八盤(pán)峽黃河特大橋貝雷梁檢算

1、蘭州至烏魯木齊第二雙線新建鐵路工程八盤(pán)峽黃河特大橋（70+2×100+70）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁邊跨現(xiàn)澆段貝雷支架檢算計(jì) 算：張磊 李建寧復(fù) 核：李軍 張國(guó)奇審 核： 李子奇蘭 州 交 通 大 學(xué) 土 木 工 程 學(xué) 院2010年 12月 目 錄1.設(shè)計(jì)依據(jù)- 3 -2.貝雷梁布置圖- 3 -3.箱梁自重荷載分布的簡(jiǎn)化- 4 -4.貝雷梁上部型鋼橫梁檢算- 4 -5.貝雷梁力學(xué)特性- 6 -6.翼緣板下部貝雷梁檢算- 6 -7.腹板、底板下貝雷梁檢算- 8 -8.貝雷梁下部型鋼橫梁驗(yàn)算- 10 -9.鋼管立柱受力檢算- 11 -10.承臺(tái)局部承壓驗(yàn)算- 12 -貝雷支架檢算1.設(shè)計(jì)依

2、據(jù) 設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)設(shè)計(jì)文件，客運(yùn)專線橋涵施工指南貝雷梁設(shè)計(jì)參數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)2.貝雷梁布置圖八盤(pán)峽黃河特大橋貝雷支架采用16排單層不加強(qiáng)貝雷片布置，貝雷片橫向布置間距為：1.9+2×0.45+0.5+2×0.45+1.925+3×0.45+1.925+2×0.45+0.5+2×0.45+1.9上橫梁采用25根I20工字鋼，下橫梁采用9根I50a工字鋼，即每根鋼管頂部三根。鋼管立柱0.63m每側(cè)3根。邊跨現(xiàn)澆段檢算18.9m梁。具體布置見(jiàn)下圖：圖1貝雷梁立面圖 單位（cm）圖2貝雷梁側(cè)面圖3.箱梁自重荷

3、載分布的簡(jiǎn)化邊跨現(xiàn)澆段混凝土箱梁自重：G1=726.58t，其中翼緣板部分梁重：G2=130.43t側(cè)模和支架：G2=73.2t，底模：G3=24.5t 內(nèi)模及支架：G4=35t根據(jù)裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)查得：立柱與型鋼：Q235鋼容許應(yīng)力：軸向應(yīng)力=135MPa，彎曲應(yīng)力w=140MPa，剪應(yīng)力=80MPa；4.貝雷梁上部型鋼橫梁檢算 (1)計(jì)算荷載布置貝雷梁上部型鋼直接承受箱以及模板自重，上部總重量為8592.8kN，平均由25根橫梁來(lái)承擔(dān)，則每根橫梁上承擔(dān)的自重為343.7kN。將箱梁對(duì)應(yīng)的翼緣板，腹板、底板處分別劃分為三種均布荷載，然后來(lái)承擔(dān)上部傳下來(lái)的荷載。經(jīng)計(jì)算三種均布荷載的

4、大?。?2)計(jì)算模型如圖；圖3上橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位（）（3）計(jì)算結(jié)果根據(jù)GB 706-2008規(guī)范查表得，I20a型工字鋼的參數(shù)為：A=35.578cm2,W=237cm3圖4上橫梁彎矩圖 （）彎矩：每根工字鋼最大正應(yīng)力：故正應(yīng)力滿足要求。圖5上橫梁剪力圖圖 （）剪力：每根工字鋼最大剪應(yīng)力：故剪應(yīng)力滿足要求。 圖6上橫梁位移圖 （）每根工字鋼的撓度故撓度滿足要求。由以上檢算可知，上橫梁的正應(yīng)力、剪應(yīng)力以及撓度均滿足要求。5.貝雷梁力學(xué)特性表1 幾何特性幾何特性結(jié)構(gòu)構(gòu)造Wx(cm3)Ix(cm4)EI(kN.m2)單排單層不加強(qiáng)3578.5250497.2526044.12加強(qiáng)7699.1577

