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0#块支架计算书
齐泰特大桥跨齐泰高速公路(60+100+60)m悬浇连续梁桥为三跨砼连续梁桥。
梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。
箱梁顶宽12.2m,箱梁底宽6.7m。
其中0#块顶板厚40 cm,底板厚120cm,腹板厚100cm。
高度由7.85米变化至7.19米,长14米,其中7.85米段长4米,全部在墩顶。
其余悬挑部分采用钢管桩支架法施工,O#块混凝土共计489.275立方米。
支架采用直径630mm,壁厚20mm钢管桩,钢管桩坐落在加台与混凝土垫层上其下用2cm钢板,上部布置纵横向工字钢作为分配梁组成,整个支架是用于支撑整个箱梁、支架和活动人员重量的,首先保证其有足够的承载力,其次保证支架不能有超过范围的变形(包括下沉,倾斜等),另外还要保证支架的任何构件不能失稳、变形。
另外,在保证正常荷载需要的条件下,还要方便施工。
30*90
30*60
I-I断面
A腹板=7.90平方米
A翼板=1.25平方米
A底板=5.82平方米
A顶板=2.37平方米
30*90
30*60
II-II断面
A腹板=7.24平方米
A翼板=1.25平方米
A底板=5.38平方米
A顶板=2.37平方米
一、计算荷载
(一)荷载计算:(按照梁体悬挑部分全部重量,砼容重取2.6t/m3)
混凝土自重荷载
腹板:Q1=(7.9×5×2.6)/1=102.7t/m
箱体:Q2=((5.82+2.37)×5×2.6)/4.7=22.7t/ m
翼缘板:Q3=(1.25×5×2.6)/2.75=5.91t/ m
模板荷载
腹板处:Q6=11.775t/m+5.7t/m(内)=17.47t/m
箱体处:Q7=4t/ m+箱体内支架自重:Q11=2t/ m
翼缘处:Q8=2.5t/ m
槽钢托架荷载:Q9=2t/m
施工荷载:Q10=0.2t/ m2
泵送混凝土冲击荷载:Q11=0.2t/ m2
(二)检算
荷载取值分项系数:静载系数1.2,活载系数1.4,计算取值已包括竹胶板、方木、以及型钢支架的重量
1、腹板处
荷载组合:Q=(Q1+Q6+Q9)×1.2+(Q10+Q11)×1.4 =(102.7+17.47+2)×1.2+(1+1)×1.4=149.41t/m
2、两腹板中间处
Q=(Q2+Q7+Q9)×1.2+(Q11+Q10)×1.4 =(22.7+6+2)×1.2+(1+1)×1.4=39.64t/m
3、翼缘板处
Q=(Q3+Q8)×1.2+(Q9+Q10)×1.4 =(5.91+2.5)×1.2+(1+1)×1.4=12.90t/m 按连续梁计算所有悬挑部分混凝土产生的荷载如下:
支座反力图x 5
弯矩图
x
5剪力图
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 110.145727 0.00000000 0.00000000 -699.65977
2 -327.560994
2 0.00000000 1230.48327 -327.560994 0.00000000 -715.093427 -417.725675
3 0.00000000 715.093427 -417.725675 0.00000000 -1230.48327 -327.560994
4 0.00000000 699.659772 -327.560994 0.00000000 -110.145727 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 反力计算
约束反力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
结点约束反力合力
支座 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 结点水平竖直力矩大小角度力矩
-------------------------------------------------------------------------------------------- 5 0.00000000 110.145727 0.00000000 110.145727 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 1930.14304 0.00000000 1930.14304 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 1430.18685 0.00000000 1430.18685 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 1930.14304 0.00000000 1930.14304 90.0000000 0.00000000 1 0.00000000 110.145727 0.00000000 110.145727 90.0000000 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 产生的最大弯矩为417.73KN.M,
最大剪力为1930KN,
其中腹板下最大支反力为1930KN
二、横向分配梁计算:
计划采用I22b间距30cm,每侧20根,共计40根
线荷载计算如下:
翼缘板:q=(129/5)×0.3=7.8KN/m
腹板:q=(1494.1/5)×0.3=89.7KN/m
两腹板中间底板:q=(396.4/5)×0.3=23.8KN/m
支座反力图
x
弯矩图
x
5剪力图
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 6.6845065
2 0.00000000 0.00000000 -42.0849934 -19.7013788
2 0.00000000 73.8920895 -19.7013788 0.00000000 -42.9168104 -25.0624597
3 0.00000000 42.916810
4 -25.0624597 0.00000000 -73.892089
5 -19.7013788
4 0.00000000 42.0849934 -19.7013788 0.00000000 -6.68450652 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 反力计算
约束反力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
