钢管立柱计算

钢管立柱计算

30+50+30m 连续梁支架(钢管立柱部分)计算书

一、跨西环铁路钢管立柱支架方案介绍

在连续梁主跨跨越西环铁路处设置钢管承重立柱+纵向贝雷桁架梁（两跨24m）+横向分配梁的结构模式，支架搭设完成后门洞通行净空为5.6m（既有线要求最小通行净空5.6m），整体支架布置详见附图《全跨度碗扣支架及钢管立柱贝雷支架布置立面图》。

1.立柱基础

中间一排设置长度19m，宽度1.2m，高度1m钢筋混凝土条形基础，基础位于西环铁路路基中心；两侧设置Φ1.20m桩基础，桩顶设置混凝土条形基础（19m*1.2*1m）系梁，大里程侧每条条形基础下布置4根桩，间距3.7m，单根桩长12m，采用旋挖钻成孔，小里程侧每条条形基础下布置5根桩，间距2.85m，单根桩长8m，因承台基坑开挖后，旋挖钻无法施工，此处桩基采用人工挖孔成孔。条形基础采用C35钢筋混凝土，底层钢筋采用Φ16 HRB400钢筋，间距10cm，侧面及顶面采用Φ12 HRB400钢筋网，间距15cm，在钢管立柱对应位置处预埋2cm厚1m*1m钢板。

2.钢管立柱

钢管立柱采用Φ630mm、10mm厚度螺旋钢管，钢管之间采用[10号槽钢连接为整体，立柱底端与基础连接处设置2cm厚1m*1m钢板，立柱顶端设置三拼40a工字钢横梁。

3.贝雷桁架梁

单幅连续梁布置单层18排加强贝雷桁架梁并采用90cm花窗将两排贝雷片连接为整体，在贝雷桁架梁上横向铺设20a工字钢分配梁，间距60cm，工字钢上纵向铺设[10号槽钢，间距60cm（详见《中钢管立柱处支架横截面布置图》）。

4.贝雷桁架梁上碗扣支架

在贝雷桁架梁上布置满堂式碗扣支架，Φ48×3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、10cm×15cm木方做纵向分配梁，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，纵向分配梁上再铺设横向分配梁，连续箱梁底模板采用竹胶模板，后背10cm×10cm木方，然后直接铺装在10cm×15cm方木纵向分配梁上进行连接固定。

根据连续箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过满堂碗扣支架计算确定，贝雷桁架梁上碗扣钢管布置:立杆横纵间距60cm，横杆间距60cm，支架在桥纵向每300cm间距设置剪刀撑，满足承载力要求，此处不再验算，此处验算钢管立柱支架稳定性。

二、荷载分析

1.施工人员、机械、材料荷载：P1=

2.5KN/m2

2.混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载：P2=2.5KN/m2

3.梁体钢筋混凝土截面自重荷载：跨西环铁路最大截面高度为2.35m，

截面积为12.52㎡，24m范围内砼体积300.48方，总重为：7812.48KN。

其中：

a 翼缘板处：P31=10.26KN/m2

b 腹板处：取最高截面（2.35m）处P32=61.1KN/m2

c 底板处：P33=16.64KN/m2

注：混凝土截面自重以最厚处截面，视作等截面计算。

4.模板、支架自重荷载、贝雷桁架梁上碗扣荷载：P1=2.15KN/m2

5.贝雷桁架梁自重：单片12m P=(4×275+4×25+4×80) ×10=15.2KN

6.贝雷桁架梁受力验算

a.底板及腹板下方：贝雷桁架梁2跨24m，单跨12m，视作两等跨连续梁。其上分布均布荷载，翼缘板处荷载由其下方4片贝雷桁架梁承担，腹板及底板处荷载由其下方14片贝雷桁架梁承担，经换算作用在单片贝雷桁

架梁上的砼荷载均布荷载为19.39KN/m。

P3=(7812.48-10.26×2.63×2×24)/(24×14)=19.39KN/m

单片梁上均布力：

Q布=1.4（2.5+2.5）×9.36/14+（15.2/12）×1.2+1.2(2.15×9.36/14+19.39)=31.2KN/m

根据《路桥施工计算手册》中附表2-8可知，中间钢管立柱处弯矩最大,即：

M max=0.125QL2=0.125×31.2×122=561.6KN.m< M允=1687.5KN.m

满足要求；

中间钢管立柱处剪力最大，即：

Q max=0.625QL=0.625×31.2×12=234KN< Q允=245.2KN

满足要求。

b.翼缘板下方，计算过程同a，经计算得：

P3=(10.26×2.63)/2=13.5KN/m

单片梁上均布力：

Q布=1.4（2.5+2.5）×2.63/2+（15.2/12）×1.2+1.2(2.15×2.63/2+13.5)=30.31KN/m

根据《路桥施工计算手册》中附表2-8可知，中间钢管立柱处弯矩最大,即：

M max=0.125QL2=0.125×30.31×122=545.58KN.m< M允=1687.5KN.m

满足要求；

中间钢管立柱处剪力最大，即：

Q max=0.625QL=0.625×30.31×12=227.32KN< Q允=245.2KN.

满足要求。

7.贝雷桁架梁下横向分配梁验算

根据贝雷桁架梁受力分析及计算，中间一排钢管立柱上工字钢受力最大，工字钢有效长度为16.6m，作用在横梁上的总荷载为：

F总=（227.32×2×2+234×2×14）=7641.28KN

根据结构布置，作用力主要集中在7个支点处，采用三拼40a工字钢为横梁，按照均布荷载计算，换算均布力为：460.3KN/m。

按照简支梁考虑，跨度为2.68m。

则最大弯矩为：M max =0.125×460.3×2.68×2.68=413.25KN.m

最大剪力为：Q max =0.5×460.3×2.68=616.802KN

查型钢表得I40a截面特性：d=10.5mm，I=21714cm4，W=1085cm3，s=631cm3，E=2.1×105MPa。（按三拼计算）

抗弯强度：σ=M/W=413.25/3×1085×103=126.9MPa＜[σ]=145MPa，满足要求。

抗剪强度：τ=QS/2dI=616802×631×103/（3×10.5×21714×104）=56.9MPa＜[τ]=85MPa，满足要求。

8.钢管立柱受力计算，钢管立柱选用Φ630，壁厚10mm的A3钢材,根据整体受力分析，中排钢管立柱受力最大，长度按8m计算：

A=3.14*(0.3152-0.3052)=19468mm2

i=1/2*(6302+6102)1/2=439

λ=l/i=8000/439=18.22

查Ψ=0.952，

由，F总=（227.32×2×4+234×2×14）=7641.28KN

抗压强度验算：σ=F/ A=7641280/19468=392.5MPa

单排共7根钢管立柱，每根承受392.5/7=56.07Mpa＜[σ]=140MPa，满足要求。

稳定性验算：σ=F/ΨA=6783219/0.952/19468=412.29MPa