桥梁临时施工结构计算-文档资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桥梁临时施工结构,计算,2016.11,*,*,1,目录,1,、满堂支架计算,2,、墩梁式支架计算,3,、挂篮设计与计算（包括三角形与菱形挂篮）,4,、悬臂施工,0#,块、现浇段及合拢段计算,5,、钢栈桥的设计与计算,6,、基坑防护措施及稳定性,7,、围堰与施工平台的设计与检算,2,1,、满堂支架计算,模板为一次使用，支架可支架现浇法主要适用于浇注孔径较少、工期不太紧的桥梁，其施工较灵活，适合于一些桥墩高度较矮（,10m,以下）的桥梁。支架主要采用贝雷梁、碗扣式支架、六四式军用梁等。,施工流程简单：在支架上立模板、绑扎钢筋、浇注混凝土并张拉预应力钢筋、支架需设置砂箱等特殊落梁措施。,3,支架可以拆卸反复使用，节省部分费用。,就地浇注是在支架上安装模板、绑扎及安装钢筋骨架、预留孔道，并在现场浇注混凝土与施加预应力的施工方法。近年来由于临时钢构件及万能杆件的大量使用，在一些弯桥、变宽桥等异形桥梁，或是一些边远地区的中小跨径桥梁中广泛使用。,1,、满堂支架计算,4,算例,1-1,（海口某酒店景观桥,-,多跨,35m,连续梁支架,）,本桥采用满堂支架法施工，通过钢管立柱、纵横梁、贝雷梁、满堂支架形成施工平台。施工平台的支架基础管桩采用直径,630mm,、壁厚,8mm,的钢管桩，横向每排,8,根，钢管桩中心距为,33.5m,；垫梁采用双,I40b,工字钢。,P0,桥台至,P16,桥墩支架纵梁采用贝雷梁，,P16,桥墩至,P19,桥台支架纵梁采用,I56,工字钢。,5,满堂支架算例,1-1,第一联至第四联贝雷梁采用间距,45cm,双拼共,20,组，梁横截面中心线两边,12,组横向净间距,0.8m,（中心间距,1.25m,），翼缘两边上,8,组净间距为,1.1m,（中心间距,1.55m,）；第五联,I56,工字钢横向中心间距腹板下为,0.6m,，空箱底板下为,1.2m,，翼缘板下为,1.8m,。分配梁采用,I20,工字钢，中心距为,40cm,。,6,分配梁顶铺,12cm10cm,方木，中心距,60cm,；方木顶搭设满堂支架为梁中部横向,60cm,纵向,90cm,竖向,60cm,，梁端部为横向,60cm,纵向,60cm,竖向,60cm,；支架顶纵向铺设,10#,槽钢，中心距,60cm,，槽钢上横向铺设,1010cm,方木，中心距,30cm,。,满堂支架算例,1-1,7,满堂支架算例,1-1,图,1.1,第一至四联主梁支架方案立面图（单位：,m,）,8,图,1.2,第一至四联主梁支架方案侧面图（单位：,mm,）,满堂支架算例,-1,9,计算依据,海南省海口市海口湾灯塔大酒店景观桥施工图,路桥施工计算手册,（人民交通出版社）,桥涵,下册（人民交通出版社）,钢结构设计规范,（,GB,50017-2003,）,公路桥涵地基与基础设计规范,（,JTD D63-2007,）,装配式公路钢桥多用途使用手册,竹胶合板,模板,（,JG/T 156-2004,）,其他有关技术规范、规程及技术资料,计算,软件,采用,Midas Civil,软件进行计算。,满堂支架算例,1-1,10,满堂支架算例,1-1,材料参数,11,满堂支架算例,1-1,材料参数,12,满堂支架算例,1-1,材料参数,13,A,梁端截面；,B,支点附近加厚截面；,C,典型截面,满堂支架算例,1-1,14,满堂支架算例,1-1,（,1,）,BB,截面荷载计算,15,满堂支架算例,1-1,16,上层枕木计算,满堂支架算例,1-1,17,满堂支架算例,1-1,上层枕木计算,18,19,弯矩图,剪力图,20,21,22,分配梁采用,I20,工字钢，中心距,40cm,；分配梁顶铺,12cm10cm,方木，中心距,60cm,；方木顶搭设满堂支架（横向,60cm,纵向,90cm,竖向,60cm,）。