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1、广州南沙港铁路洪奇沥水道特大桥55#58#(40+56+40)m连续梁施工支架验算书北京瑞达一三路桥技术有限公司二。一七年六月北京广州南沙港铁路洪奇沥水道特大桥55#58#(40+56+40)m连续梁施工支架验算书施工单位：中铁十二局集团有限公司设计单位：北京瑞达一三路桥技术有限公司负责人：方案设计：方案验算：出版日期：1 .工程概况及方案设计11.1 工程概况11.2 方案简介11.3 验算依据22 .O号块支架设计验算（方案1）22.1 O号块结构参数22.2 墩顶现浇段荷载组合32.4 140a工字钢纵梁验算42.5 IlO工字钢横向分配梁验算52.6 双140a工字钢下横梁验算62.7
2、 609钢管支墩验算83 .0号块支架设计验算（方案2）93.4 号块结构参数93.5 顶现浇段荷载组合103.6 梁受力验算113.7 132a工字钢纵梁验算113.8 IlO工字钢横向分配梁验算133.9 140A工字钢下横梁验算143.10 609钢管支墩验算163.11 桩承载力验算174 .边跨直线段支架设计计算184.1 边跨直线段结构参数184.2 边跨直线段荷载组合184.3 132a纵向工字钢验算194.4 IlO工字钢横向分配梁验算214.5 双140A工字钢下横梁验算224.6 609钢管墩设计计算254.7 地基承泰戈xj验算265 .临时固结设计验算276 .结论及注
3、意事项28广州南沙港铁路洪奇沥水道特大桥42#45#(40+56+40)m连续梁现浇段施工支架计算书1.工程概况及方案设计1.1 工程概况广州南沙港铁路洪奇沥水道特大桥55#-58#墩之间设计为(40+56+40)m连续梁结构,跨越通港大道(在建),与道路交角为79。箱梁顶宽1140cm,箱梁底宽570cm,梁高250Cm370cm;55#墩高1200cm,56#墩高1150cm,57#墩高1050cm,58#墩高1300cm。其O号块长IlOOCm,重482.79t;边跨直线段长1160cm,重329.76t01.2 方案简介本桥O号块长IlOOCm,满足常规挂篮拼装要求，故只需O号块采用支
4、架现浇施工，主墩承台纵向尺寸为820cmoO号块施工拟采用2种方案：方案1：支架采用1排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+11根140工字钢纵梁+110工字钢横向分配梁结构。这排钢管桩支撑在承台上，满足要求。方案2：O号块支架布置1排609mm壁厚8mm钢管支墩，以钢管桩的形式打入地下，横向布置4根，其上采用2根140工字钢下横梁+9根132工字钢纵梁+110工字钢横向分配梁结构。边跨直线段支架方案为3排609mm壁厚8mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+9根132工字钢纵梁+110工字钢横向分配梁结构。第一排钢管桩支撑在承台上，第二、三排钢管桩采用1300cm*150cm*
5、100cm条形扩大基础。1.3 验算依据1） 广州南沙港铁路洪奇沥水道特大桥（40+56+40）m连续梁设计文件；2）铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南；3）铁路混凝土工程施工质量验收标准（TBlo4242010）；4）路桥施工计算手册；5）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）；6）铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）；7）钢结构设计规范（GB50017-2011）；8）建筑施工脚手架构造与计算手册；2. 0号块支架设计验算（方案1）2.1 0号块结构参数本桥连续梁的计算跨度为40+56+40m,顶板宽度11.40m,底板宽0号块每延米的重
6、量：5.70m,主要结构参数如表2.1所示。节段名称0号块节段长度（Cm）1100节段体积（m3）185.69节段重量（t）482.79表2.1主要结构参数表Po=及=438.90W1（2.2 墩顶现浇段荷载组合根据相应规范，本方案仅考虑新浇注钢筋混凝土重量；O号块每延米自重荷载:NI=%Xl2=526.68ANO号块：N=WN=M=52668kNm2.3 纵梁受力验算本桥墩顶现浇段支架设计拟采用609mm,壁厚8mm钢管墩+双140a工字钢横梁+11根140a工字钢纵梁+110横向分配梁结构。根据具体桥梁情况，拟将IlO横向分配梁以60Cm等间距布置在140横梁上，140a纵梁一端支撑在本桥
