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1、福建省古武高速公路工程 A1 标段- 1 -福建省古武高速公路工程福建省古武高速公路工程十方互通十方互通 A 匝道桥上部现浇箱梁匝道桥上部现浇箱梁计算书中铁十七局集团有限公司古武高速公路 A1 标项目部2011.05.28福建省古武高速公路工程 A1 标段- 2 -古武高速公路工程古武高速公路工程 A1 合同段合同段现浇箱梁支架设计方案现浇箱梁支架设计方案一、一、工程概况工程概况A 匝道桥全桥长度为 310 米，桥型布置为为 430+330+331m 预应力连续箱梁，全桥共计三联，本桥平面位于 Ls=67.22mR=180m 的左偏曲线、Ls=62.5m R=360m 的缓和曲线上，纵面位于
2、R=2600m 的凸曲线，及 i=1.434%下坡路段上。下部构造采用柱式墩、薄壁墩、桩基础；桥台采用肋式桥台、桩基础。箱梁为单箱双室结构，上部构造施工时，先浇注第二联 330m，采用单端张拉的施工方法，然后依次浇注第三联、第二联。全桥现浇梁共有C50 砼 2623.2m3。二、设计依据设计依据1福建省十方至东留段高速公路施工图设计；2中华人民共和国交通部部标准公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 ；3中华人民共和国交通部部标准公路桥涵结构及木结构设计规范JTJ025-86；4中华人民共和国交通部部标准公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ02485） ；5. 中华人民共和国国家标准钢
3、结构设计规范(GB50017-2003)；6. 中华人民共和国交通部战备办装备式公路钢桥使用手册 ；7人民交通出版社路桥施工计算手册8中华人民共和国交通部部标准公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000。福建省古武高速公路工程 A1 标段- 3 -第一部分：现浇梁支架结构设计及验算第一部分：现浇梁支架结构设计及验算一、十方枢纽互通一、十方枢纽互通 A 匝道桥第二、三联现浇梁支架结构设计及验算匝道桥第二、三联现浇梁支架结构设计及验算（一） 、支架结构设计十方枢纽互通 A 匝道桥现浇梁采用梁柱式支架，贝雷片作支架纵梁，钢管墩作临时支墩，钢筋混凝土扩大基础。由于第二联第 1 跨具有代表性，因此我们取
4、支架第二联第1 跨（4#5#墩）计算受力。1、 中间支墩基础：中间临时支墩钢筋混凝土扩大基础为 3.0m12m0.3m，布单层 1620cm 的钢筋网；基底进行换填级配碎石和隧道洞渣处理，确保基底容许承载力不小于 200kPa。2、 墩旁支墩基础：墩旁支墩基础为 1.2m12m0.3m 钢筋砼基础，布单层1620cm 钢筋网。3、支墩：中支墩采用双排 630mm，7mm 钢管；桥梁中墩旁支墩采用单排630mm，7mm 钢管，并在管桩顶底部焊接 10mm 盖板，每排 5 根钢管。4、支架纵梁：用国产贝雷片拼成支架纵梁，两排一组。每跨现浇梁支架由两孔贝雷梁组成，贝雷纵梁跨度分别为 12m、15m，
5、12m 跨采用 6 组 12 排贝雷梁组成，15m 跨采用 8 组 16 排贝雷梁组成，均作简支布置。现浇箱梁支架结构图详见附图。（二） 、荷载计算及组合1荷载计算根据公路桥涵施工规范主要考虑以下荷载：1新浇筑混凝土的自重：A 匝道桥二联（墩号 4#-7#）设计混凝土数量为 738 m3，根据变截面尺寸计算得：4-5 孔混凝土数量为 246.9 m3，5-6 孔混凝土数量为 244.2m3，6-7 孔混凝土数量为246.9m3 。根据公路桥涵施工技术规范附录 D 钢筋混凝土的容重采用 26kN/m3。福建省古武高速公路工程 A1 标段- 4 -取最不利的 4-5 孔箱梁进行支架计算，箱梁每延米
