現(xiàn)澆梁支架門洞支架計(jì)算書

互通立交現(xiàn)澆箱梁門洞受力計(jì)算書計(jì)算人：復(fù)核人：目錄1、計(jì)算依據(jù)22、工程概況32.1 總體概況32.2 地質(zhì)情況32.3 擬定方案32.4、荷載分析及選用材料力學(xué)性能42.4.1 荷載分析42.4.2 荷載組合62.4.3 材料力學(xué)性能62.5、各構(gòu)件受力檢算72.5.1 縱梁受力檢算72.5.2 橫梁計(jì)算（立柱頂分配梁）82.5.3 鋼管立柱計(jì)算92.5.4 地基承載力驗(yàn)算103、結(jié)論及建議111、計(jì)算依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2011）；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）；公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）；簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)朱國(guó)梁等（人民交通出版社）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）蓬萊至棲霞高速公路工程第四合同段設(shè)計(jì)文件蓬萊至棲霞高速公路工程第四合同段現(xiàn)澆箱梁施工方案2、工程概況2.1 總體概況中鐵X局承建的第四合同段起點(diǎn)K29+508位于棲霞市大奪溝村小奪溝，終點(diǎn)K39+890.639位于棲霞市臧家莊鎮(zhèn)豐粟村東南G15（RK47+984.220）處，設(shè)單喇叭互通立交與G15相接。全長(zhǎng)10.38公里，管段基本與S211省道平行。CK0+574.811、BK1+214.355兩座豐粟互通立交連續(xù)梁并行設(shè)計(jì)，均都在第二聯(lián)跨沈海高速公路，CK0+574.811立交跨徑組合采用：4*30+（30+30+32+20）+4*29m，BK1+214.35立交跨徑組合采用：4*30+（32+32+30+21）+4*30m，采用支架現(xiàn)澆施工，為保障正常通行，跨沈海高速及S211省道位置設(shè)置門洞。按照前期評(píng)估要求，門洞垂直沈海高速跨度不小于8.5m，凈高大于5.5m。圖2-1 新建橋梁和既有道路位置關(guān)系圖2.2 地質(zhì)情況門洞所處位置為沈海高速，路面寬度12.5m，比要求門洞跨寬度8.5m寬4m，因此門洞支架可座在路面范圍內(nèi)，根據(jù)瀝青混凝土常用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，路面承載力按10MPa考慮。2.3 擬定方案擬采用工40a工字鋼作為主梁，鋼管采用630*10mm鋼管作為立柱，條形基礎(chǔ)采用25m*1m*0.5m，C25砼。長(zhǎng)度是根據(jù)斜交角度同時(shí)考慮每端長(zhǎng)出現(xiàn)澆梁體2m計(jì)算得出，寬度擬定1m，厚度0.5m。支架間距擬定200cm，布置圖如下：圖2-2 門洞縱斷面圖圖2-3 門洞橫斷面圖2.4、荷載分析及選用材料力學(xué)性能2.4.1 荷載分析整個(gè)支架承受的荷載分為靜荷載和動(dòng)荷載，靜荷載主要為混凝土結(jié)構(gòu)自重、模板自重、主梁分配梁自重等，動(dòng)荷載主要為施工荷載，因支架較低且所處區(qū)域及季節(jié)較良，不考慮風(fēng)荷載及雨雪荷載的影響。梁體荷載計(jì)算：梁體荷載采用分區(qū)法計(jì)算，取梁段不利位置，即界面最大處計(jì)算。圖2-4 梁體混凝土重量計(jì)算分區(qū)圖新澆筑混凝土自重取25kN/m3，如圖，各分部混凝土重量如下表。序號(hào)區(qū)域面積（）混凝土重量（KN/m）110.6315.75221.6842330.4912.25442.1654梁中部位實(shí)心混凝土重量為45KN，折算成線荷載為1.5KN/m。因梁體與承重縱梁為40.18斜交，意味著最大荷載會(huì)通過不同縱梁的不同斷面，其中部分縱梁會(huì)出現(xiàn)通長(zhǎng)受力，部分縱梁只有一部分承受荷載，取通長(zhǎng)受力的縱梁分析，偏安全考慮，按照通長(zhǎng)最大荷載考慮，即54+1.5=55.5KN/m。內(nèi)模、外模重量外模采用定型鋼模板，內(nèi)模采用竹膠板或鋼模板，因模板目前還沒做，按照以往經(jīng)驗(yàn)，取內(nèi)模外模折算線荷載10KN/m(內(nèi)外模總重30t)縱橫梁重量（工40a工字鋼，每端挑出50cm）縱梁?jiǎn)胃?.5m長(zhǎng)，單根重量為9.5*67.13=637.74kg，考慮縱梁按照60cm間距均布，則需要根數(shù)為21/0.6+1=36根，總重量為36*637.74=22958.64kg橫梁為鋼管頂端分配梁，采用雙拼45a工字鋼，單根長(zhǎng)度24m，共兩根，重量為：24*2*2*67.13=6444.48kg施工人員、材料及機(jī)具等施工荷載（取2.5kPa）傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載（取2kPa）振搗混凝土產(chǎn)生的荷載（取2kPa）2.4.2 荷載組合荷載組合I（用于強(qiáng)度計(jì)算）：荷載組合II（用于剛度計(jì)算）： 2.4.3 