邊跨疊合梁拼裝支架設計計算書

1、邊跨疊合梁拼裝支架設計計算書目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc81817550 一、工程概述 PAGEREF _Toc81817550 h 1 HYPERLINK l _Toc81817551 1.1 橋梁概況 PAGEREF _Toc81817551 h 1 HYPERLINK l _Toc81817552 1.2 支架概況 PAGEREF _Toc81817552 h 1 HYPERLINK l _Toc81817553 二、設計規(guī)范及依據(jù) PAGEREF _Toc81817553 h 2 HYPERLINK l _Toc81817554 2.1 基礎

2、資料 PAGEREF _Toc81817554 h 2 HYPERLINK l _Toc81817555 2.2 設計規(guī)范 PAGEREF _Toc81817555 h 2 HYPERLINK l _Toc81817556 三、設計條件 PAGEREF _Toc81817556 h 2 HYPERLINK l _Toc81817557 3.1 地質條件 PAGEREF _Toc81817557 h 2 HYPERLINK l _Toc81817558 3.2 風速 PAGEREF _Toc81817558 h 3 HYPERLINK l _Toc81817559 3.3 水位 PAGEREF

3、_Toc81817559 h 3 HYPERLINK l _Toc81817560 3.4流速 PAGEREF _Toc81817560 h 3 HYPERLINK l _Toc81817561 四、荷載分析 PAGEREF _Toc81817561 h 3 HYPERLINK l _Toc81817562 4.1 恒載 PAGEREF _Toc81817562 h 3 HYPERLINK l _Toc81817563 4.2 施工荷載 PAGEREF _Toc81817563 h 6 HYPERLINK l _Toc81817564 4.3 風荷載 PAGEREF _Toc81817564

4、h 6 HYPERLINK l _Toc81817565 4.4 水流力 PAGEREF _Toc81817565 h 7 HYPERLINK l _Toc81817566 五、工況分析及荷載組合 PAGEREF _Toc81817566 h 8 HYPERLINK l _Toc81817567 5.1 工況分析 PAGEREF _Toc81817567 h 8 HYPERLINK l _Toc81817568 5.2 荷載組合 PAGEREF _Toc81817568 h 8 HYPERLINK l _Toc81817569 六、設計指標 PAGEREF _Toc81817569 h 8 H

5、YPERLINK l _Toc81817570 6.1力學特性 PAGEREF _Toc81817570 h 8 HYPERLINK l _Toc81817571 6.2剛度設計要求 PAGEREF _Toc81817571 h 9 HYPERLINK l _Toc81817572 七、結構受力計算 PAGEREF _Toc81817572 h 9 HYPERLINK l _Toc81817573 7.1 鋼管嵌固深度 PAGEREF _Toc81817573 h 9 HYPERLINK l _Toc81817574 7.2工況1計算結果 PAGEREF _Toc81817574 h 10 H

6、YPERLINK l _Toc81817575 八、鋼立柱穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc81817575 h 13 HYPERLINK l _Toc81817576 九、樁基承載力計算 PAGEREF _Toc81817576 h 15 PAGE 16一、工程概述1.1 橋梁概況鋼梁部分包括鋼主梁、橫梁、小縱梁、錨拉板及托架等構件。鋼主梁全橋共長559.6 米，全橋橫斷面上在兩側布置有兩片鋼主梁，橫橋向兩主梁中心距為34.842.8m。每片鋼主梁斷面均為工字型。兩側邊跨通過混凝土板加厚形式進行壓重，壓重區(qū)混凝土板板厚為50cm，鋼主梁梁高2150mm（下翼緣頂?shù)缴弦砭夗敚?，其余區(qū)域結合梁

7、橋面板厚25cm，鋼主梁梁高2400mm（下翼緣頂?shù)缴弦砭夗敚Ｃ科髁喉槝蛳蚬?1個梁段，梁段長度有6.0m、10.5m、13.3m、22.0m 共4 類。全橋范圍內共有162 片橫梁，共分為HL1HL9 等34 類。每片橫梁兩端分別支承在兩片主梁上。橫梁在安裝過程中由于其跨度較大，為保證在上部受壓區(qū)的側向穩(wěn)定，在橫梁中部設有全橋通長的小縱梁，同時中部小縱梁為砼橋面板現(xiàn)澆縫提供模板作用，橫向共設置3 道小縱梁。本計算書對北岸邊跨疊合梁拼裝支架進行結構設計計算。1.2 支架概況邊跨拼裝支架采用落地式鋼管支架，每排布置6根8008mm的鋼管立柱作為支撐，平聯(lián)及斜撐采用225型鋼。立柱頂部設置3H

8、M488主橫梁，縱梁采用4組合貝雷梁共8組，其上設置2I40分配梁。支架橫斷面結構布置見下圖：圖1.1支架橫斷面布置圖二、設計規(guī)范及依據(jù)2.1 基礎資料1、工程兩階段施工圖設計及設計委托2.2 設計規(guī)范1、鋼結構設計標準（GB50017-2017）2、建筑結構荷載規(guī)范（GB5009-2012）3、混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2010）4、港口工程荷載規(guī)范（JTS 144-1-2010）5、碼頭結構設計規(guī)范（JTS 167-2018）6、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2015）7、建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068-2018）三、設計條件3.1 地質條件取以下樁孔的地質特

