中铁临时结构工程计算书范本120页PDF
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临时工程计算书范本(一)临时工程计算书范本(一)临临近既近既有线基坑防护桩计算书有线基坑防护桩计算书中铁四局集团有限公司技术开发部2013 年 8 月1临近既有线基坑防护桩计算书I目 录目 录1 工程概况工程概况.42 计算目标计算目标.53 计算依据计算依据.64 计算理论及方法计算理论及方法.65 计算参数取值计算参数取值.65.1 计算荷载.65.2 安全系数.76 计算分析计算分析.76.1 计算模型.76.2 计算过程及计算结果分析.86.2.1 主动土压力计算.86.2.1.1 主、被动土压力系数计算.86.2.1.2 支护桩顶部土体附加竖向应力计算.86.2.1.3 列车荷载附加竖向应力计算.106.2.1.4 土的自重产生的竖向应力.116.2.1.5 土中竖向应力标准值.126.2.1.6 支护桩承受主动土压力计算.136.2.2 被动土压力计算.136.2.2.1 土中竖向应力标准值.136.2.2.2 被动土压力计算.146.2.3 土压力图.156.2.4 土压力合力及作用位置计算.156.2.5 嵌固稳定性验算.166.2.6 整体滑动稳定性验算.176.2.6.1 附加应力计算.186.2.6.2 土体自重荷载计算.212临近既有线基坑防护桩计算书II6.2.6.3 孔隙水压力计算.226.2.6.4 土体粘度及内摩擦角.226.2.6.5 整体稳定性系数.236.2.7 支护桩内力计算.236.2.8 配筋计算.246.2.9 抗隆起验算.266.2.10 抗管涌验算.263临近既有线基坑防护桩计算书11工程概况工程概况既有四里河中桥属于合福铁路合蚌联络线改专用线,为单线铁路桥。新建四里河桥位于既有四里河中桥的左侧,其中 3#桥桩临近既有线,为确保基坑开挖后既有线的安全,拟采用 8 根 C25 钢筋混凝土人工挖孔桩作防护桩,防护桩与既有铁路位置关系如图 1-1 所示。3#桥台基础平面尺寸为 7.55.3 m,基础底面标高为 11.807 m,原地面标高为 18.807 m。改建18k专用线福州台福州台既有18k专用线既有路肩既有路肩3.8m1.36m5.3m7.5m?1.5m8.4m?1.25m42m62m(1)平面图4临近既有线基坑防护桩计算书211.807既有18k专用线改建18k专用线2m1:1.5原地面承台8m桩裸露长度 7m2.64m嵌固深度 8m1.5m1.36m5.3m-4.0m10m10m土层参数素填土:=19.1kN/=20.0c=20kPa粘性土:=20.5kN/=31.0c=40kPa(2)断面图图 1 防护桩与既有铁路位置关系图根据中铁第四勘察设计院设计院提供的地质钻探报告,该处土层分为两层:素填土和粘土层。素填土层厚度为 10 m,容重为 19.1 kN/m3,内摩擦角为 20,粘聚力为 20kPa;粘土层厚度为 10 m,容重为 20.5 kN/m3,内摩擦角为 31,粘聚力为 40 kPa。地下水位位于原地面以下 4.0 m 处。2计算目标计算目标本计算的计算目标为:(1)确定桩的主动土压力和被动土压力;(2)确定土压力合力和作用位置并进一步得出土压力图;(3)验算桩的嵌固稳定性;(4)验算桩的整体滑动稳定性;(5)得出支护桩的内力并进行配筋计算;(6)验算桩的抗隆起和抗管涌。5临近既有线基坑防护桩计算书33计算依据计算依据本计算的计算依据如下:1 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012);2 建筑结构荷载规范(GB5009-2006);3 铁路路基设计规范(TB 10001-2005);4 混凝土结构设计规范(GB50010-2010)5 高大钊,土质学与土力学.第 3 版.北京:人民交通出版社,2008;6 孙训方,材料力学.第 5 版.北京.高等教育出版社,2009;7 杜正国,结构力学.成都:西南交通大学出版社,2006;8 张克恭,土力学.北京:中国建筑工业出版社,2005;9 刘国彬,基坑工程手册(第二版).北京:中国建筑工业出版社,2009;10赔建十八公里专用线四里河中桥(中铁第四勘察设计院);4计算理论及方法计算理论及方法本计算主要依据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)、建筑结构荷载规范(GB5009-2006)、铁路路基设计规范(TB 10001-2005)、混凝土结构设计规范(GB50010-2010)等规范中的相关规定,并结合必要的文献调研,通过手动计算完成。5计算参数取值计算参数取值5.1 计算荷载计算荷载(1)土压力:详见 6.2 节“计算过程及计算结果分析”。(2)列车荷载:合蚌联络线为级铁路,速度 120 km/h V 160 km/h,据 铁路路基设计规范TB10001-2005 中附录 A 表 A“列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度”可知,其列车荷载强度为 60.2 kPa,作用宽度为 3.7 m,且距防护排桩外壁距离为2.64 m。(3)支护结构顶部土体荷载:详见 6.2 节“计算过程及计算结果分析”。(4)施工荷载:基坑靠近既有线侧禁止堆放材料和停靠机械设备,故不考虑施工荷载。6临近既有线基坑防护桩计算书45.2 安全系数安全系数(1)荷载分项系数:1.25。据建筑基坑支护技术规程中第 3.1.6 条规定,防护排桩按承载能力极限状态进行设计,作用基本组合的综合分项系数采用 1.25。(2)结构重要性系数:1.1。据建筑基坑支护技术规程中第 3.1.3 条规定,支护结构安全等级为一级,则结构重要性系数采用 1.1。(3)嵌固稳定系数:1.25。据建筑基坑支护技术规程中第 4.2.1 条规定,支护结构安全等级为一级,则嵌固稳定系数采用 1.25。(4)圆弧滑动安全系数:1.35。据建筑基坑支护技术规程中第 4.2.3 条规定,支护结构安全等级为一级,则圆弧滑动安全系数采用 1.35。(5)抗倾覆稳定系数:1.25。取值与嵌固稳定系数相同。(6)抗管涌安全系数:1.60。