结点约束反力合力
支座 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 结点水平竖直力矩大小角度力矩
-------------------------------------------------------------------------------------------- 5 0.00000000 6.68450652 0.00000000 6.68450652 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 115.977083 0.00000000 115.977083 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 85.8336208 0.00000000 85.8336208 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 115.977083 0.00000000 115.977083 90.0000000 0.00000000 1 0.00000000 6.68450652 0.00000000 6.68450652 90.0000000 0.00000000 --------------------------------------------------------------------------------------------
产生的最大弯矩为25.1KN.M,
最大剪力为116KN,
其中腹板下最大支反力为116KN
ò=M/W=25.1/ 325=77.2Mpa<[ò]=140.0 Mpa,合格。
τ=F·Sx / Ix·d= 116000/ (9.5×187)= 65.3MPa<[τ]=106.25Mpa,合格。
三、纵向分配梁检算
纵向分配梁采用I40b工字钢,腹板下布置3根,两腹板中间底板位置布置2根,翼缘板下布置一根。
(一)腹板下工字钢检算
横向分配梁向下传递的力为117KN,按集中荷载布置
内力计算:
荷载布置图
x
弯矩图
4
剪力图
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 -468.000000 -297.701820
2 0.00000000 532.246464 -297.701820 0.00000000 -286.753535 -125.616037
3 0.00000000 571.599687 -125.616037 0.00000000 -481.400312 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 反力计算
约束反力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
结点约束反力合力
支座 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 结点水平竖直力矩大小角度力矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
2 0.00000000 1000.24646 0.00000000 1000.24646 90.0000000 0.00000000
3 0.00000000 858.353222 0.00000000 858.353222 90.0000000 0.00000000
4 0.00000000 481.400312 0.00000000 481.400312 90.0000000 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 腹板下布置3根
ò=M/W=(298000/3)/1140=87.14Mpa<[ò]=140Mpa,合格。
τ=F·Sx/Ix·d=(1000000/3)/(336×12.5)=79.37MPa<[τ]=106.25Mpa,合格。
挠度计算:
x
挠度图
杆端位移值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码 u -水平位移 v -竖直位移?-转角 u -水平位移 v -竖直位移?-转角
-------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 -0.00004203 0.00004625 0.00000000 0.00000000 0.00002134
2 0.00000000 0.00000000 0.00002134 0.00000000 0.00000000 -0.00001007
3 0.00000000 0.00000000 -0.00001007 0.00000000 0.00000000 0.00001800 -------------------------------------------------------------------------------------------- 1#杆的最大挠度ω=0.046mm<[ω/l]1.07/400=2.7mm,合格。
2#杆的最大挠度ω=0.021mm<[ω/l]1.9/400=4.8mm,合格。
(二)两腹板中间底板纵向工字钢检算
横向分配梁向下传递的力为87KN,按集中荷载布置
内力计算:
荷载布置图
x
4弯矩图
4
剪力图
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 -348.000000 -221.368020
2 0.00000000 395.773012 -221.368020 0.00000000 -213.226987 -93.4067967
3 0.00000000 425.03566
4 -93.4067967 0.00000000 -357.96433
5 0.00000000 --------------------------------------------------------------------------------------------
反力计算
约束反力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
结点约束反力合力
支座 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 结点水平竖直力矩大小角度力矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
