跨鐵路支架及門洞計(jì)算書

PAGE731-跨鐵路支架及門洞計(jì)算書一、工程概況某大橋全橋左右幅各項(xiàng)24跨，其中左右幅第三跨跨萬南鐵路，上部結(jié)構(gòu)為鋼疊合梁，跨徑為57米。一片中主梁依設(shè)計(jì)重量為106.2T,一片邊主梁依設(shè)計(jì)重量為98.31T。橋梁設(shè)計(jì)線與萬南鐵路斜交，斜交角度153度（右角）鋼疊合梁底距鐵路路基8.5米。某大橋第三跨跨萬南鐵路部分設(shè)置鐵路通行門洞。二、計(jì)算依據(jù)《重慶南川至萬盛高速公路采動(dòng)影響區(qū)專項(xiàng)變更設(shè)計(jì)》《實(shí)用土木工程手冊(cè)》《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)基本資料》《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）《鐵路橋涵施工規(guī)范》（TB10203-2002）《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》三、支架布置和計(jì)算(一)支架布置支架采用碗扣搭設(shè)，碗扣立桿外徑為φ48鋼管，壁厚3.5mm。支架橫間距為0.9米;縱向間距均為0.9米。支架搭設(shè)步距為1.2m，支架搭設(shè)寬度較邊梁每邊寬1.5m。每根立桿下端均設(shè)定C20混凝土墊層，厚200mm，用以擴(kuò)散立桿下端應(yīng)力。立桿頂端安裝可調(diào)式Ｕ形支托，先在支托內(nèi)安裝橫橋向方木大楞（15cm×15cm），再在方木大楞上安裝縱橋向方木小楞（10cm×10cm），間距為0.3m，其上滿鋪15mm竹膠板。支架頂口及底口分別設(shè)頂調(diào)與底調(diào)，在支架上加設(shè)距地面20cm的縱、橫向掃地桿；同時(shí)在支架的內(nèi)部、外圍的全部長度和寬度上連續(xù)設(shè)置豎向、水平剪刀撐。具體布置見“支架構(gòu)造示意圖”支架構(gòu)造示意圖(二)支架計(jì)算2、支架計(jì)算2.1荷載分析①扣件式鋼管支架每米長自重，包括立柱、縱向水平桿、橫向水平桿、支承桿件、扣件等，見表1。表1扣件式鋼管截面特性外徑d(mm)壁厚t(mm)截面積A(mm2)慣性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回轉(zhuǎn)半徑i（mm）每米長自重（N）483.54.89*1021.219*1055.08*10315.7838.4所有鋼材均為A3鋼，根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》P176-P177規(guī)定，A3鋼材容許應(yīng)力分別為彎曲應(yīng)力[σw]=145MPa②按一片中主梁重量106.2T，梁底寬1.0米、計(jì)算跨徑長56米，由此算出：一片中主梁每平米重：106.2/(1×56)=1.896KN/m2。③施工人員、施工料具堆放、運(yùn)輸荷載:2.0kN/m2荷載組合計(jì)算強(qiáng)度時(shí):1.2×②+1.4×③計(jì)算剛度時(shí):1.2×②2．2竹膠板檢算竹編膠合模板厚度為δ＝15mm,直接擱置于間距L=0.3米的方木小楞上,按三跨連續(xù)梁考慮,取單位長度(1.0米)板寬進(jìn)行計(jì)算。竹膠板單位長度(1.0米)板寬所承受荷載：q竹=0.3m×1.0m×0.015m×9.5KN/m3/0.3m=0.143kN/m式中竹膠板容重取9.5KN/m3q=(1.2×1.896+1.4×2.0)×0.3×1/0.3+0.143=5.218kN/m(2)截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm竹膠板容許應(yīng)力[σ]=80MPa,E=6×103MPa。(3)竹膠板a強(qiáng)度Mmax＝-0.1ql2＝-0.1×5.218×0.3×0.3＝-0.047KN·mσmax＝Mmax/W＝0.047×106/（3.75×104）=1.252MPa≤[σ0]滿足要求b剛度f＝0.677×ql4/(100EI)＝0.677×5.218×3004/(100×6×103×2.81×105)＝0.169mm≤[f0]＝300/400＝0.75mm滿足要求2.3方木小楞計(jì)算小楞方木擱置于間距0.9米的方木大楞上,小楞方木規(guī)格為100*100mm,小楞亦按三跨連續(xù)梁計(jì)算.(1)、荷載組合q1=(1.2×1.896+1.4×2.0)×0.3×0.9/0.9+6×0.1×0.1×0.9/0.9+0.143×0.9/0.9=1.726kN/m(2)、截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)W=a3/6=1003/6=1.67×105mm3I=a4/12=1004/12=8.33×106mm3方木的力學(xué)性能指標(biāo)按《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）中的A-3類木材并按濕材乘0.9的折減系數(shù)取值，則：[σ]＝12×0.9＝10.8MPa,E=9×103×0.9=8.1×103MPa。