材料力學(xué)性能40a工字鋼：=截面特性:=截面慣性矩 Ix=21714.0762(cm4) 截面慣性矩 Iy=659.9021(cm4)截面抵抗矩 Wx=1085.7039(cm3) 截面抵抗矩 Wy=92.9440(cm3)回轉(zhuǎn)半徑 ix=15.8837(cm) 回轉(zhuǎn)半徑 iy=2.7690(cm)截面形心 x0=-0.0000(cm) 截面形心 y0=0.0000(cm)截面面積 A =86.0677(cm2)線密度 =67.1328(kg/m) =力學(xué)特性=彈性模量 E=206*10e3(N/mm2)抗拉、抗壓、和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=215(N/mm2)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fv=125(N/mm2) 630mm*10mm鋼管=截面特性:=截面慣性矩 Ix= Iy =9772.6699(cm4)截面抵抗矩 Wx= Wy=310.2456(cm3)回轉(zhuǎn)半徑 ix= iy=22.2387(cm)截面形心 x0= y0=0.0001(cm)截面面積 A =19.7603(cm2)線密度 =15.4131(kg/m)=力學(xué)特性=彈性模量 E=206*10e3(N/mm2)抗拉、抗壓、和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=215(N/mm2)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fv=125(N/mm2)雙拼45a工字鋼=截面特性:=截面慣性矩 Ix=64481.0508(cm4) 截面慣性矩 Iy=13229.4443(cm4)截面抵抗矩 Wx=2865.8245(cm3) 截面抵抗矩 Wy=881.9630(cm3)回轉(zhuǎn)半徑 ix=17.7444(cm) 回轉(zhuǎn)半徑 iy=8.0374(cm)截面形心 x0=7.5000(cm) 截面形心 y0=-0.0000(cm)截面面積 A =204.7901(cm2)線密度 =159.7363(kg/m)力學(xué)性能同45a工字鋼。 C25砼根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2010）4.1條：混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）強(qiáng)度種類混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fc7.29.611.914.316.719.121.123.125.327.529.731.833.835.9ft0.911.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.142.182.222.5、各構(gòu)件受力檢算2.5.1 縱梁受力檢算縱梁所受上部荷載組合q1=1.2*（55.5+10+0.67*3）+1.4*（2+2+2.5）*2=99.21KN/m；q2=1.2*（55.5+10+0.67*3）=81.01KN/m.縱梁按照60cm間距均布，最不利荷載位置底寬為2m，即有3.3根工字鋼共同受力，取3根，則單根工字鋼受力為：99.21/3=33.07KN/m和81.01/3=27KN/m.按簡(jiǎn)支梁受力模型簡(jiǎn)化，則最大彎矩：最大應(yīng)力：215Mpa需對(duì)縱梁間距進(jìn)行調(diào)整，不利位置由5根共同受力，則間距為40cm。q1=1.2*（55.5+10+0.67*5）+1.4*（2+2+2.5）*2=100.82KN/m；q2=1.2*（55.5+10+0.67*5）=82.62KN/m.則單根工字鋼受力為：100.82/5=20.16KN/m和82.62/5=16.52KN/m.則最大彎矩：最大應(yīng)力：215Mpa滿足要求。最大撓度：=2.75mm外露模板構(gòu)件允許最大撓度為：l/400=9.1/400=0.023m=23mm=27.5mm23mm。撓度超限，需對(duì)縱梁進(jìn)行調(diào)整，改為工45a工字鋼；結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：型鋼型號(hào)：RZ_I45a=截面特性:=截面慣性矩 Ix=32240.5313(cm4)截面抵抗矩 Wx=1432.9125(cm3)回轉(zhuǎn)半徑 ix=17.7444(cm)截面形心 x0=-0.0000(cm)-截面慣性矩 Iy=854.9985(cm4)截面抵抗矩 Wy=113.9998(cm3)回轉(zhuǎn)半徑 iy=2.8896(cm)截面形心 y0=-0.0000(cm)-截面面積 A =102.3951(cm2)線密度 =79.8681(kg/m)截面每延米外表面積=1.4112(m2/m)=力學(xué)特性=彈性模量 E=206*10e3(N/mm2)抗拉、抗壓、和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=215(N/mm2)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fv=125(N/mm2)縱梁?jiǎn)胃?.5m長(zhǎng)，單根重量為9.5*79.87=758.77kg，縱梁按照40cm間距均布，則需要根數(shù)為21/0.4+1=53根，總重量為53*758.77=40214.81kg則縱梁所受上部荷載組合q1=1.2*（55.5+10+0.8*5）+1.4*（2+2+2.5）*2=101.6KN/m；q2=1.2*（55.5+10+0.8*5）=83.4KN/m.