钢箱梁顶推临时支架及吊装点应力计算

钢箱梁顶推临时支架及吊装点应力计算

【内容提要】哈尔滨进乡街高架桥，钢箱梁顶推平台临时支架基础作为临时支架及未焊接完成钢箱梁的基础，承受临时支架及钢箱梁的全部重量。吊装点作为吊装过程吊装设备与所吊钢箱梁的连接点，需要承受所吊钢箱梁的全部重量。因此，临时支架的承载力计算以及吊装点计算至关重要。【关键词】钢箱梁；临时支架；吊装；计算

1.前言

随着我国桥梁建设的发展，大跨度钢箱梁的顶推架设已成为桥梁建设的一个重要发展方向。由于，钢箱梁顶推施工需要将预制钢箱梁进行现场拼装，钢箱梁顶板，腹板，底板均为现场焊接。因此，需要搭设施工平台，而施工平台需要临时支架进行支撑。在吊装过程中，吊装点作为吊装设备与钢箱梁的连接点，它的位置设置以及焊接形式直接影响吊装过程的安全。

2. 工程概况

本项目为哈尔滨市进乡街高架桥工程，我公司负责部分为高架桥上跨铁路拉滨下行线、香孙线、孙新线及站线和林机厂专用线，上跨铁路钢箱梁长131.672m。桥跨结构为40.836m+50m+40.836m，分别为27#-28#、28#-29#、29#-30#墩，梁高2 m，钢箱梁宽是变截面结构，从25.3m渐变至15.8m；主梁钢结构总重1798T；钢箱梁采用全焊钢箱梁四箱结构；钢箱梁架设采用顶推方式，需要在现场对钢箱梁进行逐段拼装，其中最重段为91.8t。我公司所承担的上跨铁路桥工程为全线重点难点工程。

3.临时支架设计与应力计算

3.1临时支架基础设计与应力计算

3.1.1基础类型采用锥型柱基，计算形式为验算截面尺寸

平面简图

剖面简图

3.1.2基本参数

3.1.2.1依据规范

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）

《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）

《简明高层钢筋混凝土结构设计手册（第二版）》3.1.2.2几何参数

已知尺寸：

B1 = 3250 mm, A1 = 3250 mm

H1 = 500 mm, H2 = 1000 mm

B = 1200 mm, A = 1200 mm

无偏心：

B2 = 3250 mm, A2 = 3250 mm

基础埋深d = 2.50 m

钢筋合力重心到板底距离a s = 80 mm

3.1.2.3荷载值

作用在基础顶部的标准值荷载

F gk = 3000.00 kN F qk = 80.00 kN

M gxk = 600.00 kN·m M qxk= 0.00 kN·m

M gyk= 600.00 kN·m M qyk= 0.00 kN·m

V gxk = 0.00 kN V qxk = 0.00 kN

V gyk = 0.00 kN V qyk = 0.00 kN

作用在基础底部的弯矩标准值

M xk = M gxk＋M qxk = 600.00＋0.00 = 600.00 kN·m

M yk = M gyk＋M qyk = 600.00＋0.00 = 600.00 kN·m

V xk = V gxk＋V qxk = 0.00＋0.00 = 0.00 kN·m

V yk = V gyk＋V qyk = 0.00＋0.00 = 0.00 kN·m

绕X轴弯矩: M0xk = M xk－V yk·(H1＋H2) = 600.00－0.00×1.50 = 600.00 kN·m 绕Y轴弯矩: M0yk = M yk＋V xk·(H1＋H2) = 600.00＋0.00×1.50 = 600.00 kN·m 作用在基础顶部的基本组合荷载

不变荷载分项系数r g = 1.20 活荷载分项系数r q = 1.40

F = r g·F gk＋r q·F qk = 3712.00 kN

M x = r g·M gxk＋r q·M qxk= 720.00 kN·m

M y = r g·M gyk＋r q·M qyk= 720.00 kN·m

V x = r g·V gxk＋r q·V qxk = 0.00 kN

V y = r g·V gyk＋r q·V qyk = 0.00 kN

作用在基础底部的弯矩设计值

绕X轴弯矩: M0x = M x－V y·(H1＋H2) = 720.00－0.00×1.50 = 720.00 kN·m 绕Y轴弯矩: M0y = M y＋V x·(H1＋H2) = 720.00＋0.00×1.50 = 720.00 kN·m 3.1.2.4材料信息

混凝土： C25 钢筋： HRB335(20MnSi)

3.1.2.5基础几何特性

底面积：S = (A1＋A2)(B1＋B2) = 6.50×6.50 = 42.25 m2

绕X轴抵抗矩：Wx = (1/6)(B1+B2)(A1+A2)2= (1/6)×6.50×6.502 = 45.77 m3绕Y轴抵抗矩：Wy = (1/6)(A1+A2)(B1+B2)2= (1/6)×6.50×6.502 = 45.77 m3 3.1.3临时支墩计算过程

3.1.3.1修正地基承载力

修正后的地基承载力特征值 f a = 150.00 kPa

3.1.3.2轴心荷载作用下地基承载力验算

计算公式：

按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）下列公式验算：

p k = (F k＋G k)/A (5.2.2－1)

F k = F gk＋F qk = 3000.00＋80.00 = 3080.00 kN

G k= 20S·d = 20×42.25×2.50 = 2112.50 kN

p k = (F k＋G k)/S = (3080.00＋2112.50)/42.25 = 122.90 kPa ≤ f a，满足要求。

3.1.3.3偏心荷载作用下地基承载力验算

计算公式：

按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）下列公式验算：

当e≤b/6时，p kmax = (F k＋G k)/A＋M k/W (5.2.2－2)

p kmin = (F k＋G k)/A－M k/W (5.2.2－3)

当e＞b/6时，p kmax = 2(F k＋G k)/3la (5.2.2－4)

X、Y方向同时受弯。

偏心距e xk = M0yk/(F k＋G k) = 600.00/(3080.00＋2112.50) = 0.12 m

e = e xk = 0.12 m ≤ (B1＋B2)/6 = 6.50/6 = 1.08 m

p kmaxX = (F k＋G k)/S＋M0yk/W y

= (3080.00＋2112.50)/42.25＋600.00/45.77 = 136.01 kPa 偏心距e yk = M0xk/(F k＋G k) = 600.00/(3080.00＋2112.50) = 0.12 m