详见右图。,梁中部下枕木计算,23,梁端部下枕木计算,分配梁采用,I20,工字钢，中心距,40cm,；分配梁顶铺,12cm10cm,方木，中心距,60cm,；梁端部方木顶搭设满堂支架（横向,60cm,纵向,60cm,竖向,60cm,）。,24,计算模型说明,根据现浇箱梁概图及模板、贝雷梁纵梁、,I56,工字钢纵梁布置情况，设现浇箱梁荷载均匀分布到,I20,工字钢分配梁上，再传递到贝雷梁或,I56,工字钢上。先进行横向分析建立荷载横向分配计算模型，以获得各纵梁所受荷载情况，再对贝雷梁、,I56,工字钢纵梁及其各自下部结构建立整体计算模型。,纵、横梁及钢管桩计算,分配梁工字钢分布横梁计算,支架方案采用,I20,工字钢做分布横梁，工字钢铺设中心间距,0.4m,，上方为碗扣式满堂支架，第一联至第四联工字钢搭于贝雷梁上，第五联搭于,I56,工字钢纵梁上。,25,26,27,贝雷梁应力图：最大压应力位于腹杆处，其值为,181.5Mpa,。弦杆最大拉应力为,111.3Mpa,，横向联系斜杆最大压应力为,23.8Mpa,。,单片压应力最大值为,181.5Mpaf=310Mpa,强度满足要求。,腹杆最大应力,180.3MPaf=310Mpa,强度满足要求。,横向联系斜杆最大应力为,23.9MPaf=310Mpa,强度满足要求。,28,贝雷梁上下,弦杆应力图,腹杆最大应力在处为,180.3Mpaf=310Mpa,强度满足要求。,29,30,由图可见，跨中最大挠度,f,=18.5mmL/400=7500/400=18.75mm,，刚度满足要求。,31,主纵梁模型计算结果，,I56,工字钢主纵梁最大应力值为,105Mpa,I56,工字钢主纵梁拉应力最大值为,105Mpaf=205Mpa,强度满足要求。,分配梁工字钢分布横梁计算,32,主纵梁稳定计算,主纵梁变形分析,跨中最大挠度,f=16.6mmL/400=7500/400=18.75mm,，刚度满足要求,。,33,钢管立柱在横桥向布置为,3x3.5+3+3x3.5m,I40b,工字钢主横梁应力图,34,钢管桩计算,35,第一至四联钢管桩反力图,36,第一至四联钢管立柱应力图,37,钢管桩位移图,地基沉降最小值,2.3mm,，最大值,4.4mm,。钢管立柱顶竖向位移最小值,5.8mm,，最大值,11.1mm,。位移值可供立模抛高参考用。,38,承台冲切破坏计算,39,承台在钢管桩作用下正应力,40,结论及建议,41,42,2,、墩式梁支架计算,1.工程概况,以,P4,盖梁门洞为例,新建商丘至合肥至杭州铁路芜湖长江公铁大桥的组成部分，为公路桥接线跨越宁芜、宁安铁路段桥梁工程。桥梁组合,45+40+35+45+35m,全长,200m,，桥梁结构采用先简支，后连续的施工工艺。其中上跨宁芜线、宁安线均采用,45m,跨径，桥梁宽度为,36m,。,P4,盖梁墩柱位于赤铸山路非机动车道挡墙侧边，盖梁北侧,1/2,位于赤铸山路非机动车道与机动车道上空，盖梁南端,1/2,部分与,P1,施工相同，盖梁北端部分在机动车道设,3,个门洞，机动车道,3.5m,的门洞、非机动车道门洞、人行道门洞。