潘家坝支架计算书

方真貌

摘 要：文章以潘家坝特大桥跨越高速公路处混凝土连续箱梁施工满堂支架设计为例子，介绍了钢管拱系梁中纵梁、钢管立柱、钢管立柱基础及分配梁的检算方法，主要是在施工荷载作用下钢材的轴向应力、弯曲应力、剪应力和挠度的检算。

关键词：钢管拱系梁；钢材；轴向应力；弯曲应力；剪应力；挠度；检算

1 计算依据

1.1 拟采用的支架荷载

1.1.1 荷载分类

钢管拱系梁施工过程中考虑的各部门施工荷载（顺桥荷载）为：

钢结构拱肋部分：Q1=4.4t/m；拱肋施工支架：Q2=0.15t/m；混凝土箱梁：Q31=104t/m（拱座范围长12.98m），Q32=65.4t/m（其他段）；混凝土箱梁模板：Q4=10.84t/m（系梁荷载的10%）；混凝土箱梁支架：Q5=14.5t/m（系梁荷载的15%）；施工活荷载：Q6=0.2t/m（40人、20台设备，未考虑吊车上桥作业）。

1.1.2 荷载组合

（1）支架纵梁计算

考虑混凝土箱梁张拉后，箱梁以上的拱肋和拱支架荷载由混凝土箱梁传递到两侧桥墩，故不考虑拱支架、拱肋对纵梁的作用。荷载组合考虑为混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷载组合。

QA1=Q31+Q4+Q5+Q6=104+10.8+14.5+0.2=1295kN/m；

QA2=Q32+Q4+Q5+Q6=65.4+10.8+14.5+0.2=909kN/m；

（2）支架立柱计算

考虑全部荷载由钢管立柱承担，荷载组合考虑为拱肋、拱支架、混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷载组合。

QB1=Q1+Q2+Q31+Q4+Q5+Q6=4.4+0.15+104+10.84+14.5+0.2=1341kN/m；

QB2=Q1+Q2+Q32+Q4+Q5+Q6=4.4+0.15+65.4+10.84+14.5+0.2=955kN/m；

1.2 《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB1002.2-2005）

按照施工荷载考虑，钢材容许应力提高1.3倍。

钢材的轴向应力：Q235：135*1.3=175.5MPa

Q345：200*1.3=260MPa

钢材弯曲容许应力：Q235：140*1.3=182MPa

Q345：210*1.3=273MPa

钢材剪应力：Q235：80*1.3=104MPa

Q345：120*1.3=156MPa

绕度容许值：f≤l/450

1.3 荷载及结构计算

工字钢纵梁按照支撑于相邻分配梁的简支梁计算；分配梁按照支撑于相邻立柱的简支梁计算；立柱按照中心受压构件考虑；结构荷载按照所承担的面积进行分配。

2 结构检算

2.1 纵梁检算

根据潘家坝特大桥的现场情况，高速公路预留两个方向各8.3米的净宽，利用高速公路两侧应急停车道及中间隔离带施作基础和立柱，顺高速公路方向设置分配梁，垂直高速公路方向安装工字钢横梁，作为公路范围系梁承载结构。QA2荷载作用下横桥向跨度设置。公路面以外的系梁下设置顺桥向纵梁，垂直系梁方向设置分配梁，分配梁下设钢管立柱及基础。验算QA1荷载作用下顺桥向4.33m跨度的纵梁设置，验算QA2荷载作用下顺桥向6m跨度的纵梁设置。

2.1.1 QA2荷载作用下横桥向跨度设置

取顺桥方向1米为研究结构单元，横桥向荷载为Q横=QA2/L=59kN/m。

单位：长度：m；荷载-kN/m；剪力-kN；弯矩-kN·m

热轧普通工字钢：I56b，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix= 68503.00cm4，取4根，（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=102.80<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=12.59<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=24.84

每延长米配4根工字钢。

2.1.2 QA2荷载作用下6.0m跨纵梁

热轧普通工字钢： I56b，钢材牌号： Q235，截面惯性矩： Ix = 68503.00cm4，取12根，（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=139.32<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=33.22<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=8.88

纵梁配置12根工字钢I56b。

2.1.3 QA1荷载作用下4.33m跨纵梁

热轧普通工字钢：I56b，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix=68503.00cm4，取12根（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=103.40<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=34.16<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=3.43

