xx铁路特大桥96m钢桁梁临时支架计算书.docx

XXX铁路特大桥96m钢桁梁临时支架设计检算书编制：复核：技术负责人：中铁山桥集团钢结构建筑安装有限公司二。一四年九月一、工程概况 1-二、计算依据 3-三、钢箱组合梁的荷载组合 4-四、按大小截面计算过梁一钢桥满铺情况 6-4.1过梁计算模型-6 -4.1.1北侧过梁计算模型如下-6 -4.1.2南侧过梁计算模型如下-6 -4.1.3北侧过梁布置如下-7 -4.1.4南侧过梁布置如下-7 -4.1.5跨行车道过梁组合截面特性-8 -4.1.6跨电车轨道过梁截面特性-8 -4.2.过梁在满载钢桥工况下的计算结果-9 -4.2.1跨南侧电车轨道位置过梁-9 -4.4.2跨北侧电车轨道位置过梁-10 -4.4.3跨行车道位置过梁（15m跨度）-11 -五、横向分配梁计算.-13-六、钢管支架计算 14-6.1过梁所受支座反力-14 -6.2刚度验算-16 -6.3稳定性验算-18 -七、地基承载力要求 20-7.1公路处支架-20 -7.2普通处支架-21 -一、工程概况 1 -二、计算依据 4-三、钢箱组合梁的荷载组合 4-四、按大小截面计算过梁一钢桥满铺情况 6-4.1过梁计算模型-6 -4.1.1北侧过梁计算模型如下-6 -4.1.2南侧过梁计算模型如下-6 -41.3北侧过梁布置如下-7 -4.1.4南侧过梁布置如下-7 -4.1.5跨行车道过梁组合截面特性-8 -4.1.6跨电车轨道过梁截面特性-8 -4.2 .过梁在满载钢桥工况下的计算结果-9 -4.2.1跨南侧电车轨道位置过梁-9 -4.4.2跨北侧电车轨道位置过梁-10 -4.4.3跨行车道位置过梁（15m跨度）-11 -五、横向分配梁计算 13-六、钢管支架计算.14 -6.1过梁所受支座反力-14 -6.2刚度验算-16 -6.3稳定性验算-18 -七、支架地基承载力要求 20-7.1公路处支架-20 -7.2软土处支架-21 -八、吊车支腿处地基承载力要求 21-一、工程概况1、工程概况XXX铁路特大桥90#墩203#台位于天津经济技术开发区十二大街北边绿 化带，其中跨洞庭路为96米下承式双线钢桁梁，进港三线铁路上跨洞庭路处， 洞庭路处于曲线上，车流量大，双向车道中间有有轨电车，从中央隔离带两侧依 次为：有轨电车道路、机动车道路（3车道，每车道宽3m）、非机动车道（宽2m）， 有线电车道路上、下行宽度各为3.3米，道路中间隔离带宽度为3米。全桥临时支架布置如下图:钢管支架图及钢箱过梁布置图2、膺架材料材质膺架所需材料，其中钢箱过梁材质为Q345，其它材质为Q235。3、具体各种膺架材料及尺寸（1）钢管立柱： 426X10, 529X8；（2）两侧钢箱过梁组合：2组600 （高）X700 （宽），腹板18mm，顶底板厚14mm；（3）中间钢箱过梁：1170 （高）X840 （宽），钢箱梁腹板厚30mm，顶底板 厚 30mm；（4）钢管立柱上设双I36b工字钢分配梁。4、膺架布置详图及说明（1）膺架结构立面示意图96米钢桁梁临时支架布置图E'钢箱过梁既有公路路面3 31.48接有虫网立柱14.922.512.71打93号墩膺架结构立面示意图13.89 ET I 1=图示为南侧支架布置立面示意图，墩前支架只承托单根过梁，此部位设置为单排钢管支架。93#由2根？ 529 X 8mm钢管用18a槽钢组焊而成，钢管中心间距1.5m。另外，还有3.0X2.5m的矩形支 形支架，矩形支架由6根？ 529 X 8mm的钢管立柱用18a槽钢组焊而成，菱形支架由6根？ 426 X 10mm 墩前支架直接焊接在承台顶面预埋板上；菱形支架全部在公路路面上，下部设置60cm高C30钢筋混# 上预埋3个800X800X16mm的钢板；矩形支架全部在软土地面上，下部设置40cm高C30钢筋混凝 埋6个800X800X16mm的钢板，所有支架钢管立柱与预埋板焊接连接，基础下方软土要求换填山 预埋板间焊接4处加强肋，加强肋采用厚度12mm的钢板，确保钢管立柱稳定，在钢管立柱顶端用12焊接双I36b工字钢分配梁。将I36b工字钢上下端焊接缀板固定，形成一个整体 后将双工字钢分配梁与钢管立柱顶端的钢板之间焊接，并设12mm厚钢板作为卡 板，采用焊接方法固定，以确保分配梁与钢管立柱之间稳固连接。（2）顺桥向、横桥向示意图顺桥向横桥向二、计算依据1. 公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）2. 道碴桥面双线96m下承式钢桁梁设计图（蓟港扩能桥通-06-I）道碴桥面双线96m下承式钢桁梁设计图（津集施（变）桥-01）3. 