某高速铁路特大桥钢管柱贝雷架计算_secret

高速铁路特大桥钢管柱贝雷架计算

目录

1.设计依据 ............................................................................... - 2 - 2.贝雷梁布置图 ....................................................................... - 2 - 3.箱梁自重荷载分布的简化 ..................................................... - 3 - 4.翼缘板下部贝雷梁检算 ........................................................ - 3 - 5.腹板、底板下贝雷梁检算 ..................................................... - 4 -

- 5 - 7.钢管立柱及承台局部承压计算 ............................................. - 6 -

7.1钢管立柱验算 ....................................................................................... - 6 - 7.2承台局部承压验算 ............................................................................... - 7 -

高速铁路特大桥钢管柱贝雷架计算

贝雷支架检算

1.设计依据

设计图纸及相关设计文件，

《客运专线桥涵施工指南》 《贝雷梁设计参数》

《钢结构设计规范》

2.

贝雷梁布置图

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特大桥贝雷支架均采用

20排双层加强贝雷片布置，贝雷片横向布置间距为：

2×0.9+0.987+4×0.30+0.545+3×0.8+0.545+4×0.30+0.987+2×0.9,其中翼缘下为，腹板、底板下.钢管立柱φ1m每侧5根，检算32m梁。具体布置见下图：

图1贝雷梁立面图

图2贝雷梁侧面图

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3.箱梁自重荷载分布的简化

（1）依据箱梁的实际尺寸，将箱梁的横截面简化为两种形式，分别对应端部和跨中的两种典型横断面；在纵向上，箱梁两端各4.5m范围内采用端部横断面形式，中间23.6m为跨中横断面形式。

混凝土箱梁自重：G1=780t，其中翼缘板部分梁重：G2=192t 侧模和支架：G2=73.2t，底模：G3=24.5t 内模及支架：G4=35t

4.翼缘板下部贝雷梁检算

(1)支架结构特性

三排双层加强型贝雷梁惯性矩I=6894382.8cm，截面抵抗弯矩W=45962.6cm，最大容许弯矩[M]=9618.8kN〃m，最大容许剪力[T]=698.9kN。

(2)荷载计算

①模板及支架自重，G=36.6t=366KN ②新浇混凝土重量，G=96t=960KN

④施工材料具运输、堆放荷载

取均布荷载0.5KN/m2：q3=0.5×3.3=1.65KN/m

⑤倾倒混时产生的冲击荷载取2KN/m2：q4=2×3.3=6.6KN/m

振捣砼产生的荷载取2KN/ m2：q5=2×3.3=6.6KN/m

取最不利组合计：恒载取1.2倍安全系数，活载取1.4倍安全系数，考虑最不利情况为混凝土全部浇筑完毕的情况：

q =40.7×1.2+1.65×1.2＝50.8KN/m (3)支架受力图示

贝雷梁看作简支梁，图示如下：

4

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图3翼缘贝雷梁受力图

⑷计算结果

最大弯矩产生在跨中：

高速铁路特大桥钢管柱贝雷架计算

M max=ql2/8=0.125×50.8×272=4629 kN〃m <[Mmax]= 9618.8kN〃m 最大剪力产生在支点上，

T max =ql /2=0.5×50.8×27=685.8KN< [T max]= 698.9kN 挠度f=5ql4/(384EI)

