深圳市崗廈北綜合交通樞紐工程鋼便橋上部結(jié)構(gòu)鋼箱梁安裝臨時(shí)支架計(jì)算書(shū)編制：復(fù)核：審核：中國(guó)中鐵股份有限公司二〇一七年四月深圳市崗廈北綜合交通樞紐工程鋼便橋上部結(jié)構(gòu)鋼箱梁安裝臨時(shí)支架計(jì)算書(shū)第頁(yè)崗廈北鋼便橋上部結(jié)構(gòu)鋼箱梁安裝臨時(shí)支架計(jì)算書(shū)參考資料及規(guī)范（1）深圳市崗廈北綜合交通樞紐工程施工圖設(shè)計(jì)文件（2）設(shè)計(jì)院提供的工程地質(zhì)縱斷面圖、實(shí)測(cè)橋位處地質(zhì)物理參數(shù)資料。（3）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）（4）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50017-2003）（5《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130—2004）。（6）《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》。工程概述根據(jù)設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸條件，鋼便橋縱橋向劃分成11段，長(zhǎng)度分別為18.75m+18m+20m+24m+22+12m+14m+24m+1.5m+22.5m+12.75m。全橋由兩幅鋼箱梁組成，單幅鋼便橋橫橋向1#-8#、10#-11#節(jié)段劃分為5個(gè)塊段，寬度分別為：2個(gè)1.7m翼緣懸挑塊段（H1）+2個(gè)3.6m箱室塊段（H2）+1個(gè)1.7m橫隔塊段（H3），9#節(jié)段為合攏節(jié)段，不進(jìn)行塊段劃分。根據(jù)上述梁段節(jié)段劃分情況全橋共劃分為102個(gè)塊段，具體節(jié)段劃分見(jiàn)詳下圖。圖2-1鋼便橋橫向分段示意圖(單位：mm)圖2-2鋼便橋節(jié)段劃分示意圖(單位：mm)表2-1鋼便橋單幅鋼箱梁吊裝節(jié)段重量統(tǒng)計(jì)表節(jié)段編號(hào)塊段編號(hào)塊段規(guī)格（長(zhǎng)×寬×高）塊段數(shù)量（件）塊段單重（t）節(jié)段總重量(t)備注A（1#）H118.75×1.7×1.828.75116.7H218.75×3.6×1.8243.7H318.75×1.7×1.8111.8B（2#）H118×1.7×1.828.56116.72H218×3.6×1.8243.6H318×1.7×1.8112.4C（3#）H120×1.7×1.829.1118.9H220×3.6×1.8244.5H320×1.7×1.8111.7D（4#）H124×1.7×1.8211.2149.7H224×3.6×1.8256H324×1.7×1.8115.3E（5#）H122×1.7×1.8210131H222×3.6×1.8249H322×1.7×1.8113F（6#）H112×1.7×1.825.5573H212×3.6×1.8227.2H312×1.7×1.817.5G（7#）H114×1.7×1.826.6791.18H214×3.6×1.8234.05H314×1.7×1.819.74H（8#）H124×1.7×1.8210.47135.04H224×3.6×1.8250.15H324×1.7×1.8113.8I（9#）H1.5×12×1.819.979.97J（10#）H122.5×1.7×1.8210.48140.71H222.5×3.6×1.8252.67H322.5×1.7×1.8114.41K（11#）H112.75×1.7×1.826104.58H212.75×3.6×1.8241.06H312.75×1.7×1.8110.46全橋縱向連接板、螺栓重量（噸）72件/505套1.631單幅小計(jì)（噸）51片1189.131全橋合計(jì)（噸）102片2378.262施工方案表3SEQ表\*ARABIC\s11鋼便橋吊裝順序表安裝順序施工方法