据建筑基坑支护技术规程中第 C.0.2 条规定,支护结构安全等级为一级,抗管涌安全系数采用 1.60。6计算分析计算分析6.1 计算模型计算模型3.711.6414.3621.314.6960.2kPa2.64土层参数素填土:=19.1kN/m3 =20.0 c=20kPa粘性土:=20.5kN/m3 =31.0 c=40kPaACBD-4.0m-8.0mEFG图 2 计算模型图7临近既有线基坑防护桩计算书5本基坑防护桩计算模型如图 2 所示,图中 AF 点为计算土压力特征点。桥台基础中心与既有铁路中心线间距 10.0 m,防护桩直径 1.5 m,桩间距为 2.0 m,基坑开挖深度为 7.0 m。6.2 计算过程及计算结果分析计算过程及计算结果分析6.2.1主动土压力计算主动土压力计算6.2.1.1 主、被动土压力系数计算主、被动土压力系数可以分别由式(1)和式(2)求得:2tan(45)2iaiK=(1)2tan(45)2ipiK=+(2)式中:,aipiKK为第 i 层土主、被动土压力系数;i第 i 层土内摩擦角(o)。将土层参数(如图 1-2 所示)代入公式(1)和公式(2)可以得到不同土层的主、被动土压力系数:212220tan(45)0.49231tan(45)0.322aaKK=212220tan(45)2.04231tan(45)3.122ppKK=+=+=6.2.1.2 支护桩顶部土体附加竖向应力计算防护桩外侧 2.64 m 范围内为既有铁路路基边坡,按建筑基坑支护技术规程中第3.4.8 条规定,将其视作附加荷载计算土中附加竖向应力标准值:在 AB 范围内:111211()()akakaaEabzhzabK b+=+(3)221111222akaacEh KchK=+(4)8临近既有线基坑防护桩计算书6在 BF 范围内:1kh=(5)式中:az 支护结构顶面至土中附加竖向应力计算点的竖向距离(m);a支护结构外边缘至放坡坡脚的水平距离(m);1b 放坡坡面的水平尺寸(m);1h 地面至支护结构顶面的竖向距离(m);支护结构顶面以上土的重度(kN/m3);多层土按各层土厚度的加权平均值取值;c支护结构顶面以上土的粘聚力(kPa);aK支护结构顶面以上土层的主动土压力系数,多层土按各层土厚度的加权平均值取值;1akE支护结构顶面以上土层所产生的主动土压力的标准值(kN/m)。由公式(4)计算可得:2211122122212 2019.1 10.492 20 10.49219.118.56(kN/m)akaacEh KchK=+=+=代入公式(3)可得:111,2112()()19.1 118.56(02.642.64)(2.640)2.6418.56 2.6419.1(kPa)akak BaaEabzhzabK b+=+=+=由公式(5)可得:1,19.1 119.1(kPa)k B Fh=故计算所得支护桩顶部土体产生的附加竖向应力值为 19.1 kPa(如图 3 所示)。9临近既有线基坑防护桩计算书7ACBDEFG-8.0m60.2kPa2.64土层参数素填土:=19.1kN/m3 =20.0 c=20kPa粘性土:=20.5kN/m3 =31.0 c=40kPa-4.0m3.7102.64k=19.1kPa图 3 支护桩顶部土体附加竖向应力计算结果示意图6.2.1.3 列车荷载附加竖向应力计算按建筑基坑支护技术规程中第 3.4.7 条规定,列车荷载可作为局部附加荷载,其作用范围为 C-D 之间(如图 4 所示),附加竖向应力标准值计算公式如下:abbpBk20,+=(6)式中:P0为列车换算荷载;b 为列车荷载宽度,a 为列车荷载距防护桩距离。列车荷载附加竖向应力计算结果为(如图 4 所示):0,60.2 3.724.8 (kPa)23.72 2.64k Bp bba=+10临近既有线基坑防护桩计算书8ACBDEFG-8.0m60.2kPa2.64土层参数素填土:=19.1kN/m3 =20.0 c=20kPa粘性土:=20.5kN/m3 =31.0 c=40kPa-4.0m3.710k=24.8kPa2.648.71图 4 列车荷载附加竖向应力图(单位:m)6.2.1.4 土的自重产生的竖向应力土的自重产生的竖向总应力采用水土合算法,地下水位以下土体采用饱和重度,饱和重度近似于自然重度。土的自重应力计算公式为:1naciiih=(7)式中:ac支护桩外侧土的自重产生的竖向总应力(kPa);i第i层土重度;ih第i层土厚度。计算结果如下(如图 5 所示):A 点:,0ac A=E 点:,19.1 9171.9(kPa)ac E=11临近既有线基坑防护桩计算书9F 点:,19.1 920.5 6294.9(kPa)ac F=+=ACBDEFG-8.0m60.2kPa2.64图层参数素填土:=19.1kN/m3 =20.0 c=20kPa粘性土:=20.5kN/m3 =31.0 c=40kPa-4.0m3.710ac,E=171.9kPaac,F=294.9kPa图 5 土体自重产生竖向应力(单位:m)6.2.1.5 土中竖向应力标准值土中竖向应力标准值可以按照公式(8)进行计算。,akack j=+(8)式中:ac支护结构外侧计算点处由土的自重产生的竖向总应力(kPa);,k j支护结构外侧第j个附加荷载作用下计算点的土中附加竖向应力标准值(kPa)。计算结果如下:A 点:,0ak A=C 点:,31.3 11.924.868.0(kPa)ak C=+=B 点:,50.4 19.124.894.3(kPa)ak B=+=G 点:,133 19.1 24.8176.9(kPa)ak G=+=E 点:,171.9 19.124.8215.8(kPa)ak E=+=D 点:,199.6 19.124.8243.5(kPa)ak D=+=F 点:,294.9 19.1314(kPa)ak E=+=12临近既有线基坑防护桩计算书106.2.1.6 支护桩承受主动土压力计算支护桩承受的土体自重和附加荷载产生的侧向主动土压力可以按照公式(9)进行计算。