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北京首都环线高速公路第五分部潮白河高架桥第二十八联现浇箱梁满堂支架计算书编制:内部评审:内部审批:中交一公局海威工程建设有限公司技术分中心二〇一七年九月目录潮白河高架桥二十八联现浇箱梁满堂支架计算书1、设计依据(1)施工图设计文件。

(2)国家现行施工技术规范:《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)《港口工程荷载规范》(JTS 144-1-2010)《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)《港口工程桩基规范》(JTS-4-2012)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)《碳素结构钢》(GB/T 700-2006)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》(JGJ 231-2010)2、设计条件工作风速:13.8m/s非工作风速:24.4m/s施工水位:+12.0m设计流速:0.5m/s地质资料详见《首都地区环线高速公路(通州—大兴段)工程—潮白河连续高架桥岩土工程勘察报告》及相关图纸。

3、结构布置及材料特性3.1结构布置主桥连续梁施工支架下部结构采用类似钢栈桥形式。

采用φ630×10的钢管桩,桩间采用φ426×6的钢管作为纵桥向平联。

钢管桩上设3I40b的组合型钢作为主横梁,采用321型贝雷架作纵梁。

纵梁上设置工25b横向分配梁,和2[20b 型钢对扣作为面层。

上部结构为盘扣式模板支撑架。

支撑架采用φ60×3.2脚手管,立杆纵距0.6m、0.9m和1.5m,横距为0.6m、0.9m、1.2m和1.5m。

步距以1.5m为主,兼有0.5m、1.0m,立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度不大于0.4m。

上设I12.6分配梁,分配梁上设70x50方钢和模板系统。

具体结构布置如下图:图1 支架立面布置图图2 C—C断面图3.2钢管支架材料参数4.1浇筑荷载砼容重:26KN/m³4.2模板荷载模板自重按照2.0Kpa考虑。

4.3施工荷载按照2.5Kpa考虑。

4.4振捣荷载按照2.0Kpa考虑。

4.5风荷载按照《港口工程荷载规范》计算:K s z W W μμ=式中:KW —风荷载标准值(kPa );s μ—风荷载体型系数,圆形截面取1.2,型钢截面取1.3; z μ—风压高度变化系数, 1.52z μ=;W —基本风压(kPa );1)工作风速222010.119kN/m 0.3kN/m 1600W V ==<,取20.3kN/m2)各构件风荷载标准值计算 圆形截面构件:0 1.2 1.520.300.547s z f W d d dμμ==⨯⨯⨯=φ630:0.345kN f m =, φ426:0.233kNf m =,型钢截面构件:0 1.3 1.520.300.593s z f W H H Hμμ==⨯⨯⨯=321型贝雷:0.890kNf m =(1.5m 高),3)支架整体风荷载计算外围密目式安全立网,挡风系数ϕ取0.8,根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》,整体体形系数=1.3×0.8=1.04;按照高度11m ,00.70.7 1.04 1.520.300.33k s z kPa ωμμω==⨯⨯⨯=(1)非工作风速22010.372kN/m 1600W V ==(2)各构件风荷载标准值计算 圆形截面构件:0 1.2 1.520.3720.679s z f W d d dμμ==⨯⨯⨯=φ630:0.428kNf m =,φ426:0.289kNf m =,型钢截面构件:0 1.3 1.520.3720.735s z f W H H Hμμ==⨯⨯⨯=321型贝雷:1.10kNf m =(1.5m 高),(3)脚手管整体风荷载计算外围密目式安全立网,挡风系数ϕ取0.8,根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》,整体体形系数=1.3×0.8=1.04;按照高度11m ,00.70.7 1.04 1.520.3720.41k s z kPa ωμμω==⨯⨯⨯=4.6水流荷载根据《港口工程荷载规范》计算:22w wF C v A ρ= 式中,w F —水流力标准值(kN);v —设计流速(m/s),0.5/v m s =;w C —水流阻力系数,取0.73;ρ—水的密度(t/m 3),取1.0;A —计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(m 2)。

横向影响系数2m ,5.378.50.63B D ==,2 1.17m = φ630×8 :20.73 1.0/20.50.636 1.170.41kN w F =⨯⨯⨯⨯⨯=, 作用点标高:+10.0m 。

5、工况分析及荷载组合5.1工况分析(1)工况一(非工作工况):支架搭设完成,无侧模,未浇筑砼。

荷载组合:自重+风荷载(2)工况二(工作工况):砼浇筑过程中。

荷载组合:自重+砼浇筑荷载+模板荷载+施工荷载+振捣荷载+风荷载5.2荷载组合表5 荷载组合分项系数取值工况 自重 施工荷载 模板荷载 砼浇筑荷载 风荷载 振捣荷载 备注 一 1.2 — — — 1.4 — 基本组合 一 1 — — — 1 — 标准组合 二 1.2 1.4 1.2 1.2 1.4 1.4 基本组合 二111111标准组合6、整体模型及计算结果6.1φ630x8钢管桩嵌固点深度验算根据《港口工程桩基规范》计算φ630钢管桩嵌固点标高,计算如下: 桩的换算宽度:0(1.50.5) 1.301f b k d m =+=桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数,细砂为:m=5000kN/m 451.2p p E I T mmb ==桩底嵌固点深度:t=ηT=2.2×1.2=2.64m入土条件满足弹性长桩的条件,即14 4.8L T m ≥=。

