跨鐵路工字鋼架檢算

1、.1一、計算說明 本計算書系針對我項目部采用支架法施工的24.8m預應力混凝土簡支蓋梁橋。計算的目的是對擬定的支架形式、各種構件的布置及搭設方式進行檢算，以保證支架在施工過程中的安全性，并滿足梁體線形等外觀質量標準。檢算的依據包括相關的行業(yè)標準、客運專線鐵路施工相關驗收標準和定型產品參數指標等，將在計算過程中進行列舉。本次檢算的計算流程圖、主要計算內容及方法步驟如下：擬定支架形式荷載簡化檢算工字鋼的強度、剛度檢算橫向分配梁的強度、剛度檢算鋼管立柱的強度、穩(wěn)定性、 結束圖1 支架設計檢算流程圖1、依據經驗并參照類似工程初步擬定支架的結構形式、各種構配件的配置數量及搭設方式；2、根據蓋梁實際結構尺

2、寸和質量分布，并考慮施工過程中混凝土的沖擊作用等施工荷載的影響，將蓋梁和模板質量的分布在梁體縱、橫截面上進行簡化；3、計算橫向分配梁對工字鋼的支反力和工字鋼的內力，并判斷工字鋼強度和剛度是否滿足要求，這一步計算的前提是認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象，將上一步計算得出的橫向分配梁對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，計算支反力和橫向分配梁內力，并評定其強度和剛度指標；5、對鋼管支柱的強度和穩(wěn)定性及承臺表面混凝土局部承壓能力進行檢算； 二、蓋梁支架設計檢算 1、支架形式24.8m蓋梁現澆采用梁柱式支架，支架結構見圖2、圖3。圖2、蓋梁現澆支

3、架縱向布置圖（單位：cm）圖3、蓋梁現澆支架端部立面圖（單位：cm）如圖所示，蓋梁現澆支架以2排橫向鋼管立柱及其基礎作為支架下部結構，支承由4排40a三拼縱向工字鋼組成的上部梁跨結構，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置1排鋼管立柱，每排4根，支承于相應橋墩（臺）的承臺頂面；每根鋼管立柱底部焊接一塊750mm×750mm×16mm的鋼板，以減少對承臺頂面的局部壓應力；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，以增強立柱的整體穩(wěn)定性。每根鋼管立柱頂端設置一個落模砂箱，砂箱支承力不小于200t，沉落值不小于5cm。

4、每排鋼管立柱頂設置通長的橫向分配梁，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5.5m。橫梁上布置縱向40a工字鋼，工字鋼共計30排。工字鋼沿梁體橫向布置形式為：底板下設30排，每排工字鋼橫向間距0.3m。詳見圖3?？v向工字鋼頂部橫梁向鋪設工32a工字鋼，單根長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），側模采用20螺對拉，并采用碗扣支架施工模板。2、蓋梁自重荷載分布的簡化依據蓋梁的實際尺寸，將蓋梁的橫截面簡化為如下形式。圖4 蓋梁自重縱、橫向簡 化

5、示意圖鋼筋混凝土容重取2.6t/m3，則簡化后的蓋梁自重為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，并認為橫向上各排貝雷梁受力相等，則每片貝雷梁所承擔的上述三項荷載的分布集度分別計算如下：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。將其簡化為沿梁體全長均勻分布，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施工人員及施工設備荷載q4=1×3/15=0.2kN/m振搗時產生荷載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工字鋼內力計算圖式如圖5。圖5 工字鋼內力計算圖式（單位：m）據此可計算得出工字鋼的剪力圖、彎矩圖和撓度圖分別見圖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抗彎強度滿足要求。3、工字鋼最大撓度f=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、橫梁強度、剛度檢算1）、分配梁計算分配梁采用I32a工字鋼，單根長5.5m，間距0.75

8、m，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）計算結果如下表3表3 分配梁內力及支反力計算結果表項 目橫向分配梁截面最大拉應力（MPa）0.9截面最大剪應力（MPa）6.7分配梁下最大支反力（KN）17.7由表3可見，橫梁的截面最大拉應力（0.9MPa）和最大剪應力（6.7MPa）均小于材料的容許抗拉強度（210MPa）和容許抗剪強度（120MPa），因此是安全的2)、橫梁的計算主要是為求得其所受的最大

9、支反力，即單根鋼管柱所受的最大壓力，以便檢算鋼管立柱的強度和穩(wěn)定性.橫梁內力及支反力計算結果見表4。表4 橫梁內力及支反力計算結果表項 目橫向分配梁截面最大拉應力（MPa）38截面最大剪應力（MPa）111.3橫梁下最大支反力（KN）1578由表4可見，橫梁的截面最大拉應力（38MPa）和最大剪應力（110.6MPa）均小于材料的容許抗拉強度（210MPa）和容許抗剪強度（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際受力情況，并為安全起見，對鋼管柱的計算按偏心受壓構件進行。選取630mm鋼管柱，壁厚10mm。（1）強度檢算根據鋼結構設計規(guī)范（GB500172003

10、），偏心壓彎構件的強度按下式計算： 式中，、 與截面模量相應的截面塑性發(fā)展系數，按規(guī)范的規(guī)定均取1.15； N 所計算構件段范圍內的軸心壓力，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； 材料容許抗壓強度，Q235鋼材為210MPa。將各取值代入公式得：鋼管柱強度檢算合格。（2）穩(wěn)定性檢算取最高墩137#墩鋼管6.6m檢算。鋼管回轉半徑r=/4=219.23mm長細比=L/i=6600/219.23=30.1查軸心受壓穩(wěn)定系數表，=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）基礎承臺頂面局部承壓能力檢算每根鋼管柱底焊接750mm×750mm&#