鋼管樁支架計算書

1、鋼管樁支架計算書一工程概況1.1 工程簡介A匝道2號大橋是陜西神木至府谷高速公路永興鎮(zhèn)立交互通的匝道橋，全橋長221.5m，跨徑組合為：3×35m+46.5m+2×35m,，主梁橫截面設(shè)計為單箱四室結(jié)構(gòu)，箱梁高2.4m，頂板寬19.5m，底板寬14.5，箱梁自重每延米45.9噸，全橋采用現(xiàn)澆連續(xù)施工，其中主跨下面通過主干橋西爾溝2號大橋構(gòu)成立交體系。1.2 建設(shè)條件該地區(qū)屬于山谷地區(qū)且常年少雨，氣候干燥。高程變化有時較劇烈，施工條件較困難。地形地貌典型的黃土高原溝壑地形，氣候干燥，地下水位較深，地形沿高程方向變化較劇烈。地質(zhì)情況地質(zhì)情況主要為，多屬于分化砂巖和分化泥巖，巖土

2、層大部或全部受到分化。承載力從中密碎石土的250KPa到風(fēng)化砂巖的1200KPa不等，摩阻力相應(yīng)的大體變化為80KPa到100KPa。氣候氣候干燥少雨，年均降雨量很小，早晚溫差變化較大。二施工方案總體布置和荷載設(shè)計值2.1 支架搭設(shè)情況說明A匝道2號大橋上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土變截面箱梁。根據(jù)工程實際情況采用鋼管樁支架方案進行現(xiàn)澆施工，砼澆筑分兩次澆筑，即第一次澆筑箱梁底板和腹板，第二次澆筑箱梁頂板和翼緣板。根據(jù)大橋結(jié)構(gòu)設(shè)計情況及現(xiàn)場施工條件的特點，綜合考慮安全性、經(jīng)濟性和適用性，擬采用鋼管樁支架作為該現(xiàn)澆體系的臨時支承結(jié)構(gòu)。鋼管樁采用800mm×8mm-Q235的無縫焊接

3、鋼管。方木布置情況：橫橋向放置截面尺寸為15cm×15cm的方木，間距0.3m。15cm×15cm方木放置在工10型鋼上，工10型鋼放置在貝雷梁上，貝雷梁放置在鋼管樁頂端的沙桶上。2.2 設(shè)計荷載取值混凝土自重?。?26.5kN/m3箱梁重： 24.1kN/m2 模板自重： 2.5kN/m2 施工人員和運輸工具重量： 2.5kN/m2 振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載： 2.5kN/m2 考慮分項系數(shù)后的每平米荷載總重：31.6kN/m2三貝雷梁設(shè)計驗算大橋第四跨跨徑為46.5m,其他跨徑為35m,在計算中需要對不同的跨徑進行驗算。其中第一跨采用滿堂支架法施工，驗算過程參考滿堂支架法

4、計算書。神楊路方向第二、三、五、六跨神楊路方向第二跨，第三跨，第五跨，第六跨，跨中布置兩排鋼管樁，計算采用間距17m進行計算，現(xiàn)場可以根據(jù)實際情況減小間距。采用雙排單層加強型貝雷梁，每組貝雷梁間距1m, 全截面使用21組。混凝土箱梁每平方米荷載： 31.6kN/m2貝雷梁每片自重： 2×3kN/m荷載總重： 6kN+31.6kN/m=37.6kN/m雙排單層加強型貝雷梁力學(xué)性能： M = 3375kN·m Q = 490kN最大彎矩：Mmax=ql2/8=34.6×172 /8= 1358kN·m<M= 3375kN·m最大剪力：Qmax

5、=0.5×ql=0.5×34.6×17=319.6kN<Q=490kN縱梁最大撓度:17/400=0.043m 滿足要求神楊路方向第四跨A匝道2號大橋第四跨下面有西耳溝1號大橋，屬于互通立交體系。西耳溝1號大橋是變截面箱梁，在A閘道2號橋位置處橋面寬度為38.66米，其中左幅寬16.29m,右幅寬22.37m?？紤]到作業(yè)空間，鋼管樁在此跨度的最大計算間距為23m。采用雙排單層加強型貝雷梁，每組貝雷梁間距1m。采用21組雙排單層加強型貝雷梁?；炷料淞好科椒矫缀奢d： 31.6kN/m2貝雷梁自重： 2×3kN/m荷載總重： 6kN/m+31.6kN/

6、m=37.6kN/m最大彎矩：Mmax =ql2/8=37.6×232 /8=2486kN·m <M= 3375kN·m最大剪力：Qmax=0.5×ql=0.5×37.6×23= 432kN<Q=490kN縱梁最大撓度: < 23m/400=0.058m,滿足要求四方木、竹膠板、工10型鋼計算第二、三、四、五、六跨將5組雙排加強型貝雷梁組成一聯(lián)桁架，整體吊裝放置在分配梁上。貝雷梁上順橋向間距1米布置一根工10型鋼，其上沿橫斷面間隔0.3m布置一根尺寸為15cm×15cm的方木，方木上布置厚度為1.5cm的竹