節(jié)段步驟一滿堂式碗扣支架+吊車(chē)塊段吊裝4#節(jié)段步驟二滿堂式碗扣支架+少支架鋼管法+吊車(chē)（400t汽車(chē)吊、260t履帶吊）塊段吊裝3#節(jié)段、5#節(jié)段——11#節(jié)段——2#、10#節(jié)段——1#節(jié)段步驟三少支架鋼管法+SPMT/模塊車(chē)節(jié)段運(yùn)架法6#-7#（組拼節(jié)段）、8#節(jié)段步驟四少支架鋼管法+吊車(chē)節(jié)段吊裝9#（合攏段）計(jì)算參數(shù)取值臨時(shí)支墩的材料采用Q235B，按《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》可得鋼材容許應(yīng)力值如下表所示。表4SEQ表\*ARABIC\s21材料特性材質(zhì)軸向應(yīng)力允許值彎曲應(yīng)力允許值抗剪應(yīng)力允許值[τ]容許撓度值Q235B140MPa145MPa85MPaL/40016Mn200MPa210MPa120MPaL/400L為梁自由長(zhǎng)度。臨時(shí)組樁荷載分析恒載恒載主要為支撐架自重荷載，由于計(jì)算采用軟件計(jì)算，自重荷載在軟件中自動(dòng)添加。施工荷載根據(jù)鋼管支架搭設(shè)情況，支架最大跨度鋼箱梁6#-7#組合節(jié)段為26m，8#組合節(jié)段跨度為24m，6#-8#組合節(jié)段鋼箱梁主要采用模塊車(chē)整體運(yùn)輸安裝，因此選擇6#-8#支架進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)鋼便橋6#-7#和8#組合節(jié)段安裝均8個(gè)支點(diǎn)受力支撐，計(jì)算時(shí)按最危險(xiǎn)的三點(diǎn)受力考慮，并考慮1.2的不平衡系數(shù)，具體受力情況如下表。支架編號(hào)部位鋼梁編號(hào)塊段編號(hào)鋼梁重量（t）單點(diǎn)受力（t）6#支架支架左側(cè)5#梁段H1104H24919.6H3135.2支架右側(cè)6#-7#組合段組合式164.4865.797#支架支架左側(cè)6#-7#組合段組合式164.4865.79支架右側(cè)8#組合段組合式137.7455.18#支架支架左側(cè)8#組合段組合式137.7455.1支架右側(cè)9-10#梁段H111.24.48H25622.4H315.36.12注：?jiǎn)吸c(diǎn)受力按3點(diǎn)考慮，并考慮了1.2倍動(dòng)載系數(shù)。風(fēng)荷載按照50年一遇的基本風(fēng)壓計(jì)算，根據(jù)深圳市取基本風(fēng)壓wo=0.45KN/m2。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)載值計(jì)算公式：Wk=βzυsυzWo其中：υs風(fēng)荷載體型系數(shù)，參考規(guī)范，選取為0.6；系數(shù)υz風(fēng)壓高度變化，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)地面類型D，離地面高度5m選擇υz=0.62；βz高5處的風(fēng)振系數(shù)選取1.1。因此，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓：Wk=0.45×1.1×0.6×0.62=0.184KN/m2現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)荷載僅考慮橫橋向位置。建模計(jì)算采用Midascivil對(duì)6#-8#支架進(jìn)行整體建模計(jì)算。邊界條件分配梁與下面鋼管支架接觸點(diǎn)的連接采用剛性連接模擬，材料選擇為Q235，鋼管支架最下端視為固接地面。