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×[6.25×2.5+2×3×0.15+2×2×0.25／2+2×225 .065.0 ×1－1.2×1.5]=16.125 m3作用在支架的荷载：G1=（22.26+25.18+48－16.125）×22800×10=1957.78 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：327.5585327.510×1202020780550115115纵桥向横桥向三、支架内力及变形验算1、 横梁应力验算：横梁有长度为12.4m ，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：Q 1=2226÷2÷12.25=90.86KN/m （2）纵梁的自重所生的均布荷载：Q 2=0.8038×(1.15+5.5/2)×11÷12.25=2.815N/m （3）横梁自身的重量所生的均布荷载：Q 3=2×1.0627=2.125N/m （4）横梁上的总均布荷载：Q=90.86+2.815+2.125=95.8N/mq=95.8KN/mQ图(KN)320585320M 图(KN.m)（5）力学简图：由力学简图可求得： 支座反力R=95.8×12.25/2 =586.78 KN由Q 图可得Qmax=306.56 KNM 图可得Mmax=490.5 KN.mq320320585横梁为简支双悬臂梁（6）应力验算σmax =W M max =22342105.4905⨯⨯=104.7MPa ＜[σ]=145Mpaτmax =Ib S Q max =225.1655762136921005.306⨯⨯⨯⨯⨯⨯==255.96Kg/cm 2τmax =25.6 MPa ＜[τ]=120 Mp Δ复合强度 σ=223τσ+=226.2537.104⨯+=113.7Mpa ＜[σ] 2、横梁的刚度验算λ=m ／L=3.2／5.85=0.54f C = f D =EIqml 243（-1+6λ2+3λ3）=655762101.2245853208.9563⨯⨯⨯⨯⨯⨯ (-1+6×547.02+3×547.03) =0.9285×1.286 =1.194cmf E =3844ql (5-24λ2)=655762101.23841085.58.95684⨯⨯⨯⨯⨯⨯(5-24×547.02)=0.1061×(-2.18)=-0.393cm(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。

跨距调整为右图：λ=m/L=3.1/6.05=0.5124f C =f D =EIqml 243（-1+6λ2+3λ3）=655762101.2246053108.9563⨯⨯⨯⨯⨯⨯(-1+6×5124.02+3×5124.03)=0.9949×0.9789 =0.9739cm <⎥⎦⎤⎢⎣⎡400l =1.515 cm f E =3844ql (5-24λ2)=655762101.23841005.68.95684⨯⨯⨯⨯⨯⨯　(5-24×5124.02)=0.1214×(-1.301) =-0.1579cm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2I50af C =f D =0.9739×65576／46472=1.37 cm f E =-0.1579×65576／46472= - 0.22 cm3.纵梁的强度与刚度计算 (1)纵梁上面荷载所生的均布荷载:q 1=2226÷12.25÷7.8×1.2=27.956kN/m ≈28 kN/m 考虑到腹板下的纵梁受力较大,故乘以不均匀系数1.2q 1=28×1.2=33.6 kN/m(2)纵梁的自重q 2=0.804 kN/m(3)纵梁上的总均布荷q= q 1 +q 2 =33.6+0.804=34.4 kN/（4) 力学简图支座反力R=34.4×7.8/2 =134.16 kN 由Q图可得:Qmax=94.6kN由M图可得:Mmax =107.33KN .mQ 图(KN)M 图(KN.m)(5)应力验算σmax =w M max =9.143210733.105⨯=74.9Mpa <[]σ τmax=Ib S Q max =15.1322414.8361006.94⨯⨯⨯=213.4kg/cm 2 =21.3Mpa <[]τ (6)刚度验算λ=m/L=1.15/5.5=0.2091 f C =f D =32241101.2245501154.3463⨯⨯⨯⨯⨯(-1+6×2091.02+3×2091.03) =0.40505×(-0.7102) =-0.2877cm (向上) f max =32241101.23845504.3464⨯⨯⨯⨯(5－24×2091.02) =0.1211×3.9507=0.4782cm<[]375.1400/1/==l f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, Q max 、 M max 及q 均沿用改变前的数值。

σmax =7.108510733.105⨯=98.86 Mpa <[]στmax =05.1217142.6311006.94⨯⨯⨯=26.1Mpa <[]τf C =f D =-0.2877×32241／21714 =－0.4272cm （向上） f max =0.4782×32241／21714 =0.71 cm < []400/1 四、钢管桩设计与验算钢管桩选用Ф800，δ=10mm 的钢管，材质为A 3，E=2.1×108 Kpa,I=64π(80.04－78.04)=1.936×10-3M 4。

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=22lEI π=32823010936.1101.2-⨯⨯⨯⨯π=4458kN ＞R=586.78 kN 2、桩的强度计算桩身面积 A=4π（D 2－a 2）=4π（802－782）=248.18cm 2钢桩自身重量P=A.L.r=248.18×30×102×7.85 =5844kg=58.44kN桩身荷载 p=586.78+58.44=645.22 kNб=p ／A=645.22×102／248.18=259.98kg ／cm 2=25.998Mpa3、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=πD=3.1416×0.8=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=30～40 Kpa第二层砂粘土厚度为6～23m，黄褐色、湿、硬塑，标贯N=23；τ=75 Kpa第三层强风化石英片岩厚度为4～6m，黄褐色，标贯N25～43；τ=75 KpaN=∑τi u h iN =30×2.5133×3.4+75×2.5133×6+80×2.5133×h3=1320 kN=256.36+1086.0+201 h3 =1320 kN`解得h3=-0.11m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=54.72 m钢管桩实际入土深度：∑h=3.4+6=9.4 m4、打桩机选型拟选用DZ150，查表得知激振动900 kN，空载振幅≮0.8mm，桩锤全高4.2 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[]P =m1{()[]va A f m x 1223111βμα+-+Q}m —安全系数，临时结构取1.5m 1—振动体系的质量 m 1=Q/g=90000/981=91.74 Q 1—振动体系重力 N g —重力加速度=981 cm /s 2A X —振动沉桩机空转时振幅 A X = M/Q=2800×102／90000=3.11 cmM —振动沉桩机偏心锤的静力矩 N. cm μ—振动沉桩机振幅增大系数 μ= A n / A xA n －振动体系开始下沉时振幅 取1.2 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1.0 cm ν—沉桩最后速度 取5 cm/m in α1—土性质系数，查表得α1=20β1—影响桩入土速度系数， 查表得β1=0.17[p]=5.11{517.01111.311.32.133.1374.91202231⨯+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+9×104}=5.11{85.11091219.16+9×104}=5.11×1.123616×106 =749077N=749KN ＞ N=645.22KN 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。