7、膠板。具體的布置如下圖所示：鋼管樁支架橫截面鋼管樁支架側(cè)面圖1.竹膠板計算模板采用15mm厚的竹膠板，其材料特性為：容許彎曲強度為70MPa，彈性模量為E=10GPa。上圖可以看出，竹膠板承擔(dān)著箱梁底部傳遞的荷載，根據(jù)板計算理論，取用竹膠板單位寬度1m,按照三跨連續(xù)簡支計算。1m寬的竹膠板的截面特性為：面積A=1×0.015=1.5×10-2m2截面模量為W=1×0.0152/6=3.75×10-5m3截面慣心矩為I=1×0.0153/12=28.13×10-6m4。方木間最大橫向間距為0.3m，竹膠板所受到的作用力為q=1×

8、;31.6=31.6kN/m?？缰凶畲髲澗? Mmax=0.08ql2=0.08×31.6×0.32最大剪力: Qmax=0.6ql= 滿足剪應(yīng)力 =Qmax/A=5.66kN/（1.5×10-2m2)=0.37MPa撓度驗算： f=0.677×ql4/(100×E×I)=0.677×31.6×106×3004/(100×10×109×28.13×106)=0.006mm<300/400=0.13mm2.方木計算方木承擔(dān)著竹膠板傳遞下的荷載，方木橫向間距為0.

9、3m，在方木上傳遞的荷載為:31.6kN/m2×0.3m=9.48kN/m15cm×15cm方木的截面特性為：A=225cm2；I=4218.8cm4；W=562.5cm3；E=9×103MPa；=12MPa計算簡圖如下：跨中最大彎矩: Mmax=0.08ql2= kN.m 最大剪力: Qmax=0.6ql= kN彎曲應(yīng)力: =M/W=0.785×103/（562×10-6） 1.4MPa<=12MPa 滿足要求（木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范）剪應(yīng)力 =Qmax/A=5.7kN/（0.025m2)=0.228MPa< =2.0MPa 滿足要求（木

10、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范）撓度驗算： f=0.677×ql4/(100×E×I)=0.677×9.48×106×10004/(100×9×109×4218.8×104)=0.00139mm<1000/400=2.5mm 滿足要求最大支點反力：RA =1.1ql=kN3.工10型鋼計算工10型鋼承擔(dān)著方木傳遞下來的集中荷載，根據(jù)上面計算，型鋼承擔(dān)每個集中荷載值為10.43kN，計算簡圖為：工10型鋼的幾何特性：A=14.345cm2；Wx=49.cm3根據(jù)多跨連續(xù)梁，使用Midas軟件進行計算分析：計算

11、結(jié)果可知，Mmax Fmax=19.94kN3.66kN/43.6×10-6=74Mpa五分配梁計算神楊路方向第二、三、五、六跨采用長度為22m的4根I63c作為分配梁，分配梁放置在沙桶上，將沙桶和鋼管樁頂端固結(jié)在一起。工63c型鋼的幾何特性為：h=630mmb=180mmW=3298cm3 分配梁上面的荷載布置情況如下圖所示：計算采用偏安全計算方案，采用單跨簡支計算方案。每組貝雷梁傳遞給分配梁的荷載為：37.6×17/2=319.5kN考慮不確定因素，計算中取330kNMmax=1831kN.MFmax=1155kN分配梁的最大應(yīng)力為：<145Mpa<90Mp

12、a 第四跨采用長度為22m的3根I63c作為分配梁，分配梁放置在沙桶上，將沙桶和鋼管樁頂端固結(jié)在一起。（為施工方便，實際施工中等同其他跨徑采用4根工63c型鋼）計算采用偏安全計算方案，采用單跨簡支計算方案。每組貝雷梁傳遞給分配梁的荷載為：37.6×23/2=432.4kN考慮不確定因素，計算中取450kN工63c型鋼的幾何特性為：h=630mmb=180mmW=3298cm3 Mmax=1350kN.MFmax2475kN分配梁的最大應(yīng)力為：<145Mpa<90Mpa 六.鋼管樁承載力驗算神楊路方向第二、三、五、六跨鋼管樁用于支撐貝雷梁，上部荷載經(jīng)過鋼管樁傳遞給臨時基礎(chǔ)，

13、按照箱梁肋部的荷載最大原理，在箱梁每條肋部底布置一根800mm×8mm-Q235鋼無縫焊接鋼管，每根間距6.6m，每排布置4根，高度按照設(shè)計圖紙取用?；剞D(zhuǎn)半徑查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范得i=mi=剛度驗算： =L/i=30/0.281=106.8=150滿足要求根據(jù)查表，整體穩(wěn)定系數(shù)為：每根鋼管樁可以承擔(dān)的荷載為：N=每根鋼管樁實際承擔(dān)的荷載為：<2440kN第四跨鋼管樁用于支撐貝雷梁，上部荷載經(jīng)過鋼管樁傳遞給臨時基礎(chǔ)，按照箱梁肋部的荷載最大原理，在箱梁底部布置一根800mm×8mm-Q235鋼無縫焊接鋼管，每根間距5m，每排布置5根，高度按照設(shè)計圖紙取用。每根鋼管樁實際承擔(dān)的