荷載工況臨時(shí)支撐架計(jì)算采用容許應(yīng)力值法進(jìn)行計(jì)算，荷載工況組合如下所示：支架自重+鋼箱梁荷載+風(fēng)荷載（鋼箱梁5#-10#節(jié)段安裝時(shí)）；有限元模型模型如下所示：圖STYLEREF1\s516#、7#、8#支架有限元模型載荷主要是風(fēng)載和鋼箱梁吊裝載荷，具體如下所示：圖STYLEREF1\s52箱梁安裝時(shí)載荷圖STYLEREF1\s53風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)分析主要分析鋼管和分配梁的變形和應(yīng)力，結(jié)果如下所示：圖STYLEREF1\s54吊裝過(guò)程中?219鋼管的變形圖STYLEREF1\s55吊裝過(guò)程中45a工字鋼變形圖STYLEREF1\s56吊裝過(guò)程中?609鋼管的變形由變形圖可知，最大變形為工字鋼橫梁1.5mm<1.45m/400=3.6mm,結(jié)構(gòu)滿足要求。結(jié)構(gòu)應(yīng)力如下所示：圖STYLEREF1\s57吊裝過(guò)程中臨時(shí)支架組合應(yīng)力圖圖STYLEREF1\s58軸向應(yīng)力圖STYLEREF1\s59彎曲應(yīng)力圖STYLEREF1\s510剪切應(yīng)力如上圖所示，最大軸向應(yīng)力為121.7MPa<140MPa，最大彎曲應(yīng)力為31.18MPa<145MPa；剪切應(yīng)力為10.6MPa<85MPa。因此滿足要求。風(fēng)載、吊裝載荷下的屈曲穩(wěn)定如下所示：STYLEREF1\s511該載荷下的模態(tài)1下的屈曲分析如上圖可知，在該工況下的屈曲穩(wěn)定系數(shù)31.9。屈曲特征值如下所示：STYLEREF1\s512屈曲穩(wěn)定系數(shù)如上圖所示，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生屈曲失穩(wěn)。支反力如下所示：STYLEREF1\s513鋼管支架支反力如圖所示，最大支反力67.5t，無(wú)負(fù)方向的支反力，因此不會(huì)發(fā)生傾覆?；A(chǔ)根據(jù)上面計(jì)算7#支架基礎(chǔ)受力最大，7#鋼管支撐柱基礎(chǔ)布置于深南大道中間綠化帶位置，應(yīng)先進(jìn)行整平處理后再進(jìn)行基礎(chǔ)澆筑，并于鋼便橋橋墩基礎(chǔ)同時(shí)施工，基礎(chǔ)為C25混凝土承臺(tái)，結(jié)構(gòu)尺寸為9.9m×3.5m×0.5m，混凝土承臺(tái)上預(yù)埋0.9m×0.9m×0.16m鋼板，預(yù)埋鋼板通過(guò)Φ16鋼筋錨固，鋼管支撐柱焊接于預(yù)埋鋼板上?；炷粱A(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算：滿足要求?；炷粱A(chǔ)傳遞至地基承載應(yīng)力要求為：混凝土基礎(chǔ)施工前，應(yīng)對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)滿足設(shè)計(jì)要求后方能進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)施工。臨時(shí)碗扣支架計(jì)算計(jì)算內(nèi)容1、碗扣支架強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。2、地基基礎(chǔ)及承載力計(jì)算。碗扣支架設(shè)計(jì)基本構(gòu)造澆筑砼墊層，擱置支架底托，搭設(shè)碗扣支架，放置頂托，頂托上縱橋向放置100mm×150mm方木，作為鋼箱梁節(jié)段拼裝支撐結(jié)構(gòu)。荷載傳遞路線荷載傳遞路線：鋼箱梁底板→縱向方木→支架頂托→支架立柱→底托→地基。支架結(jié)構(gòu)布置現(xiàn)場(chǎng)由于既有地鐵2號(hào)線外部條件限制，需在鋼便橋上部結(jié)構(gòu)鋼箱梁3#、4#節(jié)段設(shè)計(jì)位置搭設(shè)滿堂式支架，在施工現(xiàn)場(chǎng)采用吊裝進(jìn)行分段小塊件組拼安裝，具體支架布置結(jié)構(gòu)圖如下。