钢箱梁安装临时支撑架设计检算书

国道321泸州沱江二桥加宽改造PPP项目北岸高架桥钢箱梁安装临时
支撑架设计检算书
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中国中铁股份有限公司二〇一六年九月
目录
1.编制依据 (1)
2.工程概述 (1)
3.施工方案 (2)
4.计算参数取值 (2)
5.临时组桩荷载分析 (3)
5.1.恒载 (3)
5.2.施工荷载 (3)
5.2.1.吊装过程中载荷 (3)
5.2.2.吊装完后的载荷 (4)
5.3.风荷载 (5)
5.4.建模计算 (5)
5.4.1.边界条件 (5)
5.4.2.荷载工况 (5)
5.4.3.有限元模型 (6)
5.4.4.载荷 (6)
5.4.5.结构分析 (7)
6.基础 (14)
北岸高架桥钢箱梁临时支撑架设计检算书
1. 编制依据
1）施工图设计。

2）《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011。

3）《钢结构设计规范》GB/T50017-2003。

4）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ 2-2008。

5）《钢结构工程施工质量验收规范》GB/T50205-2001。

6）《2012版本midas有限元分析软件》。

2. 工程概述
北岸高架桥钢箱梁属于单相多室结构，变高截面，施工时划分为15个节段安装施工，每节段重量详见下表所示。

表2-1 钢箱梁重量表
13 E1 28×3.7×1.45 8#～9#墩60.6
14 E2 28×3.7×1.45 8#～9#墩60.9
15 E3 28×3.7×1.45 8#～9#墩60.6
横联、挑梁、拼接板、螺栓等220
合计重量（t）1098 钢箱结构图如下所示：
图2-1 钢箱梁标准截面图
3. 施工方案
安装顺序为A1到E3方向顺序安装，安装顺序详见下图所示：
图3-1 施工顺序
4.计算参数取值
按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86中规定的临时结构
容许应力系数提高1.3取值。

Q235：16δ< []180Mpa σ= []110Mpa τ=
1640δ> []172Mpa σ= []110Mpa τ=
挠度容许值值L/400;
5. 临时组桩荷载分析
5.1. 恒载
恒载主要为支撑架自重荷载，由于计算采用软件计算，自重荷载在软件中自动添加。

5.2. 施工荷载 5.2.1. 吊装过程中载荷
主要为钢箱梁的压力，考虑到钢箱梁安装四个支点单点的受力情况，考虑最危险的情况为三点受力，而且考虑1.2的不平衡系数（未考虑安装B 和D 时，支墩受力情况）。

因此从从支架1到支架支架5的支点受力情况如下所示：
支架1左侧单点：A 节段钢箱梁总重230t （含横向连接），安装过程中单点受力为230t ÷9（每片梁考虑三点受力）×1.2=34t ，
支架1右侧和支架2左侧单点：B 节段钢箱梁总重210t （含横向连接），安装过程中单点受力为210t ÷9（每片梁考虑三点受力）×1.2=28t ；（未考虑桥墩受力）
支架2右侧和支架3左侧单点受力：C 节段钢箱梁总重216t （含横向连
接），安装过程中单点受力为210t÷9（每片梁考虑三点受力）×1.2=28t；
支架3右侧和支架4左侧单点：D节段钢箱梁总重171t（含横向连接），安装过程中单点受力为210t÷9（每片梁考虑三点受力）×1.2=31t；（未考虑桥墩受力）
支架4右侧单点：E节段钢箱梁总重230t（含横向连接），安装过程中单点受力为230t÷9（每片梁考虑三点受力）×1.2=31t。

5.2.2.吊装完后的载荷
桥梁采用均布载荷模拟，然后采用1.2的安全系数；成桥后支架的受力结构如下所示：
5-1 成桥后的支架受力
各个支点的支反力如下所示：
5-2 成桥后的支架反力
从图中可知，每个支撑架顶部φ219mm钢管支架受力情况如下：
成桥后支架1的单点受力：235t÷6×1.2=47t
成桥后支架2的单点受力：198t÷6×1.2=39.6t
成桥后支架3的单点受力：198t÷6×1.2=39.6t
成桥后支架4的单点受力：235t÷6×1.2=47t
5.3.风荷载
按照50年一遇的基本风压计算，根据泸州市取基本风压w o=0.3KN/m2。

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012标准风载值计算公式：
W k=βzυsυz W o
其中：υs风荷载体型系数，参考规范，选取为0.6；υz风压高度变化系数，结合现场实际情况，根据地面类型D，离地面高度5m选择υz=0.51；βz 高z处的风振系数选取1.1。