則單根工字鋼受力為：101.6/5=20.32KN/m和83.4/5=16.68KN/m.最大應(yīng)力：215Mpa滿足要求。最大撓度：=18.7mm外露模板構(gòu)件允許最大撓度為：l/400=9.1/400=0.023m=23mm=18.7mm23mm。撓度滿足要求。即縱梁選用工45a工字鋼強(qiáng)度及剛度均能滿足要求2.5.2 橫梁計(jì)算（立柱頂分配梁）立柱頂分配梁采用工45a雙拼工字鋼，按兩跨連續(xù)梁模型計(jì)算，上部荷載等效為均布荷載?？紤]縱梁按照40cm間距均布，則需要根數(shù)為21/0.4+1=53根，總重量為53*758.77=40214.81kg上部靜荷載總和為：（門洞之間全部荷載）G1=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*8.7+10*8.7+402.14=2176.94KN等效為線荷載：G1/2/21=51.83KN/m橫梁自重：15.97KN/m則靜荷載之和為：51.83+15.97=67.8KN/m動(dòng)荷載之和為：（2+2+2.5）*9.1*10.5=621.08KN等效線性荷載：621.08/2/21=14.79KN/m荷載組合：q1=1.2*67.8+1.4*14.79=102.07KN/m q2=1.2*67.8=81.36KN/m最大彎矩：最大應(yīng)力：<215Mpa完全滿足要求。最大撓度：可忽略的變形量，滿足要求。縱梁強(qiáng)度及剛度均滿足要求，且安全系數(shù)過高，不經(jīng)濟(jì)，有優(yōu)化的空間。2.5.3 鋼管立柱計(jì)算每側(cè)設(shè)630mm*10mm鋼管柱11根，上部荷載由其均勻承擔(dān)靜荷載之和：G1=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*9.1+300*9.1/30+338+15.97*21*2=2865.14KN動(dòng)荷載之和：（2+2+2.5）*9.1*10.5=621.08KN單根受力分別為：靜荷載：2865.14/2/11=130.23KN動(dòng)荷載：621.08/2/11=28.23KN 考慮荷載組合，單根立桿軸力：N=1.2*130.23+1.4*28.23=195.8KN其中：為壓桿穩(wěn)定性系數(shù)，通過長(zhǎng)細(xì)比查表； A為立桿受力面積，194.78 cm2；立桿長(zhǎng)細(xì)比：其中：為長(zhǎng)度因數(shù)，取2（按一端固定一端自由考慮）； I為界面慣性矩，I=64481.0508(cm4)；則：查表得：=0.816.則：<215Mpa故立桿的強(qiáng)度及穩(wěn)定性滿足要求。2.5.4 地基承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)位于既有瀝青路面上，不需考慮軟弱下臥層影響。鋼管底部預(yù)埋80cm*80cm底座鋼板，埋入砼中。則條形基礎(chǔ)受力：<11.9Mpa.滿足要求。抗剪計(jì)算：其中：混凝土承受剪力值，195.8/4=48.95KN：受剪切承載力截面高度影響系數(shù)，為1：混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，1.27Mpa：基礎(chǔ)的寬和厚，分別為1m，0.5m則：=0.711.2710.5=444.5KN>48.95KN.滿足要求。基底承載力計(jì)算條形基礎(chǔ)將全部上部荷載傳遞至基底上部荷載總和為：G=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*9.1+300*9.1/30+402.14+15.97*21*2+193.29+525=3647.57KN單側(cè)荷載：1823.79KN受力面積：21*1=21則地基所受壓力為1823.79/21=85.3KN/=0.087Mpa<10Mpa滿足要求。3、結(jié)論及建議通過檢算，表明既定方案采用工45a的工字鋼作為縱梁（間距40cm），雙拼工45a工字鋼作為主橫梁，630*10mm鋼管做立柱，21*1*0.5m條形基礎(chǔ)作為地基承載力補(bǔ)強(qiáng)的方案是安全的。計(jì)算中發(fā)現(xiàn)橫梁的剛度及強(qiáng)度富余系數(shù)過大，不經(jīng)濟(jì)，可進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，立柱富余系數(shù)也較大，有優(yōu)化的空間。門架所用材料若全為新購(gòu)，則在保證安全系數(shù)2的前提下盡量使用小型號(hào)的鋼材，若現(xiàn)場(chǎng)有閑置的材料，且能滿足要求，則優(yōu)先考慮使用閑置材料。 本計(jì)算書僅對(duì)所選檢算內(nèi)容及假定條件下負(fù)責(zé)，對(duì)私自改變方案或施工方法導(dǎo)致力學(xué)模型與算例中不符時(shí)，計(jì)算書結(jié)論將不作為評(píng)判依據(jù)，也不承擔(dān)由此引發(fā)的相應(yīng)責(zé)任。