,2akaka iia iKcK=(9)式中:ak支护结构外侧,第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa);当0ak时,取0=ak;ak支护结构外侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa);,a iK第i层土的主动土压力系数;ic第i层土的粘聚力(kPa)。计算结果如下:A点:,02 200.49280,0ak Aak=,嵌固稳定性满足规范要求。6.2.6整体滑动稳定性验算整体滑动稳定性验算根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)中第4.2.3节所述,基坑的整体稳定性验算可采用圆弧滑动条分法进行验算,其整体稳定性应符合下列规定:minKs,1,Ks,2,Ks,iKs(13)+=jjjjjjjjjjjjjisGbqluGlqlcKsin)(tancos(,(14)式中:Ks圆弧滑动整体稳定安全系数;安全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构,Ks分别不应小于1.35、1.3、1.25;Ks,i第i个滑动圆弧的抗滑力矩与滑动力矩的比值;抗滑力矩与滑动力矩之比的最小值宜通过搜索不同圆心及半径的所有潜在滑动圆弧确定;cj第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa),按上述规程第3.1.14条的规定取值;j第j土条滑弧面处土的内摩擦角(),按上述规程第3.1.14条的规定取值;bj第j土条的宽度(m);j第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角();lj第j土条的滑弧段长度(m);qj作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa);Gj第j土条的自重(kN/m),按天然重度计算;uj第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa);基坑采用落底式截水帷幕时,对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土,在基坑外侧,可取ujwhwa,j,在基坑内侧,可取ujwhwa,j;在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土,取uj0;w为地下水重度(kN/m3);hwa,j为基坑外地下水位至第j土条滑弧面中点的垂直距离(m);hwp,j为基坑内地下水位至第j土条滑弧面中点的垂17临近既有线基坑防护桩计算书15直距离(m);如图9所示,采用36法确定滑动面的圆心。取O1Oi的一系列圆心,分别计算其整体稳定性,取其最小值与安全系数相比较,现以圆心O3为例,将其划分为18个土条,验算其整体稳定性。6.2.6.1附加应力计算根据土力学.北京:中国建筑工业出版社,2005.第3.4.3节所述,均布的条形荷载作用下地基的附加应力可由公式(15)求得:0pszz=(15)式中:z地基某点附加应力,即为qj;p0均布荷载大小,为60.2 kN/m;sz均布条形荷载下的附加应力系数;其中sz为m=z/B与n=x/B的函数,其中z为地基某点的深度,x为该点到条形基础中心的水平距离,B为条形基础的宽度,查询土力学.北京:中国建筑工业出版社,2005.表1得sz的值。图 9 36法计算整体稳定性示意图18临近既有线基坑防护桩计算书16表 1均布条形荷载下的附加应力系数z/bx/b0.000.250.50szsxsxzszsxsxzszsxsxz0.001.001.0001.001.0000.500.500.320.250.960.4500.900.390.130.500.350.300.500.820.1800.740.190.160.480.230.260.750.670.0800.610.100.130.450.140.201.000.550.0400.510.050.100.410.090.161.250.460.0200.440.030.070.370.060.121.500.400.0100.380.020.060.330.040.101.750.3500.340.010.040.300.030.082.000.3100.310.030.280.020.063.000.2100.210.020.200.010.034.000.1600.160.010.150.025.000.1300.130.126.000.1100.100.10z/bx/b0.000.250.50szsxsxzszsxsxzszsxsxz0.000000000000.250.020.170.050.000.070.0100.0400.500.080.210.130.020.120.0400.070.020.750.150.220.160.040.140.070.020.100.041.000.190.150.160.070.140.100.030.130.051.250.200.110.140.100.120.100.040.110.071.500.210.080.130.110.100.100.060.100.071.750.210.060.110.130.090.100.070.090.082.000.200.050.100.140.070.100.080.080.083.000.170.020.060.130.030.070.100.040.0719临近既有线基坑防护桩计算书174.000.140.010.030.120.020.050.100.030.055.000.120.110.096.000.100.10计算结果如表2所示:表 2 土条附加荷载计算表土条编号计算值x/mz/mB/mnmszz/kPa111.532.343.73.120.630029.816.023.72.651.630037.778.93.72.12.410.084.81645.4611.233.71.483.040.137.82653.1512.963.70.853.50.159.0361.1814.093.70.323.810.1710.23470.8514.993.70.234.050.169.63283.1715.213.70.864.110.148.42893.7103.7113.7123.7133.7143.7153.7163.7173.7183.7注:9-18 号土条因为在基坑内,所以不考虑均布荷载产生的附加荷载。