ=48mm,壁厚δ=3.5mm,回转半径i=15.78mm;抗压设计强度f=215MPa;(3)型钢(Q235)I20:截面面积A=26.81cm2,截面模量Wx=184cm3,截面惯性矩Ix=1840cm4,截面面积矩Sx=104.2cm3,腹板厚tw=5.2mm,抗弯设计强度f=205MPa,抗剪设计强度fv=120MPa,弹性模量E=2.1×105MPa;材料参数11满堂支架算例1-1材料参数(4)型钢(Q235)I40b:截面面积A=94cm2,截面模量Wx=1140cm3,截面惯性矩Ix=22780cm4,截面面积矩Sx=678cm3,腹板厚tw=12.5mm,抗弯设计强度f=205MPa,抗剪设计强度fv=120MPa,弹性模量E=2.1×105MPa;(5)钢管柱:截面面积A=15600mm2,直径Φ=630mm,壁厚δ=8mm,回转半径i=22cm,设计强度f=215MPa;(6)型钢(Q235)[10#槽钢:截面面积A=13cm2,截面模量Wx=40cm3,截面惯性矩Ix=198cm4,Sx=24cm3,tw=5.3mm,抗弯设计强度f=215MPa,抗剪设计强度fv=125MPa,弹性模量E=2.1×105MPa;(7)型钢(Q235)I40b:截面面积A=94cm2,截面模量Wx=1140cm3,截面惯性矩Ix=22780cm4,截面面积矩Sx=678cm3,腹板厚tw=12.5mm,抗弯设计强度f=205MPa,抗剪设计强度fv=120MPa,弹性模量E=2.1×105MPa;12(8)型钢(Q235)I56a:截面面积A=135cm2,截面模量Wx=2342cm3,截面惯性矩Ix=65576cm4,截面面积矩Sx=1368.8cm3,腹板厚tw=12.5mm,抗弯设计强度f=205MPa,抗剪设计强度fv=120MPa,弹性模量E=2.1×105MPa;(9)贝雷梁桁架上下弦杆:(Q345)2[10#槽钢,截面面积A=25.1cm2,截面惯性矩Ix=393cm4,Iy=860cm4,抗拉、抗压、抗弯设计强度f=310MPa,抗剪设计强度fv=180MPa,弹性模量E=2.1×105MPa;(10)贝雷梁腹杆,斜杆:(Q345)I8,截面面积A=9.1cm2,截面惯性矩Ix=83.6cm4,抗拉、抗压、抗弯设计强度f=310MPa,抗剪设计强度fv=180MPa,弹性模量E=2.1×105MPa。(11)型钢(Q235)I20b:截面面积A=39.5cm2,截面模量Wx=250cm3,截面惯性矩Ix=2500cm4,腹板厚tw=11.4mm,抗弯设计强度f=215MPa,抗剪设计强度fv=125MPa,弹性模量E=2.1×105Mpa。满堂支架算例1-1材料参数13混凝土容重326KN/m=砼;钢材容重:378.5KN/m=钢;木材容重:39.0KN/m=木;A—梁端截面;B—支点附近加厚截面;C—典型截面满堂支架算例1-114截面梁高:2200mm,梁底宽度:1100mm,底板厚度:400mm,顶板厚度:240mm,翼缘板厚度取平均值(220+572)/2=396mm,混凝土容重γ=26KN/m3。施工荷载P施=2KPa,振捣荷载P振=2KPa,其他临时设施构件(胶合板、方木、顶板支架等)P临=2KPa。按最不利荷载进行组合控制,那么最不利组合方式为:12P=+pq活恒,荷载分项系数取11.2,取21.4翼缘板、底板、腹板处恒载=hp恒,为混凝土容重,h为翼缘板、底板、腹板处梁体计算高度,活载=6apKP活。则:满堂支架算例1-1(1)B—B截面荷载计算15P=h=260.396KPa=10.3KPa翼;P=h=26(0.40.24)KPa=16.64KPa底;P=h=262.2KPa=57.2KPa腹梁体平均荷载P平=(57.2×2.8+8.2×16.64)/11=27KPa计算底板下荷载组合P=28.4KPa底;计算腹板下荷载组合P=77KPa腹;计算翼板下荷载组合P=20.8KPa翼,平均荷载组合=40.8KPaP平(2)梁端部A-A截面荷载计算:P=20.8KPa翼,P=77KPa腹,P=77KPa底。