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1、 互通立交現(xiàn)澆箱梁 門洞受力計(jì)算書 計(jì)算人： 復(fù)核人： 目錄 1、計(jì)算依據(jù) 2 2、工程概況 3 2.1 總體概況 3 2.2 地質(zhì)情況 3 2.3 擬定方案 3 2.4、荷載分析及選用材料力學(xué)性能 4 2.4.1 荷載分析 4 2.4.2 荷載組合 6 2.4.3 材料力學(xué)性能 6 2.5、各構(gòu)件受力檢算 7 2.5.1 縱梁受力檢算 7 2.5.2 橫梁計(jì)算（立柱頂分配梁） 8 2.5.3 鋼管立柱計(jì)算 9 2.5.4 地基承載力驗(yàn)算 10 3、結(jié)論及建議 11

2、 1、計(jì)算依據(jù) ⑴《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）； ⑵《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）； ⑶《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）； ⑷《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）； ⑸《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》朱國(guó)梁等（人民交通出版社） ⑹《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003） ⑺蓬萊至棲霞高速公路工程第四合同段設(shè)計(jì)文件 ⑻蓬萊至棲霞高速公路工程第四合同段現(xiàn)澆箱梁施工方案 2、工程概況 2.1 總體概況 中鐵X局承建的第四合同段起點(diǎn)K29+508位于棲霞市大奪溝村小奪溝，終點(diǎn)K39+890

3、.639位于棲霞市臧家莊鎮(zhèn)豐粟村東南G15（RK47+984.220）處，設(shè)單喇叭互通立交與G15相接。全長(zhǎng)10.38公里，管段基本與S211省道平行。 CK0+574.811、BK1+214.355兩座豐粟互通立交連續(xù)梁并行設(shè)計(jì)，均都在第二聯(lián)跨沈海高速公路，CK0+574.811立交跨徑組合采用：4*30+（30+30+32+20）+4*29m，BK1+214.35立交跨徑組合采用：4*30+（32+32+30+21）+4*30m，采用支架現(xiàn)澆施工，為保障正常通行，跨沈海高速及S211省道位置設(shè)置門洞。按照前期評(píng)估要求，門洞垂直沈海高速跨度不小于8.5m，凈高大于5.5m。 圖2-1 新

4、建橋梁和既有道路位置關(guān)系圖 2.2 地質(zhì)情況 門洞所處位置為沈海高速，路面寬度12.5m，比要求門洞跨寬度8.5m寬4m，因此門洞支架可座在路面范圍內(nèi)，根據(jù)瀝青混凝土常用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，路面承載力按10MPa考慮。 2.3 擬定方案 擬采用工40a工字鋼作為主梁，鋼管采用Φ630*10mm鋼管作為立柱，條形基礎(chǔ)采用25m*1m*0.5m，C25砼。長(zhǎng)度是根據(jù)斜交角度同時(shí)考慮每端長(zhǎng)出現(xiàn)澆梁體2m計(jì)算得出，寬度擬定1m，厚度0.5m。支架間距擬定200cm，布置圖如下： 圖2-2 門洞縱斷面圖 圖2-3 門洞橫斷面圖 2.4、荷載分析及選用材料力學(xué)性能 2.4.1 荷載分析 整個(gè)支架承

5、受的荷載分為靜荷載和動(dòng)荷載，靜荷載主要為混凝土結(jié)構(gòu)自重、模板自重、主梁分配梁自重等，動(dòng)荷載主要為施工荷載，因支架較低且所處區(qū)域及季節(jié)較良，不考慮風(fēng)荷載及雨雪荷載的影響。 ⑴梁體荷載計(jì)算：梁體荷載采用分區(qū)法計(jì)算，取梁段不利位置，即界面最大處計(jì)算。 圖2-4 梁體混凝土重量計(jì)算分區(qū)圖 新澆筑混凝土自重取25kN/m3，如圖，各分部混凝土重量如下表。 序號(hào) 區(qū)域 面積（㎡） 混凝土重量（KN/m） 1 1 0.63 15.75 2 2 1.68 42 3 3 0.49 12.25 4 4 2.16 54 梁中部位實(shí)心混凝土重量為45KN，折算成線荷載

