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,，主梁橫截面設計為單箱四室結構，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號大橋構成立交體系。1.2 建設條件該地區(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。地質情況地質情況主要為，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到風化砂巖的1200KPa不等，摩阻力相應的大體變化為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計值2.1 支架搭設情況說明A匝道2號大橋上部結構采用現(xiàn)澆式預應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)大橋結構設計情況及現(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構。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 振搗混凝土時產(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。考慮到作業(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。混凝土箱梁每平方米荷載： 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彎曲應力: =M/W=0.785×103/（562×10-6） 1.4MPa<=12MPa 滿足要求（木結構設計規(guī)范）剪應力 =Qmax/A=5.7kN/（0.025m2)=0.228MPa< =2.0MPa 滿足要求（木

10、結構設計規(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型鋼承擔著方木傳遞下來的集中荷載，根據(jù)上面計算，型鋼承擔每個集中荷載值為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，

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，高度按照設計圖紙取用?；剞D半徑查鋼結構設計規(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的荷載為：N=每根鋼管樁實際承擔的荷載為：<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，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，高度按照設計圖紙取用。每根鋼管樁實際承擔的

14、荷載為：<2440kN七基礎驗算由于工程所在地主要為風化類土層，承載力較小，需要砌筑混凝土臨時基礎用于支撐鋼管樁。混凝土臨時基礎采用C20混凝土，抗壓強度為fc=9.6MPa. 矩形基礎形式。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置混凝土高度為1.2m。單根鋼管樁下設置混凝土臨時基礎為3m×3m×1.2m。

15、每根鋼管樁的傳遞荷載為： 1260kN;混凝土臨時基礎自重為： 3×3×1.2×26.5= 286.2kN臨時地基荷載計算： 滿足要求結合上邊計算結果，每根鋼管樁下的混凝土臨時基礎設計尺寸為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。臨時基礎表面預先布置一塊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埋連接，采用焊接方式連接。八鋼管樁和基礎連接部分驗算鋼管樁下部和混凝土基礎上的預埋件相連接，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埋鋼板連接。并且假設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。鋼板的具體尺寸如下： 鋼管樁底部和預埋件焊接側面圖 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連接處的最大壓應力和拉應力值不能超過設計值。根據(jù)計算，當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)生的拉應力為：軸心產(chǎn)生的壓應力為：<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力為122.33MPa,接近焊縫設計允許值?？紤]到施工偏差等因素的影響，在吊裝鋼管樁時，設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。十預拱度設計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應變?yōu)椋?計算中按照鋼管樁設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，接觸面之間存在非彈性變形，這種變形在橋梁施工設計中需要考慮，通常設計預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在支架標高的設計中，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