鋼管立柱計(jì)算

1、新建海南西環(huán)鐵路 XHZQ-5 標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程 30+50+30 連續(xù)梁施工方案 中鐵十四局集團(tuán)有限公司 - - 1 1 - - 30+50+30m 30+50+30m 連續(xù)梁支架連續(xù)梁支架( (鋼管立柱部分鋼管立柱部分) )計(jì)算書(shū)計(jì)算書(shū) 一、一、跨西環(huán)鐵路鋼管立柱支架方案介紹 在連續(xù)梁主跨跨越西環(huán)鐵路處設(shè)置鋼管承重立柱+縱向貝雷桁架梁（兩跨 24m） +橫向分配梁的結(jié)構(gòu)模式， 支架搭設(shè)完成后門(mén)洞通行凈空為 5.6m （既有線要求最小通行凈空 5.6m） ，整體支架布置詳見(jiàn)附圖全跨度碗扣支架及鋼管立柱貝雷支架布置立面圖 。 1.立柱基礎(chǔ) 中間一排設(shè)置長(zhǎng)度 19m

2、，寬度 1.2m，高度 1m 鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)位于西環(huán)鐵路路基中心；兩側(cè)設(shè)置1.20m 樁基礎(chǔ)，樁頂設(shè)置混凝土條形基礎(chǔ) （19m*1.2*1m） 系梁， 大里程側(cè)每條條形基礎(chǔ)下布置 4 根樁， 間距 3.7m，單根樁長(zhǎng) 12m，采用旋挖鉆成孔，小里程側(cè)每條條形基礎(chǔ)下布置 5 根樁，間距 2.85m，單根樁長(zhǎng) 8m，因承臺(tái)基坑開(kāi)挖后，旋挖鉆無(wú)法施工，此處樁基采用人工挖孔成孔。條形基礎(chǔ)采用 C35 鋼筋混凝土，底層鋼筋采用16 HRB400 鋼筋，間距 10cm，側(cè)面及頂面采用12 HRB400 鋼筋網(wǎng)，間距 15cm，在鋼管立柱對(duì)應(yīng)位置處預(yù)埋 2cm 厚 1m*1m 鋼板。 2.鋼管立柱

3、 鋼管立柱采用630mm、10mm 厚度螺旋鋼管，鋼管之間采用10 號(hào)槽鋼連接為整體，立柱底端與基礎(chǔ)連接處設(shè)置 2cm 厚 1m*1m 鋼板，立柱頂端設(shè)置三拼 40a 工字鋼橫梁。 3.貝雷桁架梁 單幅連續(xù)梁布置單層 18 排加強(qiáng)貝雷桁架梁并采用 90cm 花窗將兩排貝雷片連接為整體，在貝雷桁架梁上橫向鋪設(shè) 20a 工字鋼分配梁，間距 60cm，工字鋼上縱向鋪設(shè)10 號(hào)槽鋼，間距 60cm（詳見(jiàn)中鋼管立柱處支架橫截新建海南西環(huán)鐵路 XHZQ-5 標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程 30+50+30 連續(xù)梁施工方案 中鐵十四局集團(tuán)有限公司 - - 2 2 - - 面布置圖 ） 。 4

4、.貝雷桁架梁上碗扣支架 在貝雷桁架梁上布置滿堂式碗扣支架，483.5mm 碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、10cm15cm 木方做縱向分配梁，直接鋪設(shè)在支架頂部的可調(diào)節(jié)頂托上，縱向分配梁上再鋪設(shè)橫向分配梁，連續(xù)箱梁底模板采用竹膠模板，后背 10cm10cm 木方，然后直接鋪裝在 10cm15cm 方木縱向分配梁上進(jìn)行連接固定。 根據(jù)連續(xù)箱梁施工技術(shù)要求、荷載重量、荷載分布狀況、地基承載力情況等技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)滿堂碗扣支架計(jì)算確定，貝雷桁架梁上碗扣鋼管布置:立桿橫縱間距 60cm，橫桿間距 60cm，支架在橋縱向每 300cm 間距設(shè)置剪刀撐，滿足承載力要求，此處不再驗(yàn)算，此處驗(yàn)算鋼管立柱支架