20临近既有线基坑防护桩计算书186.2.6.2土体自重荷载计算本例中共有2种土体,需分别进行计算然后叠加,采用CAD截取土条截面信息,然后计算,计算结果如表3所示:表 3 土体自重荷载计算表土条编号计算值素填土层粘土层总土重G(kN/m3)重度A(kN/m3)面积SA(m2)重度B(kN/m3)面积SB(m2)119.12.7320.5052.14219.112.1520.50232.07319.117.6220.50336.54419.126.1720.52.97560.73519.12020.55.85501.93619.12020.56.15508.08719.12020.59.92585.36819.125.0820.514.96785.71919.13.5820.510.97293.261019.1420.512.59334.501119.1420.512.5332.651219.1420.512.21326.711319.1420.511.43310.721419.1420.510.23286.121519.1420.58.58252.291619.1420.56.39207.401719.16.120.53.94197.281819.11.7220.5032.85注:表中总土重计算公式为 G=ASA+BSB;21临近既有线基坑防护桩计算书196.2.6.3孔隙水压力计算孔隙水压力uwh,h为水头高度,则计算如表4所示:表 4 孔隙水压力计算表土条编号计算值水头h(m)水重度w(kN/m3)孔隙水压力u(kPa)1010022102034.881048.847.211072.158.941089.4610.0710100.7710.9910109.9811.6910116.998.121081.2108.321083.2118.31083128.111081.1137.721077.2147.121071.2156.31063165.221052.2173.421034.2181.061010.66.2.6.4土体粘度及内摩擦角本例中共有2种土层,其粘度和内摩擦角如表5所示:22临近既有线基坑防护桩计算书20表 5 土粘度和内摩擦角土层粘度/kPa内摩擦角素填土2020粘土40316.2.6.5整体稳定性系数则将上述计算所得结果代入公式(14),可得圆心O3下的整体稳定性系数为:48.2/3,=滑动力抗滑力sK,依次类推,可得到一系列圆心下抗滑力与滑动力的比值,如表5所示:表 6 各圆心下抗滑力与滑动力的比值圆心Ks,iO12.50O22.45O32.48由表6可知在圆心为O2下基坑的抗滑力与滑动力的比值最小,而Ks,2=2.45Ks=1.35,其中1.35为一级锚拉式支挡结构的最小圆弧滑动整体稳定安全系数,所以基坑的整体稳定性满足要求。6.2.7支护桩内力计算支护桩内力计算支护桩的内力采用静力平衡法进行计算。首先计算剪力为0的点,由静力平衡条件通过试算可知,该点距防护桩底部距离为5.49 m,此位置处主、被动土压力合力均为334.3KN/m。被动土压力合力距剪力零点距离为:L1=1/334.3(114.261.51+77.931.18+133.50.255+6.850.51/3)=0.9(m)主动土压力合力距剪力零点距离:L2=1/334.3(4.368.42+5.327.37+6.457.2+79.44.69+88.233.96+117.361.51+19.061.18+13.10.255)=3.13(m)该点处弯矩:23临近既有线基坑防护桩计算书21M=334.33.13-334.30.9=745.5(KNm)弯矩设计值可由公式(16)表示:0M=FkM(16)式中:kM按作用标准组合计算的弯矩值(KNm);0支护结构重要性系数,按建筑基坑支护技术规程3.1.6条规定取值1.1F作用基本组合的综合分项系数,按建筑基坑支护技术规程3.1.6条规定取值1.25由公式(16)可知:0M=1.1 1.25 745.51025.06(kN m)FkM=以上为单位长度内所受弯矩,由于桩间距为2.0 m,故支护桩所受最大弯矩:M=21025.06=2050.1(KNm)最大剪力发生在基坑底部,大小为基坑开挖面以上主动土压力合力,由图7可知:()maxQ=(0.5 1.64 5.32+5.32 1+0.5 1 12.89 +18.21 4.32+0.5 4.32 40.47)2 =364.4 kN 6.2.8配筋计算配筋计算按周边均匀配置纵向钢筋进行配筋计算。据建筑基坑支护技术规程附录B“圆形截面混凝土支护桩的正截面受弯承载力计算”规定,沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土支护桩,其正截面受弯承载力公式如下:3sinsin2sinMM3sin2(1)()021.252tccys sctystf Arf A rf Af A+=+=(17)式中:M桩的弯矩设计值(kN.m);cf混凝土轴心抗压强度设计值(kN/m2);当混凝土强度等级超过C50时,cf应用1cf代替,当混凝土强度等级为C50时,取1=1.0,当混凝土强度等级24临近既有线基坑防护桩计算书22为C80时,取94.01=,其间按线性内插法确定;A支护桩截面面积(m2);R支护桩的半径(m);对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2的比值;yf纵向钢筋的抗拉强度设计值(kN/m2);sA全部纵向钢筋的截面面积(m2);sr纵向钢筋重心所在圆周的半径(m);t纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值,当0.625时,取t0。为简化计算,采用基坑设计手册中推荐的如下计算步骤进行计算:1.根据经验预估防护桩配筋量;2.求出系数yscf AKf A=;3.由基坑设计手册附录一中査得值;4.将值代人由式(13)求出承载力Mc。;5.