2 0.00000000 743.773012 0.00000000 743.773012 90.0000000 0.00000000
3 0.00000000 638.262652 0.00000000 638.262652 90.0000000 0.00000000
4 0.00000000 357.96433
5 0.00000000 357.964335 90.0000000 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 底板下布置2根
ò=M/W=(222000/2)/1140=97.37Mpa<[ò]=140Mpa,合格。
τ=F·Sx/Ix·d=(743800/2)/(336×12.5)=88.55MPa<[τ]=106.25Mpa,合格。
挠度计算:
x
位移计算
杆端位移值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码 u -水平位移 v -竖直位移?-转角 u -水平位移 v -竖直位移?-转角
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 -0.00003126 0.00003439 0.00000000 0.00000000 0.00001587
2 0.00000000 0.00000000 0.00001587 0.00000000 0.00000000 -0.00000749
3 0.00000000 0.00000000 -0.00000749 0.00000000 0.00000000 0.00001339
-------------------------------------------------------------------------------------------- 1#杆产生的最大挠度ω=0.031mm<[ω/l]1.07/400=2.7mm,合格。
(三)翼缘板下纵向工字钢检算
翼缘板下布置1根I40b工字钢
横向分配梁向下传递的力为10.0KN,按均布荷载布置
内力计算:
荷载分布图
x
4弯矩图
x
4
剪力图
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 10.9473966 0.00000000 0.00000000 -26.0526033 -27.9446323
2 0.00000000 31.1000000 -27.944632
3 0.00000000 -31.1000000 -27.9446323
3 0.00000000 26.0526033 -27.9446323 0.00000000 -10.9473966 0.00000000 --------------------------------------------------------------------------------------------
反力计算
约束反力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
结点约束反力合力
支座 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 结点水平竖直力矩大小角度力矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 10.9473966 0.00000000 10.9473966 90.0000000 0.00000000
2 0.00000000 57.152603
3 0.00000000 57.1526033 90.0000000 0.00000000
3 0.00000000 57.1526033 0.00000000 57.1526033 90.0000000 0.00000000
4 0.00000000 10.9473966 0.00000000 10.9473966 90.0000000 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 翼缘板下布置1根
ò=M/W=31000/1140=27.2Mpa<[ò]=140Mpa,合格。
τ=F·Sx/Ix·d=61000/(336×12.5)=14.6MPa<[τ]=106.25Mpa,合格。
挠度计算:
x
挠度图
位移计算
杆端位移值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码 u -水平位移 v -竖直位移?-转角 u -水平位移 v -竖直位移?-转角
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 0.00000000 -0.00000081 0.00000000 0.00000000 -0.00000279
2 0.00000000 0.00000000 -0.00000279 0.00000000 0.00000000 0.00000279
3 0.00000000 0.00000000 0.00000279 0.00000000 0.00000000 0.00000081 -------------------------------------------------------------------------------------------- 所以,杆的挠度免检。
四、钢管桩计算
(一)腹板下钢管桩稳定性验算
坐落在加台上的钢管:
计算长度取L=11m,D=630mm,d=610mm,i=[(D2+d2)^1÷2]÷4=0.219m λ=L/i=11000÷219=50.2,A=0.0176 m2=17600mm2
查表得φ=0.846
σ=N/(ΦA)=1001×1000÷(0.846×17600)=67.23MPa<[σ]=140 Mpa,合格。
坐落在承台上的钢管:
计算长度取L=14m,D=630mm,d=610mm,i=[(D2+d2)^1÷2]÷4=0.219m λ=L/i=14000÷219=63.9,A=0.0176 m2=17600mm2
查表得φ=0.786
σ=N/(ΦA)=858×1000÷(0.786×17600)=62.02MPa<[σ]=140 Mpa,合格。
(二)两腹板中间底板下钢管桩稳定性验算
坐落在加台上的钢管:
计算长度L=11m,D=630mm,d=610mm,i=[(D2+d2)^1÷2]÷4=0.219m λ=L/i=11000÷219=50.2,A=0.0176 m2=17600mm2
查表得φ=0.846
σ=N/(ΦA)=744.5×1000÷(0.846×17600)=50MPa<[σ]=140 Mpa,合格。
坐落在承台上的钢管:
