某市政钢拱临时支墩计算书

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XXXXXXXXXXXX支架计算说明书编制：复核：审核：审定：批准：XXXXXX有限公司XXX年X月 目录一、工程概况2二、计算依据4三、计算参数取值4四、计算内容51、荷载分析52、装饰拱支架结构计算73、钢管拱支架结构计算164、装饰拱施工期间空心板梁受力检算255、结论28 一、工程概况桥型整体布置图（1）装饰拱　　　为与两侧分离式人行桥相呼应，在中央分隔带处设置了造型为鱼背式装饰拱，拱顶段截面采取箱型截面，横向宽均为2米，高度从拱顶截面高1米，至分叉处为3.253米；主拱腿与次拱腿均采用1.0x1.2米的箱型截面；腹板厚采用20mm钢板，顶底板均采用16mm钢板，纵向采用100x16mm矩形加劲肋，在每根吊杆与拱肋连接处设置垂直于拱轴线的横隔板，厚度采用16mm的钢板，钢材均采用Q345qD钢。装饰拱立面布置图装饰拱平面布置图（2）桥面拱 　　　桥面拱主跨为60米，计算矢高为3.3米，矢跨比为1/18.18，采用梁高为400mm的箱型截面，桥面宽为3000mm；立面采用R=150米的竖曲线。腹板采用20mm厚钢板，顶底板均采用16mm厚钢板；纵向采用100x10mm矩形加劲肋，在吊杆与桥面拱连接处设置400mm宽U型横梁，为箱型截面，腹板、顶底板均采用16mm厚钢板；钢材均采用Q345qD钢。桥面拱标准断面图（3）钢管拱　　　桁架式组合拱肋由竖拱和与水平面夹角成73°的斜拱及横向连接系组成；两拱肋均坐落在人行道平台上，拱肋拱轴线采用不对称。　　　竖拱拱轴线距平台最高为17.929米，矢跨比约为1/4.13；采用直径750mm钢管混凝土组合截面，标准段壁厚为12mm，在拱脚附近很据受力要求壁厚增大到26mm；钢管内填充c50拟补偿收缩的混凝土。　　　斜拱竖直平面投影拱轴线距平台最高为16.168米，矢跨比约为1/4.33，也采用直径750mm钢管截面，标准段壁厚为12mm，在拱脚附近根据受力要求壁厚增大到26mm；并在拱脚局部钢管内填充c50拟补偿收缩的混凝土。　　　拱脚部位采用加强拱肋断面并设置圆柱头焊钉的埋入式拱脚构造以与承台基础刚接，并在承台顶面这只锲块形混凝土外包。　　　两片拱肋之间在斜吊杆与斜拱肋交接处采用直径500mm钢管连接，标准段壁厚采用12mm，最外侧两根短钢管壁厚采用16mm；钢材采用Q345qD钢。 钢管拱立面布置图钢管拱平面布置图二、计算依据1、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）4、《临时支架设计图》三、计算参数取值临时支架主要采用Q235B钢材，Q235B钢的抗拉、抗压和抗弯强度设计值，抗剪强度设计值；基础采用C20混凝土。 四、计算内容1、荷载分析1.1、恒载恒载主要为临时支架的自重及钢梁的重量，除地表上的钢材重量外还包括地下基础混凝土的重量。1.2、施工活载施工活载主要为临时支架上钢梁重量及钢梁拼装焊接时需要的设备人员重量及灰荷载、雪荷载、雨荷载等,取q活=1kN/m²。1.3、风力荷载以风力面积最大的支架类型一计算临时支架上各构件的受风面积为：钢管的受风面积：式中：——十年一遇基本风压——风振系数，取1.0——风压高度变化系数，B类地表，取1.13——风荷载体形系数，钢管取0.6钢管受风面积A=0.377×20.7=7.8m2一组槽钢连接系的受风面积：装饰拱第二/三排一组槽钢连接系受风面积： 节段1与节段2风载荷：节段2与节段3风载荷：节段3与节段4风载荷：1.4、桩锚固点桩锚固点深度：t--锚固点距泥面深度；--系数，取2.2；T--桩的相对刚度特征值(m)；--弹性模量206×103N/mm2；--桩的截面惯性矩1.2×10-4m4；m--桩侧地基水平抗力系数，取2500KN/m4；--桩的换算宽度，b=0.377m<1.0m，。 2、装饰拱支架结构计算2.1、装饰拱支架结构类型一计算2.1.1、支架整体荷载分析装饰拱ZSG1自重51t，考虑最不利荷载取20.4t加载。装饰拱ZSG2自重23t，考虑吊装时，先安装ZSG1侧，考虑最不利荷载16.1t，即装饰拱ZSG2的70%重量加载在支架上。桩顶安装设备及人群荷载考虑每个桩头0.5t。支架顶部承受装饰拱风荷载F=16.68/2=8.34kN。单根风载荷：2.1.