调整配筋量As,重复步骤2、3、4,直到弯矩设计值M小于承载力Mc,此时As为防护桩设计配筋量。本计算中预估防护桩配筋量为13000 mm2,则有:2300 0.0130.18611.91.54yscf AKf A=查表可知0.252,0.746t=,代入公式(17)可得:32333-6sinsin2sinM32 1.51.5sin(0.252)=11.9 10342sin0.252+sin0.746 +300 1013000 10(0.75-0.035-0.011)=2455.4(kN m)2050.1(kN m)tccys sf Arf A r+=+25临近既有线基坑防护桩计算书23由以上计算可知桩身配筋量需大于13000 mm2,故配置4220(13195 mm2)可以满足抗弯承载力要求。为满足桩身抗剪强度和构造要求,配置螺旋箍筋,箍筋采用14钢筋,间距200 mm。6.2.9抗隆起验算抗隆起验算按建筑基坑支护技术规程中第4.2.4条规定,悬臂式支挡结构可不进行隆起稳定性验算。6.2.10 抗管涌验算抗管涌验算按建筑基坑支护技术规程附录C“渗透稳定性验算”规定,管涌稳定性计算公式如下:1(20.8)dfwlDKh+(18)式中:Kf流土稳定性安全系数;安全等级为一、二、三级的支护结构,fK分别不应小于1.6、1.5、1.4;D截水帷幕底面至坑底的土层厚度(m);1D潜水面或承压水含水层顶面至基坑底面的土层厚度(m);土的浮重度(kN/m3);h基坑内外的水头差(m);w水的重度(kN/m3)。本计算中所涉及到的计算参数值如图10所示,其中土的浮重度9.8(kN/m3)为土层厚度加权的平均浮重度;箭头方向为假定渗流方向,因为取最不利进行计算,所以取渗流路径最短的情况(即沿着桩身在基坑边缘发生管涌)进行抗管涌验算。由公式(18)计算可得:1(20.8)(2 80.8 4)9.84.71.64 10dwlDh+=故抗管涌稳定性满足规范要求。26临近既有线基坑防护桩计算书24图 10 抗管涌验算简图27临时工程计算书范本(二)临时工程计算书范本(二)临时钢栈桥计算书临时钢栈桥计算书中铁四局集团有限公司技术开发部2013 年 8 月28临时钢栈桥计算书I目 录目 录1 工程概况工程概况.302 计算目标计算目标.313 计算依据计算依据.314 计算理论及方法计算理论及方法.315 计算参数取值计算参数取值.315.1 设计荷载.315.1.1 恒载.315.1.2 活载.315.1.3 荷载组合.325.2 主要材料设计指标.336 计算分析计算分析.336.1 计算模型及边界条件设置.336.2 计算结果分析.346.2.1 桥面板计算结果.346.2.2 I10 工字钢纵梁计算结果.346.2.3 I20 工字钢横梁计算结果.356.2.4 贝雷桁梁计算结果.366.2.5 2I32 工字钢分配梁计算结果.376.2.6 贝雷桁梁中支点16 槽钢竖撑计算结果.386.2.7 钢管桩计算结果.396.2.8 栈桥整体计算结果.406.2.9 钢管桩入土深度计算.417 施工注意事项施工注意事项.4229临时钢栈桥计算书11工程概况工程概况图 1 为钢栈桥截面图。如图所示,钢栈桥采用两跨连续梁结构,按单向通行设计,桥面宽 6.0 m,标准跨径 15 m。钢栈桥桥面系主体结构由=10 mm 花纹钢板、I10 工字钢纵梁(间距 0.3 m)、I20 工字钢横梁(长 6.0m,间距 0.75 m)组成。桥面板与工字钢采用手工电弧焊焊接连接,桥面系布置于贝雷桁梁之上,与贝雷桁梁之间用 U 型螺栓固定。贝雷桁梁由贝雷片拼制而成,横向设置 6 片,间距 0.9 m,贝雷片之间采用角钢支撑花架连接成整体。钢栈桥基础钢管桩采用530 mm(=8 mm)钢管,横桥向布置 2 根,钢管桩之间由平联、斜撑连接。钢管桩顶设双 I32 工字钢分配梁。(1)纵断面图(2)横断面图图 1 钢栈桥截面图(单位:cm)30临时钢栈桥计算书22计算目标计算目标本计算的计算目标为:1)确定通行车辆荷载等级;2)确定各构件计算模型以及边界约束条件;3)验算各构件强度与刚度;4)验算钢管桩入土深度。3计算依据计算依据本计算的计算依据如下:1 黄绍金,刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册M.北京:人民交通出版社,20012 钢结构设计规范(GB 50017-2003)3 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)4 铁路桥涵地基与基础设计规范(TB1002.5-2005)4计算理论及方法计算理论及方法本计算主要依据装配式公路钢桥多用途使用手册(黄绍金,刘陌生著.北京:人民交通出版社,2001.6)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)、公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)、铁路桥涵地基与基础设计规范(TB1002.5-2005)等规范中的相关规定,通过 MIDAS/Civil 2011 结构分析软件计算完成。5计算参数取值计算参数取值5.1 设计荷载设计荷载5.1.1恒载恒载本设计采用 Midas Civil 建模分析,自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加。5.1.2活载活载根据公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004,汽车荷载按公路-级荷载计算,31临时钢栈桥计算书3公路-荷载如图 2:图 2 公路-I 级荷载图(单位:m)程序分析时,汽车活载作为移动荷载分析,采用车道面加载。考虑到实际情况,桥面两侧预留 45 cm 为避让行人宽度,车道面宽度取值 5.1 m,车轮距为 1.8 m。汽车限速 5 km/h 通过,通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑,在“移动荷载分析控制”中,临时钢栈桥结构基频取值 1.3 Hz,根据 公路工程技术标准(JTG B01 2003)规定,冲击系数为 u=0.04。