,43,P4,盖梁立面布置图（单位：,m,）,44,P4,盖梁平面布置图（单位：,m,）,45,2.,荷载计算,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,侧模板计算,（,1,）,混凝土侧压力计算,57,58,59,60,61,3.,门洞计算,62,63,64,65,66,67,68,图,3.7,横梁变形图,69,70,71,72,73,74,75,3.1,、三角形挂篮的设计与计算,1.工程概况,宁安铁路青弋江特大桥（,72+136+72m,）四线连续梁,76,箱梁典型截面示意图（单位：,mm,）,77,78,图,1.2,挂篮布置立面图,79,图,1.3,挂篮布置正面图（单位：,cm,）,80,81,挂篮结构及构件组成,82,83,84,85,86,87,混凝土自重,88,89,90,91,底模纵梁计算,工况,的主要计算结果,92,刚度验算：,93,同理：得底板下纵梁的计算结果,94,95,横梁计算,外侧模滑梁计算,内侧模滑梁计算结果从略,96,三角主桁架计算,三角主桁架计算主要包括桁架主梁计算、桁架立柱计算、桁架前后斜拉带计算以及桁架支反力计算。,97,98,精轧螺纹钢吊带计算,99,工况,计算结果及分析从略,挂篮局部受力计算,挂篮局部受力验算主要包括主桁架杆件连接验算、轨道行走系统局部受力验算、上前横梁及前斜拉带与主梁连接局部受力验算。,三角主桁架杆件连接验算,节点验算,轨道行走系统局部验算,上前横梁、主梁连接局部验算,100,101,宁安铁路某大桥,（,40.6+64+40.6,）,m,三跨预应力混凝土连续梁，全长,145.2m,，合拢段为,2m,，边跨现浇段长,7.6m,，梁底下缘按二次抛物线变化。箱梁断面为单箱单室直腹板断面。箱梁顶宽,12.2m,，底宽,6m,，翼缘板宽,3.1m,，根部梁高,5.2m,，腹板厚,90cm45cm,，底板厚度为,73cm44cm,，悬浇段顶板厚度,37cm,。承台及桩基础采用,C40,混凝土，墩身采用,C35,混凝土，支承垫石及主梁采用,C50,混凝土。,0,号梁段长,8 m,，,1,2,号梁段长,3m,，,3,8,号梁段长,3.5m,，合拢段梁段长,2.0 m,，边跨现浇段长,7.6 m,，悬臂最重梁段为,1,号梁段,(127t),。,该桥的施工方案为平衡悬臂现浇施工。根据箱梁结构特点及设计要求，采用菱形挂篮进行箱梁悬臂浇筑施工。按照施工过程中挂篮所承受的最不利荷载对挂篮进行验算。,3.2,菱形挂篮设计与计算,工程概况,102,图,3.1,挂篮布置立面图（单位：,mm,）,菱形挂篮总重为,43.9t,（包括模板系统），由主桁承重系统、底篮系统、行走及锚固系统、模板及调整系统和附属系统（操作平台、爬梯、栏杆等）组成。,图,3.2,挂篮布置,A-A,断面图（单位：,mm,）,103,图,3.3,挂篮布置,B-B,断面图（单位：,mm,）,图,3.4,挂篮布置平面图（单位：,mm,）,104,挂篮结构说明,105,106,107,108,109,图,3.5,工况,空间计算模型,110,图,3.6,工况,空间计算模型,111,工况,计算结果及分析,底模纵梁计算,腹板下纵梁计算,腹板下纵梁最大正应力为,腹板下纵梁跨中最大相对位移为,，其最大,实际位移为,15.3mm,，小于,20mm,，其刚度满足规范要求。,112,底板下纵梁最大正应力为,其强度满足规范要求。,腹板下纵梁跨中最大相对位移为,，其最大实际位移为,15.6mm,，小于,20mm,，其刚度满足规范要求,。,113,前下横梁最大正应力为,其强度满足规范要求。,由计算结果可得前下横梁跨中最大相对位移为,:,，其最大实际位移为,15.6mm,，小于,20mm,，其刚度满足规范要求。,后下横梁、前上横梁的计算结果从略。