跨铁钢箱梁架设临时支墩设计检算工法
xiejinda1989
2013年04月07日 14:56:38
来自于铁路工程
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1、引言 跨铁工程由于涉及到行车安全,故在既有线旁边修建各种承重支墩受到许的的限制,针对这一特点,采用混凝土扩大基础与钢管桩基础相结合的形式解决了这一难题。2、跨铁钢箱梁架设临时支墩特点 既有线旁边采用钢管桩基础主要是因为影响范围小,施工工期短的特点,在远离既有线则采用扩大基础节约成本,在既有承台边则采用一半管桩,另一半利用既有承台的结合性支墩基础,这一方式即解决了老铁路、老城区内地质条件差,不影响列车正常运行情况下的临时支墩的修建。



1、引言
跨铁工程由于涉及到行车安全,故在既有线旁边修建各种承重支墩受到许的的限制,针对这一特点,采用混凝土扩大基础与钢管桩基础相结合的形式解决了这一难题。


2、跨铁钢箱梁架设临时支墩特点
既有线旁边采用钢管桩基础主要是因为影响范围小,施工工期短的特点,在远离既有线则采用扩大基础节约成本,在既有承台边则采用一半管桩,另一半利用既有承台的结合性支墩基础,这一方式即解决了老铁路、老城区内地质条件差,不影响列车正常运行情况下的临时支墩的修建。


3、跨铁钢梁架设临时支设计检验

3.1 设计检算说明
临时结构设计采用容许应力法。钢材材质均采用Q235b,其力学参数为:
[σ]=140MPa;[τ]=80MPa
施工荷载及偏载系数采用1.2。


3.2 1、3、6-9、11、14号临时支墩
每个临时墩采用6根钢管桩基础,采用顺桥向2根间距1.5m、横桥向3根间距1.8m布置方式。桩顶设联结系。横桥向三根钢管顶放置2-工50c作为垫梁。
垫梁上千斤顶间距2.75m。
图1 架梁场地平面布置图.jpg

图1 架梁场地平面布置图


3.2.1横梁强度检算
横梁与千斤顶布置见图二:
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图2 横梁与千斤顶布置图(单位:cm)


在这几个临时支墩中,相应的最大梁重为ZL8+ZL9段重1870kN,底板宽5.5m。梁段调节需要使用千斤顶,横向布置2个千斤顶,间距2.72m。3根钢管间距分别为1.8m。
每个千斤顶反力为
F=1.2*1870/2=1122kN
横梁底反力为(图3)
R1=748.5kN R2=746.9kN
横梁弯曲应力为(图4)
σ=157.1/2=78.6MPa < [σ] 可
横梁剪应力为(图5)
τ=110.9/2=55.5MPa < [τ] 可
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图4 横梁弯曲应力(单位:MPa)


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图5 横梁剪应力(单位:MPa)

3.2.2钢管柱
横梁反力如6所示。
采用Φ500×16mm无缝钢管,计算长度取钢管顶端至粉质粘土层最大高度,L0=8m,A=243.16cm2,i=17.12cm,λ=47,ψ=0.924。
单根钢管桩轴力最大值为N=748.5kN。
钢管桩应力为:
σ=N/ψA =748500/(0.924×24316)=33.3.0MPa
<[σ]=140MPa,钢管强度满足规范要求。


3.2.3 扩大基础
荷载大小为1870kN,基础大小采用610cm×400cm×100cm。
地基应力为
σ=N/A =1.2×1870/(6.1×4.0)=92.0 kPa 可
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3.3 2、5、10、13号临时支墩
由于临时支墩钢管位置在承台边缘,因此将钢管整排向承台方向移动0.5m,千斤顶放置于横梁上,横梁放置于纵梁上,纵梁放置与钢管桩上,具体布置见图7。
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3.4 纵梁强度检算
最大梁重为ZL12+ZL3段重1950kN与前述1870kN相当,因此横梁采用相同的形式即可。只需计算此处的纵梁。方便起见,引用1870相对应的荷载。
横梁作用到纵梁上的集中荷载大小为
R1=748.5kN
跨中弯矩为
M=0.5*748.5*1.5/2=756.5kN•m
纵梁采用3-工50c,弯曲应力为
σ=756.5*106/(3*2025560)=124.5MPa < [σ] 可