7、桥墩上，另一端支撑在1根140a横梁上，140a横梁支撑在4根钢管墩上，根据工程具体情况本桥0#块支架受力情况如图21所示。Iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiuiiiiiiii526.68526.681.902.(X)54.0542108.11c) 14Oa纵梁剪力图图21支架受力图挠度验算：根据分析受力发现单元2的端部最大位移为4.24mm1053.36由此可见设11根140a工字钢做纵向分配梁满足要求,验算通过。2.5 IlO工字钢横向分配梁验算IlOa工字钢的几何参数如下：高度：Zz=100mm;腹板厚度：dw=4.5mm;惯性矩：x=245cn;抗弯
8、截面模量：VK=49Cm3；抗剪切模量：5v=28.2cm3;截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：f=IOSMPa抗剪强度设计值：fv=5MPa根据上面知线荷载为526.68kNm.则每根钢上线荷载为F=526.68kNm0.6m11.40m=27.72kNm27.72 27.72 27.72 27.72 27.72 27.72 27.72 27.72Uiiiuiuiiiiiiuiiiuuiiiiuiuiiiiiii10.9431.3826.9527.1530.4634.5430.4627.1526.9531.3810.94a)110横向分配梁受力图c)IlO横向分配梁剪力图图221
9、10受力图由此可知：IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩MmaX=358kNmIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QmaX=I7.27&N=Wv=10.05kNm,nax=3.58kNmW=f4T=44.57kNQnax=17.27kN强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：均布荷载作用下对Iio工字钢受力分析，求解可知单元1约1/2位置位置的挠度最大，计算得到挠度为0.35机WJ=3.0mm挠度满足要求。4002.6双140a工字钢下横梁验算在本桥O号现浇段施工方案中拟采用140a工字钢做下纵梁，140a作用在双140a下横梁上；由于纵向分配梁IlO不是均布的，所以将IlO作用在纵梁140a上的力按比
10、例传给双140a下横梁；纵梁140a总反力为=2108.11kN,因此下横梁的受力情况如图2-3所示。80.00 229.46197.06198.53222.73 252.56 222.73198.53197.06229.4680.00 L58080180 L50 A平 平 率 不473.17580.89580.89473.17a)140a下横梁受力图料Ml附 1632蝴点f 3-231.8331.88126.28Trr-126.28LOO6-339期 01C)140下横梁剪力图图23140a受力图由此可知；140a工字钢横梁的最大弯矩Afmax=135.14kNm140a工字钢横梁的最大剪力
11、Qx=393.17kN强度验算：根据设计在本桥0号现浇段施工方案中拟采用2根并排的140a工字钢做支架横梁,其几何参数如下：高度：h=400mm；腹板厚度：d=10.5mm；惯性矩：A=21720cm4;抗弯截面模量：Wv=1090cm3;抗剪切模量：Sx=631cm3;截面面积：A=86cm2;单位重量：G=67.6kgm0允许应力：=205MRZ允许剪切应力：=114MPa则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩M=Wx=223.45kNmM=/(4=412.0kN进而有:.W噗L嵯*I，吸=然泮2。由此可见2根14Oa工字钢做下横梁满足要求，验算通过。根据受力分析可知单元2中间位置挠度最大
12、0.49加”-=7削由此可知400挠度验算满足要求。2.7609钢管支墩验算拟采用609,壁厚8mm的钢管墩作为O号块支架，每根钢管的几何参数如下:序号参数1截面积cm2151.0482惯性矩cm468210.3423回转半径21.254单位重量kg/m118.5735允许应力Mpa1406允许压力NkN2114.67则每根钢管的最大允许承载力：P=Ax司=2114.67雨4=580.89）W满足设计要求。为了安全，保守地将钢管墩看作是两端较接接结构，此时长度系数=1,=l150cm,则以=IXll5l=54.i50ZZ21.25查表得：O=O.837稳定验算：PCrj=-L=45.95MR7