5、穩(wěn)定性。 二、二、荷載分析 1.1.施工人員、機(jī)械、材料荷載：P1=2.5KN/m2 2.2.混凝土沖擊及振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：P2=2.5KN/m2 3.3.梁體鋼筋混凝土截面自重荷載：跨西環(huán)鐵路最大截面高度為 2.35m，截面積為 12.52 ， 24m 范圍內(nèi)砼體積 300.48 方， 總重為： 7812.48KN。其中： a 翼緣板處：P31=10.26KN/m2 b 腹板處：取最高截面（2.35m）處 P32=61.1KN/m2 c 底板處：P33=16.64KN/m2 注：混凝土截面自重以最厚處截面，視作等截面計(jì)算。 4.4.模板、支架自重荷載、貝雷桁架梁上碗扣荷載：P1=2.1

6、5KN/m2 5.5.貝雷桁架梁自重：?jiǎn)纹?12m P=(4275+425+480) 10=15.2KN 6.貝雷桁架梁受力驗(yàn)算 新建海南西環(huán)鐵路 XHZQ-5 標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程 30+50+30 連續(xù)梁施工方案 中鐵十四局集團(tuán)有限公司 - - 3 3 - - a.底板及腹板下方：貝雷桁架梁 2 跨 24m，單跨 12m，視作兩等跨連續(xù)梁。其上分布均布荷載，翼緣板處荷載由其下方 4 片貝雷桁架梁承擔(dān)，腹板及底板處荷載由其下方 14 片貝雷桁架梁承擔(dān)，經(jīng)換算作用在單片貝雷桁架梁上的砼荷載均布荷載為 19.39KN/m。 P3=(7812.48-10.262.6322

7、4)/(2414)=19.39KN/m 單片梁上均布力： Q布=1.4 （ 2.5+2.5 ） 9.36/14+ （ 15.2/12 ） 1.2+1.2(2.15 9.36/14+19.39)=31.2KN/m 根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)中附表 2-8 可知，中間鋼管立柱處彎矩最大,即： Mmax=0.125QL2=0.12531.2122=561.6KN.m M允=1687.5KN.m 滿足要求； 中間鋼管立柱處剪力最大，即： Qmax=0.625QL=0.62531.212=234KN Q允=245.2KN 滿足要求。 b.翼緣板下方，計(jì)算過(guò)程同 a，經(jīng)計(jì)算得： P3=(10.262.63)/2

8、=13.5KN/m 單片梁上均布力： Q布=1.4 （ 2.5+2.5 ） 2.63/2+ （ 15.2/12 ） 1.2+1.2(2.15 2.63/2+13.5)=30.31KN/m 根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)中附表 2-8 可知，中間鋼管立柱處彎矩最大,即： Mmax=0.125QL2=0.12530.31122=545.58KN.m M允=1687.5KN.m 滿足要求； 新建海南西環(huán)鐵路 XHZQ-5 標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程 30+50+30 連續(xù)梁施工方案 中鐵十四局集團(tuán)有限公司 - - 4 4 - - 中間鋼管立柱處剪力最大，即： Qmax=0.625QL=0.

9、62530.3112=227.32KN Q允=245.2KN. 滿足要求。 7.貝雷桁架梁下橫向分配梁驗(yàn)算 根據(jù)貝雷桁架梁受力分析及計(jì)算，中間一排鋼管立柱上工字鋼受力最大，工字鋼有效長(zhǎng)度為 16.6m，作用在橫梁上的總荷載為： F總=（227.3222+234214）=7641.28KN 根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，作用力主要集中在 7 個(gè)支點(diǎn)處，采用三拼 40a 工字鋼為橫梁，按照均布荷載計(jì)算，換算均布力為：460.3KN/m。 按照簡(jiǎn)支梁考慮，跨度為 2.68m。 則最大彎矩為：Mmax =0.125460.32.682.68=413.25KN.m 最大剪力為：Qmax =0.5460.32.68=61