纵梁配置10根工字钢I56b。

2.2 钢管立柱检算

2.3 钢管柱基础检算

位于高速公路隔离带上的基础计算：考虑设置柱下条形基础，基础宽为1.1米，单桩竖向力为2995.97kN。混凝土基础高1.5米。地基承载力特征值需要大于619kPa。现场开挖后进行验槽。

位于高速公路应急停车道上的基础计算：设置混凝土块基础，基础宽为2米，长为2.8米，混凝土块基础高1米。单桩竖向力为3376kN。路面地基承载力需要大于600kPa。基础安装时铺设砂浆保证的基础平整。

高速公路以外基础，设置柱下独立基础，基础宽1.5米，长2.0米，高1.0米，单桩竖向承载力为1828.7kN。地基承载力特征值需要大于609.66kPa，现场开挖后进行验槽。

2.4 分配梁检算

选择中翼缘H型钢：HM 440x300x11/18，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix=511749.0cm4。

正应力：f=Mx/（Wnx）=92.05<140*1.3*0.9=163.8N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=26.22<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=2.44

4根H型钢组成品字形型满足要求。

参考文献

[1]TB10002.1-2005.铁路桥涵设计基本规范[S].

[2]TB10002.5-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范[S].

摘 要：文章以潘家坝特大桥跨越高速公路处混凝土连续箱梁施工满堂支架设计为例子，介绍了钢管拱系梁中纵梁、钢管立柱、钢管立柱基础及分配梁的检算方法，主要是在施工荷载作用下钢材的轴向应力、弯曲应力、剪应力和挠度的检算。

关键词：钢管拱系梁；钢材；轴向应力；弯曲应力；剪应力；挠度；检算

1 计算依据

1.1 拟采用的支架荷载

1.1.1 荷载分类

钢管拱系梁施工过程中考虑的各部门施工荷载（顺桥荷载）为：

钢结构拱肋部分：Q1=4.4t/m；拱肋施工支架：Q2=0.15t/m；混凝土箱梁：Q31=104t/m（拱座范围长12.98m），Q32=65.4t/m（其他段）；混凝土箱梁模板：Q4=10.84t/m（系梁荷载的10%）；混凝土箱梁支架：Q5=14.5t/m（系梁荷载的15%）；施工活荷载：Q6=0.2t/m（40人、20台设备，未考虑吊车上桥作业）。

1.1.2 荷载组合

（1）支架纵梁计算

考虑混凝土箱梁张拉后，箱梁以上的拱肋和拱支架荷载由混凝土箱梁传递到两侧桥墩，故不考虑拱支架、拱肋对纵梁的作用。荷载组合考虑为混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷载组合。

QA1=Q31+Q4+Q5+Q6=104+10.8+14.5+0.2=1295kN/m；

QA2=Q32+Q4+Q5+Q6=65.4+10.8+14.5+0.2=909kN/m；

（2）支架立柱计算

考虑全部荷载由钢管立柱承担，荷载组合考虑为拱肋、拱支架、混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷载组合。

QB1=Q1+Q2+Q31+Q4+Q5+Q6=4.4+0.15+104+10.84+14.5+0.2=1341kN/m；

QB2=Q1+Q2+Q32+Q4+Q5+Q6=4.4+0.15+65.4+10.84+14.5+0.2=955kN/m；

1.2 《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB1002.2-2005）

按照施工荷载考虑，钢材容许应力提高1.3倍。

钢材的轴向应力：Q235：135*1.3=175.5MPa

Q345：200*1.3=260MPa

钢材弯曲容许应力：Q235：140*1.3=182MPa

Q345：210*1.3=273MPa

钢材剪应力：Q235：80*1.3=104MPa

Q345：120*1.3=156MPa

绕度容许值：f≤l/450

1.3 荷载及结构计算

工字钢纵梁按照支撑于相邻分配梁的简支梁计算；分配梁按照支撑于相邻立柱的简支梁计算；立柱按照中心受压构件考虑；结构荷载按照所承担的面积进行分配。

2 结构检算

2.1 纵梁检算

根据潘家坝特大桥的现场情况，高速公路预留两个方向各8.3米的净宽，利用高速公路两侧应急停车道及中间隔离带施作基础和立柱，顺高速公路方向设置分配梁，垂直高速公路方向安装工字钢横梁，作为公路范围系梁承载结构。QA2荷载作用下横桥向跨度设置。公路面以外的系梁下设置顺桥向纵梁，垂直系梁方向设置分配梁，分配梁下设钢管立柱及基础。验算QA1荷载作用下顺桥向4.33m跨度的纵梁设置，验算QA2荷载作用下顺桥向6m跨度的纵梁设置。