6、為1.5KN/m。 因梁體與承重縱梁為40.18斜交，意味著最大荷載會(huì)通過不同縱梁的不同斷面，其中部分縱梁會(huì)出現(xiàn)通長(zhǎng)受力，部分縱梁只有一部分承受荷載，取通長(zhǎng)受力的縱梁分析，偏安全考慮，按照通長(zhǎng)最大荷載考慮，即54+1.5=55.5KN/m。 ⑵內(nèi)模、外模重量 外模采用定型鋼模板，內(nèi)模采用竹膠板或鋼模板，因模板目前還沒做，按照以往經(jīng)驗(yàn)，取內(nèi)模外模折算線荷載10KN/m(內(nèi)外模總重30t) ⑶縱橫梁重量（工40a工字鋼，每端挑出50cm） 縱梁?jiǎn)胃?.5m長(zhǎng)，單根重量為9.5*67.13=637.74kg，考慮縱梁按照60cm間距均布，則需要根數(shù)為21/0.6+1=36根，總重量為36*

7、637.74=22958.64kg 橫梁為鋼管頂端分配梁，采用雙拼45a工字鋼，單根長(zhǎng)度24m，共兩根，重量為：24*2*2*67.13=6444.48kg ⑷施工人員、材料及機(jī)具等施工荷載（取2.5kPa） ⑸傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載（取2kPa） ⑹振搗混凝土產(chǎn)生的荷載（取2kPa） 2.4.2 荷載組合 ⑴荷載組合I（用于強(qiáng)度計(jì)算）： ⑵荷載組合II（用于剛度計(jì)算）： 2.4.3 材料力學(xué)性能 ⑴40a工字鋼： ==截面特性:============= 截面慣性矩 Ix=21714.0762(cm4) 截面慣性矩 Iy=659.9021

8、(cm4) 截面抵抗矩 Wx=1085.7039(cm3) 截面抵抗矩 Wy=92.9440(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑 ix=15.8837(cm) 回轉(zhuǎn)半徑 iy=2.7690(cm) 截面形心 x0=-0.0000(cm) 截面形心 y0=0.0000(cm) 截面面積 A =86.0677(cm2) 線密度 =67.1328(kg/m) ===力學(xué)特性================ 彈性模量 E=206*10e3(N/mm2) 抗拉、抗壓、和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=215(N/mm

9、2) 抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fv=125(N/mm2) ⑵Φ 630mm*10mm鋼管 ==截面特性:============= 截面慣性矩 Ix= Iy =9772.6699(cm4) 截面抵抗矩 Wx= Wy=310.2456(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑 ix= iy=22.2387(cm) 截面形心 x0= y0=0.0001(cm) 截面面積 A =19.7603(cm2) 線密度 =15.4131(kg/m) ==力學(xué)特性================ 彈性模量 E=206*10e3(N/mm2) 抗拉、抗壓、和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=215(N/mm

10、2) 抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fv=125(N/mm2) ⑶雙拼45a工字鋼 ==截面特性:============= 截面慣性矩 Ix=64481.0508(cm4) 截面慣性矩 Iy=13229.4443(cm4) 截面抵抗矩 Wx=2865.8245(cm3) 截面抵抗矩 Wy=881.9630(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑 ix=17.7444(cm) 回轉(zhuǎn)半徑 iy=8.0374(cm) 截面形心 x0=7.5000(cm) 截面形心 y0=-0.0000(cm) 截面面積

11、A =204.7901(cm2) 線密度 =159.7363(kg/m) 力學(xué)性能同45a工字鋼。 ⑷ C25砼 根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010-2010）4.1條： 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 強(qiáng)度種類 混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí) C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 fc 7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 29.7 31.8 33.8 35.9 ft