图 3 桥面车道布置图(单位:cm)5.1.3荷载组合荷载组合设计荷载按下式进行组合:验算构件强度:1.2 倍恒载+1.4 倍活载;32临时钢栈桥计算书4验算构件刚度:1.0 倍恒载+1.0 倍活载。5.2 主要材料设计指标主要材料设计指标根据钢结构设计规范(GB 50017-2003)和装配式公路钢桥多用途使用手册(黄绍金,刘陌生著.北京:人民交通出版社,2001.6),主要材料设计指标如下:表 1 主要材料设计指标材料牌号抗拉、抗压、抗弯极限应力f(MPa)抗剪极限应力vf(MPa)一般型钢构件Q235215125贝雷桁梁16Mn2732086计算分析计算分析6.1 计算模型及边界条件设置计算模型及边界条件设置图 4 为钢栈桥 Midas 分析模型图。其中,桩基础采用梁单元,桥面板采用板单元,贝雷桁梁中跨支点采用刚结构单元进行加强,参数取软件中内置的16 槽钢参数。图 4 分析模型边界条件设置如下:(1)桥面系构件连接:桥面板与 I10 工字钢纵梁、纵梁与 I20 工字钢横梁均采用共节点连接,横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接,连接刚度按经验取值 100 kN/mm。由于存在仅受压弹性连接,模型对桥面板进行三处约束,各处约束自由度分别为:(Dx,Dy,Rz);(Dx,Rz);(Dy,Rz)。(2)其余构件连接:贝雷桁梁与 2I32 工字钢分配梁采用弹性连接,分配梁与钢管33临时钢栈桥计算书5桩采用共节点连接。钢管桩桩底按锚固模拟,约束 Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。6.2 计算结果分析计算结果分析由于 Midas 计算结果中,桥面系构件总体变形与贝雷桁梁变形一致,导致桥面系构件变形输出结果远大于实际变形,另外再考虑到桥面系构件跨度均较小,故结果分析中桥面系构件仅以强度满足要求进行控制;贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制。6.2.1桥面板计算结果桥面板计算结果图 5 为桥面板强度计算结果。由图可以看出桥面板最大应力为:MPa215MPa6.44=f故桥面板设计满足安全要求。图 5 桥面板强度6.2.2I10 工字钢纵梁计算结果工字钢纵梁计算结果图6为I10工字钢纵梁强度计算结果。由图可以看出I10工字钢最大应力为:MPa215MPa6.158=f34临时钢栈桥计算书6故I10工字钢纵梁设计满足安全要求。图 6I10 工字钢纵梁强度6.2.3I20 工字钢横梁计算结果工字钢横梁计算结果图7为I20工字钢横梁强度计算结果。由图可以看出I20工字钢最大应力为:MPa215MPa4.136=f故I20工字钢横梁设计满足安全要求。(1)整体计算结果35临时钢栈桥计算书7(2)应力最大的单根计算结果图 7I20 工字钢横梁强度6.2.4贝雷桁梁计算结果贝雷桁梁计算结果(1)贝雷桁梁强度图8为贝雷桁梁强度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大应力为:MPa273MPa5.270=f故贝雷桁梁强度设计满足安全要求。图 8 贝雷桁梁强度36临时钢栈桥计算书8(2)贝雷桁梁刚度图9为贝雷桁梁刚度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大变形为:mm5.37400/mm5.12=lvf故贝雷桁梁刚度满足安全要求。图 9 贝雷桁梁刚度6.2.52I32 工字钢分配梁计算结果工字钢分配梁计算结果(1)分配梁强度图10为I32工字钢分配梁强度计算结果。由图可以看出工字钢最大应力为:MPa215MPa153=f故I32工字钢分配梁强度设计满足安全要求。图 10 分配梁强度37临时钢栈桥计算书9(2)分配梁刚度图11为I32工字钢分配梁刚度计算结果。由图可以看出分配梁最大变形为:mm25.11400/mm7.3=lvf故分配梁刚度满足安全要求。图 11 分配梁刚度6.2.6贝雷桁梁中支点贝雷桁梁中支点16 槽钢竖撑计算结果槽钢竖撑计算结果图12为贝雷桁梁中支点槽钢强度计算结果。由图可以看出槽钢最大应力为:MPa215MPa107=f故槽钢强度设计满足安全要求。图 12 槽钢竖撑强度38临时钢栈桥计算书106.2.7钢管桩计算结果钢管桩计算结果(1)钢管桩支反力图13为钢管桩支反力计算结果。由图可以看出中墩钢管桩最大支反力为:kN553=中F;边墩钢管桩最大支反力为:.4kN331=边F图 13 钢管桩支反力(2)钢管桩强度计算图14为钢管桩强度计算结果。由图可以看出钢管桩最大应力为:MPa215MPa3.94=f故钢管桩强度设计满足安全要求;钢管桩最大应力位于与分配梁连接处,为局部承压应力,其余处应力值范围为:22.955.3 MPa。图 14 钢管桩强度计算39临时钢栈桥计算书11(3)钢管桩稳定性计算钢管桩外露高度为5 m,横向采用10槽钢连接,纵向未连接,自由高度取5 m。计算时钢管桩按一端自由,一端固定考虑。最大钢管桩反力为:F中=553 kN计算长度:l0=2h=25=10(m)截面面积:2cm2.131=A回转半径:cm457.18=i长细比:2.54457.18/1000/0=il查 钢结构设计规范,可知轴心压杆容许长细比为:150=;稳定系数:835.0=,故有:1502.54=MPa 215MPa 5.5010131.20.83510553AN23=+=+=ARal faUPiii故中墩钢管桩设计入土深度满足安全要求。对于边桩对于边桩,将数据代入公式(1):(kN)4.313(kN)5.393 1000)131.24.7651.6652.3151.665320(1.66521 )(21=+=+=ARalfaUPiii故边墩钢管桩设计入土深度满足安全要求。7施工注意事项施工注意事项由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到的不确定因素,如自然原因或人为原因造成的临时荷载等,为了尽可能的与模拟条件一致,确保施工安全,须注意以下事项:1.桥面板与纵梁采用间断焊接连接,横梁两端与贝雷桁梁采用U型螺栓连接固定,中间段与贝雷桁梁不连接。