6、的自重为：4-5 孔：q1246.926/30213.98kN/m 模板自重：本桥现浇箱梁内模采用木模板，在工地自行加工，内模每延米自重3.2kN/m；外模底板和翼板采用竹胶板，外模每延米自重 4.5kN/m；模板自重合计7.7kN/m。 支架自重（经主要工程材料数量统计及参考其它类似桥梁资料）：G=2701293010=9.7kN/m（支架自重包括木楔子、方木、槽钢分配梁、贝雷梁等的重量） 施工人员和施工料具等行走、运输或堆放荷载：4-5 孔：q2.5 kN/m212=30 kN/m振捣混凝土时产生荷载：4-5 孔：122kpa=24kN/m按规范规定验算支架强度时采用荷载组合：4-5 孔：
7、 289.68kN/m按规范规定验算支架挠度时采用荷载组合：4-5 孔： 235.68kN/m2纵梁验算(以受力最大的 4#5#孔验算) 贝雷纵梁强度验算 15m、12m 跨贝雷纵梁强度验算15m 跨横向布置 16 排贝雷纵梁，12m 跨横向布置 12 排贝雷纵梁，作用在每片贝雷纵梁上的荷载按均布荷载计算，考虑 1.2 不均匀分布系数，每排贝雷纵梁的最不利荷载组合为：（15m 跨）q=(289.68kN/m)/141.2=24.82kN/m（12m 跨）q=(289.68kN/m)/121.2=28.97kN/m贝雷梁受力结构简图如下图示福建省古武高速公路工程 A1 标段- 5 -经计算贝雷纵
8、梁的最大弯矩：（15m 跨）：Mmax1/8ql2=1/824.82152698.06kN.mM=788.2 kN.m（12m 跨）：Mmax1/8ql2=1/828.97122521.424kN.mM=788.2 kN.m注：M=788.2 kN.m 为国产 321 型贝雷片的容许弯矩值故满足要求。经计算得贝雷纵梁最大剪力：（15m 跨）Qmax1/2ql=1/224.8215186.09kN（发生在两端的支撑处）Q=245kN。（12m 跨）Qmax1/2ql=1/228.9712173.82kN（发生在两端的支撑处）Q=245kN。注：Q=245kN 为单排单层贝雷的允许剪力。满足要求。
9、2 挠度（刚度）较核验算贝雷梁的挠度时荷载取 q=213.98kN/m，福建省古武高速公路工程 A1 标段- 6 - 计算 15m、12m 跨贝雷纵梁在荷载做用下的弹性变形：（15m 跨）fmax=5ql4/(384EI)=524.82150004/(3842.11052.505104)=30.115000/400=37.5mm=L/400 ( 发生在跨中 )满足规范要求（12m 跨）fmax=5ql4/(384EI)=528.97120004/(3842.11052.505104)=14.812000/400=30mm=L/400 ( 发生在跨中 )满足规范要求436a 工字钢横梁演算每排支
10、墩设置一组，每组由 2 根 I36a 工字钢拼焊组成，钢管支墩横桥向间距如附图所示。I36a 工字钢截面特性：截面积：A76.44cm2惯性矩：Ix15796c m4截面抵抗矩：Wx877.6cm3腹板厚：d=10mmIx/Sx31cm（1 1）中支墩顶横梁受力计算（）中支墩顶横梁受力计算（4 45 5 孔孔 15m15m 跨中支墩横梁）跨中支墩横梁）工字钢受力简图、弯矩图、剪力图如下：工字钢受力简图、弯矩图、剪力图如下：福建省古武高速公路工程 A1 标段- 7 -工字钢受力简图 （单位：m）弯矩图 （单位：kN m）剪力图 （单位：kN）福建省古武高速公路工程 A1 标段- 8 -（2）强度