(3)、強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算a強(qiáng)度Mmax＝-0.1×q1l2＝-0.1×1.726×0.92＝-0.140KN·mσmax＝Mmax/W＝0.14×106/（1.67×105）=0.837MPa≤[σ]=10.8MPa滿足要求b剛度f＝0.677ql4/(100EI)＝0.677×1.726×9004/(100×8.1×103×8.33×106)＝0.114mm≤[f0]＝900/400＝2.25mm滿足要求2．4方木大楞計(jì)算大楞按簡支梁計(jì)算。(1)、荷載組合小楞所傳遞給大楞的集中力為：P1=1.726×0.9=1.553kN大楞方木自重：g＝6×0.15×0.15×1.000＝0.135kN/m式中木材容重為6KN/m3(2)、截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)W=a3/6=1503/6=5.63×105mm3I=a4/12=1504/12=4.22×107mm3方木的力學(xué)性能指標(biāo)按《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）中的A-3類木材并按濕材乘0.9的折減系數(shù)取值，則：[σ]＝12×0.9＝10.8MPa,E=9×103×0.9=8.1×103MPa。(3)、強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算計(jì)算簡圖：a強(qiáng)度按最大支座反力布載模式計(jì)算：支座反力R＝(1.553×4+0.135×0.9)/2=3.167KN按跨中最大正應(yīng)力布載模式計(jì)算：最大跨中彎距Mmax=3.167×0.45-0.135×0.452/2-1.553×0.3＝0.945KN·mσmax＝Mmax/W＝0.945×106/（5.63×105）＝1.679MPa≤[σ]=10.8MPa滿足要求b剛度按疊加原理用最大正應(yīng)力布載情況計(jì)算f＝Pl3/(48EI)+Pal/(24EI)×(3-4a2)+5ql4/(384EI)＝1.726×1000×9003/（48×8.1×103×4.22×107）+1.726×150×1000/(24×8.1×105×4.22×107)×(3-4×1502)+5×0.143×9004/(384×8.1×103×4.22×107)=0.07669-0.00284(算出來是負(fù)的怎么辦)+0.00357=0.083mm≤[f0]＝600/400＝1.5mm滿足要求2．5滿堂支架計(jì)算每根立柱所承受的軸向力：P1=2R=6.334KN滿堂式碗扣支架按9米高計(jì)，其自重為：g=9×0.0384=0.346KN單根立桿所承受的最大軸向力為：N=3.167×2+0.346=6.68kN(1).立桿穩(wěn)定性：橫桿步距為1.2m，故立桿計(jì)算長度為1.2m。長細(xì)比λ=L/i=1200/15.78=76。φ=0.676，則：[N]=φA[σ]=0.676×489×145=47.931kNN<[N]滿足要求(2).強(qiáng)度驗(yàn)算：σa＝N/（φAji）=3.513×1000/(0.676×489)=10.627MPa≤[σa]=145MPa滿足要求(3)地基基礎(chǔ)驗(yàn)算C20砼上表面的壓應(yīng)力：清除場地內(nèi)的雜物，在原地面上填筑1m厚碎石土基并推出1%的單向坡，壓路機(jī)分層碾壓，壓實(shí)度要求達(dá)到95%以上，在壓實(shí)后的土基上澆筑20cm厚C20砼進(jìn)行硬化。砼抗壓強(qiáng)度fc＝11MPa。上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的軸心力為N=6.68kNA=π×0.0482/4=0.002m2σmax=N/A=6.68×103/(0.002×106)=3.34MPa≤[fc]滿足要求地基承載力：S=πR2=3.142×(0.20+0.048+0.20)2=0.631m2單根立桿所承受的最大軸向力為：N砼=0.613×0.2×24=2.942KNN=6.68+2.942=9.622KNP=N/S=9.622/0.631=15.249KPa＜[260KPa]實(shí)測值地基承載力滿足要求。四、門洞布置及計(jì)算1.門洞布置跨鐵路設(shè)置門洞1個(gè)，門洞凈寬8m，高8m。沿鐵軌兩側(cè)設(shè)置鋼管門柱。門柱下部為C25鋼筋混凝土條形擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)頂面預(yù)埋16mm厚鋼板，鋼板尺寸為400mm×400mm。門柱與鋼板之間焊接，焊接方式為圍焊，四周設(shè)加勁綴板。