42临时钢栈桥计算书142.贝雷桁梁与底分配梁采用角钢焊接限位固定措施,防止左右偏移扭转。3.临时钢栈桥中支点处贝雷桁梁采用16槽钢竖撑加强,并确保槽钢上下端与贝雷桁梁上下弦杆密贴。4.分配梁安设在钢管桩槽口内,并且两侧及底部采用薄钢板与钢管焊接固定。43临时工程计算书范本(三)临时工程计算书范本(三)现浇连续梁满堂支架计算书现浇连续梁满堂支架计算书中铁四局集团有限公司技术开发部2013 年 8 月44现浇连续梁满堂支架计算书I目 录目 录1 工程概况工程概况.472 计算目标计算目标.493 计算依据计算依据.494 计算理论及方法计算理论及方法.495 计算参数取值计算参数取值.495.1 荷载取值.495.2 荷载分项系数.505.3 荷载组合.516 计算过程及计算结果分析计算过程及计算结果分析.516.1 主线桥 30m 跨径标准段模板及支架计算.516.1.1 支架布置.516.1.2 立杆承载力计算.516.1.2.1 荷载的计算.516.1.2.2 立杆力学特性计算.526.1.2.3 单肢立杆稳定性计算.526.1.3 底模板计算.536.1.4 横桥向方木(9cm9cm)计算.546.1.5 纵桥向 10#工字钢计算.566.1.6 支架基础.606.2 跨规划淮南路第 33 联(35+50+35)与跨长江东大街第 35 联(40+60+40)、跨长江东路第 41 联(40+60+40)支架计算.616.2.1 碗扣架立杆分区域布置.616.2.2 单肢立杆轴向力计算.616.2.3 底模板计算.626.2.4 横桥向方木计算.6345现浇连续梁满堂支架计算书II6.2.5 纵桥向 10#工字钢计算.656.3 跨长江东大街、长江东路门洞方案.676.3.1 荷载取值.676.3.2 贝雷梁受力检算.686.3.3 贝雷梁下分配梁受力检算.696.3.4 钢管柱受力检算.726.3.5 砼基础计算.727 附表附表.738 附图附图.7746现浇连续梁满堂支架计算书11工程概况工程概况合肥市铜陵路高架工程三标段桥梁起讫里程为 K4+335.900K6+021.850,全长1685.95 m。标段沿线相交的主要道路有:大通路、淮南路(规划)、长江东大街、长江东路、临淮路。(1)主线桥主线桥桥跨布置主要为:432 m、330 m 两种标准联,局部按需要设置非标准联,主梁采用等高度现浇预应力砼连续箱梁。规划淮南路、长江东大街和长江东路桥跨采用大跨布置,跨径布置分别为 35+50+35 m、40+60+40 m、40+60+40 m,主梁采用变高度现浇预应力砼连续箱梁。桥跨具体布置如表 1 所示。表 1 桥跨具体布置序号联数跨径布置(m)长度(m)桥宽(m)桥梁面积(m2)备注1第 29 联30+235101.9525.52599.72第 30 联235+3010025.52550.0跨大通路3第 31 联3309025.52295.04第 32 联43012025.53060.05第 33 联35+50+3512025.53060.0跨淮南路6第 34 联2306025.51530.07第 35 联40+60+4014025.53570.0跨长江东大街8第 36 联3309025.52295.09第 37 联3309025.52295.010第 38 联43212825.53264.011第 39 联3319334.03162.012第 40 联330903425.52556.913第 41 联40+60+4014025.53570.0跨长江东路14第 42 联3309025.52295.015第 43 联43212825.53264.016第 44 联33510534.03570.0跨临淮路47现浇连续梁满堂支架计算书2主线桥 25.5 m 主梁标准断面箱梁采用单箱三室,斜腹板形式,箱梁顶宽 25.5 m,箱底宽 16.2 m,两侧斜腹板斜率为 1:1.65,悬臂 3.65 m,梁高 2.2 m。顶板厚 0.250.55 m,底板厚 0.220.4 m。腹板厚 0.450.75 m。主梁中横梁宽 3.0 m,端横梁宽 2.0 m。主线桥 25.5 m 大跨主梁标准断面箱梁采用单箱三室,斜腹板形式,箱梁顶宽 25.5 m,箱底宽 16.214.624 m,两侧斜腹板斜率 1:1.65,悬臂 3.65 m,梁高 2.23.5 m。顶板厚0.250.55 m,底板均厚 0.250.8 m。腹板厚 0.60.9 m。主梁中横梁宽 3.0 m,端横梁宽2.0 m。(2)支架模板基本方案箱梁采用碗扣式满堂支架整联现浇施工。箱梁混凝土采用两次浇筑成型工艺,第一次浇注箱梁底板及腹板,第二次浇筑顶板和翼板。整联纵向不分缝,一次浇筑完成。碗扣式满堂支架自下往上布设为:道路水稳层+可调底座+立杆+可调顶托+纵向 10#工字钢+横向方木(9 cm9 cm)+竹胶板(15 mm 厚)。(3)支架构造连续梁支架立杆采用碗扣式支架,材料壁厚 3.0 mm(考虑到市场材料现状,按此厚度进行受力检算),外径48 mm。上下托均采用可调式上下托,剪刀撑采用外径48 mm 普通钢管,壁厚 3.0 mm。箱梁底板底部的碗扣支架主要采用 6090120 cm(腹板段)和 9090120 cm(箱室段)的形式,局部加密。支架底层、纵横向水平杆作为扫地杆,距地面高度小于或等于 350 mm,立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度控制在 0.6 m 以内(建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)6.2.1 条规定不得大于 0.7 m)。支架纵横向均设置竖向剪刀撑,剪刀撑的斜杆与地面夹角在 4560之间。剪刀撑间距小于或等于 4.5 m,在支架外侧及分区域外侧必设。所有剪刀撑的斜杆应每步与立杆扣接。模板支架高度大于 4.8 m 时,顶端和底部设置水平剪刀撑,中间水平剪刀撑设置间距小于或等于 4.8 m。桥墩处支架与桥墩用钢管抱结,垂直间距不大于 2.4 m。(4)模板构造模板由底模、侧模、端模和内模四大部分组成。底模、侧模:均采用 15 mm 厚高强竹胶板制作,固定在支架顶部横向方木上。