,114,内外侧模滑梁及导梁计算,外侧模滑梁最大正应力为,其强度满足规范要求。,由计算结果可得外侧模滑梁最大实际位移为,:,，其最大实际位移为,9.6mm,，小于,20mm,，其刚度满足规范要求。,115,外侧模导梁最大正应力为,其强度满足规范要求。,由计算结果可得外侧模导梁最大位移为,:,，其最大实际位移为,8.4mm,，小于,20mm,，其刚度满足规范要求。,内模滑梁的计算结果从略。,116,主桁架变形最大值为,，其刚度满足规范要求,。,单榀主桁架后锚点反力分别为,174.1kN,、,85.2kN,，前支点反力分别为,718.4kN,、,629.1kN,。,117,118,工况,的计算结果从略。,119,120,挂篮行走时的横梁、内外滑梁及吊杆拉力计算从略。,反扣轮验算从略。,121,122,4,、,0#,块、现浇段及合拢段计算,123,124,临时锚固布置,125,126,127,128,129,130,I25b,工字钢,横梁计算,横梁弯矩图,I25b,工字钢横梁,横梁上的弯曲正应力最大值,。,131,2I40a,工字钢纵梁,纵梁上的弯曲正应力最大值,，满足要求。,钢管立柱及混凝土基础计算从略,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,4.2,边跨直线现浇段支架检算,分别计算腹板，底板及翼缘板的截面面积，均取半个箱梁的截面，分成四部分,位置,腹板位置,(p,1,),底板位置,(p,2,),翼缘板位置,(p,3,),荷载值,72.8,37.6,13.0,施工人员、机具、堆料等（,q,1,）,振捣混凝土,(,q,2,),倾倒混凝土冲击荷载,(,q,3,),2.0,2.0,2.0,位置,腹板位置,(,p,1,),底板位置,(,p,2,),翼缘板位置,(,p,3,),荷载值,96.0,53.7,24.2,恒载,活载,荷载组合,143,144,145,146,位置,腹板,底板,翼缘板,计算跨度,l,(m),0.3,0.6,0.9,集中荷载值,P,(KN),11.52,6.42,4.32,最大弯矩值,M(,),0.875,1.308,1.523,最大剪力值,Q(KN),7.78,6.54,10.8,最大挠度,f,（,mm,）,0.1,0.28,0.97,容许挠度,f,（,mm,）,0.75,1.5,2.25,横向方木计算,147,148,149,150,151,152,5,、,钢栈桥的设计与计算,工程概况,153,154,主梁联结系结构图,全桥计算模型,155,墩号,自重（,KN,）,二期衡载（,KN,）,车道荷载（最大）（,KN,）,车道荷载（最小）（,KN,）,车辆荷载（最大）（,KN,）,车辆荷载（最小）（,KN,）,组合值（,KN,）,0#,40.50,116.57,897.71,-92.41,811.45,-83.86,1054.78,1#,左侧,77.00,222.28,1756.17,-812.56,1659.61,-746.83,2055.45,右侧,36.54,105.09,1612.95,-910.01,1486.83,-804.15,1754.59,2#,左侧,45.90,132.19,1612.36,-831.96,1468.10,-694.36,1790.45,右侧,51.94,149.73,1614.94,-816.67,1458.47,-697.57,1816.61,3#,左侧,47.45,136.75,1585.07,-791.50,1451.97,-661.92,1769.27,右侧,57.96,167.01,1564.49,-754.28,1