跨鐵路工字鋼架檢算

1、1一、計(jì)算說(shuō)明 本計(jì)算書(shū)系針對(duì)我項(xiàng)目部采用支架法施工的24.8m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支蓋梁橋。計(jì)算的目的是對(duì)擬定的支架形式、各種構(gòu)件的布置及搭設(shè)方式進(jìn)行檢算，以保證支架在施工過(guò)程中的安全性，并滿足梁體線形等外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。檢算的依據(jù)包括相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、客運(yùn)專(zhuān)線鐵路施工相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和定型產(chǎn)品參數(shù)指標(biāo)等，將在計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行列舉。本次檢算的計(jì)算流程圖、主要計(jì)算內(nèi)容及方法步驟如下：擬定支架形式荷載簡(jiǎn)化檢算工字鋼的強(qiáng)度、剛度檢算橫向分配梁的強(qiáng)度、剛度檢算鋼管立柱的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、 結(jié)束圖1 支架設(shè)計(jì)檢算流程圖1、依據(jù)經(jīng)驗(yàn)并參照類(lèi)似工程初步擬定支架的結(jié)構(gòu)形式、各種構(gòu)配件的配置數(shù)量及搭設(shè)方式；2、根據(jù)蓋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸

2、和質(zhì)量分布，并考慮施工過(guò)程中混凝土的沖擊作用等施工荷載的影響，將蓋梁和模板質(zhì)量的分布在梁體縱、橫截面上進(jìn)行簡(jiǎn)化；3、計(jì)算橫向分配梁對(duì)工字鋼的支反力和工字鋼的內(nèi)力，并判斷工字鋼強(qiáng)度和剛度是否滿足要求，這一步計(jì)算的前提是認(rèn)為同一斷面上橫向各排工字鋼承受相同的荷載；4、以橫向分配梁為研究對(duì)象，將上一步計(jì)算得出的橫向分配梁對(duì)工字鋼的支反力作為其荷載，以分配梁下鋼管柱為支座約束，計(jì)算支反力和橫向分配梁內(nèi)力，并評(píng)定其強(qiáng)度和剛度指標(biāo)；5、對(duì)鋼管支柱的強(qiáng)度和穩(wěn)定性及承臺(tái)表面混凝土局部承壓能力進(jìn)行檢算； 二、蓋梁支架設(shè)計(jì)檢算 1、支架形式24.8m蓋梁現(xiàn)澆采用梁柱式支架，支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、圖3。圖2、蓋梁現(xiàn)澆支架

3、縱向布置圖（單位：cm）圖3、蓋梁現(xiàn)澆支架端部立面圖（單位：cm）如圖所示，蓋梁現(xiàn)澆支架以2排橫向鋼管立柱及其基礎(chǔ)作為支架下部結(jié)構(gòu)，支承由4排40a三拼縱向工字鋼組成的上部梁跨結(jié)構(gòu)，組成梁柱式支架體系。工字鋼下兩端沿梁體橫斷面方向各設(shè)置1排鋼管立柱，每排4根，支承于相應(yīng)橋墩（臺(tái)）的承臺(tái)頂面；每根鋼管立柱底部焊接一塊750mm×750mm×16mm的鋼板，以減少對(duì)承臺(tái)頂面的局部壓應(yīng)力；鋼管立柱規(guī)格均為外徑630mm，壁厚10mm。同一排的相鄰立柱間采用型鋼剪刀撐橫向連接，以增強(qiáng)立柱的整體穩(wěn)定性。每根鋼管立柱頂端設(shè)置一個(gè)落模砂箱，砂箱支承力不小于200t，沉落值不小于5cm。每

4、排鋼管立柱頂設(shè)置通長(zhǎng)的橫向分配梁，以承托上部的縱向工字鋼。橫向分配梁為2根工40a工字鋼焊接，長(zhǎng)5.5m。橫梁上布置縱向40a工字鋼，工字鋼共計(jì)30排。工字鋼沿梁體橫向布置形式為：底板下設(shè)30排，每排工字鋼橫向間距0.3m。詳見(jiàn)圖3?？v向工字鋼頂部橫梁向鋪設(shè)工32a工字鋼，單根長(zhǎng)5.5m，橫向間距0.75m，工字鋼頂部滿鋪竹膠板，沿蓋梁方向鋪設(shè)15cm×15cm方木，橫向間距30cm，蓋梁模板放置在方木頂面，模板為竹膠板（厚度1.8），側(cè)模采用20螺對(duì)拉，并采用碗扣支架施工模板。2、蓋梁自重荷載分布的簡(jiǎn)化依據(jù)蓋梁的實(shí)際尺寸，將蓋梁的橫截面簡(jiǎn)化為如下形式。圖4 蓋梁自重縱、橫向簡(jiǎn) 化示

5、意圖鋼筋混凝土容重取2.6t/m3，則簡(jiǎn)化后的蓋梁自重為2.6×（2.95*1.5*3 *2+2.7*3.5*15）= 437.58t， 3、縱向工字鋼強(qiáng)度、剛度檢算工字鋼承受蓋梁自重荷載（含施工荷載）、模板自重荷載和貝雷梁自重荷載，并認(rèn)為橫向上各排貝雷梁受力相等，則每片貝雷梁所承擔(dān)的上述三項(xiàng)荷載的分布集度分別計(jì)算如下：蓋梁自重荷載（含施工荷載）兩端部自重荷載分布集度：q1437.58*10/（18*15）16.2KN/m模板自重荷載工字鋼重5.8t，方木、碗扣支架及竹膠板重5t。將其簡(jiǎn)化為沿梁體全長(zhǎng)均勻分布，則模板自重荷載分布集度：q2（5.8+5）×10/（18*15）