13、/=140MPa验算通过。A3.O号块支架设计验算（方案2）3.1O号块结构参数本桥连续梁的计算跨度为40+5640m,顶板宽度11.40m,底板宽5.70m,主要结构参数如表2.1所示。表2.1主要结构参数表节段名称O号块节段长度（Cm）IlOO节段体积（m3）185.69节段重量（t）482.79O号块每延米的重量：Po=工438.90ZMMI。3.2 墩顶现浇段荷载组合根据相应规范，支架强度验算荷载组合包括：1）新浇注钢筋混凝土重量；0号块每延米自重荷载:NI=%Xl2=526.68AN/机2）模板重量；初步估算模板荷载设计值：M=32.4xl.2=38.88ANm3）施工人员和施工设备
14、荷载；N3=3kNm2B=34.2&N/m4）振捣混凝土时产生的荷载；Nq=2kNm1xB=228kN/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载；N5=2kN/m2B=22.SkN/m6）其他可能不可预见的荷载；N6=kNm2B=WAkNZm由此可得支架强度验算荷载：0号块：N=WNi=667.76kNIm3.3 纵梁受力验算本桥墩顶现浇段支架设计拟采用609mm,壁厚8mm钢管墩+双140a工字钢横梁+9根132a工字钢纵梁+HO横向分配梁结构。根据具体桥梁情况，拟将IlO横向分配梁以60Cm等间距布置在140横梁上，132a纵梁一端支撑在本桥桥墩上，中间支撑在1根14Oa横梁上，14Oa横梁支撑在
15、4根钢管墩上，钢管墩做打入桩，打入土层。根据工程具体情况本桥0#块支架受力情况如图2-1所示。667.76667.76!山川山川山川川川“川川川”川”川fLOo853.121751.14a)132a纵梁荷载分布图b)132a纵梁弯矩图c)132a纵梁剪力图图21支架受力图挠度验算：根据分析受力发现单元1的跨中最大位移为2.14mm1.2?V9x299.62Kr=1083.38由此可见设9根135a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。3.5 IlO工字钢横向分配梁验算IlOa工字钢的几何参数如下：高度：R=100mm;腹板厚度：dw=4.5mm;惯性矩：A=245cm4;抗弯截面模量：VK=4
16、9Cm3；抗剪切模量：&=28.2cm3；截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：7=205MPa抗剪强度设计值：fv=5MPa根据上面知线荷载为667.76kNm.则每根钢上线荷载为F=667.76kNm0.6mll.40mzz35.15kNm35.1535.1535.1535.1535.1535.1535.1535.15Uiiiiiiiiiuiiiiuiiiiuiiiiiiiiiiiiiiiii哇L曳I生I坐L型L型L型1浊7777777TJ777777717.2750.1541.0144.0846.4744.0841.0150.1517.27a) IlO横向分配梁受力图U充87一东
17、P7水：61旅J2东61森97祢874.24z3Q4.24b) IlO横向分配梁弯矩图7n217M球6冰6晾I冰2派5就375 76 W 7-26.67-20.45 -21.62 .23.24 -22.46 -20.56 -23.49-17.27c) IlO横向分配梁剪力图图22IlO受力图由此可知:IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩MgX=587kN!mIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QmM=26.67ANM=Wx=10.53kNmMnax=5.87kNmv=QmaX=26.67kNSX强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：均布荷载作用下对Iio工字钢受力分析，求解可知单元1约1/2位置位置的
18、挠度最大，计算得到挠度为1.08所777736().11515.46515.46360.1115a) I40a下横梁受力图b) 140下横梁弯矩图c) 140下横梁剪力图图23140a受力图由此可知；140a工字钢横梁的最大弯矩MmaX=113.32kNm140a工字钢横梁的最大剪力Qx=335.37kN强度验算：根据设计在本桥0号现浇段施工方案中拟采用2根并排的140a工字钢做支架横梁,其几何参数如下:高度：h=400mm；腹板厚度：乩=10.5mm；惯性矩：x=21720cmt抗弯截面模量：VK=Io90Cm3；抗剪切模量：Sx=631cm3;截面面积：A=86cm2;单位重量：G=67.