9、性參數(shù)進行計算表3.1 支架基礎地質資料墩號 孔號層號巖土名稱層厚（m）極限側阻力標準值（kPa）極限端阻力標準值（kPa）4#DZ4-52-2中砂5.030/7-3中風化花崗閃長巖7.615060005#DZ5-42-2中砂12.130/7-3中風化花崗巖閃長巖32.315060006#DZ6-22-2-2礫砂12.550/7-2-1砂土狀強風化花崗巖閃長巖0.680/7-3中風化花崗巖閃長巖13.91506000表中加粗數(shù)據(jù)根據(jù)港口工程樁基規(guī)范查得3.2 風速施工風速：V=17.5m/s 臺風風速：V=38.5m/s3.3 水位河床標高：-6.71m設計高水位：+10.73m設計低水位：+

10、1.929m3.4流速設計流速：V=2.15m/s 四、荷載分析4.1 恒載1、支架自重：支架自重由有限元軟件自行計入， g=9.8m/s 2。2、鋼梁自重：鋼梁采用支架拼裝，對應梁段重量如下表所示。表4.1邊跨鋼梁重量表（整體）梁段號節(jié)段長度m單根縱梁t縱梁根數(shù)小縱梁t橫梁t總重t1#10.522.4 2.0 3.4 71.4 119.6 2#10.520.0 2.0 3.5 89.3 132.8 3#10.520.0 2.0 3.5 93.1 136.6 4#10.520.0 2.0 3.5 96.7 140.2 5#10.519.5 2.0 3.5 100.6 143.1 6#10.51

11、9.4 2.0 3.5 103.8 146.1 7#10.519.4 2.0 3.5 104.6 146.9 8#10.521.4 2.0 3.5 104.8 151.1 9#10.525.0 2.0 3.5 104.5 158.0 10#10.521.1 2.0 3.5 108.4 154.1 11#10.518.6 2.0 3.5 115.3 156.0 12#13.323.9 2.0 4.9 162.6 215.3 3、橋面板自重：邊跨側橋面板吊裝至已拼裝完成的鋼梁上，對應梁段重量如下表所示。表4.2邊跨側橋面板（含現(xiàn)澆）重量表梁段號節(jié)段長度m板厚m梁寬m總重t1#10.50.2536.

12、2 247.1 2#10.50.2537.9 258.7 3#10.50.2539.3 268.2 4#10.50.2540.7 277.8 5#10.50.2542.1 287.3 6#10.50.2543.5 296.9 7#10.50.2543.7 298.3 8#10.50.2543.7 298.3 9#10.50.2543.7 298.3 10#10.50.250.543.7 447.4 11#10.50.543.7 596.5 12#13.30.543.7 755.6 4、橋面吊機支反力： 圖4.1WD75橋面吊機總圖 1）軌道走行機構軌距：11.6m 2）油缸支撐橫向間距：16m

13、3）油缸支撐縱向間距：14m 4）拉錨橫向間距：18.6m5）拉錨縱向間距：14m 6）橋面吊機重量：220t橋面吊機錨點、支點分別作用在鋼橫梁上（濕接縫澆筑完成，且強度達到要求后）。吊裝非壓重段1#9#時橋面吊機支錨力如下表：對比可知橋面吊機回轉60時，支錨點對支架結構產(chǎn)生的荷載最不利，因此取該工況下支反力計算支架受力。吊裝壓重段10#12#時橋面吊機支錨力如下表：對比可知橋面吊機回轉60時，支錨點對支架結構產(chǎn)生的荷載最不利，因此取該工況下支反力計算支架受力。4.2 施工荷載施工人員及設備：施工人員及設備荷載按2.5kN/m 考慮。（沿分配梁方向）4.3 風荷載施工風速17.5m/s；臺風風

14、速38.5m/s根據(jù)港口工程荷載規(guī)范（JTS 144-1-2010）11.0.1節(jié)規(guī)定計算 施工風速下結構所受基本風壓臺風風速下結構所受基本風壓地面粗糙度為A類，離海平面高度10.6m，風壓高度變化系數(shù)：。1、鋼立柱8008mm鋼立柱8008風壓體型系數(shù)： 施工風速下鋼立柱所受風荷載標準值：臺風風速下鋼立柱所受風荷載標準值：2、貝雷梁貝雷梁的擋風系數(shù)：單榀貝雷梁的體型系數(shù)： ， 32榀貝雷梁的體型系數(shù)為施工風速下貝雷梁所受風荷載標準值：臺風風速下貝雷梁所受風荷載標準值：4.4 水流力根據(jù)港口工程荷載規(guī)范計算：式中：水流力標準值(kN)；設計流速(m/s)；水流阻力系數(shù)，鋼立柱取0.73，平聯(lián)取

