潘家壩支架計算書

方真貌

摘 要：文章以潘家壩特大橋跨越高速公路處混凝土連續箱梁施工滿堂支架設計為例子，介紹了鋼管拱系梁中縱梁、鋼管立柱、鋼管立柱基礎及分配梁的檢算方法，主要是在施工荷載作用下鋼材的軸向應力、彎曲應力、剪應力和撓度的檢算。

關鍵詞：鋼管拱系梁；鋼材；軸向應力；彎曲應力；剪應力；撓度；檢算

1 計算依據

1.1 擬采用的支架荷載

1.1.1 荷載分類

鋼管拱系梁施工過程中考慮的各部門施工荷載（順橋荷載）為：

鋼結構拱肋部分：Q1=4.4t/m；拱肋施工支架：Q2=0.15t/m；混凝土箱梁：Q31=104t/m（拱座范圍長12.98m），Q32=65.4t/m（其他段）；混凝土箱梁模板：Q4=10.84t/m（系梁荷載的10%）；混凝土箱梁支架：Q5=14.5t/m（系梁荷載的15%）；施工活荷載：Q6=0.2t/m（40人、20臺設備，未考慮吊車上橋作業）。

1.1.2 荷載組合

（1）支架縱梁計算

考慮混凝土箱梁張拉后，箱梁以上的拱肋和拱支架荷載由混凝土箱梁傳遞到兩側橋墩，故不考慮拱支架、拱肋對縱梁的作用。荷載組合考慮為混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷載組合。

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）支架立柱計算

考慮全部荷載由鋼管立柱承擔，荷載組合考慮為拱肋、拱支架、混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷載組合。

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 《鐵路橋梁鋼結構設計規范》（TB1002.2-2005）

按照施工荷載考慮，鋼材容許應力提高1.3倍。

鋼材的軸向應力：Q235：135*1.3=175.5MPa

Q345：200*1.3=260MPa

鋼材彎曲容許應力：Q235：140*1.3=182MPa

Q345：210*1.3=273MPa

鋼材剪應力：Q235：80*1.3=104MPa

Q345：120*1.3=156MPa

繞度容許值：f≤l/450

1.3 荷載及結構計算

工字鋼縱梁按照支撐于相鄰分配梁的簡支梁計算；分配梁按照支撐于相鄰立柱的簡支梁計算；立柱按照中心受壓構件考慮；結構荷載按照所承擔的面積進行分配。

2 結構檢算

2.1 縱梁檢算

根據潘家壩特大橋的現場情況，高速公路預留兩個方向各8.3米的凈寬，利用高速公路兩側應急停車道及中間隔離帶施作基礎和立柱，順高速公路方向設置分配梁，垂直高速公路方向安裝工字鋼橫梁，作為公路范圍系梁承載結構。QA2荷載作用下橫橋向跨度設置。公路面以外的系梁下設置順橋向縱梁，垂直系梁方向設置分配梁，分配梁下設鋼管立柱及基礎。驗算QA1荷載作用下順橋向4.33m跨度的縱梁設置，驗算QA2荷載作用下順橋向6m跨度的縱梁設置。

2.1.1 QA2荷載作用下橫橋向跨度設置

取順橋方向1米為研究結構單元，橫橋向荷載為Q橫=QA2/L=59kN/m。

單位：長度：m；荷載-kN/m；剪力-kN；彎矩-kN·m

熱軋普通工字鋼：I56b，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix= 68503.00cm4，取4根，（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=12.59<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=24.84

每延長米配4根工字鋼。

2.1.2 QA2荷載作用下6.0m跨縱梁

熱軋普通工字鋼： I56b，鋼材牌號： Q235，截面慣性矩： Ix = 68503.00cm4，取12根，（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=33.22<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=8.88

縱梁配置12根工字鋼I56b。

2.1.3 QA1荷載作用下4.33m跨縱梁

熱軋普通工字鋼：I56b，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix=68503.00cm4，取12根（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=34.16<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=3.43