5、434.41212612.24雙排單層不加強(qiáng)7157.1500994.41052088.24加強(qiáng)15398.31154868.82425224.48三排單層不加強(qiáng)10735.6751491.61578132.36加強(qiáng)23097.41732303.23637836.72雙排雙層不加強(qiáng)14817.92148588.84512036.48加強(qiáng)30641.74596255.29652135.92三排雙層不加強(qiáng)22226.83222883.26768054.72加強(qiáng)45962.6689439014478219表2 桁架容許內(nèi)力表橋型容許內(nèi)力不加強(qiáng)橋梁?jiǎn)闻艈螌与p排單層三排單層雙排雙層三排雙層彎矩（kN.m

6、）788.21576.42246.43265.44653.2剪力（kN）245.2490.5698.9490.5698.9橋型容許內(nèi)力加強(qiáng)橋梁?jiǎn)闻艈螌与p排單層三排單層雙排雙層三排雙層彎矩（kN.m）1687.533754809.467509618.8剪力（kN）245.2490.5698.9490.5698.96.翼緣板下部貝雷梁檢算(1)支架結(jié)構(gòu)特性 三排單層不加強(qiáng)型貝雷梁慣性矩I=751491.6cm4，截面抵抗彎矩W=10735.6cm3，最大容許彎矩M= 2246.4kN·m，最大容許剪力T=698.9kN。(2)荷載計(jì)算模板及支架自重，G=36.6t=366kN上部橫梁自重

7、G=25×0.00356×13.6×77×0.225=20.97kN新澆混凝土重量，G=65.22t=652.2kN每米荷載重量：q恒= (366652.2+20.97)/18.9=54.98kN/m施工材料具運(yùn)輸、堆放荷載取均布荷載0.5KN/m2：q3=0.5×2.75=1.375kN/m傾倒混時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載取2KN/m2：q4=2×2.75=5.5kN/m振搗砼產(chǎn)生的荷載取2KN/ m2：q5=2×2.75=5.5kN/m取最不利組合計(jì)：恒載取1.2倍安全系數(shù)，活載取1.4倍安全系數(shù)，考慮最不利情況為混凝土全部澆筑完

8、畢的情況： q =54.98×1.2+1.375×1.267.63kN/m3)支架受力圖示貝雷梁計(jì)算圖如下：圖7翼緣貝雷梁受力圖（）計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果均乘以1.2的安全系數(shù)圖8翼緣貝雷梁彎矩圖（）彎矩：故彎矩滿足要求。圖9翼緣貝雷梁剪力圖（）剪力：故剪力滿足要求。圖10翼緣貝雷梁位移圖（）撓度：故撓度滿足要求。由以上檢算，貝雷梁彎矩，剪力、撓度均滿足要求。貝雷梁對(duì)支點(diǎn)壓力N= T max=597KN7.腹板、底板下貝雷梁檢算(1)模型結(jié)構(gòu)特性 腹板，底板下采用10排單層不加強(qiáng)型貝雷梁。慣性矩I=2504972cm4,截面抵抗矩W=35785cm3，最大彎矩M=7882kN&#

9、183;m，最大容許剪力T=2452kN。(2)荷載計(jì)算底模板、內(nèi)模及支架自重：G=59.5t上部橫梁自重G=25×0.00356×13.6×77×0.55=51.26KN新澆混凝土重量：G=726.58-130.43=596.15t每米荷載重量：q=(59.5596.15+5.126)/18.9×10=349.6kN/m施工材料具運(yùn)輸、堆放荷載取均布荷載0.5KN/m2：q3=0.5×6.7=3.35KN/m傾倒混時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載取2KN/m2：q4=2×6.7=13.4KN/m振搗砼產(chǎn)生的荷載取2KN/ m2：q5=2&