門柱鋼管采用熱軋無縫鋼管，直徑Φ351mm，壁厚10mm。門洞立柱沿鐵路兩側(cè)各設(shè)48根,立柱間距1.8m，每根立柱上部設(shè)封口鋼板，鋼板厚10mm。每排門柱上設(shè)一道32b號(hào)工字鋼橫梁（橫橋向），橫梁上依次布設(shè)56a號(hào)工鋼縱梁（縱橋向），間距0.6米。其上鋪放10cm×10cm方木小楞，間距為0.3m，方木小楞上滿鋪15mm竹膠板。所有型鋼間連接點(diǎn)均點(diǎn)焊加固，橫梁接縫避開最大彎矩處，同時(shí)接縫要采用加強(qiáng)鋼板焊接。各向型鋼橫縱梁間設(shè)聯(lián)系桿，提高傳力體系整體性。門洞頂部搭設(shè)不透水防護(hù)棚，保證下部行車及行人安全。各種鋼管及型鋼必須是有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家生產(chǎn)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要滿足相關(guān)規(guī)范要求。使用前要逐件進(jìn)行外觀和質(zhì)量檢查，決不允許有裂痕、變形或銹蝕等缺陷的構(gòu)件使用。2.門洞計(jì)算跨鐵路門洞，凈寬8m，斜寬8.98m，凈高8m，跨越門洞縱梁為56a號(hào)工字鋼，縱梁間距0.6m，計(jì)算跨徑8.4m。縱梁：I=65590cm4，E=2.1×105MPa，W=2342cm3,單位重量106kg/m。橫梁：I=11080cm4，E=2.1×105MPa，W=692cm3,單位重量57.7kg/m。門柱:A=1.071×104mm,i=120.61mm,g=0.841KN/m2．1縱梁計(jì)算縱梁按簡支梁計(jì)算。(1)、荷載組合小楞傳遞給縱梁的集中力為：P=R=q1×0.6/2=1.726×0.3=0.518kN縱梁自重：g=1.06KN/m(2)、縱梁力學(xué)性能指標(biāo)I=65590cm4，E=2.1×105MPa，W=2342cm3(3)、縱梁計(jì)算簡圖：小楞的間距是0.3，按均布荷載計(jì)算。縱梁上布置281根小楞，則g2=281×0.513/8.4=17.328KN/ma強(qiáng)度支座反力R=（1.06+17.328）×8.4/2=77.231KN最大跨中彎距Mmax＝q1l2/8+q2l2/8=（1.06+17.328）×8.42/8=2.041×4.2-1.06×4.22/2-3.198×(3.6+2.7+1.8+0.9)＝162.182KN·mσmax＝Mmax/W＝162.182×106/2.342×106＝69.249MPa≤[σ]=145MPa滿足要求b剛度按疊加原理用最大正應(yīng)力布載情況計(jì)算：f1＝5q1l4/(384EI)＝5×1.06×84004/(384×2.1×105×6.559×108)0.499mmf2＝5q2l4/(384EI)＝5×17.328×84004/(384×2.1×105×6.559×108)=8.155mmf=f1+f2=0.499+8.155=8.654mm≤[f0]＝8400/400＝21mm滿足要求2．2橫梁計(jì)算橫梁承受由縱梁傳來的力，由于門洞立柱間距為1.8m，則按三跨連續(xù)梁計(jì)算。(1)、強(qiáng)度Mmax=-0.311×Pl-0.1×ql2=-0.311×77.231×1.8-0.1×0.577×1.82=-43.047KN·mσmax＝Mmax/W=43.047×106/6.92×105=62.207Mpa≤[σ]=145MPa滿足要求(2)、剛度按疊加原理用最大正應(yīng)力布載情況計(jì)算：f＝0.677×ql4/(100EI)+1.883×Pl3/(100EI)+1.146×Pl3/(100EI)＝0.677×0.577×1000×18004/（100×2.1×105×1.108×108）+1.883×77.231×1000×18003/（100×2.1×105×1.108×108）+1.146×77.231×1000×18003/（100×2.1×105×1.108×108）=2.348mm≤[f0]＝1800/400＝4.5mm滿足要求2.3門柱承受軸向力每根立柱所承受的軸向力由橫梁傳遞的集中力：N=2R=2×(77.231×3+0.577×1.8)/2=232.732KN門柱計(jì)算長度L=8-0.56-0.32-0.5-0.016-0.016=6.588m自重為：g=6.588×0.841=5.54KN單根立柱所承受的最大軸向力為：N=232.732+5.54=238.272kN(3).門柱穩(wěn)定性：門柱計(jì)算長度為6.3m。長細(xì)比λ=L/i=6300/120.61=52,查表內(nèi)插得：φ=0.783，則：[N]=φA[σ]=0.783×1.071×104×145=1135.35kNN<[N]滿足要求(4).強(qiáng)度計(jì)算：單根立柱所承受的最大軸向力為：N=238.272kNA=0.4×0.4=0.16m2σa＝N/φAji=238.272×1000/0.783×1.071×104=28.413MP