縱梁配置10根工字鋼I56b。

2.2 鋼管立柱檢算

2.3 鋼管柱基礎檢算

位于高速公路隔離帶上的基礎計算：考慮設置柱下條形基礎，基礎寬為1.1米，單樁豎向力為2995.97kN。混凝土基礎高1.5米。地基承載力特征值需要大于619kPa。現場開挖后進行驗槽。

位于高速公路應急停車道上的基礎計算：設置混凝土塊基礎，基礎寬為2米，長為2.8米，混凝土塊基礎高1米。單樁豎向力為3376kN。路面地基承載力需要大于600kPa。基礎安裝時鋪設砂漿保證的基礎平整。

高速公路以外基礎，設置柱下獨立基礎，基礎寬1.5米，長2.0米，高1.0米，單樁豎向承載力為1828.7kN。地基承載力特征值需要大于609.66kPa，現場開挖后進行驗槽。

2.4 分配梁檢算

選擇中翼緣H型鋼：HM 440x300x11/18，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix=511749.0cm4。

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

剪應力：fv=VS/It=26.22<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=2.44

4根H型鋼組成品字形型滿足要求。

參考文獻

[1]TB10002.1-2005.鐵路橋涵設計基本規范[S].

[2]TB10002.5-2005.鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S].

摘 要：文章以潘家壩特大橋跨越高速公路處混凝土連續箱梁施工滿堂支架設計為例子，介紹了鋼管拱系梁中縱梁、鋼管立柱、鋼管立柱基礎及分配梁的檢算方法，主要是在施工荷載作用下鋼材的軸向應力、彎曲應力、剪應力和撓度的檢算。

關鍵詞：鋼管拱系梁；鋼材；軸向應力；彎曲應力；剪應力；撓度；檢算

1 計算依據

1.1 擬采用的支架荷載

1.1.1 荷載分類

鋼管拱系梁施工過程中考慮的各部門施工荷載（順橋荷載）為：

鋼結構拱肋部分：Q1=4.4t/m；拱肋施工支架：Q2=0.15t/m；混凝土箱梁：Q31=104t/m（拱座范圍長12.98m），Q32=65.4t/m（其他段）；混凝土箱梁模板：Q4=10.84t/m（系梁荷載的10%）；混凝土箱梁支架：Q5=14.5t/m（系梁荷載的15%）；施工活荷載：Q6=0.2t/m（40人、20臺設備，未考慮吊車上橋作業）。

1.1.2 荷載組合

（1）支架縱梁計算

考慮混凝土箱梁張拉后，箱梁以上的拱肋和拱支架荷載由混凝土箱梁傳遞到兩側橋墩，故不考慮拱支架、拱肋對縱梁的作用。荷載組合考慮為混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷載組合。

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）支架立柱計算

考慮全部荷載由鋼管立柱承擔，荷載組合考慮為拱肋、拱支架、混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷載組合。

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 《鐵路橋梁鋼結構設計規范》（TB1002.2-2005）

按照施工荷載考慮，鋼材容許應力提高1.3倍。

鋼材的軸向應力：Q235：135*1.3=175.5MPa

Q345：200*1.3=260MPa

鋼材彎曲容許應力：Q235：140*1.3=182MPa

Q345：210*1.3=273MPa

鋼材剪應力：Q235：80*1.3=104MPa

Q345：120*1.3=156MPa

繞度容許值：f≤l/450

1.3 荷載及結構計算

工字鋼縱梁按照支撐于相鄰分配梁的簡支梁計算；分配梁按照支撐于相鄰立柱的簡支梁計算；立柱按照中心受壓構件考慮；結構荷載按照所承擔的面積進行分配。

2 結構檢算

2.1 縱梁檢算

根據潘家壩特大橋的現場情況，高速公路預留兩個方向各8.3米的凈寬，利用高速公路兩側應急停車道及中間隔離帶施作基礎和立柱，順高速公路方向設置分配梁，垂直高速公路方向安裝工字鋼橫梁，作為公路范圍系梁承載結構。QA2荷載作用下橫橋向跨度設置。公路面以外的系梁下設置順橋向縱梁，垂直系梁方向設置分配梁，分配梁下設鋼管立柱及基礎。驗算QA1荷載作用下順橋向4.33m跨度的縱梁設置，驗算QA2荷載作用下順橋向6m跨度的縱梁設置。

