现浇梁支架门洞支架计算书

互通立交现浇箱梁门洞受力计算书计算人：复核人：目录1、计算依据22、工程概况32.1 总体概况32.2 地质情况32.3 拟定方案32.4、荷载分析及选用材料力学性能42.4.1 荷载分析42.4.2 荷载组合62.4.3 材料力学性能62.5、各构件受力检算72.5.1 纵梁受力检算72.5.2 横梁计算（立柱顶分配梁）82.5.3 钢管立柱计算92.5.4 地基承载力验算103、结论及建议111、计算依据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）；建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）；简明施工计算手册朱国梁等（人民交通出版社）钢结构设计规范（GB50017-2003）蓬莱至栖霞高速公路工程第四合同段设计文件蓬莱至栖霞高速公路工程第四合同段现浇箱梁施工方案2、工程概况2.1 总体概况中铁X局承建的第四合同段起点K29+508位于栖霞市大夺沟村小夺沟，终点K39+890.639位于栖霞市臧家庄镇丰粟村东南G15（RK47+984.220）处，设单喇叭互通立交与G15相接。全长10.38公里，管段基本与S211省道平行。CK0+574.811、BK1+214.355两座丰粟互通立交连续梁并行设计，均都在第二联跨沈海高速公路，CK0+574.811立交跨径组合采用：4*30+（30+30+32+20）+4*29m，BK1+214.35立交跨径组合采用：4*30+（32+32+30+21）+4*30m，采用支架现浇施工，为保障正常通行，跨沈海高速及S211省道位置设置门洞。按照前期评估要求，门洞垂直沈海高速跨度不小于8.5m，净高大于5.5m。图2-1 新建桥梁和既有道路位置关系图2.2 地质情况门洞所处位置为沈海高速，路面宽度12.5m，比要求门洞跨宽度8.5m宽4m，因此门洞支架可座在路面范围内，根据沥青混凝土常用设计标准，路面承载力按10MPa考虑。2.3 拟定方案拟采用工40a工字钢作为主梁，钢管采用630*10mm钢管作为立柱，条形基础采用25m*1m*0.5m，C25砼。长度是根据斜交角度同时考虑每端长出现浇梁体2m计算得出，宽度拟定1m，厚度0.5m。支架间距拟定200cm，布置图如下：图2-2 门洞纵断面图图2-3 门洞横断面图2.4、荷载分析及选用材料力学性能2.4.1 荷载分析整个支架承受的荷载分为静荷载和动荷载，静荷载主要为混凝土结构自重、模板自重、主梁分配梁自重等，动荷载主要为施工荷载，因支架较低且所处区域及季节较良，不考虑风荷载及雨雪荷载的影响。梁体荷载计算：梁体荷载采用分区法计算，取梁段不利位置，即界面最大处计算。图2-4 梁体混凝土重量计算分区图新浇筑混凝土自重取25kN/m3，如图，各分部混凝土重量如下表。序号区域面积（）混凝土重量（KN/m）110.6315.75221.6842330.4912.25442.1654梁中部位实心混凝土重量为45KN，折算成线荷载为1.5KN/m。因梁体与承重纵梁为40.18斜交，意味着最大荷载会通过不同纵梁的不同断面，其中部分纵梁会出现通长受力，部分纵梁只有一部分承受荷载，取通长受力的纵梁分析，偏安全考虑，按照通长最大荷载考虑，即54+1.5=55.5KN/m。内模、外模重量外模采用定型钢模板，内模采用竹胶板或钢模板，因模板目前还没做，按照以往经验，取内模外模折算线荷载10KN/m(内外模总重30t)纵横梁重量（工40a工字钢，每端挑出50cm）纵梁单根9.5m长，单根重量为9.5*67.13=637.74kg，考虑纵梁按照60cm间距均布，则需要根数为21/0.6+1=36根，总重量为36*637.74=22958.64kg横梁为钢管顶端分配梁，采用双拼45a工字钢，单根长度24m，共两根，重量为：24*2*2*67.13=6444.48kg施工人员、材料及机具等施工荷载（取2.5kPa）倾倒混凝土产生的冲击荷载（取2kPa）振捣混凝土产生的荷载（取2kPa）2.4.2 荷载组合荷载组合I（用于强度计算）：荷载组合II（用于刚度计算）： 2.4.3 材料力学性能40a工字钢：=截面特性:=截面惯性矩 Ix=21714.0762(cm4) 截面惯性矩 