钢管立柱计算
30+50+30m连续梁支架（钢管立柱部分）计算书
一、跨西环铁路钢管立柱支架方案介绍
在连续梁主跨跨越西环铁路处设置钢管承重立柱+纵向贝雷桁架梁（两跨24m）+横向分配梁的结构模式，支架搭设完成后门洞通行净空为 5.6m （既有线要求最小通行净空5.6m），整体支架布置详见附图《全跨度碗扣支架及钢管立柱贝雷支架布置立面图》。
1. 立柱基础
中间一排设置长度19m宽度1.2m，高度1m钢筋混凝土条形基础，基础位于西环铁路路基中心；两侧设置①1.20m桩基础，桩顶设置混凝土条形基础
（19m*1.2*1m）系梁，大里程侧每条条形基础下布置4根桩，间距3.7m，单
根桩长12m采用旋挖钻成孔，小里程侧每条条形基础下布置5根桩，间距2.85m,单根桩长8m,因承台基坑开挖后，旋挖钻无法施工，此处桩基采用人工挖孔成孔。条形基础采用C35钢筋混凝土，底层钢筋采用①16 HRB40C钢筋, 间距10cm,侧面及顶面采用①12 HRB400钢筋网，间距15cm,在钢管立柱对应位置处预埋2cm厚1m*1mt冈板。
2. 钢管立柱
钢管立柱采用①630mm 10mm厚度螺旋钢管，钢管之间采用［10号槽钢连接为整体，立柱底端与基础连接处设置2cm厚1m*1mi冈板，立柱顶端设置三拼40a工字钢横梁。
3. 贝雷桁架梁
单幅连续梁布置单层18排加强贝雷桁架梁并采用90cm花窗将两排贝雷片连接为整体，在贝雷桁架梁上横向铺设20a工字钢分配梁，间距60cm,工字钢上纵向铺设［10号槽钢，间距60cm （详见《中钢管立柱处支架横截面布置图》）。
4. 贝雷桁架梁上碗扣支架
在贝雷桁架梁上布置满堂式碗扣支架，①48X 3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、10cmx 15cm木方做纵向分配梁，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，纵向分配梁上再铺设横向分配梁，连续箱梁底模板采用竹胶模板，后背10cm x 10cm木方，然后直接铺装在10cmx 15cm方木纵向分配梁上进行连接固定。
根据连续箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过满堂碗扣支架计算确定，贝雷桁架梁上碗扣钢管布置：立杆横纵间距60cm横杆间距60cm支架在桥纵向每300cm间距设置剪刀撑，满足承载力要求，此处不再验算，此处验算钢管立柱支架稳定性。
二、荷载分析
1. 施工人员、机械、材料荷载：R=
2.5KN/nf
2. 混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载：P2=2.5KN/m2
3. 梁体钢筋混凝土截面自重荷载：跨西环铁路最大截面高度为 2.35m，截面
积为12.52 m2, 24m范围内砼体积300.48方，总重为：7812.48KN。其中：
2
a 翼缘板处：R=10.26KN/m
2
b腹板处：取最高截面(2.35m)处P32=61.1KN/m
c 底板处：P33=16.64KN/m
注：混凝土截面自重以最厚处截面，视作等截面计算。
4. 模板、支架自重荷载、贝雷桁架梁上碗扣荷载：P1=2.15KN/m i
5. 贝雷桁架梁自重：单片12m P=(4X275+4X 25+4X 80) x 10=15.2KN
6. 贝雷桁架梁受力验算
a.底板及腹板下方：贝雷桁架梁2跨24m单跨12m视作两等跨连续梁。其上分布均布荷载，翼缘板处荷载由其下方4片贝雷桁架梁承担，腹板及底板处荷载
由其下方14片贝雷桁架梁承担，经换算作用在单片贝雷桁架梁上的砼
荷载均布荷载为19.39KN/m。
P3=(7812.48-10.26 X 2.63 X 2X 24)/(24 X 14)=19.39KN/m
单片梁上均布力：
Q 布=1.4 ( 2.5+2.5 ) X 9.36/14+ ( 15.2/12 ) X 1.2+1.2(2.15 X 9.36/14+19.39)=31.2KN/m
根据《路桥施工计算手册》中附表2-8可知，中间钢管立柱处弯矩最大，即：
MU=0.125QL2=0.125 X 31.2 X 122允=1687.5KN.m
满足要求；
中间钢管立柱处剪力最大，即：
Qa>=0.625QL=0.625X 31.2 X 12=234KN< C允=245.2KN
满足要求。
b.翼缘板下方，计算过程同a,经计算得：
P3=(10.26 X2.63)/2=13.5KN/m
单片梁上均布力：
Q 布=1.4 ( 2.5+2.5 ) X 2.63/2+ ( 15.2/12 ) X 1.2+1.2(2.15 X 2.63/2+13.5)=30.31KN/m
根据《路桥施工计算手册》中附表2-8可知，中间钢管立柱处弯矩最大，即：
2 2
MU=0.125QL =0.125 X 30.31 X 12 允= 1687.5KN.m
满足要求；
中间钢管立柱处剪力最大，即：
Qa>=0.625QL=0.625X 30.31 X 12=227.32KN< Q允=245.2KN.