2.1.1 QA2荷載作用下橫橋向跨度設置

取順橋方向1米為研究結構單元，橫橋向荷載為Q橫=QA2/L=59kN/m。

單位：長度：m；荷載-kN/m；剪力-kN；彎矩-kN·m

熱軋普通工字鋼：I56b，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix= 68503.00cm4，取4根，（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=12.59<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=24.84

每延長米配4根工字鋼。

2.1.2 QA2荷載作用下6.0m跨縱梁

熱軋普通工字鋼： I56b，鋼材牌號： Q235，截面慣性矩： Ix = 68503.00cm4，取12根，（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=33.22<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=8.88

縱梁配置12根工字鋼I56b。

2.1.3 QA1荷載作用下4.33m跨縱梁

熱軋普通工字鋼：I56b，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix=68503.00cm4，取12根（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=34.16<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=3.43

縱梁配置10根工字鋼I56b。

2.2 鋼管立柱檢算

2.3 鋼管柱基礎檢算

位于高速公路隔離帶上的基礎計算：考慮設置柱下條形基礎，基礎寬為1.1米，單樁豎向力為2995.97kN。混凝土基礎高1.5米。地基承載力特征值需要大于619kPa。現場開挖后進行驗槽。

位于高速公路應急停車道上的基礎計算：設置混凝土塊基礎，基礎寬為2米，長為2.8米，混凝土塊基礎高1米。單樁豎向力為3376kN。路面地基承載力需要大于600kPa。基礎安裝時鋪設砂漿保證的基礎平整。

高速公路以外基礎，設置柱下獨立基礎，基礎寬1.5米，長2.0米，高1.0米，單樁豎向承載力為1828.7kN。地基承載力特征值需要大于609.66kPa，現場開挖后進行驗槽。

2.4 分配梁檢算

選擇中翼緣H型鋼：HM 440x300x11/18，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix=511749.0cm4。

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

剪應力：fv=VS/It=26.22<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=2.44

4根H型鋼組成品字形型滿足要求。

參考文獻

[1]TB10002.1-2005.鐵路橋涵設計基本規范[S].

[2]TB10002.5-2005.鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S].

摘 要：文章以潘家壩特大橋跨越高速公路處混凝土連續箱梁施工滿堂支架設計為例子，介紹了鋼管拱系梁中縱梁、鋼管立柱、鋼管立柱基礎及分配梁的檢算方法，主要是在施工荷載作用下鋼材的軸向應力、彎曲應力、剪應力和撓度的檢算。

關鍵詞：鋼管拱系梁；鋼材；軸向應力；彎曲應力；剪應力；撓度；檢算

1 計算依據

1.1 擬采用的支架荷載

1.1.1 荷載分類

鋼管拱系梁施工過程中考慮的各部門施工荷載（順橋荷載）為：

鋼結構拱肋部分：Q1=4.4t/m；拱肋施工支架：Q2=0.15t/m；混凝土箱梁：Q31=104t/m（拱座范圍長12.98m），Q32=65.4t/m（其他段）；混凝土箱梁模板：Q4=10.84t/m（系梁荷載的10%）；混凝土箱梁支架：Q5=14.5t/m（系梁荷載的15%）；施工活荷載：Q6=0.2t/m（40人、20臺設備，未考慮吊車上橋作業）。

1.1.2 荷載組合

（1）支架縱梁計算

考慮混凝土箱梁張拉后，箱梁以上的拱肋和拱支架荷載由混凝土箱梁傳遞到兩側橋墩，故不考慮拱支架、拱肋對縱梁的作用。荷載組合考慮為混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷載組合。