19、6kgm允许应力：b=205MP允许剪切应力：fv=114MPa则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩M=Wx=223A5kNmW=RLA=412.0kN进而有:2x223.45113.32= 3.94 1.2hV 2x412.033537= 2.46 1.2由此可见2根140a工字钢做下横梁满足要求，验算通过。根据受力分析可知单元1和单元14端部挠度最大0.39加加-=7机机由此可知挠度验算满足400要求。3.7 609钢管支墩验算拟采用609,壁厚8mm的钢管墩，以钢管桩的形式打入地下,横向布置4根，作为。号块支架，每根钢管的几何参数如下：序号参数1截面积cm2151.0482惯性矩cm4
20、68210.3423回转半径21.254单位重量kg/m118.5735允许应力Mpa1406允许压力NkN2114.67则每根钢管的最大允许承载力：P=A=214.67jWPi=515.46满足设计要求。为了安全，保守地将钢管桩看作是两端皎接接结构，此时长度系数=1,/?=1300cm,则?1x1300i i 21.25= 61.2150查表得：e=0.801稳定验算:P%=，=42.60MR/515.46kN满足承载力要求,通过。4.边跨直线段支架设计计算4.1 边跨直线段结构参数根据本单位现有材料，本桥边跨直线段现浇支架拟采用钢管墩+2*I40a下横梁+I32a纵向分配梁+110工字钢横
21、向分配梁结构形式。其中纵梁的最大跨径为150cm,纵向布置9根I32aJlO工字钢横向分配梁以60cm间距纵向布置，具体布置形式见附图。该桥边跨直线段长度1160cm,具体参数如下表3.1所示。表3.1边跨直线段结构参数节段名称A8节段长度（Cm）1160节段体积（m3）126.83节段重量（t）329.76也=32976x10=284.28AN/mL11.604.2 边跨直线段荷载组合根据相关规范，支架强度验算荷载组合包括:1）新浇注钢筋混凝土重量M；本桥每延米自重荷载Nl=E)Xl.2=284.28x1.2=341.14AN/加2）模板重量M；初步估算模板荷载设计值：N?=34.8x1.2
22、=41.76AjVIm3）施工人员和施工设备荷载M；Ny=3kN/m2B=3A=34.2kN/m4）振捣混凝土时产生的荷载N4=2kN/m2B=2A=22.SkN/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载M;N5=2kNm2B=2A=22MNm6）其他可能不可预见的荷载M;N=kNm2B=A=AkNm由此可得支架强度验算荷载：6N=ENi=F4kNIm/=14.3 132a纵向工字钢验算根据施工单位目前具有的材料情况，在本桥施工方案中纵向布置9根132a,其最大跨度为150cm。具体布置见附图。132a工字钢的几何参数如下：序号参数1分配梁跨度Um2.02高/?/mm3203腹板厚dwmn9.54惯性
23、矩xcm4110805抗弯截面模量Wxcm36926抗剪切模量Sxcm3400.57截面面积Acm2678允许正应力Mpa2059允许剪应力Mpa11410允许弯矩MkNm141.8611允许剪力VkN299.62根据上面知直线段线荷载为474.bW加。此时，直线段下纵向132a的整体受力如图3-1所示:474.10474.10474.10474.1002.84328.17502.602312a）受力图图3-1纵向132a工字钢分配梁受力图由此可知;132工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=802.84kN.m132工字钢横向分配梁的最大剪力QmaX=H12.85kN= 1.59 1.2nxM
24、_9141.86Mmtx802.84max= 2.42 1.2nV9x299.627=32.85本方案纵向分配梁布置9根132a工字钢可以满足要求。根据受力分析可知单元3处位置挠度最大3.5如汕由此可知400挠度验算满足要求。4.4 IlO工字钢横向分配梁验算根据施工单位目前具有的材料情况，在本桥施工方案中，横向分配梁采用IlO工字钢，其分布间距为60cm。IlOa工字钢的几何参数如下：高度：Zz=100mm;腹板厚度：dw=4.5mm;惯性矩：x=245cn;抗弯截面模量：VK=49Cm3；抗剪切模量：5v=28.2cm3;截面面积：A=14.3cm2;抗弯强度设计值：f=IOSMPa抗剪强