碗扣支架順橋向布置圖碗扣支架橫橋向布置圖碗扣支架平面布置圖梁段橫向劃分布置圖現(xiàn)場(chǎng)鋼箱梁3#、4#節(jié)段采用分段分塊進(jìn)行組拼安裝，組拼順序依次為底板、橫隔板、縱向腹板、頂板等。箱梁段底板正下方布置滿堂式碗扣支架，立桿步距、縱向、橫向間距均為60㎝；兩側(cè)懸挑段、中間連接段均在底板橫梁位置布置局部碗扣支架，立桿步距、縱向、橫向間距均為60㎝。支架強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算荷載1）鋼箱梁荷載：鋼箱梁節(jié)段4#節(jié)段中H2塊段重約56t，H2塊段底板下方共布置174根鋼管，單根鋼管承受荷載為0.322t；H1、H3塊段中最重為H3重約15.3t，其正下方共布置54根鋼管，這里僅考慮18根鋼管受力，即單根鋼管承受荷載為0.85t；所以H3為最不利組拼塊段。2）人員、機(jī)具、方木荷載：每根鋼管考慮承受荷載為50kg。單根鋼管受力計(jì)算荷載：G=1.2*（0.85+0.05）=10.8KN強(qiáng)度驗(yàn)算支架采用扣碗式鋼管支架，支架鋼管截面幾何特性如下：直徑φ=48mm壁厚δ=3.5mm截面積A=4.89cm2，I=π/64（484-414）=12.187cm4設(shè)計(jì)立桿步距=60cm根據(jù)規(guī)范要求，立桿步距為0.6m時(shí)，立桿允許承載力為[R]=40KN所以，[R]=40KN＞G=10.8KN，所以強(qiáng)度滿足要求。基礎(chǔ)檢算混凝土基礎(chǔ)驗(yàn)算支架基礎(chǔ)承受鋼梁重量、機(jī)具荷載和鋼管重量。分析得，單根鋼管傳遞至混凝土面最大荷載為：10.8+0.5=11.3KN，現(xiàn)場(chǎng)混凝土基礎(chǔ)采用C20混凝土，厚100mm，鋼管立桿底托截面為12㎝×12㎝?；A(chǔ)表面受壓：11.3/（0.12*0.12）=777.78Kpa，混凝土支撐面滿足要求。地基承載力驗(yàn)算據(jù)既有地鐵2號(hào)線條件限制，外部荷載對(duì)其應(yīng)力不大于10Kpa；地鐵上方現(xiàn)場(chǎng)混凝土基礎(chǔ)為長(zhǎng)40m×寬25m×厚0.1m；混凝土基礎(chǔ)直接承受鋼箱梁3#、4#節(jié)段長(zhǎng)度按40m計(jì)，重約5319KN，支架重約1000KN。所以地基承載力為：σ=N/A=（25*40*0.1*25+5319+1000）/（25*40）=8.82Kpa＜[f]=10Kpa，地基承載力符合要求。經(jīng)以上計(jì)算，本橋碗扣支架符合要求。鋼箱梁吊裝用20t吊耳驗(yàn)算鋼箱梁4#節(jié)段中H2塊段為最大吊裝塊段，重約56t，其他節(jié)段鋼箱梁吊裝塊段吊裝重量均小于該吊裝塊段，所以H2為最不利吊裝塊段，吊耳設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參照此吊裝塊段進(jìn)行設(shè)計(jì)。4#節(jié)段中H2塊段吊裝示意圖如下所示。根據(jù)塊段吊裝示意圖和最大塊段重量56t可知，計(jì)算時(shí)按3點(diǎn)受力計(jì)算，單個(gè)吊耳豎向受力為18.667t，按20t吊耳設(shè)計(jì)，縱橋向剪力11.405t，橫橋向剪力1.806t。吊耳材料的選擇選擇q345材料。拉曼公式校核吊耳板孔強(qiáng)度板孔強(qiáng)度滿足要求。—板孔壁承壓應(yīng)力，MPa； P—吊耳板所受外力，200000N；δ—板孔壁厚度，40（20+10+10）mm；d—板孔孔徑，66mm；r—板孔半徑，33mm；—吊耳板材料抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，115N/mm2；吊耳的焊縫校核1）、單個(gè)吊點(diǎn)豎向和橫橋向受力主要由橫橋向吊耳板承受荷載。（1）豎向受力單條焊縫受力為10t,焊腳尺寸高為8mm。正面角焊縫：（2）吊耳板橫橋向剪力為1.806t,焊腳尺寸高為8mm。橫橋向角焊縫：在各種力的綜合作用下，共同作用處：計(jì)算得：2）、單個(gè)吊點(diǎn)縱橋向剪力主要由4根縱橋向加勁板承受荷載，吊耳板縱橋向受力為11.405t,焊腳尺寸高為8mm。