=5×50.8×274/(384×2.1×1011×6894382.8×10-8)×103 =26.7mm< [L/1000]=27mm

由上检算，贝雷梁弯矩、剪力、挠度满足要求。 ⑸贝雷梁支点反力

N=T max=698.9KN

5.腹板、底板下贝雷梁检算

(1)模型结构特性

采用14载考虑。惯性矩

最大容许剪力T=14×245.2×0.95=3261kN。

(2)荷载计算

①底模板、内模及支架自重：G=59.5t ②新浇混凝土重量：G=780-192=588t

③每米荷载重量：q=(59.5＋5880)/32.6×10=182.2kN/m ④施工材料具运输、堆放荷载

取均布荷载0.5KN/m2：q3=0.5×5.4=2.7KN/m

⑤倾倒混时产生的冲击荷载取2KN/m：q4=2×5.4=10.8KN/m

振捣砼产生的荷载取2KN/ m2：q5=2×5.4=10.8KN/m

取最不利组合计：恒载取1.2倍安全系数，活载取1.4倍安全系数，考虑最不利情况为混凝土全部浇筑完毕的情况：

q =182.2×1.2+2.7×1.2＝222KN/m (3)支架受力图示

贝雷梁看作简支梁，图示如下：

2

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图4腹板、底板下贝雷梁受力图

⑷计算结果

最大弯矩产生在跨中，

M max=ql2/8=0.125×222×272=20229.75 kN〃m <[Mmax]=89775kN〃m 最大剪力产生在支点上，

T max =ql /2=0.5×222×27=2997KN< [T max]=3261KN 挠度f=5ql/（384EI

）

=5×222

×

27

) =22.7mm<L/1000=27mm

由上检算，贝雷梁弯矩、剪力、挠度满足要求。 ⑸贝雷梁对支点压力 N= T max=2997KN

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4

6.贝雷梁下部型钢横梁验算

⑴荷载计算

①翼板下部贝雷梁支点反力 P1=P2=P3=P18=P19=P20=233kN ②腹板和底板下部贝雷梁支点反力

P4=P5=P6=P7= P8= P9=P10=P11=P12=P13=P14=P15=P16=P17=214 kN ⑵力学图示

型钢横梁可看作是6跨连续梁。力学和计算结果如下图示：

图5 工字钢受力模型（kn）

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图6 工字钢剪应力（Mpa）

图7 工字钢弯曲应力（Mpa）

图8 工字钢变形（mm）

图8 工字钢约束反力（KN）

经计算最大弯曲应力86MPa，最大剪应力为67MPa，横向分配梁两端挠度最大为1.02mm。

I40c双拼工字钢容许弯曲应力[σ]=210MPa，容许剪应力[τ]=125MPa，支架容许挠度是跨径的1/1000mm，可知型钢处于安全状态,但需要对最外侧的贝雷梁处设预拱度。

7.钢管立柱及承台局部承压计算

7.1钢管立柱验算

（1）. 钢管立柱及承台布置图

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图9钢管立柱及承台布置平面图

（2）荷载计算

钢管立柱承受上部型钢传下的荷载，大小为工字钢支点反力。取压力（支点反力）

（3）钢管桩墩结构稳定性验算

钢管由于10m高度有一侧向约束，则自由长度取20m计算，按两端铰支，μ=1.0。 钢管回转半径i= (D+d)^(1/2)/4=349.3mm(简明施工计算手册119页)，λ＝μl/i＝1.0*20000/349.3=57查表得φ=0.828

钢管容许承载[N]=ΦA[σ]=0.828×3.14×（10002-9762) ×0.25×210 =6473KN

钢管受到最大压力为1136KN<[N]=6473KN，钢管处于稳定状态。 7.2承台局部承压验算

钢管受到最大压力为1136KN，该力直接作用于混凝土承台上，考虑局部承压可能造成破坏，需要对混凝土承台的局部承压进行验算，根据《公路桥涵设计规范》，素混凝土局部承压计算公式为：

Nc≤0.6*β*Ra*Ac

Ra--承台混凝土标号，这里取C40抗压设计强度23Mpa； β--混凝土局部承压提高系数，其值通常大于1； Ac—混凝土局部承压面积，Ac=3.14*0.5*0.5=0.78m

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则混凝土局部承压的最小容许承载力为： [Nc]min=0.6*β*Ra=0.6*1*23000*0.78=10764KN Nc=1136KN＜[Nc]min=10764KN 混凝土承台局部承压满足要求