10、#215;6.7=13.4KN/m取最不利組合計(jì)：恒載取1.2倍安全系數(shù)，活載取1.4倍安全系數(shù)，考慮最不利情況為混凝土全部澆筑完畢的情況： q =349.6×1.2+3.35×1.2423.5KN/m (3)支架受力圖示貝雷梁計(jì)算圖示如下：圖11腹板、底板下貝雷梁受力圖 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果均乘以1.2的安全系數(shù)圖12底板、腹板貝雷梁彎矩圖（）彎矩：故彎矩滿足要求。圖13底板、腹板貝雷梁剪力圖（）剪力：故剪力滿足要求。圖14底板、腹板貝雷梁位移圖（）撓度：故撓度滿足要求。由上檢算可知，彎矩、剪力及撓度均滿足要求。貝雷梁對(duì)支點(diǎn)壓力N= T max=3664KN8.貝雷梁下部型鋼

11、橫梁驗(yàn)算荷載計(jì)算翼板下部貝雷梁支點(diǎn)反力P1=P2=P3=P12=P13=P14=100kN腹板和底板下部貝雷梁支點(diǎn)反力P4=P5=P6=P7=P8=P9=P10=P11=366.4kN力學(xué)圖示型鋼橫梁是由3I50a工字鋼組成，現(xiàn)取一根計(jì)算，因此取上部荷載的1/3來(lái)計(jì)算，可看作是4跨連續(xù)梁。力學(xué)和計(jì)算結(jié)果如下圖示： 圖15下橫梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)GB 706-2008規(guī)范查表得，I50a型工字鋼的參數(shù)為：A=119.304cm2,W=1860cm3圖16下橫梁的剪力圖()剪力：最大剪應(yīng)力：故剪應(yīng)力滿足要求。圖17下橫梁的彎矩圖()彎矩：每根工字鋼最大正應(yīng)力：故正應(yīng)力滿足要求。圖18下橫梁的位移圖()

12、撓度：故撓度滿足要求。由以上檢算可知，下橫梁彎矩，剪力、撓度均滿足要求。9.鋼管立柱受力檢算根據(jù)下橫梁計(jì)算結(jié)果知，橫向中間的那根鋼管受力最大，其軸力最大值R=1812.6KN,由于鋼管立柱之間有斜撐桿和橫向聯(lián)系桿件，所以立柱的最大高度取5m，按兩端鉸接計(jì)算。（1） 強(qiáng)度驗(yàn)算 單根鋼管支墩630mm×8mm，其承受的允許壓力N=D=3.14×0.63×0.008×135000=2136.45KN>R=1812.6KN故滿足強(qiáng)度要求。（2）穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼管的回轉(zhuǎn)半徑為式中：D鋼管外徑，d鋼管內(nèi)徑長(zhǎng)細(xì)比式中： 桿件長(zhǎng)度系數(shù),取 桿件幾何長(zhǎng)度，取查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

13、規(guī)范GB50017-2003表C-2，計(jì)算壓桿的應(yīng)力（忽略鋼管的自重）故穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。10.承臺(tái)及基礎(chǔ)局部承壓驗(yàn)算鋼管受到最大壓力為1812.6KN，該力直接作用于混凝土承臺(tái)上，考慮局部承壓可能造成破壞，需要對(duì)混凝土承臺(tái)的局部承壓進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范，素混凝土局部承壓計(jì)算公式為：Nc0.6*Ra*AcRa-承臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào)，這里取C25抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度16.7Mpa；-混凝土局部承壓提高系數(shù)，其值通常大于1；Ac混凝土局部承壓面積，Ac=3.14*0.315*0.315=0.311m2則混凝土局部承壓的最小容許承載力為：Ncmax=0.6*Ra=0.6*1*16700*0.311=3116KN Nc=1812.6KN<Nc=3116KN 混凝土承臺(tái)局部承壓滿足要求。對(duì)于鋼管立柱支撐在地面上時(shí)