Iy=659.9021(cm4)截面抵抗矩 Wx=1085.7039(cm3) 截面抵抗矩 Wy=92.9440(cm3)回转半径 ix=15.8837(cm) 回转半径 iy=2.7690(cm)截面形心 x0=-0.0000(cm) 截面形心 y0=0.0000(cm)截面面积 A =86.0677(cm2)线密度 =67.1328(kg/m) =力学特性=弹性模量 E=206*10e3(N/mm2)抗拉、抗压、和抗弯强度设计值 f=215(N/mm2)抗剪强度设计值 fv=125(N/mm2) 630mm*10mm钢管=截面特性:=截面惯性矩 Ix= Iy =9772.6699(cm4)截面抵抗矩 Wx= Wy=310.2456(cm3)回转半径 ix= iy=22.2387(cm)截面形心 x0= y0=0.0001(cm)截面面积 A =19.7603(cm2)线密度 =15.4131(kg/m)=力学特性=弹性模量 E=206*10e3(N/mm2)抗拉、抗压、和抗弯强度设计值 f=215(N/mm2)抗剪强度设计值 fv=125(N/mm2)双拼45a工字钢=截面特性:=截面惯性矩 Ix=64481.0508(cm4) 截面惯性矩 Iy=13229.4443(cm4)截面抵抗矩 Wx=2865.8245(cm3) 截面抵抗矩 Wy=881.9630(cm3)回转半径 ix=17.7444(cm) 回转半径 iy=8.0374(cm)截面形心 x0=7.5000(cm) 截面形心 y0=-0.0000(cm)截面面积 A =204.7901(cm2)线密度 =159.7363(kg/m)力学性能同45a工字钢。 C25砼根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）4.1条：混凝土强度设计值（N/mm2）强度种类混 凝 土 强 度 等 级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fc7.29.611.914.316.719.121.123.125.327.529.731.833.835.9ft0.911.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.142.182.222.5、各构件受力检算2.5.1 纵梁受力检算纵梁所受上部荷载组合q1=1.2*（55.5+10+0.67*3）+1.4*（2+2+2.5）*2=99.21KN/m；q2=1.2*（55.5+10+0.67*3）=81.01KN/m.纵梁按照60cm间距均布，最不利荷载位置底宽为2m，即有3.3根工字钢共同受力，取3根，则单根工字钢受力为：99.21/3=33.07KN/m和81.01/3=27KN/m.按简支梁受力模型简化，则最大弯矩：最大应力：215Mpa需对纵梁间距进行调整，不利位置由5根共同受力，则间距为40cm。q1=1.2*（55.5+10+0.67*5）+1.4*（2+2+2.5）*2=100.82KN/m；q2=1.2*（55.5+10+0.67*5）=82.62KN/m.则单根工字钢受力为：100.82/5=20.16KN/m和82.62/5=16.52KN/m.则最大弯矩：最大应力：215Mpa满足要求。最大挠度：=2.75mm外露模板构件允许最大挠度为：l/400=9.1/400=0.023m=23mm=27.5mm23mm。挠度超限，需对纵梁进行调整，改为工45a工字钢；结构参数如下：型钢型号：RZ_I45a=截面特性:=截面惯性矩 Ix=32240.5313(cm4)截面抵抗矩 Wx=1432.9125(cm3)回转半径 ix=17.7444(cm)截面形心 x0=-0.0000(cm)-截面惯性矩 Iy=854.9985(cm4)截面抵抗矩 Wy=113.9998(cm3)回转半径 iy=2.8896(cm)截面形心 y0=-0.0000(cm)-截面面积 A =102.3951(cm2)线密度 =79.8681(kg/m)截面每延米外表面积=1.4112(m2/m)=力学特性=弹性模量 E=206*10e3(N/mm2)抗拉、抗压、和抗弯强度设计值 f=215(N/mm2)抗剪强度设计值 fv=125(N/mm2)纵梁单根9.5m长，单根重量为9.5*79.87=758.77kg，纵梁按照40cm间距均布，则需要根数为21/0.4+1=53根，总重量为53*758.77=40214.81kg则纵梁所受上部荷载组合q1=1.2*（55.5+10+0.8*5）+1.4*（2+2+2.5）*2=101.6KN/m；q2=1.2*（55.5+10+0.8*5）=83.4KN/m.