2.1.1 QA2荷载作用下横桥向跨度设置

取顺桥方向1米为研究结构单元，横桥向荷载为Q横=QA2/L=59kN/m。

单位：长度：m；荷载-kN/m；剪力-kN；弯矩-kN·m

热轧普通工字钢：I56b，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix= 68503.00cm4，取4根，（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=102.80<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=12.59<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=24.84

每延长米配4根工字钢。

2.1.2 QA2荷载作用下6.0m跨纵梁

热轧普通工字钢： I56b，钢材牌号： Q235，截面惯性矩： Ix = 68503.00cm4，取12根，（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=139.32<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=33.22<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=8.88

纵梁配置12根工字钢I56b。

2.1.3 QA1荷载作用下4.33m跨纵梁

热轧普通工字钢：I56b，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix=68503.00cm4，取12根（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=103.40<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=34.16<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=3.43

纵梁配置10根工字钢I56b。

2.2 钢管立柱检算

2.3 钢管柱基础检算

位于高速公路隔离带上的基础计算：考虑设置柱下条形基础，基础宽为1.1米，单桩竖向力为2995.97kN。混凝土基础高1.5米。地基承载力特征值需要大于619kPa。现场开挖后进行验槽。

位于高速公路应急停车道上的基础计算：设置混凝土块基础，基础宽为2米，长为2.8米，混凝土块基础高1米。单桩竖向力为3376kN。路面地基承载力需要大于600kPa。基础安装时铺设砂浆保证的基础平整。

高速公路以外基础，设置柱下独立基础，基础宽1.5米，长2.0米，高1.0米，单桩竖向承载力为1828.7kN。地基承载力特征值需要大于609.66kPa，现场开挖后进行验槽。

2.4 分配梁检算

选择中翼缘H型钢：HM 440x300x11/18，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix=511749.0cm4。

正应力：f=Mx/（Wnx）=92.05<140*1.3*0.9=163.8N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=26.22<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=2.44

4根H型钢组成品字形型满足要求。

参考文献

[1]TB10002.1-2005.铁路桥涵设计基本规范[S].

[2]TB10002.5-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范[S].

摘 要：文章以潘家坝特大桥跨越高速公路处混凝土连续箱梁施工满堂支架设计为例子，介绍了钢管拱系梁中纵梁、钢管立柱、钢管立柱基础及分配梁的检算方法，主要是在施工荷载作用下钢材的轴向应力、弯曲应力、剪应力和挠度的检算。

关键词：钢管拱系梁；钢材；轴向应力；弯曲应力；剪应力；挠度；检算

1 计算依据

1.1 拟采用的支架荷载

1.1.1 荷载分类

钢管拱系梁施工过程中考虑的各部门施工荷载（顺桥荷载）为：

钢结构拱肋部分：Q1=4.4t/m；拱肋施工支架：Q2=0.15t/m；混凝土箱梁：Q31=104t/m（拱座范围长12.98m），Q32=65.4t/m（其他段）；混凝土箱梁模板：Q4=10.84t/m（系梁荷载的10%）；混凝土箱梁支架：Q5=14.5t/m（系梁荷载的15%）；施工活荷载：Q6=0.2t/m（40人、20台设备，未考虑吊车上桥作业）。

1.1.2 荷载组合

（1）支架纵梁计算

考虑混凝土箱梁张拉后，箱梁以上的拱肋和拱支架荷载由混凝土箱梁传递到两侧桥墩，故不考虑拱支架、拱肋对纵梁的作用。荷载组合考虑为混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷载组合。

QA1=Q31+Q4+Q5+Q6=104+10.8+14.5+0.2=1295kN/m；

QA2=Q32+Q4+Q5+Q6=65.4+10.8+14.5+0.2=909kN/m；

（2）支架立柱计算

考虑全部荷载由钢管立柱承担，荷载组合考虑为拱肋、拱支架、混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷载组合。