平均荷载组合P=40.8KPa平满堂支架算例1-116位于梁端部及腹板下方枕木取最大荷载P=77KPa腹进行计算:如图1.3所示,支架顶的上层方木铺设的中心距为d=30cm,下方的型钢[10#槽钢计算的中距为l=0.6m,方木上方所受的均布线荷载值P770.3/23.1/qlKNmKNm腹。则方木所受的弯矩221123.10.61.04KNm88Mql,由2.3.1得到方木的截面模量3167cmW,惯性矩3833cmI。顶面方木梁体均布荷载[10顶面方木[10(a)平面图(b)立面图图1.3支架顶面方木计算图(单位:cm)上层枕木计算满堂支架算例1-117满堂支架算例1-1最大截面正应力:3max-61.04106.22MPa11MPa16710MfW;(满足要求)最大截面剪应力:3max-430.530.523.10.6101.04MPa1.4MPa220010vqlfA;(满足要求)最大挠度:4439-8x5523.10.610==0.52mm[]1.5mm384EI38491083310qlff;(满足要求)上层枕木采用10×10cm方木,中心距30cm强度、刚度满足要求。上层枕木计算18[10#槽钢计算[10#槽钢计算沿纵向置于支架顶托上,横向的中心距为60cm,纵向的跨度为90cm,其布置图参见图1.4,[10#槽钢计算上方沿纵向铺设中距为30cm的方木,其计算图参见图1.5。方木上方所受的均布线荷载值770.323.1KN/mq=,则方木加在[10#槽钢计算的集中力770.30.613.9KNF=支架立杆[10图1.4纵向[10#槽钢计算布置图(单位:cm)12(1)图1.5纵向[10#槽钢计算计算图19最大截面正应力:3max-6M5.2210130.5MpaW4010f=215Mpa;(满足要求)最大截面剪应力:3-6xmax-8-3xQS20.8510241047.7MpaI198105.310wft=125Mpa;(满足要求)最大挠度:=0.53mm[]2.25mmff;(满足要求)弯矩图剪力图20(1)梁中部支架(60x90cm)单根立杆承受荷载面积20.54mS,支架及以下荷载按照梁体平均荷载P平=40.8KPa均布分配取值,则立杆所承受的压力F=40.8×0.54=22KN。根据《路桥施工计算手册》P438,查得其回转半径i=15.78mm,计算长度取横杆步距L=600mm,换算长细比0L600mm==38.0215.78mm=i,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录C,得轴心受压稳定系数:φ=0.946,立杆截面面积:A=489mm2。轴向应力:3N-6F221047.6MpaA0.94648910f=215Mpa(满足要求)。21(2)梁端部支架(60x60cm)梁端部支架按纵向0.6m×0.6m布置,单根立杆承受荷载面积20.36mS,则立杆所承受的压力F=77×0.36=27.7KN根据《路桥施工计算手册》P438,查得其回转半径i=15.78mm,计算长度取横杆步距L=600mm,换算长细比0L600mm==38.0215.78mm=i,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录C,得轴心受压稳定系数:φ=0.946,立杆截面面积:A=489mm2。轴向应力:3N-6F27.71059.9MpaA0.94648910f=215Mpa(满足要求)。22分配梁采用I20工字钢,中心距40cm;分配梁顶铺12cm×10cm方木,中心距60cm;方木顶搭设满堂支架(横向60cm×纵向90cm×竖向60cm)。详见右图。梁中部方木上方所受的集中力为单根支架承受的最大力F=22KN,则方木所受的弯矩11220.42.2KNm44MFl,由2.3.1得到方木的截面模量3240cmW,惯性矩31440cmI。最大截面正应力:3max-62.2109.2MPa11MPa24010MfW;(满足要求)最大截面剪应力:max-430.530.5221.4MPa1.4MPa224010FfA;(满足要求)最大挠度:3339-8x220.410==0.23mm[]1mm48EI4891014

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