6.2计算模型边界条件:钢立柱在嵌固点固接,主横梁与钢立柱顶部铰接,钢立柱与平联固结。

取典型跨度9m+6m+6m(中部为实心段)+6m+9m 为计算模型。

图4 支架计算模型6.3计算结果汇总1)模型应力图 工况一:由上图可知,构件最大应力55Mpa。

工况二:由上图可知,构件最大受力169Mpa。

2)构件强度计算结果构件类型工况一工况二备注钢立柱Φ630×8 组合应力(MPa) 55 169 轴应力(MPa) 5 137横梁3I40a 组合应力(MPa) ——103 剪应力(MPa) ——62平联Φ426×6 组合应力(MPa) 22 23 轴应力(MPa) 1 5贝雷梁弯矩(kN﹒m)——376 标准组合剪力(kN)——216 标准组合结论:支架构件强度满足规范要求。

3)支架整体刚度结论:支架整体刚度满足要求。

4)反力汇总7、满堂支架计算7.1计算参数根据箱梁截面形式(即自重荷载分布情况)支架可分为如下形式:选取不利位置计算,支撑架设计参数为:A类:搭设高度为11m,立杆纵距la=0.6m,立杆横距lb=0.6m,步距h=1.5m,砼浇筑高度H=5.0m。

B类:搭设高度为11m,立杆纵距la=0.6m,立杆横距lb=1.5m,步距h=1.5m,砼浇筑高度H=1.86m。

C类:搭设高度为11m,立杆纵距la=0.9m,立杆横距lb=0.6m,步距h=1.5m,砼浇筑高度H=3.85m。

D类:搭设高度为11m,立杆纵距la=1.2m,立杆横距lb=1.5m,步距h=1.5m,砼浇筑高度H=0.89m。

E类:搭设高度为11m,立杆纵距la=1.2m,立杆横距lb=0.6m,步距h=1.5m,砼浇筑高度H=2.8m。

7.2立杆稳定性计算脚手管支架上部结构计算主要为立杆稳定性的验算,计算方法遵照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》进行:0.9w w N Mf A Wφ+≤ 式中:−ϕ轴心受压构件的稳定性系数,应根据长细比λ查表得到;−λ长细比,il 0=λ; −0l 计算长度,在0l h η=和0'2l h ka =+中取大值;−i 截面回转半径; −A 立杆的截面面积;w N −计算立杆段轴力设计值;−w M 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩; −W 立杆的截面模量;−f 钢材的抗压强度设计值,Q345钢材取300MPa 。

(1)计算立杆段的轴向力设计值w N1.20.9 1.4Gk Qk N N N =+⨯∑∑式中,−∑Gk N 永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和;∑−QkN可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和。

单位面积永久荷载标准值总和(262)Gk q HkPa =?å单位面积可变荷载标准值总和(2.52) 4.5Qk q kPa =+=å 各参数及计算结果列表如下:参数 类型H (m) l a (m) l b (m) (kPa)(kPa)(kN)(kN) N(kN) A 类 50.6 0.6132 4.5 47.6 1.7 59.5 B 类 1.86 0.6 1.5 50.4 4.5 45.4 4.1 60.3 C 类 3.85 0.9 0.6 102 4.5 55.1 2.5 69.6 D 类 0.89 1.2 1.5 25.2 4.5 45.4 8.1 65.9 E 类2.81.2 0.674.84.553.93.369.3(2)计算立杆段的风荷载弯矩设计值wM依照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》式(5.2.9)及相关说明,风荷载对立杆产生的弯矩为:201.4 1.4/8W wk k M M l h ω==⨯21.40.410.9 1.5/80.147kN m=⨯⨯⨯=⋅(3)计算立杆段的稳定应力C 类脚手架为最不利荷载组合,N=62.5kN :8、钢管桩长验算主桥处土层情况从图上量取,孔口高程+6.00m桩基抗压承载力的计算:111331121d fi i R RQ u q l q A kN kNηγ=+=>∑()1.45,0.85R γη==外侧钢管桩最大压力设计值为939kN 。

桩底标高为-5.0m ,入土深度11m 。

桩基抗压承载力的计算:11065939d fi i R RQ u q l q A kN kNηγ=+=>∑()1.45,0.85R γη==结论:φ630x8钢管桩基承载力满足施工要求。

9、构件结构验算9.1φ630⨯8钢立柱稳定性验算最不利工况基本组合作用下,计算得φ630⨯8钢管桩内力如下: 最不利荷载组合:N=2140kN ,M=82kN •m截面参数:2156cm A =;475574m x I =;22m i c = 两端按铰接考虑,计算长度取01000m l c =46l iλ== 属于b 类截面,查表得0.874x y ϕϕ==由《钢结构设计规范》(GB 50017-2003) 5.2.2,实腹式压弯构件弯矩作用平面内稳定性:1190MPa 215MPa (10.8/')mx x x x x EX M Nf A W N N βσϕγ=+=<=− N —构件轴心压力'Ex N —参数22'/(1.1)Ex x N EA πλ=x ϕ—平面内受压稳定系数x M —构件最大弯矩 1x W —构件毛截面抗弯模量mx β—等效弯矩系数 x γ—截面塑性发展系数结论:最不利工况作用下,Φ630⨯8钢管桩稳定性均满足规范要求。

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