403.82,-678.03,1789.45,4#,左侧,71.99,207.44,1430.87,-440.92,1289.72,-306.28,1710.30,右侧,-6.86,-18.72,763.59,-468.40,487.95,-357.28,738.01,合计,422.42,1218.4,12838.2,-5918.8,11518.0,-5030.3,14479.0,支座内力表（半桥）,156,第一跨跨中处上弦杆最大压应力为,159.7MPa,，,1#,支点处的最大拉应力为,113.9MPa,。,第一跨跨中处下弦杆的最大拉应力为,168.2MPa,，,1#,支点处的最大压应力为,-113.9MPa,。,157,158,159,第一跨,第二跨,第三跨,第四跨,静活载竖向位移,27.8,18.4,18.1,16.6,挠跨比,1/647,1/978,1/995,1/1084,主梁竖向位移表,160,161,162,163,164,6,、基坑的防护与稳定,6.1,深基坑的基本概念,包括稳定性验算、结构内力计算和变形计算,稳定性验算,是指分析土体或土体与围护结构一起保持稳定性的能力，包括整体稳定性、重力式挡墙的抗倾覆稳定及抗滑移稳定、坑底抗隆起稳定和抗渗流稳定等，基坑工程设计必须同时满足这几个方面的稳定性。,结构内力计算,为结构设计提供内力值，包括弯矩、剪力等，不同体系的围护结构，其内力计算的方法是不同的；由于围护结构常常是多次超静定的，计算内力时需要对具体围护结构进行简化，不同的简化方法得到的内力不会相同，需要根据工程经验加以判断；,变形计算,的目的则是为了减少对环境的影响，控制环境质量，变形计算内容包括围护结构的侧向位移、坑外地面的沉降和坑底隆起等项目。,165,整体,稳定性,边坡,稳定性计算,重力式围护结构,的整体稳定性计算,抗倾覆、抗水平滑动,稳定性,抗渗透破坏,稳定性,边坡稳定性验算：假定滑动面为圆弧，用条分法进行计算。不考虑土条间的作用力，最小安全系数为最危险滑动面。,重力式围护结构的整体稳定性：应考虑两种破坏模式，一种是滑动面通过挡墙的底部；另一种考虑圆弧切墙的整体稳定性，验算时需计算切墙阻力所产生的抗滑作用，即墙的抗剪强度所产生的抗滑力矩。,锚杆支护体系,的整体稳定性,土钉墙,的稳定性分析,基本原理可分为极限平衡法和有限元法，但实用的大多为极限平衡法。极限平衡法的关键是如何确定破裂面的形状，有些方法建立在圆弧滑动的假定基础上考虑土钉的抗力，其安全系数的计算公式和边坡稳定的计算公式类似，只是加上土钉力的作用。,166,验算,围护结构抗倾覆稳定性,的前提是需要确知围护结构的转点位置，在工程设计时为了简化的目的通常假定围护结构绕其前趾转动，得到相应的计算公式。,土钉墙的浅层破坏,抗隆起稳定性,：如果坑底发生过大的隆起，将会导致墙后地面下沉，影响环境安全。但抗隆起稳定性验算的方法很多，基本假定和思路不完全一样，计算的结果也就相差比较大。一般常用的方法，如地基承载力验算、踢脚稳定性验算、剪力平衡验算等。,地基承载力,验算,踢脚稳定性,验算：（即土压力平衡验算）,剪力平衡验算,抗渗透破坏,稳定性：主要表现为管涌、流土（俗称流砂）和突涌。这三种渗透破坏的机理是不同的，但在一些书籍中，将流土的验算叫作管涌验算，混淆了概念。,管涌,是指在渗透水流作用下，土中细粒在粗粒所形成的孔隙通道中被移动，流失，土的孔隙不断扩大，渗流量也随之加大，最终导致土体内形成贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象。而,流土,则是指在向上的渗流水流作用下，表层局部范围的土体和土颗粒同时发生悬浮、移动的现象。