桥梁工程六大类临时结构计算知识课件

桥梁工程临时结构计算内容桥梁工程1公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）施工中的荷载分类：一、结构设计方法公路桥涵设计通用规范（JT2荷载组合：一、结构设计方法3常用设计方法一、结构设计方法4、承载能力极限状态的荷载效应组合一、结构设计方法5、正常使用极限状态的荷载效应组合一、结构设计方法6常用结构设计规范一、结构设计方法7材料性能指标一、结构设计方法8材料性能指标一、结构设计方法9总结：一、结构设计方法10计算中的一些误区：一、结构设计方法11（一）、基本概念二、力学基础知识12（二）、常规的计算内容二、力学基础知识13结构设计的总体顺序 1、确定需设计的结构形式、材料及施工顺序。2、确定设计计算方法，容许应力法或极限状态法；3、确定施工工况，分工况确定荷载及效应组合；4、按照工况、荷载传递顺序对结构进行设计及检算；5、进一步细化设计图纸，完善计算书，编制施工方案。常用结构设计中的荷载效应组合 1、支架设计 模板、支架自重；新浇混凝头、钢筋混凝土自重；施工人员、机具堆放或运输荷载；倾倒、振捣混凝土产生的荷载；支架预压荷载；风荷载等其他可能产生的荷载。结构设计的总体顺序三、桥梁结构设计142、栈桥设计 栈桥自重；栈桥施工、使用期间最大车辆、设备荷载；风荷载，流水、流冰压力或船只、漂浮物撞击力。3、模板设计 模板自重；新浇混凝头、钢筋混凝土自重或对侧面模板的侧压力；施工人员、机具堆放或运输荷载；倾倒、振捣混凝土产生的竖向或水平荷载；风荷载等其他可能产生的荷载。4、围堰结构设计 围堰自重；围堰周围土压力，流水、流冰压力或船只、漂浮物撞击力；围堰周围车辆荷载；其他可能影响围堰的荷载。2、栈桥设计三、桥梁结构设计155、挂篮设计 挂篮及模板自重；新浇混凝头、钢筋混凝土自重或对侧面模板的侧压力；施工人员、机具堆放或运输荷载；倾倒、振捣混凝土产生的竖向或水平荷载；挂篮预压荷载；风荷载等其他可能产生的荷载。5、挂篮设计三、桥梁结构设计16结构设计计算内容1、支架设计 计算侧模面板、大小楞、对拉杆的强度和刚度；计算底模面板、横纵向分配梁的强度和刚度；计算支架整体稳定性及强度（满堂支架）；计算主纵横梁的强度和刚度，支架立柱的稳定性及强度（少支点支架）；验算支架基础的地基承载力或桩基础的整体稳定性、强度和单桩承载能力。2、栈桥设计 计算桥面板、横纵向分配梁的强度和刚度；计算桥梁主纵梁及梁下分配梁的强度及刚度；计算栈桥扩大基础的强度或者桩基础的整体稳定性、强度；验算扩大基础的地基承载力或桩基础的单桩承载能力。结构设计计算内容三、桥梁结构设计173、模板设计 计算模板面板的强度和刚度；计算模板大小楞的强度和刚度；计算模板对拉杆或支撑体系的强度和刚度；计算连接螺栓的强度。4、围堰结构设计 分工况分工况计算围堰体和支撑体系的受力和变形情况；计算各构件的强度、刚度；计算围堰的整体稳定性和抗倾覆稳定性；对基坑底进行抗隆起和抗管涌验算。5、挂篮设计 计算底、内、侧模的强度和刚度；分浇筑和走行工况分浇筑和走行工况计算吊杆、前后主横梁的强度和刚度；计算主桁架的强度和刚度；计算结构各连接部位和前后支点的强度；分浇筑和走行状态计算挂篮整体抗倾覆稳定性。3、模板设计三、桥梁结构设计18混凝土结构设计1、对于施工单位来讲，混凝土结构设计主要用于：对于施工用临时混凝土构件的结构设计，如桥梁支架基础、栈桥混凝土桥面板；对混凝土结构承载能力的验算，如梁上运梁时对梁体承载能力计算，对分节预制吊装的混凝土构件分节长度计算；2、混凝土结构计算内容：混凝土结构的形式、尺寸；混凝土板、梁构件的受压区计算、纵向受力钢筋配筋以及箍筋、弯起钢筋配筋；（受弯构件）计算受压构件的长细比和承压能力。混凝土结构设计三、桥梁结构设计19深基坑的定义 “基坑”是指为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工而开挖的地面以下的空间，基坑工程界一般将开挖深度大于或等于5m的基坑称为深基坑。根据我局“中铁四技2008360号”文规定，深基坑支护结构的设计、施工属工艺设施设计范畴，大于5m深的基坑支护设计属重要工艺设施设计，由项目工程部长负责工艺的设计和计算，项目总工程师进行复核，或委托有资质的外部单位进行设计，子（分）公司技术管理部门进行审核，子（分）公司总工程师进行批准实施。基坑工程的特点 基坑围护结构多数是临时的，安全储备较小，具有较大风险性。基坑工程具有很强的区域性，不同的地区工程地质条件和水文地质条件不同，且差别较大。基坑工程综合性很强，它不只是一个岩土工程问题，还涉及到结构工程、材料工程、工程地质、材料力学及施工技术等诸多领域。基坑围护结构设计时土压力的确定是最基本的，在开挖过程中它是一个变量，随着开挖深度、宽度、墙体横向和纵向位移、地下水情况而变。深基坑的定义四、深基坑工程设计20深基坑支护的类型 设计坑支护形式设计中需考虑的几个方面的因素：基坑开挖深度；（根据设计标高确定）边坡允许坡度；（根据土质情况确定）坑壁土体物理力学性质；（查设计文件）地下水位情况；（查设计文件或现场试验勘察）坑边地表超载范围及大小；（调查周边建筑、道路、机械设备情况）周围环境（周边建筑物及管线情况）；基坑允许变形；（确定基坑安全等级）施工因素（施工单位技术水平和设备状况等）；因地制宜合理选定支撑材料和支撑体系布置形式；支撑体系受力明确，充分协调发挥各杆件的力学性能；支撑体系布置能在安全可靠的前提下，最大限度的方便土方开挖和主体结构的快速施工要求。