现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环 境等调查资料。4. 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）5. 钢结构设计规范（GB50017-2003）三、钢箱组合梁的荷载组合全桥按2排过梁设计。强度和稳定性计算时，具体取值如下：1下弦运料道、人员走道、人群、安全网1）角钢立柱栏杆重量：每处角钢立柱长4m,计双侧120个，角钢为75X10，总重量为480X11.1kg/m=5328kg,栏杆上角钢 16 总长 540m,重量 540mX 1.5795kg/m=852.93kg栏杆总重量：G1=5328+852.93=6180.93kg=60.57KN2）木板重量G2=180X 0.1 X 1 X 800X 800kg/m3=14400kg=141.12KN3）施工人员重量按桥上施工人员50人计算，每人按75kg计，则人员重量 G3=75X50=3750kg=36.75KN4）安全网重量安全网重量按G4= 5000kg=49KN5）吊笼重量吊笼重量按G5=1000kg=9.8KN2临时支墩重量钢支墩重量：每支墩按30Kg考虑，每个支点位置布置4个钢支墩，全桥共 计36个。则支墩总重量 G6=30X36=1080kg=10.6KN3梁上各种小型施工器具的重量1) 千斤顶重量每台千斤顶按300kg计，膺架梁上计16台千斤顶，总重=4800kg=47.04KN2) 电焊机重量按桥上两台电焊机考虑，每台500kg计，总重=1000kg=9.8KN3) 其它其它荷载按10000kg考虑。则总荷载 G7=1000+4800+10000=15.8t=154.84KN4横向分配梁及脚手架横向分配梁长15m，间距2m 一道布置，材质为I32b，总重=48t=470.4KN脚手架重量约为24t=235.2KN则总荷载 G8=470.4+235.2=705.6KN综合考虑，则总的附加荷载G=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G8=1218KN钢桁梁总重G钢=13975KN根据建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)7.0.3条规定，临时 膺架结构的安全系数可取1.2,刚度计算时K=1.以下荷载计算全部按强度计算荷载计算，按K=1.2计算；在计算刚度时，计 算结果扣除1.2的系数即可。钢梁桥总重为G1=13975 kN其它附加荷载按G2=1218kN考虑1.2倍荷载组合系数后，过梁上所受的总荷载为：G=1.2*(13975+1218) =18232KN;一排过梁所承受的荷载为：G3=18232/2=9116kN.钢桥按9个支点作用在过梁上，一支点处过梁所受荷载为：P=9116 /9=1012kN四、按大小截面计算过梁一钢桥满铺情况4.1过梁计算模型4.1.1北侧过梁计算模型如下N yNXNXN巨XA<71<rTBT<TT4»4»!-T9T1cz?1CZZ5 i<1CZZ5 11c1-11【/ / / / / / / / /,8.3L J,12L J,13.3,21L4.1.2南侧过梁计算模型如下. .-', 、,L-15,14 J/ / / / /,22.5/ / /,12.74.1.3北侧过梁布置如下4.1.5跨行车道过梁组合截面特性4.1.6跨电车轨道过梁截面特性4.2.过梁在满载钢桥工况下的计算结果4.2.1跨南侧电车轨道位置过梁 1）受力简化如下图所示11111ci = 3300匕=?rnnJP = 10：?kP = 101?kM业2）最大弯矩、最大剪力计算PX3.3+PX15.3=N2X22.5则:N2=0.827FN1=1.173FM1.173PX3.3=3.8709P.mM2=0.827P X 7.2=5.9544P.m22.5m梁自重约为22805Kg 22805 x 9.8 22805 x 9.8 ,最大弯矩 M =M + （x7.2-7.2xx3.6）=6579KN-m入 匕222.5最大剪力为：V=1189KN3）截面特性如下过梁截面惯性矩:I =2321689.5cm4x到中和轴面积矩：S=39687cm3等效腹板厚度：tw=60mm计算点全梁中和轴距离：y=58.5cm塑性发展系数Y x = 1.05整体稳定系数b = 1材质为Q345钢二截面抗拉抗压抗弯强度设计值f=295N/mm2截面抗剪强度设计值：f =170N/mm2v4）强度验算抗剪强度:V5 1189x103 x39687x103t= 33.87N/mm2 < f = 170N/mm2I t2321689.5 x104 x 60抗剪强度满足要求抗弯强度：6579x106x5851.05 x 2321689.5 x104=158 < f = 295N/mm2抗弯强度满足要求5)刚度验算单考虑集中荷载作用下C点过梁挠度:Paa + c > 2 4c 2I + 2c 3 ac 2 a 3 = 53.5mm6 EIl刚度验算不计1.2倍系数： 新2 = 44.6mm单考虑自重作用下过梁在C点挠度:r ql 3 xf'= C 24 EI则最大挠度为，点 9 + f' = 50.4mm v一=22500 = 56.25mmC L2c400400刚度满足要求4.4.2跨北侧电车轨道位置过梁1）受力简化如下图所示=JEI 2）最大弯矩、最大剪力计算集中荷载产生的最大弯矩M1=12_|9.1012X103 = 5205KN - m21m过梁自重约为：21287Kg过梁自重在D点产生弯矩M2 =号=537KN - m最大弯矩 M = M1 + M 2 = 5205 + 537 = 5742KN - m最大剪力V=P=1012KN3）截面特性跨北侧21m电车轨道过梁所用规格与南侧跨电车轨道过梁相同，具体参数 参照4.4.13）截面特性。4）强度验算因为北侧跨电车轨道位置过梁所承受最大弯矩和最大剪力均小于南侧跨电车 轨道位置过梁，而且两处过梁截面相同，所以北侧过梁抗弯抗剪强度均满足要求。5）刚度验算 单考虑集中荷载作用下C点过梁挠度：因为a>b，当x = ，（a + 2b） = 10.95机11m时挠度最大，3旱土所, Pb2 + 2ab）最大值7c =洞T： 3 =39mm刚度验算不计1.2倍系数：七j.2 = 32.5mm 单考虑自重作用下过梁在C点挠度：=5.2mmrql 3 Xf'=c 24EI则最大挠度为 f 9 + f' = 37.7mm v一="°°° = 52.5mm c L2 c400400刚度满足要求 4.4.3跨行车道位置过梁（15m跨度）根据过梁计算模型可知，最不利位置为南侧15m跨度处过梁，对其进行受 力分析。1）受力简化如下图所示2）最大弯矩、最大剪力计算集中荷载产生的最大弯矩M = 1012 乂 8 乂 7 =3778KN - m11515m梁自重为9465Kg过梁自重在D点产生弯矩M2 =岑=173KN - m/oc最大弯矩 M = M1 + M2 = 3778 +173 = 3951KN - m最大剪力V=P=1012kN 3）截面特性过梁截面惯性矩:Ix=1172337.66cm4到中和轴面积矩：S=19538.96cm3等效腹板厚度：tw=36mm计算点全梁中和轴距离：y=60cm塑性发展系数Y x = 1.05整体稳定系数b = 1材质为Q345钢截面抗拉抗压抗弯强度设计值f=295N/mm2截面抗剪强度设计值：f =170N/mm2v4）强度计算抗剪强度:VS 1012x103 x 19538.96x103T =I t1172337.66x104 x 36抗剪强度满足要求=46.85N/mm2 < f = 170N/mm2抗弯强度:=192.58 < f = 295N / mm2 1.05 x 1172337.66 x104M M_3951x106 x 600抗弯强度满足要求5) 刚度验算单考虑集中荷载作用下C点过梁挠度:因为a>b，当x = ,' (a + 2b) = 7.66牝7.5m时挠度最大 3最大值f =旦=C 9 EIl 32ab*-=28.7 mm刚度验算不计1.2倍系数：匕如=24mm5 x 9465 x 9.8 x 150003单考虑自重作用下过梁在C点挠度:f' = 5ql 4 = -= 1.7 mmc 384EI 384 x 2.1x 105 x 1172337.66 x104则最大挠度为c.； 9 + f' = 25.7mm口一 = 000 = 37.5mm c 1.2 c400400刚度满足要求五、横向分配梁计算因横向分配梁主要承受钢管立柱和钢桁梁传递来的荷载，所受弯矩很小，主 要承受剪力作用。双36b工字钢截面特性如下表：名称惯性矩Ix(cm4)惯性矩Iy(cm4)面积A(cm2)形心Yc(cm)形心Xc(cm)截面高 H(cm)双 I36b3306011641671813.836双排工钢承受的最大剪力为：Tmax =1012kN。