因此，标准风压：
W k=0.3×1.1×0.6×0.51=0.1KN/m2
5.4.建模计算
采用Midas civil对架梁支架进行整体建模计算。

5.4.1.边界条件
分配梁与下面钢管支架接触点的连接采用刚性连接模拟材料选择为Q235，钢管支架最下端视为固接地面。

5.4.2.荷载工况
工况一（吊装钢箱梁时）：结构自重+竖向施工荷载+风荷载；
工况二（吊装完后）：结构自重+箱梁自重（成桥后）+风荷载
5.4.3.有限元模型
模型如下所示，采用所有支架同时建模。

图5-3 有限元模型5.4.4.载荷
主要是风载和压力载荷，具体如下所示：
图5-4 箱梁安装时载荷
图5-5 风载情况
5-6 成桥后的载荷
5.4.5.结构分析
1、工况1
主要分析钢管和分配梁的变形和应力，结果如下所示：
图5-7 吊装过程中钢管的变形
图5-8 吊装过程中分配梁的变形
由变形图可知，最大变形为5.73mm<5m/400=12.5mm<5.2m/400=13mm,所以结构满足要求。

最大变形发生在Y方向，也就是风载方向，在其余情况变形很小，结构非常安全。

根据天气预报，若安装过程中产生50年一遇的强风时，需要对支架和箱梁采取措施。

结构应力如下所示：
图5-9 吊装过程中临时支架应力图
图5-10 弯曲应力
图5-11 剪切应力
如上图所示，最大应力和弯曲应力为133.4MPa<172MPa<180MPa；剪切应力为26.01MPa<110MPa。

因此满足要求。

风载、吊装载荷、风载下的屈曲稳定如下所示：
5-12 工况1的模态1下的屈曲分析
如上图可知，在该工况下的屈曲稳定系数24.9。

屈曲特征值如下所示：
5-13 工况1下的屈曲稳定系数
如上图所示，结构在工况1下不会发生屈曲失稳。

支反力如下所示：
5-14 工况1下的支反力
如图所示，最大支反力71.23t，无负的支反力，因此在该工况下的不会发生倾覆。

2、工况2（成桥后）
主要分析钢管和分配梁的变形和应力，结果如下所示：
5-15 工况2下钢管的变形
5-16 工况2下分配梁的变形
由变形图可知，最大变形为6.83mm<5m/400=12.5mm<5.2m/400=13mm,所以结构满足要求。

最大变形发生在Y方向，也就是风载方向，在其余情况变形很小，结构非常安全。

根据天气预报，若安装过程中产生50年一遇的强风时，需要对支架和箱梁采取措施。

结构应力如下所示：
5-17 工况2下的组合应力
5-18 工况2下的弯曲应力
5-19工况2下的剪切应力
如上图所示，最大应力和弯曲应力为138.6MPa<172MPa<180MPa；剪切
应力为21.67MPa<110MPa。

因此满足要求
风载、吊装载荷、风载下的屈曲稳定如下所示：
5-20 工况2下的模态1下的屈曲分析
如上图可知，在该工况下的屈曲稳定系数18.7。

屈曲稳定系数如下所示：
5-21 工况2下的屈曲稳定系数
从稳定系数可知，该结构在该工况下不会发生屈曲失稳。

支反力如下所示：
5-22 成桥后的临时支架的支反力
如图所示，最大支反力97.45t，无负的支反力，因此在该工况下的不会
发生倾覆。

3、结构分析汇总
应力分析：
5-23 应力汇总表（列出最大值）
从上表可知，最组合应力、弯曲应力、剪切应力均满足钢结构规范要求。

5-24 位移汇总
从位移汇总可知，最大变形为7.17mm，最大变形方向在Y方向（风载
方向），X和Z方向变形较小，结构在强风条件下需要加强防护措施。

6.基础
因为最大的竖向力Fz=97.45t=97.45×104Kg；条形基础的采用C30混凝土，因此预埋钢板面积A>Fz×9.85/30MPa=97.45×104×9.85÷（30×106）=0.36㎡。

因此预埋钢板尺寸为800mm×800mm。

而且考虑到单点支反力较大，在预埋钢板和钢管连接位置需设置加强劲板。

预埋板的选用参考《预埋件通用图》HGT 21544-2006相关要求执行。

考虑临时支墩的重量相差不大，根据施工载荷分析可知，支架最大竖向力为Fg=97.45t。

考虑到该临时支架在市区道路较为良好，地基承载力按照260KPa计算。

在安装临时支架时测量地基承载力，根据测量参数，适当的扩大或减少基础。

因此基础的截面面积A：
A=97.45t×9.85÷260KPa=3.69㎡
混凝土基础传递的竖向荷载按45度角扩散，因此混凝土基础尺寸为2m ×2m×1m的独立基础。

在实际过程中根据测量地基承载力改变基础大小。