深基坑支护的类型四、深基坑工程设计21支护结构按材料种类可分为现浇钢筋混凝土支撑体系现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系钢支撑体系两类：现浇钢筋混凝土支撑体系：混凝土等强后刚度大，变形小，强度的安全可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态的时间长，软土中被动区土体位移大，如对控制变形有较高要求时，需对被动区软土加固，施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响。钢支撑体系：安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形。施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，施工支撑不及时不准确，会造成失稳。四、深基坑工程设计22四、深基坑工程设计23深基坑设计原则 1、基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。2、基坑支护结构极限状态可分为下列两类：承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致结构或基坑周边环境破坏；正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正确使用功能。基坑支护结构设计应选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。3、支护结构应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。深基坑设计原则四、深基坑工程设计24深基坑设计原则 4、当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法确定地下水控制方法。当场地周当场地周边有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施边有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。5、根据承载能力极限状态和正常使用极限状态承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算：基坑支护结构均应进行承载能力极限状态承载能力极限状态的计算，计算内容应包括：a、根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；b、基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；c、当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。地下水控制计算和验算：a、抗渗透稳定性验算：b、基坑底突涌稳定性验算；c、根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。6、支护设计内容应包括对支护结构计算和验算、质量检测及施工监控的要求。7、当有条件时，基坑应采用局部或全部放坡开挖，放坡坡度应满足稳定性要求。深基坑设计原则四、深基坑工程设计25深基坑荷载分析 深基坑支护结构需要考虑荷载主要包括：土压力、水压力、车辆荷载、坑边邻近建筑物荷载、其它施工荷载，当支护结构兼作主体结构时，应考虑人防及地震荷载。1、土压力 土压力主要分为静止土压力、主动土压力、被动土压力。本次培训采用朗肯理论进行土压力计算。1.1 主动土压力 深度zj处的主动土压力标准值eajk：计算点位于基坑开挖面以上时：计算点位于基坑开挖面以下时：深基坑荷载分析四、深基坑工程设计26 1.1 被动土压力 深度zj处的被动土压力标准值epjk：2、水压力 2.1 水土合算 按照主动土压力公式，水位以下采用饱和重度水位以下采用饱和重度。2.2水土分算 水位以下水压力单独考虑，土压力采用以下公式计算：主动土压力：被动土压力：1.1被动土压力四、深基坑工程设计273、其他荷载 3.1 地面满布附加荷载 3.3 三角形荷载 3.2 地面条形附加荷载3、其他荷载四、深基坑工程设计28深基坑支护设计内容 1、支护结构计算 桩墙内力、变形计算 通常采用经典法和弹性法。经典法是利用静力平衡法或等值梁法对结构进行分析，弹性法是用弹性地基梁法，并结合空间有限元理论对结构进行分析。内支撑体系内力、变形计算 沉降计算 混凝土结构配筋计算 锚杆计算 2、支护稳定性分析 3、抗隆起验算 抗隆起稳定性验算 隆起量计算 4、抗管涌计算 深基坑支护设计内容四、深基坑工程设计29中铁四局施工工艺设施设计管理办法2013707号文中铁四局施工工艺设施设计管理办法中铁四局施工工艺设施设计管理办法20137072013707号文号文五、中铁四局施工工艺设施设计管理办法30