6、0.4KN/m縱向工字鋼自重荷載q30.67KN/m施工人員及施工設(shè)備荷載q4=1×3/15=0.2kN/m振搗時(shí)產(chǎn)生荷載q5=2×3.3/15=0.44kN/m綜上所述，考慮荷載組合，則縱向工字鋼兩端所受全部荷載的分布集度為：q1.2（q1q2q3）+1.4（q4+q5）22.22KN/m工字鋼內(nèi)力計(jì)算圖式如圖5。圖5 工字鋼內(nèi)力計(jì)算圖式（單位：m）據(jù)此可計(jì)算得出工字鋼的剪力圖、彎矩圖和撓度圖分別見(jiàn)圖6、圖7、圖8圖6工字鋼剪力圖（單位：KN）圖7工字鋼彎矩圖（單位：KN·m）圖8 工字鋼撓度圖（單位：mm）由圖可知，1、工字鋼截面最大剪力在支座處，T max

7、=1/2ql=0.5×22.22×18=199.98KN<T max= 245.2kN抗剪強(qiáng)度滿足要求。2、最大彎矩在跨中處，M max=1/8ql2=0.125×22.22×182=899.91kNmMmax=1687.5kNm抗彎強(qiáng)度滿足要求。3、工字鋼最大撓度f(wàn)=5ql4/(384EI)=5*22220*184/(384*2.1*1011 *577434.4*10-8)*103=25.04mm。即25.04<L/400=48.8mm。4、分配梁、橫梁強(qiáng)度、剛度檢算1）、分配梁計(jì)算分配梁采用I32a工字鋼，單根長(zhǎng)5.5m，間距0.75m，

8、共27根。單根分配梁上部承重q=1.2×（465.12+10.8）×10/（27×3.7）+1.4×（1+2）×1=61.4kN/m。分配梁受力圖如下圖9：圖9分配梁受力圖（單位：cm）計(jì)算結(jié)果如下表3表3 分配梁內(nèi)力及支反力計(jì)算結(jié)果表項(xiàng) 目橫向分配梁截面最大拉應(yīng)力（MPa）0.9截面最大剪應(yīng)力（MPa）6.7分配梁下最大支反力（KN）17.7由表3可見(jiàn)，橫梁的截面最大拉應(yīng)力（0.9MPa）和最大剪應(yīng)力（6.7MPa）均小于材料的容許抗拉強(qiáng)度（210MPa）和容許抗剪強(qiáng)度（120MPa），因此是安全的2)、橫梁的計(jì)算主要是為求得其所受的最大支反

9、力，即單根鋼管柱所受的最大壓力，以便檢算鋼管立柱的強(qiáng)度和穩(wěn)定性.橫梁內(nèi)力及支反力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。表4 橫梁內(nèi)力及支反力計(jì)算結(jié)果表項(xiàng) 目橫向分配梁截面最大拉應(yīng)力（MPa）38截面最大剪應(yīng)力（MPa）111.3橫梁下最大支反力（KN）1578由表4可見(jiàn)，橫梁的截面最大拉應(yīng)力（38MPa）和最大剪應(yīng)力（110.6MPa）均小于材料的容許抗拉強(qiáng)度（210MPa）和容許抗剪強(qiáng)度（120MPa），因此是安全的。5、鋼管立柱檢算考慮到安裝誤差及鋼管柱的實(shí)際受力情況，并為安全起見(jiàn)，對(duì)鋼管柱的計(jì)算按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行。選取630mm鋼管柱，壁厚10mm。（1）強(qiáng)度檢算根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500172003），

10、偏心壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度按下式計(jì)算： 式中，、 與截面模量相應(yīng)的截面塑性發(fā)展系數(shù)，按規(guī)范的規(guī)定均取1.15； N 所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸心壓力，取最大值1578KN； 凈截面面積，194.78cm2。 、繞截面x軸和y軸的偏心彎矩，1578×0.315497KN.m，r為鋼管柱半徑； 、截面抗彎截面模量，5943.84cm3； 材料容許抗壓強(qiáng)度，Q235鋼材為210MPa。將各取值代入公式得：鋼管柱強(qiáng)度檢算合格。（2）穩(wěn)定性檢算取最高墩137#墩鋼管6.6m檢算。鋼管回轉(zhuǎn)半徑r=/4=219.23mm長(zhǎng)細(xì)比=L/i=6600/219.23=30.1查軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)表，=0.877鋼管容許承載N=A=0.877×3.14×（6302-6102)/4×210 =3587KN鋼管受到最大壓力為1578KN<N=3587KN鋼管處于穩(wěn)定狀態(tài)?？紤]施工安全系數(shù)1.2，彎矩滿足要求；在每排貝雷梁兩端的貝雷梁豎桿處加10槽鋼的豎桿增強(qiáng)抗剪性；砂箱頂、底和鋼管立柱頂加焊48mm鋼管彎制的抱箍。（3）基礎(chǔ)承臺(tái)頂面局部承壓能力檢算每根鋼管柱底焊接750mm×750mm&