QB1=Q1+Q2+Q31+Q4+Q5+Q6=4.4+0.15+104+10.84+14.5+0.2=1341kN/m；

QB2=Q1+Q2+Q32+Q4+Q5+Q6=4.4+0.15+65.4+10.84+14.5+0.2=955kN/m；

1.2 《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB1002.2-2005）

按照施工荷载考虑，钢材容许应力提高1.3倍。

钢材的轴向应力：Q235：135*1.3=175.5MPa

Q345：200*1.3=260MPa

钢材弯曲容许应力：Q235：140*1.3=182MPa

Q345：210*1.3=273MPa

钢材剪应力：Q235：80*1.3=104MPa

Q345：120*1.3=156MPa

绕度容许值：f≤l/450

1.3 荷载及结构计算

工字钢纵梁按照支撑于相邻分配梁的简支梁计算；分配梁按照支撑于相邻立柱的简支梁计算；立柱按照中心受压构件考虑；结构荷载按照所承担的面积进行分配。

2 结构检算

2.1 纵梁检算

根据潘家坝特大桥的现场情况，高速公路预留两个方向各8.3米的净宽，利用高速公路两侧应急停车道及中间隔离带施作基础和立柱，顺高速公路方向设置分配梁，垂直高速公路方向安装工字钢横梁，作为公路范围系梁承载结构。QA2荷载作用下横桥向跨度设置。公路面以外的系梁下设置顺桥向纵梁，垂直系梁方向设置分配梁，分配梁下设钢管立柱及基础。验算QA1荷载作用下顺桥向4.33m跨度的纵梁设置，验算QA2荷载作用下顺桥向6m跨度的纵梁设置。

2.1.1 QA2荷载作用下横桥向跨度设置

取顺桥方向1米为研究结构单元，横桥向荷载为Q横=QA2/L=59kN/m。

单位：长度：m；荷载-kN/m；剪力-kN；弯矩-kN·m

热轧普通工字钢：I56b，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix= 68503.00cm4，取4根，（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=102.80<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=12.59<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=24.84

每延长米配4根工字钢。

2.1.2 QA2荷载作用下6.0m跨纵梁

热轧普通工字钢： I56b，钢材牌号： Q235，截面惯性矩： Ix = 68503.00cm4，取12根，（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=139.32<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=33.22<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=8.88

纵梁配置12根工字钢I56b。

2.1.3 QA1荷载作用下4.33m跨纵梁

热轧普通工字钢：I56b，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix=68503.00cm4，取12根（整体稳定控制应力，为确保整体稳定，工字钢间横向1.5m设置檩条，整体稳定应力折减系数取0.808）。

正应力：f=Mx/（Wnx）=103.40<140*1.3*0.808=147.06N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=34.16<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=3.43

纵梁配置10根工字钢I56b。

2.2 钢管立柱检算

2.3 钢管柱基础检算

位于高速公路隔离带上的基础计算：考虑设置柱下条形基础，基础宽为1.1米，单桩竖向力为2995.97kN。混凝土基础高1.5米。地基承载力特征值需要大于619kPa。现场开挖后进行验槽。

位于高速公路应急停车道上的基础计算：设置混凝土块基础，基础宽为2米，长为2.8米，混凝土块基础高1米。单桩竖向力为3376kN。路面地基承载力需要大于600kPa。基础安装时铺设砂浆保证的基础平整。

高速公路以外基础，设置柱下独立基础，基础宽1.5米，长2.0米，高1.0米，单桩竖向承载力为1828.7kN。地基承载力特征值需要大于609.66kPa，现场开挖后进行验槽。

2.4 分配梁检算

选择中翼缘H型钢：HM 440x300x11/18，钢材牌号：Q235，截面惯性矩：Ix=511749.0cm4。

正应力：f=Mx/（Wnx）=92.05<140*1.3*0.9=163.8N/mm2。

剪应力：fv=VS/It=26.22<80*1.3=104N/mm2。

挠度：B=5QL4/384EI=2.44

4根H型钢组成品字形型满足要求。

参考文献

[1]TB10002.1-2005.铁路桥涵设计基本规范[S].

[2]TB10002.5-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范[S].