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下：支架类型一模型受载图 结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为38.7Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。单边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。对支架斜撑进行验算：斜撑采用[10槽钢长细比：根据模型计算可知，[10斜撑最大应力为29.5MPa 焊缝计算：焊高hf=8mm，A=1274mm2，所需焊缝长度为2.1.3、立柱的计算经MIDAS计算可得立柱所受轴力如下图：弯矩（kNm）及轴力图（kN）最大弯矩为15.0kNm，最大轴力为121.8kN。下段立柱计算长L=13.0m，钢管规格为Φ377×6mm,立柱截面参数如下：长细比：稳定性验算：查表可得弯矩作用平面内稳定性计算： 所以立柱的稳定性合格。2.2装饰拱支架类型二计算2.2.1、支架整体荷载分析装饰拱ZSG2自重23t，已安装好，考虑最不利荷载取11.5t加载。装饰拱ZSG3自重16t，考虑吊装时，先安装ZSG2侧，考虑最不利荷载9.6，即装饰拱ZSG3的60%重量加载在支架上。桩顶安装设备及人群荷载考虑每个桩头0.5t。支架顶部承受装饰拱风荷载F=9/2=4.5kN。单根钢管风荷载：2.2.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下：支架类型二模型受载图 结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为38.2Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。单边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。对支架斜撑进行验算：斜撑采用[10槽钢长细比：根据模型计算可知，[10斜撑最大应力为42.1MPa 焊缝计算：焊高hf=8mm，A=1274mm2，所需焊缝长度为2.2.3、立柱的计算经MIDAS计算可得立柱所受轴力如下图：弯矩（kNm）及轴力图（kN）最大弯矩为13.7kNm，最大轴力为117.0kN。下段立柱计算长L=13.0m，钢管规格为Φ377×6mm,立柱截面参数如下：长细比：稳定性验算：查表可得弯矩作用平面内稳定性计算： 所以立柱的稳定性合格。2.3装饰拱支架结构类型三的计算2.3.1、支架整体荷载分析装饰拱ZSG3自重16t，已安装好，考虑最不利荷载取8t加载。装饰拱ZSG4自重8t，考虑吊装时，先安装ZSG4侧，考虑最不利荷载4t。桩顶安装设备及人群荷载考虑每个桩头0.5t。支架顶部承受装饰拱风荷载F=6.86/2=3.43kN。单根钢管风荷载：2.3.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下：支架类型三模型受载图 结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为36.6Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。单边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。对支架斜撑进行验算：斜撑采用[10槽钢长细比： 根据模型计算可知，[10斜撑最大应力为29.4MPa焊缝计算：焊高hf=8mm，A=1274mm2，所需焊缝长度为2.2.3、立柱的计算经MIDAS计算可知，装饰拱支架结构类型三立柱受力均小于立柱二，计算长度小于立柱二，故省去计算。3、钢管拱支架结构计算3.1、钢管拱支架结构类型一计算3.1.1、支架整体荷载分析钢管拱SG2自重4.5t，考虑最不利荷载取2.55t加载。钢管拱SG3自重3.5t，考虑吊装时，先安装SG2侧，考虑荷载1.75t，即钢管拱自重全部加载在支架上。桩顶安装设备及人群荷载考虑0.5t。支架风载荷：节段2与节段3风载荷：3.1.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下： 支架类型一模型受载图结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为25.5Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。 