亭枫公路少支架计算书

亭枫公路少支架设计计算书

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中交二航局二公司结构室

二OO九年八月

第一章 设计条件

1.1工程概况

沪杭客运专线3标亭枫公路连续梁桥为48+80+48m。截面为单箱单室变截面预应力混凝土箱梁。其顶板宽12.0 m，底板宽6.7m，箱梁最大截面面积为22.1m²，最小截面面积为11.7m²，主跨跨越亭枫公路（320国道）。该桥箱梁截面的支架布置如下图。

1.2主要计算依据

1．《新建铁路沪杭甬客运专线上海至杭州段施工图》；

2．《时速350公里客运专线铁路无砟轨道预应力混凝土连续梁（双线）梁体轮廓图（跨度：48+80+48）》；

3．《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）；

4．《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；

5．《建筑地基基础设计规范》（GB  50007-2002）；

6．《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）；

7．《木结构设计规范》（GB 50005-2003）；

8．《建筑施工计算手册》第二版。

第二章 支架结构受力计算

2.1木结构计算

2.1.1横桥向方木（10x10cm）计算：

1.腹板处方木最大应力：

                      =3.4<=11  满足要求

2.底板处方木最大应力：

                                =5.9<=11  满足要求

2.1.2纵桥向方木（10x10cm）计算：

1.腹板处[10最大应力：

                      =18.1<170  满足要求

2.底板（>52.4cm）方木最大应力：

                               =5.9<=11  满足要求

3.底板（≤52.4cm）处方木最大应力：

                                =9.0<=11  满足要求

2.2脚手架计算

单肢立杆轴向力计算：

式中：Q1——模板荷载标准值：0.3kN/m2

Q2——砼荷载标准值：25kN/m3

Q3——施工荷载标准值：2.0kN/m2

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距（m）

V——Lx、Ly段的混凝土体积（m3）

腹板位置：

底板位置：

稳定性计算：

  满足要求

式中：

A——立杆横截面积

φ——轴心受压杆件稳定系数

f——钢材强度设计值

h——支架立杆步距

——模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度

2.2分配梁（I10）计算

墩顶处分配梁所受荷载最大，对其进行受力模拟计算。将箱梁截面分成五部分，其面积分别为0.93 m2，7.09 m2，6.05 m2，7.09 m2，0.93 m2。经计算可得其荷载分布如下：

分配梁荷载分布图（单位：kN）

用midas软件对其受力进行模拟计算，结果如下

1）组合应力

最大应力值：35.1Mpa；最小应力值：-31.4Mpa。

35.1Mpa<[σ]=170Mpa   满足要求

2）剪应力

最大应力值：60.3Mpa；最小应力值：-60.3Mpa。

60.3Mpa<[τ]=110Mpa   满足要求

2.3贝雷梁计算

    全桥支架单跨最重在墩顶处，跨度9m，对该跨贝雷梁进行整体和局部受力分析。

2.3.1整体计算：

1．荷载条件：

1）箱梁重量：22.1×25=552.5kN/m，其中，箱梁截面积：22.1 m²；混凝土容重：25kN/m3

2）模板重量：0.3×（14.1+23.5）=11.28 kN/m ，其中，每延米箱梁的内外模板面积分别为14.1 m²和23.5 m²；模板荷载标准值：0.3kN/m²