11、验算由弯矩图、剪力图可知：最大弯矩发生在中间支柱最大弯矩 Mmax =122.11KNm、Qmax =290.83KN。一组工字钢由 2 根组成，则每根所受弯距为122.11/261.05KNm，剪力为 290.83/2145.41KN。max=Mmax/2/Wz=61.05106N.mm/877.6103mm3=65.8Mpa=140Mpa 满足要求。max=Qmax/2/( Ix/Sx)d)=145.41/(3110-21010-3)=46.9Mpa所以 max =85Mpa 满足要求。（3 3）中支墩顶横梁受力计算（）中支墩顶横梁受力计算（4 45 5 孔孔 12m12m 跨中支墩横梁）
12、跨中支墩横梁）工字钢受力简图、弯矩图、剪力图如下：工字钢受力简图、弯矩图、剪力图如下：工字钢受力简图 （单位：m）福建省古武高速公路工程 A1 标段- 9 -弯矩图 （单位：kN m）剪力图 （单位：kN）（2）强度验算福建省古武高速公路工程 A1 标段- 10 -由弯矩图、剪力图可知：Mmax =182.7KNm（发生在中间两根钢管支墩处） 、Qmax =338.1KN。一组工字钢由 2 根组成，则每根所受弯距为 182.7/291.35KNm，剪力为338.1/2169.05KN。max=Mmax/2/Wz=91.35106N.mm/877.6103mm3=104.1Mpa=140Mpa
13、满足要求。max=Qmax/2/( Ix/Sx)d)=169.05/(3110-21010-3)=54.54Mpa所以 max =85Mpa 满足要求。5钢管支墩受力验算取 6307mm 螺旋焊钢管材料进行验算，考虑钢管可能锈蚀，壁厚按 6mm 进行计算。其钢管截面特性如下：A=117.24cm2I=56705.18cm4M92.83Kg/m由以上计算得各贝雷纵梁在支墩顶产生压力，中支墩靠 15m 跨一侧支墩受力最大，其最大荷载值为：45 孔 Nmax289.6815/2=2167.5kN。考虑 1.2 的不均匀分布系数，单根钢管支墩承受的竖向荷载：45 孔 Pmax1.2Nmax /5=52
14、0.2kN。1强度验算单根 630mm，6mm 钢管截面承受的允许压力NNA2R23.141590.3150.0061400001661.69 kN45 孔 Pmax=520.2kN N (满足要求)2 稳定性较核福建省古武高速公路工程 A1 标段- 11 -按两端铰支计算钢管稳定容许应力，按高差最大(互通主线左幅 7#墩，考虑地基换填标高可能变化，按高 15m)支墩验算其稳定性，钢管支墩最大自由长度为 L15m。按路桥施工计算手册表 12-2 公式，则钢管稳定容许应力：0.387140=54.18MPa式中：压杆稳定系数，由压杆柔度系数 查表得出；L/1.215/0.2281.81，该处 ；
15、压杆的长度系数，该处取 1.2；L压杆的自由长度，该处 L=15m；压杆对轴的惯性半径，该处 I/A0.22；压杆材料的容许应力，钢管140MPa。单根钢管的稳定容许压力：PA54.1810311.72410-3635.21 kN式中：钢管的稳定容许应力（由上式求得） ；A钢管壁的横截面面积（直径 0.63m，壁厚 0.006m）将单根钢管的稳定容许压力P与单根钢管支墩承受竖向荷载 N 作比较45 孔 Pmax=520.2kN P (满足要求)6支墩基础承载力验算桥位处地质上层有的为填筑土（层厚 0.8m） ，下层为粉质粘土（层厚 3m5m） ，粉质粘土设计地基承载力基本容许值为 180Kpa。设计将支墩基础的持力层设在粉质粘性土层上。由支墩传下荷载由两边扩大基础承受；中间支墩基础受力较大，但设计钢筋混凝土基础面积较大，墩旁钢筋混凝土基础面积较小，下面对 4#墩旁支墩基础受力进行验算。按粉质粘土作持力层验算地基承载力：2 基础面积：S=1.2m12m=14.4m2地基实际承受的最大荷载：PmaxG1+G2+G3=2321.98kN。式中：G1上部结构