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）支架立柱計算

考慮全部荷載由鋼管立柱承擔，荷載組合考慮為拱肋、拱支架、混凝土箱梁重、混凝土箱梁、模板混凝土箱梁、支架施工活荷載組合。

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 《鐵路橋梁鋼結構設計規范》（TB1002.2-2005）

按照施工荷載考慮，鋼材容許應力提高1.3倍。

鋼材的軸向應力：Q235：135*1.3=175.5MPa

Q345：200*1.3=260MPa

鋼材彎曲容許應力：Q235：140*1.3=182MPa

Q345：210*1.3=273MPa

鋼材剪應力：Q235：80*1.3=104MPa

Q345：120*1.3=156MPa

繞度容許值：f≤l/450

1.3 荷載及結構計算

工字鋼縱梁按照支撐于相鄰分配梁的簡支梁計算；分配梁按照支撐于相鄰立柱的簡支梁計算；立柱按照中心受壓構件考慮；結構荷載按照所承擔的面積進行分配。

2 結構檢算

2.1 縱梁檢算

根據潘家壩特大橋的現場情況，高速公路預留兩個方向各8.3米的凈寬，利用高速公路兩側應急停車道及中間隔離帶施作基礎和立柱，順高速公路方向設置分配梁，垂直高速公路方向安裝工字鋼橫梁，作為公路范圍系梁承載結構。QA2荷載作用下橫橋向跨度設置。公路面以外的系梁下設置順橋向縱梁，垂直系梁方向設置分配梁，分配梁下設鋼管立柱及基礎。驗算QA1荷載作用下順橋向4.33m跨度的縱梁設置，驗算QA2荷載作用下順橋向6m跨度的縱梁設置。

2.1.1 QA2荷載作用下橫橋向跨度設置

取順橋方向1米為研究結構單元，橫橋向荷載為Q橫=QA2/L=59kN/m。

單位：長度：m；荷載-kN/m；剪力-kN；彎矩-kN·m

熱軋普通工字鋼：I56b，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix= 68503.00cm4，取4根，（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=12.59<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=24.84

每延長米配4根工字鋼。

2.1.2 QA2荷載作用下6.0m跨縱梁

熱軋普通工字鋼： I56b，鋼材牌號： Q235，截面慣性矩： Ix = 68503.00cm4，取12根，（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=33.22<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=8.88

縱梁配置12根工字鋼I56b。

2.1.3 QA1荷載作用下4.33m跨縱梁

熱軋普通工字鋼：I56b，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix=68503.00cm4，取12根（整體穩定控制應力，為確保整體穩定，工字鋼間橫向1.5m設置檁條，整體穩定應力折減系數取0.808）。

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

剪應力：fv=VS/It=34.16<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=3.43

縱梁配置10根工字鋼I56b。

2.2 鋼管立柱檢算

2.3 鋼管柱基礎檢算

位于高速公路隔離帶上的基礎計算：考慮設置柱下條形基礎，基礎寬為1.1米，單樁豎向力為2995.97kN。混凝土基礎高1.5米。地基承載力特征值需要大于619kPa。現場開挖后進行驗槽。

位于高速公路應急停車道上的基礎計算：設置混凝土塊基礎，基礎寬為2米，長為2.8米，混凝土塊基礎高1米。單樁豎向力為3376kN。路面地基承載力需要大于600kPa。基礎安裝時鋪設砂漿保證的基礎平整。

高速公路以外基礎，設置柱下獨立基礎，基礎寬1.5米，長2.0米，高1.0米，單樁豎向承載力為1828.7kN。地基承載力特征值需要大于609.66kPa，現場開挖后進行驗槽。

2.4 分配梁檢算

選擇中翼緣H型鋼：HM 440x300x11/18，鋼材牌號：Q235，截面慣性矩：Ix=511749.0cm4。

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

剪應力：fv=VS/It=26.22<80*1.3=104N/mm2。

撓度：B=5QL4/384EI=2.44

4根H型鋼組成品字形型滿足要求。

參考文獻

[1]TB10002.1-2005.鐵路橋涵設計基本規范[S].

[2]TB10002.5-2005.鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S].