内模:内模采用木工板制作,加劲肋采用 510 cm 方木,配合钢管形成环形骨架用以支承内模,确保箱梁内箱室的结构尺寸正确无误。内模支架顺桥向 0.6 m 一道。当48现浇连续梁满堂支架计算书3第一次浇筑完后拆除腹板内模,在底板上搭设钢管架配合方木做竖向支撑,内顶模采用15 mm 厚竹胶板,顶板上每隔 10 m 预留 1 个 1 m1 m 的人孔,以便内模支架的拆除。端模:包括张拉锚台位置的端模与内外模骨架连接,形成封闭端。2计算目标计算目标本计算的计算目标为:1)确定方木强度及刚度满足要求2)确定根据梁体荷载合理布置立杆间距;3)根据交通疏导要求合理布置门洞;4)验算立杆的受力;5)验算门洞支架贝雷梁;6)验算门洞支墩;7)验算地基承载力。3计算依据计算依据本计算的计算依据如下:1 建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)2 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)3 木结构设计规范(GB50005-2003)4 合肥市铜陵路高架工程桥梁工程施工图设计,深圳市市政设计研究院5 路桥施工计算手册(人民交通出版社,周永兴等编著,2001)4计算理论及方法计算理论及方法本计算主要依据建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)、建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)、木结构设计规范(GB50005-2003)等规范中的相关规定,并结合必要的文献调研,通过手动计算和结构力学求解器完成。5计算参数取值计算参数取值5.1 荷载取值荷载取值(1)模板、支架自重49现浇连续梁满堂支架计算书4模板、支架自重荷载从如下 5 个方面考虑:1)竹胶板自重:取 0.15 kN/m2;2)99 方木每米自重:80.10.11=0.08(kN/m)。按照间距 20 cm 考虑,则每平方米重量为 0.085=0.4(kN/m2)。3)10#工字钢每米自重:11.2 kg/m,按照间距 60 cm 考虑,则每平方米重量为:11.210/1000/0.6=0.19(kN/m2)4)支架荷载:模板及纵横向方木、工字钢按照均布荷载计算,荷载大小为:0.15+0.4+0.19=0.74(kN/m2)取 1 kN/m2进行计算。5)内模板(含支架)均布荷载:2 kN/m2(2)新浇注钢筋砼自重钢筋砼自重取值 26 kN/m3。(3)振捣混凝土时产生的荷载振捣混凝土时产生的荷载取 2 kN/m2。(4)施工人员及设备荷载标准值施工人员及设备荷载标准值从如下 3 个方面考虑:1)计算模板及直接支撑模板的小楞时,均布荷载取 2.5 kN/m2,另以集中荷载 2.5 kN进行验算;2)计算直接支撑小楞的梁或拱架时,均布荷载可取 1.5 kN/m2;3)计算支架立柱及支撑拱架的其它结构构件时,均布荷载可取 1.0 kN/m2。5.2 荷载分项系数荷载分项系数计算脚手架及模板支撑架构件强度时的荷载设计值,取其标准值乘以下列相应的分项系数:(1)永久荷载的分项系数,取 1.2;计算结构倾覆稳定时,取 0.9。(2)可变荷载的分项系数,取 1.4。(3)计算构件变形(挠度)时的荷载设计值,各类荷载分项系数,均取 1.0。50现浇连续梁满堂支架计算书55.3 荷载组合荷载组合计算底模板及支架强度时,荷载组合为:(1)模板、支架自重+(2)新浇注钢筋砼自重+(3)施工人员及设备荷载标准值+(4)振捣混凝土时产生的荷载;验算底模板及支架刚度时,荷载组合为:(1)模板、支架自重+(2)新浇注钢筋砼自重。6计算过程及计算结果分析计算过程及计算结果分析6.1 主线桥主线桥 30m 跨径标准段模板及支架计算跨径标准段模板及支架计算6.1.1支架布置支架布置支架布置详见附图(ZJ-1、ZJ-2、ZJ-3)(1)横桥向布置呈对称布置:(904606903603902)2=2700(cm)(2)顺桥向布置为(每跨):15+6039029603+15=3000(cm)(3)横杆竖向步距均按 1.2 m 设置。6.1.2立杆承载力计算立杆承载力计算6.1.2.1 荷载的计算根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ166-2008),单肢立杆轴向力计算公式表达如下:()()yxLLQQNNN43214.12.1+=(4-1)式中:1N模板及支撑架自重标准值;2N新浇砼及钢筋自重标准值;3Q施工人员及设备荷载标准值;4Q浇注和振捣混凝土时产生的荷载标准值;yxLL、单肢立杆纵向及横向间距(m)。51现浇连续梁满堂支架计算书6由于碗扣支架的纵、横向间距不一样,并且承受的荷载也不一样,因此分区域进行计算。计算结果如下:(1)翼缘板区域(横向 1.2m纵向 0.9m):1N=1.21+1.4(1+2)1.20.9+1.2260.551.20.9=24.36(kN)(2)腹板区域(横向 0.6m纵向 0.9m):2N=1.21+1.4(1+2)0.60.9+1.2262.20.60.9=39.98(kN)(3)箱室区域(横向 0.9m纵向 0.9m):3N=1.2(1+2)+1.4(1+2)0.90.9+1.2260.470.90.9=18.19(kN)(4)横梁区域(横向 0.6m纵向 0.6m)4N=1.21+1.4(1+2)0.60.6+1.2262.20.60.6=26.65 kN通过以上计算可知,计算最大应力时取荷载为 39.98 kN。6.1.2.2 立杆力学特性计算WDJ 碗扣型脚手架为热轧钢管(48 mm,=3.0 mm),其截面特性如下:(1)截面抗弯模量:)(mm 449348424832343=W(2)截面惯性矩:)(mm 107831424864444=)(I(3)截面回转半径:(mm)95.1542484122=+=)(i(4)截面净面积:)mm(424)4248(42220=A钢材抗压强度取 205 N/mm2。6.1.2.3 单肢立杆稳定性计算单肢立杆稳定性按下式计算:52现浇
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