12、0.91 1.10 1.27 1.43 1.57 1.71 1.80 1.89 1.96 2.04 2.09 2.14 2.18 2.22 2.5、各構(gòu)件受力檢算 2.5.1 縱梁受力檢算 縱梁所受上部荷載組合q1=1.2*（55.5+10+0.67*3）+1.4*（2+2+2.5）*2=99.21KN/m； q2=1.2*（55.5+10+0.67*3）=81.01KN/m. 縱梁按照60cm間距均布，最不利荷載位置底寬為2m，即有3.3根工字鋼共同受力，取3根，則單根工字鋼受力為：99.21/3=33.07KN/m和81.01/3=27KN/m. 按簡(jiǎn)

13、支梁受力模型簡(jiǎn)化，則最大彎矩： 最大應(yīng)力： ＞215Mpa 需對(duì)縱梁間距進(jìn)行調(diào)整，不利位置由5根共同受力，則間距為40cm。 q1=1.2*（55.5+10+0.67*5）+1.4*（2+2+2.5）*2=100.82KN/m； q2=1.2*（55.5+10+0.67*5）=82.62KN/m. 則單根工字鋼受力為：100.82/5=20.16KN/m和82.62/5=16.52KN/m. 則最大彎矩： 最大應(yīng)力： ＜215Mpa 滿足要求。 最大撓度： =2.75mm 外露模板構(gòu)件允許最大撓度為：l/400=9.1/400=0.023m=23mm =27

14、.5mm＞23mm。 撓度超限，需對(duì)縱梁進(jìn)行調(diào)整，改為工45a工字鋼； 結(jié)構(gòu)參數(shù)如下： 型鋼型號(hào)：RZ_I45a ==截面特性:============= 截面慣性矩 Ix=32240.5313(cm4) 截面抵抗矩 Wx=1432.9125(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑 ix=17.7444(cm) 截面形心 x0=-0.0000(cm) -------------- 截面慣性矩 Iy=854.9985(cm4) 截面抵抗矩 Wy=113.9998(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑 iy=2.8896(cm) 截面形心 y0=-0.0000(cm) -----------

15、--- 截面面積 A =102.3951(cm2) 線密度 =79.8681(kg/m) 截面每延米外表面積=1.4112(m2/m) ===力學(xué)特性================ 彈性模量 E=206*10e3(N/mm2) 抗拉、抗壓、和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=215(N/mm2) 抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fv=125(N/mm2) 縱梁?jiǎn)胃?.5m長(zhǎng)，單根重量為9.5*79.87=758.77kg，縱梁按照40cm間距均布，則需要根數(shù)為21/0.4+1=53根，總重量為53*758.77=40214.81kg 則縱梁所受上部荷載組合q1=1.2*（55.5+10+

16、0.8*5）+1.4*（2+2+2.5）*2=101.6KN/m； q2=1.2*（55.5+10+0.8*5）=83.4KN/m. 則單根工字鋼受力為：101.6/5=20.32KN/m和83.4/5=16.68KN/m. 最大應(yīng)力： ＜215Mpa 滿足要求。 最大撓度： =18.7mm 外露模板構(gòu)件允許最大撓度為：l/400=9.1/400=0.023m=23mm =18.7mm＜23mm。 撓度滿足要求。 即縱梁選用工45a工字鋼強(qiáng)度及剛度均能滿足要求 2.5.2 橫梁計(jì)算（立柱頂分配梁） 立柱頂分配梁采用工45a雙拼工字鋼，按兩跨連續(xù)梁模型計(jì)算，上部荷載

17、等效為均布荷載。 考慮縱梁按照40cm間距均布，則需要根數(shù)為21/0.4+1=53根，總重量為53*758.77=40214.81kg 上部靜荷載總和為：（門洞之間全部荷載） G1=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*8.7+10*8.7+402.14=2176.94KN 等效為線荷載：G1/2/21=51.83KN/m 橫梁自重：15.97KN/m 則靜荷載之和為：51.83+15.97=67.8KN/m 動(dòng)荷載之和為：（2+2+2.5）*9.1*10.5=621.08KN 等效線性荷載：621.08/2/21=14.79KN/m 荷載組合：q1=1.2*6