3.5 基础采用钢管打入桩
采用钢管打入桩形式基础,至粉质粘土层顶反力最大值为502kN(单桩承载力特征值不小于748.5kN),参考《建筑桩基技术规范》,粉质粘土桩基极限侧摩阻按50Kpa计算,钢管桩需进入粉质粘土层不小于

整个钢管长约为21+8=29m。
因为缺少详细的地质资料以及地质情况的复杂性,以上钢管桩长度仅为估算,实际长度应根据现场锤击贯入度等确定单桩承载力和桩的入土深度。
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图1 架梁场地平面布置图.jpg


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xiejinda1989
2013年04月07日 15:04:28
2楼
本帖最后由 xiejinda1989 于 2013-4-7 15:08 编辑

3.6 12号墩检算

3.6 .1 横梁计算
横梁采用3I63c工字钢。
荷载计算:ZL5梁自重1838kN
1.2×183.8=2210kN
ZL3与ZL12梁自重(1051+897)=1948kN
1.2×1948=2338kN。


(1)应力检算
荷载分布如图9、9-1所示。
1.jpg

作用于横梁的集中荷载:
ZL5跨:N=2210/4=552.5kN
ZL3+ZL12跨:N=2338/4=584.5kN
ZL5跨横梁的最大弯曲应力(图10)
σ=315.5/3=105.1MPa < [σ]=140 MPa,满足要求。
ZL5跨最大剪应力(图11)
τ=101.0/3=37.0MPa < [τ]=80MPa,满足要求。
ZL5跨最大支点反力(图12)
R1=196.3kN
R2=908.7kN
ZL3+ZL12跨横梁的最大弯曲应力(图13)
σ=418.6/3=139.5MPa < [σ]=140 MPa,满足要求。
ZL3+ZL12跨最大剪应力(图14)
τ=97.3/3=32.4MPa < [τ]=80MPa,满足要求。
ZL3+ZL12跨最大支点反力(图15)
R1=293.7kN
R2=875.3kN
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3.6.2刚度检算
计算刚度时不计施工荷载系数1.2。


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ZL5跨横梁的位移
Δ=20.8mm

ZL3+ZL12跨横梁的位移
Δ=30.9mm

刚度超过允许挠度,但考虑到是钢梁拼装,挠度值可由千斤顶来调整回来,尚可使用。


3.7 钢管支墩承载能力的计算
一根钢管的稳定承载力值
采用Φ500×16mm无缝钢管,L0=8m,A=243.16cm2,i=17.12cm,λ=47,ψ=0.924。
单根钢管桩轴力最大值为N=(908.7+875.3)/2=1784.0/2=892kN。
钢管桩应力为:
σ=N/ψA =892000/(0.924×24316)=40.0MPa
<[σ]=140MPa,钢管强度满足规范要求。
3.8 支架基础计算
12号墩支架基础布置如图四(3-1)所示。
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图18 12号墩支架基础布置图


对于12号临时墩基础,考虑布置四根钢管每个基础上两根钢管柱。靠近主墩位置的基础上钢管直接作用在永久性承台上。钢管和承台要有足够的锚固措施。


(1)地基承载力检算
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12#墩支架上部结构传至基础顶面的竖向力为1784kN,包括梁部恒载、施工人员及设备荷载、支架梁部荷载及钢管柱自重等。
按照承载力150kPa计算,需要基础面积大小为
A =(Fk+ Gk)/ pk=1784/150=11.9m2
取基础大小为3m×4m=12 m2,可以满足要求。厚度1.15m。
为保证12号墩的稳定性,需要加强临时墩之间的联系以及临时墩与主墩之间的联系。


4、结束语:
针对市政跨铁工程工期短,场地狭小,钢箱梁体积大、重量大、安装精度高、地基承载力小,且跨线吊装在限时的情况下施工等特点,总结了一套成熟的施工工艺,完成了铁路街跨线钢箱梁的架设,保证了安计的工期、精度和质量。
临时支架针对地基承载力低设计了钢管桩基础与混凝土基础相结合,针对既有铁路的低净空大跨度采用超低高度组合横梁与钢管柱临时支架相结合的临时支墩,具有横向稳定、承载力大、净空可调解、结构简单便宜安装的特点。 此项技术为以后跨铁架梁临时支墩施工打下了坚实的技术基础。











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gddsgr
2013年04月08日 08:06:19
3楼
:)楼主,穿个附件呗
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yinxianshu
2013年04月11日 19:48:45
4楼
谢谢楼主分享
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