14、荷載為：<2440kN七基礎(chǔ)驗算由于工程所在地主要為風(fēng)化類土層，承載力較小，需要砌筑混凝土臨時基礎(chǔ)用于支撐鋼管樁?；炷僚R時基礎(chǔ)采用C20混凝土，抗壓強度為fc=9.6MPa. 矩形基礎(chǔ)形式。具體驗算如下：單根鋼管樁上部傳遞荷載最大值為：1254kN考慮鋼管的自身荷載： 800kg/m3×3.14×(0.82-0.7922)×30/4=6kN鋼管傳遞的荷載總重為： 1254+6=1260kN根據(jù)豎向荷載作用下混凝土按45度沖切傳遞規(guī)律，為達到地基的承載力需要設(shè)置混凝土高度為1.2m。單根鋼管樁下設(shè)置混凝土臨時基礎(chǔ)為3m×3m×1.2m。

15、每根鋼管樁的傳遞荷載為： 1260kN;混凝土臨時基礎(chǔ)自重為： 3×3×1.2×26.5= 286.2kN臨時地基荷載計算： 滿足要求結(jié)合上邊計算結(jié)果，每根鋼管樁下的混凝土臨時基礎(chǔ)設(shè)計尺寸為3m（寬），×3m（長）×1.2m（高），采用C20混凝土澆注。施工時，先挖一個深度為1.2m,長為3m，寬為3m的坑，然后澆注混凝土，澆注至地表。臨時基礎(chǔ)表面預(yù)先布置一塊2.5m×2.5m的鋼板，布置方式參考施工詳圖。在用厚度為2cm的鋼板將鋼管樁和預(yù)埋連接，采用焊接方式連接。八鋼管樁和基礎(chǔ)連接部分驗算鋼管樁下部和混凝土基礎(chǔ)上的預(yù)埋件相連接，采用

16、焊接方式連接。圍繞著鋼管樁用8塊厚度為2cm的三角鋼板將鋼管樁和預(yù)埋鋼板連接。并且假設(shè)鋼管樁傳遞的荷載全部由8塊鋼板傳遞給混凝土臨時基礎(chǔ)。鋼板的具體尺寸如下： 鋼管樁底部和預(yù)埋件焊接側(cè)面圖 鋼板為Q235鋼，采用E43型焊條：最小焊腳尺寸：最大焊角尺寸：采用滿足上述要求保證安全期間，鋼管樁底部的焊接長度為：800mm>293mm九鋼管樁初始撓度最大值計算在偏心荷載作用下，鋼管樁和混凝土臨時基礎(chǔ)連接處的最大壓應(yīng)力和拉應(yīng)力值不能超過設(shè)計值。根據(jù)計算，當(dāng)鋼管樁頂部初始偏離距離為0.2m時，鋼管樁底部將會產(chǎn)生拉應(yīng)力，在計算過程中，將偏心荷載簡化成軸向荷載和由于偏心而產(chǎn)生的彎矩，具體計算如下：軸向

17、荷載為： 1260kN由于偏心產(chǎn)生的彎矩為：彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：軸心產(chǎn)生的壓應(yīng)力為：<215Mpa在鋼管樁頂部0.1m偏心的影響下，鋼管樁底部的最大壓應(yīng)力為122.33MPa,接近焊縫設(shè)計允許值?？紤]到施工偏差等因素的影響，在吊裝鋼管樁時，設(shè)置鋼管樁頂部的最大偏差為0.1m。超過此允許偏差，可能會導(dǎo)致鋼管樁底部焊接處發(fā)生破壞。取用鋼管樁頂部的最大偏差為0.01m。十預(yù)拱度設(shè)計1.鋼管支柱彈性變形由前面計算可知，每根鋼管樁的承擔(dān)的荷載為1260kN，鋼管樁的截面面積是A=0.02m2 鋼管樁彈性模量按規(guī)范取為：2.06×10e11N/m2應(yīng)變?yōu)椋?計算中按照鋼管樁設(shè)計高度計算彈性變形L×0.3mm2.非彈性變形根據(jù)混凝土工程模板與支架基礎(chǔ)，接觸面之間存在非彈性變形，這種變形在橋梁施工設(shè)計中需要考慮，通常設(shè)計預(yù)拱度用來抵消這種非彈性變形。下面為A匝道2號橋梁中不同接觸面需要考慮的非彈性變形：竹膠板與15cm ×15cm的方木 2mm 15cm× 15cm的方木與工10型鋼 2mm在支架標(biāo)高的設(shè)計中，根據(jù)具體情況考慮選擇使用非彈性變形。3.地基彈性變形采用2