18、7.8+1.4*14.79=102.07KN/m q2=1.2*67.8=81.36KN/m 最大彎矩： 最大應(yīng)力： <215Mpa 完全滿足要求。 最大撓度： 可忽略的變形量，滿足要求。 縱梁強(qiáng)度及剛度均滿足要求，且安全系數(shù)過高，不經(jīng)濟(jì)，有優(yōu)化的空間。 2.5.3 鋼管立柱計(jì)算 每側(cè)設(shè)Φ630mm*10mm鋼管柱11根，上部荷載由其均勻承擔(dān) 靜荷載之和： G1=（15.75*2+42*2+12.25*2+54）*9.1+300*9.1/30+338+15.97*21*2=2865.14KN 動(dòng)荷載之和：（2+2+2.5）*9.1*10.5

19、=621.08KN 單根受力分別為： 靜荷載：2865.14/2/11=130.23KN 動(dòng)荷載：621.08/2/11=28.23KN 考慮荷載組合，單根立桿軸力： N=1.2*130.23+1.4*28.23=195.8KN 其中：為壓桿穩(wěn)定性系數(shù)，通過長(zhǎng)細(xì)比查表； A為立桿受力面積，194.78 cm2； 立桿長(zhǎng)細(xì)比： 其中：為長(zhǎng)度因數(shù)，取2（按一端固定一端自由考慮）； I為界面慣性矩，I=64481.0508(cm4)； 則： 查表得：=0.816. 則： <215Mpa 故立桿的強(qiáng)度及穩(wěn)定性滿足要求。

20、2.5.4 地基承載力驗(yàn)算 基礎(chǔ)位于既有瀝青路面上，不需考慮軟弱下臥層影響。鋼管底部預(yù)埋80cm*80cm底座鋼板，埋入砼中。 ⑴則條形基礎(chǔ)受力： <11.9Mpa. 滿足要求。 抗剪計(jì)算： 其中： ：混凝土承受剪力值，195.8/4=48.95KN ：受剪切承載力截面高度影響系數(shù)，為1 ：混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，1.27Mpa ：基礎(chǔ)的寬和厚，分別為1m，0.5m 則： =0.711.2710.5=444.5KN>48.95KN. 滿足要求。 ⑵基底承載力計(jì)算 條形基礎(chǔ)將全部上部荷載傳遞至基底 上部荷載總和為： G=（15.75*2+42*2+12.2

21、5*2+54）*9.1+300*9.1/30+402.14+15.97*21*2+193.29+525=3647.57KN 單側(cè)荷載：1823.79KN 受力面積：21*1=21㎡ 則地基所受壓力為1823.79/21=85.3KN/㎡=0.087Mpa<10Mpa 滿足要求。 3、結(jié)論及建議 ⑴通過檢算，表明既定方案采用工45a的工字鋼作為縱梁（間距40cm），雙拼工45a工字鋼作為主橫梁，Φ630*10mm鋼管做立柱，21*1*0.5m條形基礎(chǔ)作為地基承載力補(bǔ)強(qiáng)的方案是安全的。 ⑵計(jì)算中發(fā)現(xiàn)橫梁的剛度及強(qiáng)度富余系數(shù)過大，不經(jīng)濟(jì)，可進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，立柱富余系數(shù)也較大，有優(yōu)化的空間。 ⑶門架所用材料若全為新購(gòu)，則在保證安全系數(shù)2的前提下盡量使用小型號(hào)的鋼材，若現(xiàn)場(chǎng)有閑置的材料，且能滿足要求，則優(yōu)先考慮使用閑置材料。 ⑷本計(jì)算書僅對(duì)所選檢算內(nèi)容及假定條件下負(fù)責(zé)，對(duì)私自改變方案或施工方法導(dǎo)致力學(xué)模型與算例中不符時(shí)，計(jì)算書結(jié)論將不作為評(píng)判依據(jù)，也不承擔(dān)由此引發(fā)的相應(yīng)責(zé)任。