01-现浇支架设计计算书

中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书现浇支架设计计算书1计算依据1.1《甬江特大桥设计图》；1.2《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）；1.3《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）；1.4《钢结构设计规范》（GB500017-2003）；1.5MIDAS使用手册2工程概况本工区宁波铁路枢纽新建北环线工程跨甬江特大桥P7、P8、P9及395#墩间梁部采用现浇简支箱梁，桥梁墩身高度为33m左右。53m简支箱梁截面类型为单箱三室简支箱梁，桥梁建筑总宽21ｍ，桥梁底板宽度6.6ｍ，顶部宽度19ｍ，混凝土标号为C60。桥型布置图和标准断面图如下：中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书3现浇梁支架方案综述桥址区地形平缓，采用在两墩承台中间处布设7×2根直径530mm厚度10mm钢管作为支撑，在钢管顶部设砂筒和横向分配梁，之后铺设贝雷片30片，通过横向连接系将贝雷片连成整体后，定型钢模立模加固，砼采用泵送连续灌筑，由一端向另一端一次浇筑成型。支架系统立面、断面布置图如下：中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书4贝雷片系统设计计算4.1设计计算参数材料设计参数及用途序号材料规格材质容重（KN/m3）设计强度（MPa）用途1贝雷片150x300cmQ34578.5315纵梁2工字钢I12.6Q23578.5215分配梁3角钢L75x6Q23578.5315连接件4.2荷载分析支架系统采用MIDAS2006有限元软件进行模拟，荷载包括：梁体混凝土重量、模板重量、施工荷载，其他荷载。由于本设计为初步设计，模板重量、施工荷载，其他荷载具体值不能细化，故按经验混凝土梁体重量取中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书1.4系数。为了分析方便，将梁截面分为以下几部分进行等效模拟：I#区域产生88kN/m的荷载，由外侧4组贝雷梁承担；II#区域产生87kN/m的荷载，由2组贝雷梁承担；III#、IV#区域分别产生96kN/m、80kN/m的荷载，由9组贝雷梁承担。考虑施工荷载后将各区域荷载等效为作用在I12.6工字钢上线性荷载，，I12.6工字钢间距0.75m，等效荷载如下：q1=88×0.75/1.90×1.4=48.6KN/mq2=87×0.75/4.81×1.4=19.0KN/mq3=96×0.75/1.80×1.4=56.0KN/mq4=80×0.75/3.97×1.4=21.2KN/m软件中模拟如下图：4.3实体模型支架系统结构有限元模型由贝雷片系统、I12.6工字钢上部横向分配梁、L75角钢横向连接片等模拟，中部钢管支撑位置z方向约束，贝雷片与桥墩中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书位置设x、y、z三方向约束，模型如下：4.4支架体系整体变形最大变形值：f=21mm[f]=15000/300=50mm，满足变形要求。4.5贝雷片弦杆组合应力最大组合应力：=193MPa[]=315MPa，满足强度要求。4.6贝雷片腹杆组合应力中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书最大组合应力：=253MPa[]=315MPa，满足强度要求。4.7贝雷片横向连接片组合应力最大组合应力：=258MPa[]=315Mpa，满足强度要求。4.8上部横向分配梁组合应力中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书最大组合应力：=145MPa[]=215Mpa，满足强度要求。5钢管支墩系统设计计算5.1设计计算参数材料设计参数及用途序号材料规格材质容重（KN/m3）设计强度（MPa）用途2H型钢2HW350x350Q23578.5215分配梁4钢管530x10Q23578.5215立柱6工字钢I20aQ23578.5215连接件5.2荷载分析有贝雷片系统模拟计算得到支墩提供支承力，支墩受力与提供支承力相同，如下图所示：5.3实体模型钢管支墩系统由两根HW350x350H型钢组成一条横向分配梁，钢管采用P530x10，长30m，每10m处使用I20a工字钢做连接，钢管与承台连接部位采用全约束。中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书5.4横向分配梁组合应力最大组合应力：=194MPa[]=215Mpa，满足强度要求。5.5钢管组合应力由于考虑钢管的安装、连接误差及结构的重要程度，取1.5的安全系数。中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书最大应力立柱回转半径r=520mm，长细比为：λ=10000/520=19，查表得：Ψ=0.985故最大组合应力：=106MPaΨ[]=0.985×215/1.5=141Mpa，满足稳定性要求。5.6钢管连接工字钢组合应力最大组合应力：=37MPa[]=215Mpa，满足强度要求。5.7基础设计承台为支墩提供支承力如下图所示：故承台受力F=17101.7kN。承台尺寸采用21m×5m×1m，承台自重G=21.8×5×1×25=2725kN。中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书5.7.1地基承载力计算取承台尺寸为21.8m×5m×1m，承台底部布置一层钢筋网片，横桥向采用Φ22mm@15cm钢筋、顺桥向采用φ12mm@20cm钢筋。承台自重2725kN。由于地质情况以淤泥为主，故以淤泥计算，其余土质超出部分作为安全储备。淤泥重度16.9kN/m³，基本承载力40kPa，极限侧阻力16kPa。