焊縫強(qiáng)度均滿足要求—垂直于焊縫方向的應(yīng)力，MPa；—沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力，MPa；N—焊縫受力，其中k=1.4為可變載荷分項(xiàng)系數(shù)，N;—角焊縫的計(jì)算厚度，，為焊角尺寸，mm；—角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，取角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度減去，mm；—角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)增大系數(shù)，取；—角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，160N/mm2鋼箱梁吊裝塊段剛度驗(yàn)算經(jīng)對(duì)鋼箱梁吊裝塊段H1、H2、H3采用4個(gè)吊點(diǎn)安裝進(jìn)行計(jì)算，其中吊裝塊段H1、H3剛度不能滿足現(xiàn)場(chǎng)吊裝，變形量較大，需對(duì)全橋H1、H3塊段進(jìn)行加強(qiáng)和增加臨時(shí)吊耳輔助進(jìn)行吊裝。這里以最大4#吊裝節(jié)段的中間塊H3、懸挑跨H1進(jìn)行加強(qiáng)計(jì)算。其余節(jié)段的中間塊和懸挑塊均參照此節(jié)段進(jìn)行加強(qiáng)和增加吊耳。中間塊剛度檢算（1）建立4#吊裝節(jié)段的中間塊H3模型，中間塊H3重約13.6t，考慮4個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行起吊安裝作業(yè)，同時(shí)考慮因吊索起吊角度附加給鋼箱梁橫橋向水平力0.5t，縱橋向水平力2.7t。4吊點(diǎn)模型建立4吊點(diǎn)變形計(jì)算結(jié)果計(jì)算中可以看出，鋼箱梁中間塊H3的橫橋向變形值為2.7mm，縱橋向變形值為330mm、豎向變形值為325mm不滿足規(guī)范要求。（2）考慮增加2個(gè)臨時(shí)吊點(diǎn)，共6個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行起吊安裝作業(yè)，同時(shí)考慮因吊索起吊角度附加給鋼箱梁橫橋向水平力0.5t，縱橋向水平力2.7t。6吊點(diǎn)模型建立6吊點(diǎn)變形計(jì)算結(jié)果計(jì)算中可以看出，鋼箱梁中間塊H3的橫橋向變形值為0.126mm，縱橋向變形值為9.2mm、豎向變形值為19.6mm不滿足規(guī)范要求。（3）考慮增加2根25a工字鋼縱梁，然后4吊點(diǎn)進(jìn)行起吊安裝作業(yè)，同時(shí)考慮因吊索起吊角度附加給鋼箱梁橫橋向水平力0.5t，縱橋向水平力2.7t。4吊點(diǎn)+2根25a工字鋼縱梁模型建立4吊點(diǎn)+2根25a工字鋼縱梁吊裝變形計(jì)算結(jié)果計(jì)算中可以看出，鋼箱梁中間塊H3的橫橋向變形值為1.28mm，縱橋向變形值為13.8mm、豎向變形值為120.7mm不滿足規(guī)范要求。（4）考慮增加2根25a工字鋼縱梁+2個(gè)臨時(shí)吊點(diǎn)，然后進(jìn)行起吊安裝作業(yè)，同時(shí)考慮因吊索起吊角度附加給鋼箱梁橫橋向水平力0.5t，縱橋向水平力2.7t。6吊點(diǎn)+2根25a工字鋼縱梁模型建立6吊點(diǎn)+2根25a工字鋼縱梁吊裝變形計(jì)算結(jié)果計(jì)算中可以看出，鋼箱梁中間塊H3的橫橋向變形值為0.16mm，縱橋向變形值為0.93mm、豎向變形值為7.4mm滿足規(guī)范要求。懸挑塊剛度檢算（1）建立4#吊裝節(jié)段的懸挑塊H1模型，懸挑塊H1重約13.6t，考慮4個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行起吊安裝作業(yè)，同時(shí)考慮因吊索起吊角度附加給鋼箱梁橫橋向水平力0.3t，縱橋向水平力2.2t。4吊點(diǎn)模型