T =Tmax/A=1012000/(167/10000)=61MPa< t =125MPa，满足要求六、钢管支架计算6.1过梁所受支座反力r1012KN -、一1 m hm二N4A4C，1二N】CTT>UTT，1二N4A】L11>UT111f.L VI i AH1012KN 1 m mn户 f匚.翌.3； .-：_；.r / / /777L JL X ,(Jw/ / / / / / / / ?NKC-JXO%CTr-r-O 4-14 -11012KN452KN1189 虾1572KN1465叩1089KN*»1012KN1012KN1012KN1012KN1012K.N1012KN1012KN过梁所受最大轴力为N=1572KN,支架采用矩形和菱形结构，菱形钢管支架 采用？ 426 X 10mm钢管，矩形和扶墩支架采用？ 529 X7mm钢管，支架计算按 格构式构件分析。菱形支架最大高度为8.5m,矩形支架最大高度为9m,墩前支架最大高度为 10.5m，进行支架受力验算时会根据不同形状分别选取对应支架高度计算。菱形支架杆件计算长度10 =杆件实际长度I =8.5m；矩形支架杆件计算长度10 = 杆件实际长度1 =9m；扶墩支架杆件计算长度1二杆件实际长度1 = 10.5m.06.2刚度验算1) 0 426 X 10mm 菱形支架验算单根钢管支架的截面回转半径：. _ J(d外2 + d内"_ J(0.4262 + 0.4062)_144.,长细比入=匕=_8旦=57.8 侦=150i i 0.147计算构件绕轴X-X的惯性矩：I = (I + a2 A) x 4 +1 x 2 = (28287.3 +123.72 x 130.69) x 4 + 28287.3 x 2 = 8168835.26cm 4计算构件绕轴Y-Y的惯性矩：I = (I + a 2 A) x 2 + (I + a 2 A) x 2 + (I + a 2 A) x 2 y123=2 x (28287.3 + 51.32 x 130.69 + 28287.3 +1752 x 130.69 + 28287.3 + 298.72 x 130.69)=32183122.76cm 4即XX轴为弱轴 构件的受压截面毛面积:(0.4262 - 0.4062)4x 6 = 0.0784m2A = n (D 外2 d 内与 x 6 = 3.14 x4则构件绕XX轴的惯性半径为： "丈-'8168835 捋私=102 cm 则绕XX构件长细比为：入H 七85%2 = 2.89当构件为缀条时：X =快 2 + 40乏= ,2892 + 40 x 784 = 11.7 <口= 150x A 244'1x刚度满足要求；构件绕Y-Y轴的惯性半径为:i"A''3218312276,784 = 202.6m则绕YY构件长细比为：入广"i =严"202.6 = 2.05当构件为缀条时：X = ''卜 2 + 40 AL =件052 + 40 x 244 = 11.52 <11= 150' y1x刚度满足要求2) 0529X8mm矩形钢管支架验算单根钢管支架的截面回转半径：渺 2+d 2)i =4(0.5292 + 0.5132)4=0.184长细比 X =匕= = 48.9 <U= 1501 i 0.184计算构件绕轴XX的惯性矩:I = (I + 七2 A) x 4 +1 x 2 = (44439 +1502 x 130.9) x 4 + 44439 x 2 = 12047634cm4 计算构件绕轴YY的惯性矩：I = (I + a： A) x 6 = (44439 +1252 x 130.9) x 6 = 12538509cm4即XX轴为弱轴构件的受压截面毛面积：A = n(2一 d内2) x 6 = 3.14 x(顽92 一 顽 x 6 = 0.0785m244则构件绕X-X轴的惯性半径为：七 5 =岫垸=123.9顷则绕XX构件长细比为：=寸90%23.9= 2.7当构件为缀条时:X = ,'X 2 + 40 A- = " 7.29 + 40 x 74 = 11.66 <lx= 150Ax244刚度满足要求； 构件绕YY轴的惯性半径为: 0*5 = 126.4血则绕YY构件长细比为： 人广'=：叫溢=Z67当构件为缀条时：X = ：X 2 + 40 :=羊 7.13 + 40 x 785 = 11.65 <5= 150 y A%244刚度满足要求6.3稳定性验算因为气气根据人=11.3和人=10.7查建筑钢结构设计规范GB/T50017-2003,属于b类截面杆件。