25、度设计值：f=WSMPa根据上面知直线段线荷载为474.10kNm.则每根钢上线荷载为F-474.IOZTV/0.6nl1.4/n=24.95RV/m此时，直线段横向IIOa的整体受力如图32所示：24.9524.95 24.9524.9524.9524.95 24.9524.9515.1939.13 17.65 33.1339.3033.13 17.65 39.1315.19a) IlO横向分配梁受力图4.622 。”98 47% 5”.Mt29 一y； ；F 越就 Nu9,4.62b) IlO工字钢横向分配梁弯矩图MrVw-15357-19.656-17.78r 8-16.90-15.19
26、c)IlO工字钢横向分配梁剪力图图3-2横向IlO工字钢分配梁受力图由此可知；IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩MnlaX=5.29kN.mIlO工字钢横向分配梁的最大剪力QnIaX=22.24kNM=Wx=10.05kN.mMmjIX=5.29kN.mW=.4=44.57kNQmaX=22.24kNSX强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：根据受力分析可知单元1和单元8中间处位置挠度最大1.8加71.2hxM_2x223.45%=279.06V 2x412,0 4= 455.34= 1.811.2由此可见设2根140a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。分析比较可知第一排钢管墩的布置下会产生
27、较大挠度，最大挠度在两端位置取得L94wzR=512.06)WNg=央=150150.o7裳网2114.67第二排钢管墩的反力RIX=2152.46&N则每根钢管的最大允许承载力:P=844.O4AN第三排钢管支墩比第一排钢管支墩受力小，因此，一、三排钢管支墩只验算第一排情况即可。因此本方案钢管支墩的布置，满足承载力需求。2)609钢管稳定验算为了安全，取最不利的第二排钢管验算，保守地将钢管桩看作是两端校接结构，取钢管桩最大高度h=l300cm,此时长度系数=1,可知：%=b=驻=61.2150ii查表得：=0.801稳定验算：4=69.76Mz=M0Ma验算通过4.7地基承载力验算根据铁路桥
28、涵地基和基础设计规范知：作为桥梁基础的永久性结构，地基的允许承载力计算公式取最不利情况第二排钢管支墩，钢管支墩下条型基础暂定长度13m,宽度1.5m、高度1.0m的刚性基础，碎石垫层长度13m、宽度1.8m、高度0.3m,地基土经过处理后承载力特征值为12OkPCI。基础埋置深度0.5m则：P=Z二2152.46+26x13x1.5=11365120zA131.8地基经过处理后承载力特征值不小于12(URI,可以满足要求。5 .临时固结设计验算本桥上部为40m+56m40m变截面预应力混凝土连续箱梁结构，中跨合拢段长2.0m,挂篮施工最大悬臂长度L=27.0m,V=16989.7kN;临时支座
29、中心间距l=2.5m,每个临时支墩的截面积A=0.9m2o连续梁混凝土浇筑的灌注偏差，按一侧重量的2%计算。此时最大不平衡荷载叱=0.02xl2WL169.897kNo考虑合拢段浇筑产生偏载的合龙段质量为叱=285.48kNo挂篮重量按每个重50t,1个挂篮总重：=500kNo由以上数据计算悬臂施工最大偏载是：WLMmaX=卫+吗/+W4=1100L6kN.mmax2力8K悬臂施工偏载引起的临时墩压力为：Rj=4400.6kNPI计算临时墩的压力时，仅考虑临时墩承受重力，不考虑弯矩作用时，临时墩承受恒载为Rz=-（Wz+Wc+Wf,-Wh）=8972.5kN所以偏载作用下临时墩所得压力为：尺=
30、&+（=13373.2kN计算临时墩所受拉力时，保守取临时墩不承受重力，仅受偏载下的拉力，则拉力为：R=Rp=4400.6kND临时支座混凝土抗压承载力力验算临时支座的截面为60CmXl50cm,每侧设置2个，则总面积4=ISn?,混凝土为C50,其抗压强度设计值为f/=22.4MPa,则临时支座抗压承载力为：=4,=40320.0kNoky=RvRy=3.0故临时支座的抗压强度满足要求。2） 临时支座混凝土抗拉承载力验算每侧临时支座内布置54根HRB40028螺纹钢，每根28螺纹钢的抗拉强度/皿=330kN,则HRB40028螺纹钢的总抗拉强度=rt=10973.6kNRl/R1=2.5故临时支座的抗拉强度满足要求。6 .结论及注意事项1）通过对该桥施工方案中关键结构的验算可知，原设计在强度、变形和稳定方面均满足相应的规范要求。2）在按设计图纸进行施工时，一定要严格按照相应规范进行施工，控制好施工质量，特别应注意钢管墩和脚手架钢管的顺直，避免失稳。3）考虑到施工场地存在耕植土，不参与受力，桩基施工时应清除。