(0.5)40116.9(10.5)48.45aakdmffdkPa48.4521.855281NkN故地基最大能提供反力5281kN＜17101.7+2725=19826.7kN，故还须设桩基，桩基础受力19826.7-5281=14545.7kN。5.7.2基桩长度计算桩基拟采用直径400mm，壁厚90mm，C80预应力混凝土管桩，每个承台下设14根基桩，故单桩承载力需1039.0kN。桩位布置如下图所示：由于是空心管桩，桩端承载力忽略不计，桩中心距＞6d，故不考虑群桩效应系数。取基桩长度42m进行验算，单桩自重为：220.40.22()422592.044GkN中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书单桩承载力为：(161.5304.51620.1275.1187.5324.8)0.41139.641039.092.01131NkNkN满足承载力要求。6墩身牛腿托架设计计算6.1墩身顺桥向牛腿托架设计计算6.1.1设计参数材料设计参数及用途序号材料规格材质容重（KN/m³）设计强度（MPa）用途1H型钢2I22aQ23578.5215横向分配梁2H型钢HW250×250Q23578.5215横杆3H型钢HW250×250Q23578.5215斜撑6.1.2荷载分析及实体模型由贝雷片系统模拟计算得到顺桥向牛腿托架提供支承力，牛腿托架受力与提供支承力相同。順桥向牛腿托架采用HW250×250型钢作为水平拉杆，HW250×250型钢作为斜撑，双工字钢I22a为横向分配梁。其荷载情况及实体模型如下图所示：中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书6.1.3顺桥向牛腿托架受力分析最大应力：=166MPa[]=215Mpa，满足强度要求。中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书最大位移：4.3fmm，满足施工要求。6.1.4与桥墩的连接顺桥向牛腿托架与牛腿连接处受力如下图所示：6.1.4.1水平杆件P7~P9墩水平杆件直接采用一根完整H型钢穿过桥墩，故强度满足要求。P10墩埋设370mm×320mm×230mm钢盒（见附图《牛腿预埋件及封口板中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书结构图》1#预埋件），直接坐落在混凝土面上，采用2根PSB785Φ32精轧螺纹钢进行锚固。1、水平力水平力由精轧螺纹钢提供，2根精轧螺纹钢可提供拉力232785212626691262.7936.84FNkNkN拉力满足要求。2、竖向力墩身C40混凝土强度设计值[P]=19.1MPa钢板面积A=230×370=85100mm²混凝土面所受压强37.4100.09[]19.185100PMPaPMPa，强度满足要求。6.1.4.2斜撑墩身预埋360mm×360×370mm三角形钢盒（见附图《牛腿预埋件及封口板结构图》2#预埋件），直接坐落在混凝土面上。墩身C40混凝土强度设计值[P]=19.1MPa钢板面积A=360×370=133200mm²混凝土面所受压强61.32109.9[]19.1133200PMPaPMPa，强度满足要求。6.2墩身横桥向牛腿托架设计计算6.2.1设计参数材料设计参数及用途序号材料规格材质容重设计强度用途中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书（KN/m³）（MPa）1H型钢HW388×402Q23578.5215横杆2H型钢HW300×305Q23578.5215斜撑3工字钢I32aQ23578.5215桁架杆件6.2.2荷载分析及实体模型由贝雷片系统模拟计算得到横桥向牛腿托架提供支承力，牛腿托架受力与提供支承力相同。横桥向牛腿托架采用HW388×402型钢作为水平拉杆，HW300×305型钢作为斜撑，I32a工字钢为内部桁架杆件。其荷载情况及实体模型如下图所示：6.2.3横桥向牛腿托架受力分析中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书最大应力：=203MPa[]=215Mpa，满足强度要求。最大位移：700011.6[]14500fmmfmm，满足刚度要求。6.2.4与桥墩连接顺桥向牛腿托架与牛腿连接处受力如下图所示：中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书6.2.4.1水平杆件桥墩处设502mm×758mm×230mm长方体钢盒（见附图《牛腿预埋件及封口板结构图》4#预埋件），埋入墩身，采用7根PSB785Φ32精轧螺纹钢进行锚固。1、水平力水平力由精轧螺纹钢提供，7根精轧螺纹钢可提供拉力232785744193414419.32028.44FNkNkN拉力满足要求。2、竖向压力竖向压力通过钢盒传递给墩身混凝土墩身C40混凝土强度设计值[P]=19.1MPa钢板面积A=360×370=133200mm²混凝土所受压力3384.8103.3[]19.1502230PMPaPMPa中铁四局宁波铁路枢纽新建北环线工程甬江左线特大桥主桥现浇支架设计计算书强度满足要求。6.2.4.2斜撑墩身埋设钢盒，斜撑处钢盒尺寸为372mm×445mm×426mm（见附图《牛腿预埋件及封口板结构图》6#预埋件），直接坐落在墩身混凝土上。墩身C40混凝土强度设计值[P]=19.1MPa混凝土所受压力62.211011.7[]21.1445426PMPaPMPa强度满足要求。6.2.4.3桁架杆件墩身埋设钢盒，桁架处钢盒尺寸为586mm×210mm×290mm（见附图《牛腿预埋件及封口板结构图》5#预埋件），直接坐落在墩身混凝土上。墩身C40混凝土强度设计值[P]=19.1MPa水平混凝土所受压力3370.2104.5[]21.1392210PMPaPMPa强度满足要求。竖向混凝土所受压力3718.61011.8[]21.1290210PMPaPMPa强度满足要求。