查受压杆件纵向弯曲系数，当支架钢管 规格为 426 X 10mm时， = 0.9 8 9当支架钢管规格为 529 X 8mm时，4 = 0.9 89钢管采用螺旋焊管，材质为Q235钢，钢材强度设计值为215N/mm2 则单个支架的支撑力：N 426 = x o x A = 0.989x 215x 0.0784x 106 = 1667Q6KNM 426 = N 426/ g = 16670.6-10 = 1667.1N 529 = x o x A = 0.989x 215x 0.0785x 106 = 1669L8KNM 529 = N 529/ g = 16691.8-10 = 16692由 6.1 可知最大应力 N=157.2t V 虬6=1667.1t V 虬9=1669.2t故承载力均满足要求。6.4 (p 529 X 8mm墩前单组钢管支架验算93#与94#墩前钢管立柱为防护棚架辅助结构，非主要承重支架。墩前钢管 立柱共4组，每组由2根p529X8mm钢管用型钢组焊而成，并分别与墩身承台 锚固连接，以保证其稳定性。在此只对单组钢管立柱的承压强度进行验算。单根钢管支架的截面回转半径: J(d外2 + d内2) _ J(0.5292 + 0.5132)_ 14=4=.长细比入=匕=史旦=57.1 口= 150 1 i 0.184计算构件绕弱轴XX的惯性矩：I = (I + %2 A) x 2 = (44439 + 752 x 130.9) x 2 = 1561503cm4 计算构件绕弱轴YY的惯性矩：I = I x 2 = 44439 x 2 = 88878cm4即YY轴为弱轴构件的受压截面毛面积:A = n(°外之 d内2) 乂 2 = 3.14 x (0.5292 0.5132)* 2 = 0.026m2 4则构件绕XX轴的惯性半径为：'顽咛=775则绕XX构件长细比为：入广=050'77.5 = 3.7当构件为缀条时:X =卜 2 + 40 A = J13.69 + 40 x 24| = 7.5 舄=150'A%刚度满足要求;则构件绕Y-Y轴的惯性半径为:严7弑60 =185则绕YY构件长细比为：入广=«105%.5= 7.5当构件为缀条时：X = ： A2 + 40: = «56.25 + 40 x 2604 = 9.94 < 口= 150 yAx244刚度满足要求； 稳定验算: 因为人>X根据人=9.94查建筑钢结构设计规范GB/T50017-2003,属于b类截面杆件。查受压杆件纵向弯曲系数，当支架钢管规格为？ 529X8mm时，4 = 0.992 ；N = x o x A = 0.992x 215x 0.026x106 = 5545.3KNM = N / g = 5545.3+10 = 554.5t由6.1可知最大应力N=45.2t V N=554.5t故承载力满足要求。七、支架地基承载力要求地基承受钢梁、支架过梁以及混凝土自重。7.1公路处支架按施工方案中的设计，支架基础的尺寸为0.8X0.6X4.5m。其质量：m=p v=2.5X(0.8X0.6X4.5)=5.4t一组支架两条基础，公路上支架基础下的路面承受最大重量为157.2+5.4X 2=168t。公路路面设计承载力按公路沥青路面设计规范JTG D50-2006取最 小值0.5MPa，其承载力为：F=P X A=0.5MPa X (4.5 X0.8)X 2=3.6 X 106NM=3.6X 105Kg=360t>168t因此支架在公路路面时，支架基础下公路路面受力满足要求。7.2软土处支架软土处支架采用C30钢筋混凝土基础，基础尺寸为5.5mX 4.5mX 0.4m,支 架基础承载力为：N = 109.1 + 2.5x(5.5x4.5x0.4)=133.9t地基处理后强度为：p=F/A=133.9X 10N/kg/(5.5X4.5) =54.1Kpa实际中地基处理后强度应不小于80Kpa设计。八、吊车支腿处地基承载力要求根据现场情况调查中，及吊车性能的要求。在杆件拼装过程中，94#桥墩位 置需采用350t汽车吊，经市场调查350t吊车自重84200kg,施工时配重600000kg, 吊装最重杆件为X12，重量为25197kg。其在最大工作状态下，其自身重力：G= (84200kg+60000kg +25197kg) *10kg/N=169397N施工时，在吊车4个支腿下个垫一个200*200*15cm厚钢板，即吊车与地面 的接触面积为2m*2m*4=16m。此时吊车对底面的压强为：P=169397N/16 m105873.1Pa=105.873KPa实际中地基处理后强度应不小于P实£P*1.4=105.873KPa*1.4Q150KPa。