,167,围护结构内力计算,：主要是为了确定结构截面尺寸和配筋。,重力式,围护结构：其截面尺寸通过稳定性验算确定后，尚需对结构体的强度进行校验。,板式,围护结构：又称为板墙式或板桩式围护结构，包括分离式排桩、密排式排桩、板桩和地下连续墙等围护结构的型式。内容包括悬臂式、撑锚式两大类，从计算方法分可分为极限平衡法、有限元法两种，在有限元法中又可分为杆件系统有限元法和连续介质有限元法。,基坑变形估算,对环境的影响主要是基坑的变形，围护结构的水平位移和坑底的隆起变形过大，会引发墙后地面的下陷、相邻建筑物和地下管线的变形或开裂。因此必须估算基坑的变形，将变形控制在允许的范围内。但围护结构的变形计算比承载能力计算更为复杂，通常需要作许多简化假定才能求得变形值。,重力式围护结构,水平位移,计算：,悬臂支护桩,桩顶位移,计算,地表沉陷量,计算,坑底隆起,变形计算,168,7,、围堰的设计与施工,双壁钢围堰,刚度大，能承受向内向外的压力，结构相对稳定，也能为顶部施工平台提供支撑条件，但相对费用比较昂贵，回收率不高。,如某大桥桥址处,10m,范围内全部为淤泥质粘土，标高变更后降低，这就增加了围堰高度，一次投入资金比较大，且其主墩位于主航道，航运比较繁忙，钢围堰的就位、安装非常困难。,钢管桩锁口围堰,钢管桩围堰纵向刚度比较大，而且施工中也容易使钢管下打到地层中，但锁口封水比较难，安全系数不大。如本工程承台底标高在淤泥下,3.5m,左右，锁口在淤泥层中，不易封水。,工程概况,长江口某大桥的围堰设计方案,169,钢板桩围堰,钢板桩围堰是深水基础、基坑支护的很有效的，施工比较简单，结构受力明确的一种围堰形式。根据以上地质情况，淤泥层较厚，水深为,4.0m,，采用钢板桩围堰，施工中下打方便，靠锁口于淤泥中封水比较容易，成功率大，较以上两种费用低。而且长江口水位变化不明显，也没有海水的顶推，因此向外压力不用考虑。这也是钢板桩围堰与钢套箱围堰的差别。只是钢板桩围堰同以上两种方案比，钢板桩刚度小，需加强密内支撑。,170,围堰的组成结构,钢板桩围堰是由封底砼、内支撑、围囹堰体、导向结构组成。根据图纸提供的资料，承台底标高在淤泥层下,3.5m,，而且淤泥质亚粘土层深为,10.3m,水深,4.0m,。因此设钢板桩穿过淤泥，进入亚砂土,4.2m,进行验算，内支撑按堰体等弯矩并结合承台施工的实际情况分布。水流及行船浪击堰体按动水压力考虑。封底砼用,1.2m,厚,C20,。,围堰受力计算,171,根据地理、地质情况，对围堰的受力情况进行分析：,动水压力，取安全系数,2,。,围堰受力分析：围堰施工时，捶打钢板桩，内外压力相等。当围堰合拢后，围堰将水体分成内外两部分，外侧水为流动水，内侧为静水，围堰受外侧动水压力和浪击压。,当围堰施工完成后，进行清淤到封底砼底标高，这时围堰除受外侧动水浪击压力外，还受内外淤泥压力差。而且堰体存在由内外压力形成的倾翻力矩作用，为施工安全起见考虑围堰合拢后第一道支撑。,当水位到第二道支撑标高时，围堰反支撑受力稳定情况。清淤、抽水到第三道支撑标高时，围堰及支撑受力稳定情况验证。,封底砼施工完成后，等强度达到要求后，进行堰内抽水时，堰体的受力情况与支撑结构的验算。,封底稳定包括：水的浮力、动水压力与护筒围堰内侧的粘结情况，砼形成板的稳定。,172,围堰受力计算,整体抗浮计算,封底混凝土强度计算,173,围堰施工工序：,搭水中平台,-,下护筒,-,布钻机钻孔,-,桩砼施工结束,-,拆平台,-,围堰,-,第一道支撑,-,清淤泥到标高,-,封底混凝土,-,抽水,-,支撑,-,承台墩身施工。,174,