计算长度取L=14m,D=630mm,d=610mm,i=[(D2+d2)^1÷2]÷4=0.219m λ=L/i=14000÷219=63.9,A=0.0176 m2=17600mm2
查表得φ=0.786
σ=N/(ΦA)=639×1000÷(0.786×17600)=46.2MPa<[σ]=140 Mpa,合格。
(三)翼缘板下钢管桩稳定性验算
坐落在加台上的钢管:
计算长度L=11m,D=450mm,d=440mm,i=[(D2+d2)^1÷2]÷4=0.157m λ=L/i=11000÷157=70.06,A=0.00699 m2=6990mm2
查表得φ=0.751
σ=N/(ΦA)=60×1000÷(0.751×6990)=11.43MPa<[σ]=140 Mpa,合格。
坐落在承台上的钢管:
计算长度L=14m,D=450mm,d=440mm,i=[(D2+d2)^1÷2]÷4=0.157m λ=L/i=14000÷157=89.2,A=0.00699 m2=6990mm2
查表得φ=0.627
σ=N/(ΦA)=60×1000÷(0.627×6990)=13.7MPa<[σ]=140 Mpa,合格。
(四)钢管桩底部混凝土承载力计算
取最大值腹板底下验算
σ=N/A=(1001000+1500)/(800×800)=1.6N/mm2<11.9 N/mm2,合格。
五、砂箱检算:
σ=T/(H+h0-d2)δ
T—筒壁受力,N。
T=4pd1H/πd02
d0 ——砂筒顶心直径(mm),设计取600mm;d1——砂筒内壁直径(mm),设计取610mm;
d2——泄砂孔直径(mm),设计取30mm;H——降落高度(mm),设计取100mm;
h0——顶心放入砂筒的深度(mm),设计取100mm;
δ——筒壁厚度(mm),设计取10mm;
P——砂筒承受的荷载(KN),
T=4pd1H/πd02 =4×1001×610×100/(3.14×600×600)=216.1KN
σ=T/(H+h0-d2)δ=216100/((100+100-30)×10))=127.2 MPa <[σ]=140 MPa,合格。
六、型钢支架检算:
按照60cm间距布置,检算腹板下最大荷载
坡架上部槽钢为双拼16b槽钢,按照连续梁计算,q=178KN/m
内力计算
坡架结构图
荷载分布图
剪力图
7
弯矩图
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 55.8914808 0.00000000 0.00000000 -86.5085191 -12.2468153
2 0.00000000 76.5425956 -12.246815
3 0.00000000 -65.8574043 -7.97273878
3 0.00000000 65.138136
4 -7.97273878 0.00000000 -77.261863
5 -12.8222295
4 0.00000000 87.0764471 -12.822229
5 0.00000000 -90.9235528 -14.7457824
5 0.00000000 86.5511418 -14.7457824 0.00000000 -91.4488581 -17.1946406
6 0.00000000 101.952170 -17.1946406 0.00000000 -65.3678291 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 反力计算
约束反力值 ( 乘子 = 1)
--------------------------------------------------------------------------------------------
结点约束反力合力
支座 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 结点水平竖直力矩大小角度力矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
1 0.00000000 55.8914808 0.00000000 55.8914808 90.0000000 0.00000000
2 0.00000000 163.051114 0.00000000 163.051114 90.0000000 0.00000000
3 0.00000000 130.995540 0.00000000 130.995540 90.0000000 0.00000000
4 0.00000000 164.338310 0.00000000 164.338310 90.0000000 0.00000000
5 0.00000000 177.474694 0.00000000 177.474694 90.0000000 0.00000000
6 0.00000000 193.401029 0.00000000 193.401029 90.0000000 0.00000000
7 0.00000000 65.3678291 0.00000000 65.3678291 90.0000000 0.00000000 -------------------------------------------------------------------------------------------- 按连续梁计算最大弯矩为:17.2KN.M
按连续梁计算最大剪力为:194KN
计划布置2根16b槽钢
ò=M/W=(17.2/2)/116.8=73.6 Mpa<[ò]=140 Mpa,合格。
τ=F·Sx/Ix·d=(194/2)×70.3/(934.5×0.85)
=85.9MPa<[τ]=106.25Mpa,合格。
中间架立槽钢
ò=N/A=194/25.15=77.1 Mpa<[ò]=140 Mpa,合格。
七、方木计算:
采用15×15cm方木,间距20cm,以腹板下荷载最大,按照两等跨连续梁计算。
弯矩图
剪力图
荷载分布图
W=bh2/6=15×152/6=562.5cm3
ò=M/W=2.7/562.5=48,合格
小于容许应力90 kg/cm2
底模选用18mm厚竹胶板。
W=bh2/6=100×1.82/6=54cm3
Q=59.28KN.M
M=Ql2/8=2964kg.cm
M/W=54小于容许应力110 kg/ cm2
则,K=2.0,合格。
挠度=5Ql4/(384EI)=0.075mm小于L/400,合格。
其余免检。
注明:哈齐客专齐泰特大桥跨齐泰高速公路连续梁,主墩为
201#、202#墩,其中201#墩高度为10.0m,202#墩高度为11m,所以取最高的202#为例检算。