钢管立柱计算
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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(既有线要求最小通行净空),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,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Φ桩基础,桩顶设置混凝土条形基础(19m**1m)系梁,大里程侧每条条形基础下布置4根桩,间距,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,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×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=m2
2.混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载:P2=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,截面
积为㎡,24m范围内砼体积方,总重为:。其中:
a 翼缘板处:P31=m2
b 腹板处:取最高截面()处P32=m2
c 底板处:P33=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=m2
5.贝雷桁架梁自重:单片12m P=(4×275+4×25+4×80) ×10=
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m。
P3=单片梁上均布力:
Q布=(+)×14+(12)×+×14+=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==××122= M允=
满足要求;
中间钢管立柱处剪力最大,即:
Q max==××12=234KN< Q允=
满足要求。
b.翼缘板下方,计算过程同a,经计算得:
P3=×/2=m
单片梁上均布力:
Q布=(+)×2+(12)×+×2+=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==××122= M允=
满足要求;
中间钢管立柱处剪力最大,即:
Q max==××12=< Q允=.
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,作用在横梁上的总荷载为:
F总=(×2×2+234×2×14)=
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:m。
按照简支梁考虑,跨度为。
则最大弯矩为:M max =×××=最大剪力为:Q max =××=
查型钢表得I40a截面特性:d=,I=21714cm4,W=1085cm3,s=631cm3,E=×105MPa。(按三拼计算)
抗弯强度:σ=M/W=3×1085×103=<[σ]=145MPa,满足要求。
抗剪强度:τ=QS/2dI=616802×631×103/(3××21714×104)=<[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=*查Ψ=,
由,F总=(×2×4+234×2×14)=
抗压强度验算:σ=F/ A=7641280/19468=
单排共7根钢管立柱,每根承受7=<[σ]=140MPa,满足要求。
稳定性验算:σ=F/ΨA=6783219/19468=
单排共7根钢管立柱,每根承受7=<[σ]=140MPa,满足要求。
9.地基承载力验算
钢管立柱下设置条形钢筋混凝土基础,尺寸为19m××1m,与地基接触面积为19×=㎡,承受压应力为:
σ==
中间一排钢管立柱基础在路基基床底层上,地基系数要求大于150MPa,根据文献《路基系数与容许承载力的探讨》中经验公式换算:
σ地=+=×150000+=360kpa
地基承载力为:360kpa,满足要求。