满足要求。
7. 贝雷桁架梁下横向分配梁验算
根据贝雷桁架梁受力分析及计算，中间一排钢管立柱上工字钢受力最大，
工字钢有效长度为16.6m,作用在横梁上的总荷载为:
F总二(227.32 X 2X 2+234X 2X 14) =7641.28KN
根据结构布置，作用力主要集中在7个支点处，采用三拼40a工字钢为横梁，按照均布荷载计算，换算均布力为：460.3KN/m。
按照简支梁考虑，跨度为2.68m。
则最大弯矩为：Max =0.125 X 460.3 X2.68 X 2.68=413.25KN.m
最大剪力为：Qax=0.5 X 460.3 X2.68=616.802KN
查型钢表得I40a 截面特性：d=10.5mm l=21714cm4, W=1085cms=631cm, E=2.1 X 105MPa (按三拼计算)
抗弯强度：。=M/W=413.25/3X 1085X 103=126.9MPa< [(T ]=145MPa 满足要求。
抗剪强度：T =QS/2dI=616802X 631 X 103/ ( 3 X 10.5 X 21714 X 104)
=56.9MPa< [ T ]=85MPa 满足要求。
8. 钢管立柱受力计算，钢管立柱选用①630,壁厚10mm的A3钢材，根据整体受力分析，中排钢管立柱受力最大，长度按8m计算：
A=3.14*(0.315 2-0.305 2)=19468mm2
i=1/2*(630 2+6102)1/2=439
入=l/i=8000/439=18.22
查①=0.952 ,
由，F总二(227.32 X2X4+234X 2X 14) =7641.28KN
抗压强度验算：。=F/ A=7641280/19468=392.5MPa
单排共7根钢管立柱，每根承受392.5/7=56.07Mpa v[。]=140MPa满足要求。
稳定性验算：(T =F/ ① A=6783219/0.952/19468=412.29MPa
单排共7根钢管立柱，每根承受412.29/7=58.89Mpa v[。]=140MPa满足要求。
9. 地基承载力验算
钢管立柱下设置条形钢筋混凝土基础，尺寸为19m K 1.2m x 1m,与地基接触面积为19X1.2=22.8 〃，承受压应力为：
(T =7641.28/22.8=335.14kpa
中间一排钢管立柱基础在路基基床底层上，地基系数要求大于150MPa根据文献《路基系数与容许承载力的探讨》中经验公式换算：
(T 地=0.0024心+0.015=0.0024 X 150000+0.015=360kpa
地基承载力为：360kpa，满足要求。
查《路桥施工计算手册》“碎石土的容许承载力”表11-18可得中密碎石土的承载力为500-800kpa，满足要求。考虑路基实际的安全性，需对该处路基进行详细检测，合格后进行条形基础施工。
两侧2排钢管立柱基础位于西环铁路路基以外，基础位置为粉质粘土，查《路桥施工计算手册》表11-15可得粘性土的承载力为140kpa，小于335.14kpa，所以地基需要处理。结合现场实际，大里程侧条形基础下设置4根①1.20m桩基础，桩长12m间距3.7m,小里程侧条形基础下设置5根①1.20m 桩基础，桩长8m间距2.85m。
根据桥梁计算手册，
单桩承载力Ra=Q+Q=u＞刀q sia I i+qpaAp
Q k-单桩总侧阻力特征值
Q k-单桩总端阻力特征值
U p-桩身周长
q sia-桩侧第i层土的侧阻力特征值
l i-桩穿越第i层土的厚度
根据基础受力情况，其单桩总端阻力较小，因此只考虑单桩总侧阻力特征值。地质情况描述如下，(根据《龙沐湾大道上跨西环铁路高架桥工程施工图设计，第五册》中对地质描述及实验，管桩穿越地层液性指数小于0.5，查询《路桥施工计算手册》表11-58 “)地层0-9m,为粉质粘土，q sia取60kpa,
9-12m,为粉细砂，q sia 取35kpa。
大里程侧：Ra=1.2*3.14 (60*9+35*3) *4=9721KN根据计算，该单排桩基础施工过程中受力为7641KNV9721KN满足受力要求。
小里程侧：Ra=1.2*3.14*60*8*5=9043KN，根据计算，该单排桩基础施工过程中受力为7641KNV9043KN满足受力要求。
结论：通过上述计算复核审核，支架受力满足结构受力和施工安全要求。
计算：复核：审核：