边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。斜撑采用[10槽钢，立柱及斜撑因受力较钢管拱支架二小，其计算见支架二。3.2、钢管拱支架结构类型二计算3.2.1、支架整体荷载分析钢管拱SG3自重3.5t，考虑最不利荷载取1.75t加载。钢管拱SG4自重3.5t，考虑吊装时，先安装SG3侧，考虑最不利荷载1.75t，即钢管拱自重全部加载在支架上。桩顶安装设备及人群荷载考虑0.5t。支架风载荷：节段2与节段3风载荷：3.2.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下： 支架类型二模型受载图结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为61.7Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。 边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。对支架斜撑进行验算：斜撑采用[10槽钢长细比：根据模型计算可知，[10斜撑最大应力为45.6MPa焊缝计算：焊高hf=8mm，A=1274mm2，所需焊缝长度为3.2.3、立柱的计算经MIDAS计算可得立柱所受轴力如下图： 弯矩（kNm）及轴力图（kN）最大弯矩为25.0kNm，最大轴力为157.9kN。下段立柱计算长L=12.0m，钢管规格为Φ377×6mm,立柱截面参数如下：长细比：稳定性验算：查表可得弯矩作用平面内稳定性计算：所以立柱的稳定性合格。 3.3、钢管拱支架结构类型三计算3.3.1、支架整体荷载分析钢管拱SG5自重2.9t，考虑最不利荷载取1.45t加载。钢管拱SG4自重3.5t，考虑吊装时，先安装SG5侧，考虑最不利荷载1.75t，即钢管拱自重全部加载在支架上。桩顶安装设备及人群荷载考虑0.5t。支架风载荷：节段2与节段3风载荷：3.3.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下：支架类型三模型受载图 结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为56.1Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。斜撑采用[10槽钢，立柱及斜撑因受力较钢管拱支架二小，其计算见支架二。3.4、钢管拱支架结构类型四计算3.4.1、支架整体荷载分析 钢管拱SG6自重4.9t，考虑最不利荷载取2.45t加载。钢管拱SG5自重2.9t，考虑吊装时，先安装SG6侧，考虑最不利荷载1.45t，即钢管拱自重全部加载在支架上。桩顶安装设备及人群荷载考虑0.5t。支架风载荷：节段2与节段3风载荷：3.4.2、建模计算利用MIDAS建立支架受力模型如下：支架类型三模型受载图 结构应力图(Mpa)由MIDAS计算结果可知构件最大应力为32.0Mpa均小于168Mpa许用应力，因此满足要求。边受力时支点的支反力以及反向的拉力，均满足要求。斜撑采用[10槽钢，立柱及斜撑因受力较钢管拱支架二小，其计算见支架二。4、装饰拱施工期间空心板梁受力检算4.1、吊装施工空心板梁计算 根据吊机及现场吊装段资料，得知吊机自重为90t，最大吊重为37t，130t吨汽车吊机支腿伸距为7.5m，吊装幅度10m。支腿力N=0.2G+QR/1.4I 式中：N—压脚压力；G—车体重量；Q—吊装重量；R—吊装幅度；I—支腿伸距。N=0.2G+QR/1.4I =0.2×90+37×10/1.4×7.5=53.238t，满足单片梁抗弯能力。4.2、结构类型三支处墩空心板梁计算根据2.3.2节可知该支架最不利工况下支墩支反力，该类型支墩采用型钢横担，横担型钢采用双拼HN700型钢，如下图：建模计算结果如下：组合应力结果图：剪应力结果图： 变形结果图：组合应力，满足要求。剪应力，满足要求。 竖向变形，满足要求。横担型钢支反力最大为122.6KN，满足单片梁抗弯能力。5、结论支架结构受力满足要求，支架反力均小于12.4t，施工时需注意以下事项：（1）做好吊装时支腿位置及抄垫，支腿尽量置于两片梁铰缝处，采用2×2m轨道板抄垫，保证单片板梁受力小于设计承载弯矩。（2）由于支架长细比较大，大风（超过6级）时需对支架迎风侧拉设缆风，保证支架横向稳定。（3）严格按照方案做好各支墩的纵向连接，保证支架整体稳定。