则单根工字钢受力为：101.6/5=20.32KN/m和83.4/5=16.68KN/m.最大应力：215Mpa满足要求。最大挠度：=18.7mm外露模板构件允许最大挠度为：l/400=9.1/400=0.023m=23mm=18.7mm23mm。挠度满足要求。即纵梁选用工45a工字钢强度及刚度均能满足要求2.5.2 横梁计算（立柱顶分配梁）立柱顶分配梁采用工45a双拼工字钢，按两跨连续梁模型计算，上部荷载等效为均布荷载。考虑纵梁按照40cm间距均布，则需要根数为21/0.4+1=53根，总重量为53*758.77=40214.81kg上部静荷载总和为：（门洞之间全部荷载）G1=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*8.7+10*8.7+402.14=2176.94KN等效为线荷载：G1/2/21=51.83KN/m横梁自重：15.97KN/m则静荷载之和为：51.83+15.97=67.8KN/m动荷载之和为：（2+2+2.5）*9.1*10.5=621.08KN等效线性荷载：621.08/2/21=14.79KN/m荷载组合：q1=1.2*67.8+1.4*14.79=102.07KN/m q2=1.2*67.8=81.36KN/m最大弯矩：最大应力：215Mpa完全满足要求。最大挠度：可忽略的变形量，满足要求。纵梁强度及刚度均满足要求，且安全系数过高，不经济，有优化的空间。2.5.3 钢管立柱计算每侧设630mm*10mm钢管柱11根，上部荷载由其均匀承担静荷载之和：G1=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*9.1+300*9.1/30+338+15.97*21*2=2865.14KN动荷载之和：（2+2+2.5）*9.1*10.5=621.08KN单根受力分别为：静荷载：2865.14/2/11=130.23KN动荷载：621.08/2/11=28.23KN 考虑荷载组合，单根立杆轴力：N=1.2*130.23+1.4*28.23=195.8KN其中：为压杆稳定性系数，通过长细比查表； A为立杆受力面积，194.78 cm2；立杆长细比：其中：为长度因数，取2（按一端固定一端自由考虑）； I为界面惯性矩，I=64481.0508(cm4)；则：查表得：=0.816.则：215Mpa故立杆的强度及稳定性满足要求。2.5.4 地基承载力验算基础位于既有沥青路面上，不需考虑软弱下卧层影响。钢管底部预埋80cm*80cm底座钢板，埋入砼中。则条形基础受力：48.95KN.满足要求。基底承载力计算条形基础将全部上部荷载传递至基底上部荷载总和为：G=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*9.1+300*9.1/30+402.14+15.97*21*2+193.29+525=3647.57KN单侧荷载：1823.79KN受力面积：21*1=21则地基所受压力为1823.79/21=85.3KN/=0.087Mpa10Mpa满足要求。3、结论及建议通过检算，表明既定方案采用工45a的工字钢作为纵梁（间距40cm），双拼工45a工字钢作为主横梁，630*10mm钢管做立柱，21*1*0.5m条形基础作为地基承载力补强的方案是安全的。计算中发现横梁的刚度及强度富余系数过大，不经济，可进行优化调整，立柱富余系数也较大，有优化的空间。门架所用材料若全为新购，则在保证安全系数2的前提下尽量使用小型号的钢材，若现场有闲置的材料，且能满足要求，则优先考虑使用闲置材料。 本计算书仅对所选检算内容及假定条件下负责，对私自改变方案或施工方法导致力学模型与算例中不符时，计算书结论将不作为评判依据，也不承担由此引发的相应责任。