3）脚手架重量：10.0kN/m

4）施工荷载：2.0kN/m²

5）单片贝雷梁重量：1.0kN/m

2．剪力计算：

贝雷梁许用剪力：[Q]= ηξnK[N′]=0.7×0.85×24×1.43×171.5=3502kN

式中：η——贝雷梁折旧系数，为0.7；

ξ——贝雷梁载荷分配折减系数，为0.85；

[N′]——斜杆容许承载力（kN），取171.5kN；

K——系数，为1.43。

结构最大剪力：Qmax=（（552.5+11.28+10）+2×6.7+1×24）×9/2

=2750kN<[Q]= 3502kN      满足要求。

3．弯矩计算：

贝雷梁许用弯矩：[M]= ηξn [N]H=0.7×0.85×24×563×1.4=11255kN·m

式中：η——贝雷梁折旧系数，为0.7；

ξ——贝雷梁载荷分配折减系数，为0.85；

[N]——弦杆容许承载力（kN），为563kN；

H——贝雷梁高度（m），为1.4m。

结构最大弯矩：Mmax =（552.5+11.28+10+2×6.7+1×24）×9²/8

                =6188kN·m<[M]=11255 kN·m   满足要求

2.3.2局部计算：

对箱梁腹板处的贝雷梁进行受力分析，截面形式下图。

1．荷载条件：

1）箱梁重量：7.09×25=177.25kN/m，其中，箱梁截面积：7.09 m²；混凝土容重：25kN/m3

2）模板重量：0.3×（4.6+7.7）=3.69kN/m ，其中，每延米箱梁的内外模板面积分别为4.6 m²和7.7 m²；模板荷载标准值：0.3kN/m²

3）脚手架重量：1kN/m

4）施工荷载：2.0kN/m²

5）单片贝雷梁重量：1.0kN/m

2．剪力计算：

单片贝雷梁许用剪力：[Q]= ηK[N′]=0.7×1.43×171.5=171.7kN

式中：η——贝雷梁折旧系数，为0.7；

[N′]——斜杆容许承载力（kN），取171.5kN；

K——系数，为1.43。

单片贝雷梁承受的最大剪力：

Qmax=（177.25+3.69+1+2×1.3+1×6）×9/2/6

=142.9kN<[Q]= 171.7kN      满足要求。

3．弯矩计算：

单片贝雷梁许用弯矩：[M]= η[N]H=0.7×563×1.4=551.8kN·m

式中：η——贝雷梁折旧系数，为0.7；

[N]——弦杆容许承载力（kN），为563kN；

H——贝雷梁高度（m），为1.4m。

单片贝雷梁承受的最大弯矩：

Mmax =（177.25+3.69+1+2×1.3+1×6）×9²/8/6

     =321.5kN·m<[M]=551.8 kN·m   满足要求

2.4 横梁（2I56）计算：

2.4.1工况说明：

主跨双12m跨支架中间支撑横梁承受荷载最大（12m跨荷载/2+12m跨荷载/2），为最不利工况。为准确模拟实际的受力情况，将箱梁截面划分成五个部分，如下图，并求出各部分贝雷梁的支反力。

2.4.2横梁计算

1．荷载条件：

1）箱梁重量：11.76×25=294.0kN/m，其中，箱梁平均截面积：11.76m²；混凝土容重：25kN/m3

2）模板重量：0.3×（10.0+19.5）=8.85 kN/m ，其中，每延米箱梁的内外模板平均面积分别为10.0 m²和19.5 m²；模板荷载标准值：0.3kN/m²

3）脚手架重量：15.0kN/m

4）施工荷载：2.0kN/m²

5）单片贝雷梁重量：1.0kN/m

2．横梁计算

各部分箱梁按所占面积的比例计算贝雷梁支反力。其中，部分箱梁面积0.93 m²；部分箱梁面积3.2 m²；部分箱梁面积3.5 m²。

N=（294+8.85+15+2×6.7+1×24）×12/2+（294+8.85+15+2×6.7+1×24）×12/2

  =4263kN

经计算可得横梁荷载分布：

            横梁荷载分布图（单位：tonf）

用midas软件对其受力进行模拟计算，结果如下：

1）组合应力

最大应力值：62.0Mpa；最小应力值：-25.7Mpa。

62.0Mpa<[σ]=170Mpa   满足要求

2）剪应力

最大应力值：48.4Mpa；最小应力值：-48.4Mpa。

48.4Mpa<[τ]=110Mpa   满足要求

3）支反力

最大支反力：137.2tonf；最小支反力：33.3tonf。

第三章 地基承载力计算

3.1扩大基础承载力计算

 式中：

  Fk——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；

  Gk——基础自重和基础上的土重；

  A——基础底面面积。

3.1.1分隔带处扩大基础承载力计算

1．荷载条件：

1）由上文2.4.2横梁计算可知Fk＝33.3×2＋137.2×2＋87.8＝4288kN；

2）沥青混凝土路面厚度为20cm，扩散角45度；路基高度为100cm，扩散角30度；

3）路基下面软卧层地基承载力为100kPa；

4）基础的长、宽、高为：15m×1.6m×0.6m；

2．承载力计算：

满足要求

3.1.2绿化带处扩大基础承载力计算

1．荷载条件：

1）Fk＝(4288/12)×(12/2+(9.3/2+7.5/2)/2)=35kN；

2）路基高度为100cm，扩散角30度；

3）路基下面软卧层地基承载力为100kPa；

4）基础的长、宽、高为：15m×2m×0.5m；

2．承载力计算：

  满足要求

3.2 PHC桩基承载力计算

式中：

Q——桩基中单桩所承受的竖向力；

——单桩竖向承载力特征值；

F——作用于桩基上的竖向力；

G——桩基承台自重设计值和承台上的土自重标准值；

n——桩数。

 PHC桩基承受最大荷载为（9m跨荷载/2+9m跨荷载/2），箱梁截面平均面积取19.5 m²。

1．荷载条件：

1）箱梁重量：19.5×25=487.5kN/m，其中，箱梁平均截面积：19.5m²；混凝土容重：25kN/m3

2）模板重量：0.3×（14.1+23.5）=11.28 kN/m ，其中，每延米箱梁的内外模板面积分别为14.1 m²和23.5 m²；模板荷载标准值：0.3kN/m²

3）脚手架重量：10.0kN/m

4）施工荷载：2.0kN/m²

5）单片贝雷梁重量：1.0kN/m

2．承载力计算：

Q=（487.5＋11.28＋10＋2×6.7＋1×24）×9/12=41.0tonf

=160×3.14×0.25²+3.14×0.5×20×16=53.3tonf>41.0tonf   满足要求