15、2.32； 水的密度(t/m3)，取1.0；計算構件在與流向垂直平面上的投影面積(m2)；河床標高：-6.71m設計高水位：+10.73m，設計流速2.15m/s。鋼立柱水流力： ，作用點標高：+4.9m。五、工況分析及荷載組合5.1 工況分析根據(jù)施工順序，按最不利原則，考慮以下工況進行計算分析。工況1：11#橋面板濕接縫達到設計強度后吊機行走至11#梁段，12#鋼梁及橋面板吊裝完成，吊機拆除前。施工風速17.5m/s，該工況考慮支架自重、鋼梁自重、橋面板自重、橋面吊機荷載、風荷載及水流力作用。5.2 荷載組合工況1計算分析考慮以下荷載作用：恒載（支架自重）、風荷載、水流力。拼裝支架計算組合如

16、下：標準組合：1.0（+）+0.6基本組合：1.3+1.50.6+1.50.7工況24計算分析考慮以下荷載作用：恒載（支架自重|、鋼梁自重、橋面板自重、橋面吊機荷載）、施工荷載、風荷載、水流力。拼裝支架計算組合如下：標準組合：1.0（+）+0.7+0.6基本組合：1.3+1.50.7+1.50.6+1.50.7荷載的標準組合用于分析結構的剛度，基本組合用于分析結構強度及穩(wěn)定性。六、設計指標6.1力學特性依據(jù)鋼結構設計標準（GB50017-2017），Q235B鋼材的應力設計值：貝雷梁Q345鋼材的應力設計值：6.2剛度設計要求根據(jù)鋼結構設計標準規(guī)定要求，結構的剛度按照荷載標準組合進行計算，其剛

17、度容許值如下表所示：1豎向位移絕對值L/400L表示跨度2橫向位移絕對值H/400H表示位移最大值處支架的離支點高度七、結構受力計算邊跨拼裝支架下部結構、主橫梁及貝雷梁利用Midas Civil建模計算，分配梁采用簡化計算。采用模型計算時材料自重及各種荷載的荷載系數(shù)均由軟件計入，附墻模擬為桁架單元，其余各構件均模擬為梁單元，鋼立柱底部固接，主橫梁與鋼管樁頂部鉸接，附墻與墩柱連接位置鉸接。7.1 鋼管嵌固深度鋼管樁采用周轉材料，經(jīng)過使用過程的損耗，現(xiàn)實際壁厚為8mm，因此以下計算中鋼管樁參數(shù)均按規(guī)格為8008mm考慮。鋼管樁的嵌固點計算公式： 土層為中砂，式中m取4500kN/m4E=2.061

18、08 kN/m2 其中d為樁徑 d=0.8m，為樁形狀換算系數(shù)，圓形結構取0.9，b0=1.53 嵌固點深度： 7.2工況1計算結果橋面吊機單點最大支反力1925kN,考慮4組分配梁受力。4組合貝雷梁最大跨度9.75m。該工況取11#、12#梁段正下方排架結構計算。1、分配梁計算鋼梁及橋面板自重：橋面吊機荷載：單組分配梁承受的集中荷載：抗彎計算：抗剪計算：2、貝雷梁計算單片貝雷梁荷載計算如下：鋼梁及橋面板自重：橋面吊機荷載：圖7.1貝雷梁荷載圖（kN）圖7.2貝雷梁組合應力（N/mm2）圖7.3貝雷梁剪應力（N/mm2）圖7.4貝雷梁位移圖（mm）貝雷梁豎向位移3、11#梁段支架下部結構及主橫

19、梁計算模型計算結果如下：圖7.5工況1-1支架整體組合應力（N/mm2） 圖7.6工況1-1支架整體剪應力（N/mm2）圖7.7工況1-1支架水平位移（mm） 圖7.8工況1-1支架豎向位移（mm） 4、12#梁段支架下部結構及主橫梁計算圖7.9工況1-2支架整體組合應力（N/mm2） 圖7.10工況1-2支架整體剪應力（N/mm2）圖7.11工況1-2支架水平位移（mm） 圖7.12工況1-2支架豎向位移（mm） 5、11#梁段支架計算結構匯總支架主要構件計算結果如下表所示：表7.1 工況1應力計算結果構件名稱及規(guī)格組合應力（MPa）設計值（MPa）剪應力（MPa）設計值（MPa）備注鋼立柱8008mm189.42156.0125滿足要求平聯(lián)及斜撐22570.22152.9125滿足要求主橫梁3HM488188.121586.6125滿足要求貝雷梁252.4310123.7180滿足要求分配梁2I40161.021572.0125滿足要求支架整體最大水平位移為47.9mm，最大豎向位移為23.5mm，剛度滿足要求。6、12#梁段支架計算結構匯總支架主要構件計算結果如下表所示：表7.2 工況1應力計算結果構件名稱及規(guī)格組合應力（MPa）設計值（MPa）剪應力（MPa）設計值（MPa）備注鋼立柱8