10、6.802KN 查型鋼表得 I40a 截面特性：d=10.5mm，I=21714cm4，W=1085cm3，s=631cm3，E=2.1105MPa。 （按三拼計(jì)算） 抗彎強(qiáng)度：=M/W=413.25/31085103=126.9MPa=145MPa，滿足要求。 抗剪強(qiáng)度：=QS/2dI=616802631103/（310.521714104）=56.9MPa=85MPa，滿足要求。 8.鋼管立柱受力計(jì)算，鋼管立柱選用630，壁厚 10mm 的 A3 鋼材,根據(jù)整體受力分析，中排鋼管立柱受力最大，長(zhǎng)度按 8m 計(jì)算： A=3.14*(0.3152-0.3052)=19468mm2 i=1/2*

11、(6302+6102)1/2=439 =l/i=8000/439=18.22 查=0.952， 新建海南西環(huán)鐵路 XHZQ-5 標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程 30+50+30 連續(xù)梁施工方案 中鐵十四局集團(tuán)有限公司 - - 5 5 - - 由，F(xiàn)總=（227.3224+234214）=7641.28KN 抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算：=F/ A=7641280/19468=392.5MPa 單排共 7 根鋼管立柱，每根承受 392.5/7=56.07Mpa=140MPa，滿足要求。 穩(wěn)定性驗(yàn)算： =F/A=6783219/0.952/19468=412.29MPa 單排共 7 根鋼管立柱，每

12、根承受 412.29/7=58.89Mpa=140MPa，滿足要求。 9.地基承載力驗(yàn)算 鋼管立柱下設(shè)置條形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，尺寸為 19m1.2m1m，與地基接觸面積為 191.2=22.8 ，承受壓應(yīng)力為： =7641.28/22.8=335.14kpa 中間一排鋼管立柱基礎(chǔ)在路基基床底層上， 地基系數(shù)要求大于 150MPa,根據(jù)文獻(xiàn)路基系數(shù)與容許承載力的探討中經(jīng)驗(yàn)公式換算: 地=0.0024K30+0.015=0.0024150000+0.015=360kpa 地基承載力為：360kpa，滿足要求。 查路橋施工計(jì)算手冊(cè) “碎石土的容許承載力”表 11-18 可得中密碎石土的承載力為 500

13、-800kpa，滿足要求?？紤]路基實(shí)際的安全性，需對(duì)該處路基進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，合格后進(jìn)行條形基礎(chǔ)施工。 兩側(cè) 2 排鋼管立柱基礎(chǔ)位于西環(huán)鐵路路基以外，基礎(chǔ)位置為粉質(zhì)粘土，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)表 11-15 可得粘性土的承載力為 140kpa，小于335.14kpa，所以地基需要處理。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，大里程側(cè)條形基礎(chǔ)下設(shè)置4 根1.20m 樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng) 12m，間距 3.7m，小里程側(cè)條形基礎(chǔ)下設(shè)置 5 根1.20m 樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng) 8m，間距 2.85m。 根據(jù)橋梁計(jì)算手冊(cè)， 新建海南西環(huán)鐵路 XHZQ-5 標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程 30+50+30 連續(xù)梁施工方案 中鐵十四局集團(tuán)

14、有限公司 - - 6 6 - - 單樁承載力 Ra=Qsk+Qpk=upqsiali+qpaAp Qsk-單樁總側(cè)阻力特征值 Qpk-單樁總端阻力特征值 up-樁身周長(zhǎng) qsia-樁側(cè)第 i 層土的側(cè)阻力特征值 li-樁穿越第 i 層土的厚度 根據(jù)基礎(chǔ)受力情況，其單樁總端阻力較小，因此只考慮單樁總側(cè)阻力特征值。地質(zhì)情況描述如下， （根據(jù)龍沐灣大道上跨西環(huán)鐵路高架橋工程施工圖設(shè)計(jì)，第五冊(cè)中對(duì)地質(zhì)描述及實(shí)驗(yàn)，管樁穿越地層液性指數(shù)小于0.5，查詢路橋施工計(jì)算手冊(cè)表 11-58“）地層 0-9m，為粉質(zhì)粘土，qsia取 60kpa，9-12m，為粉細(xì)砂，qsia取 35kpa。 大里程側(cè)：Ra=1.2*3.14（60*9+35*3）*4=9721KN，根據(jù)計(jì)算，該單排樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中受力