湘桂线兴安制梁场主要大临工程的结构计算.doc

1、1湘桂线兴安制梁场主要大临工程的结构计算摘要：900t 客运专线箱梁与以前的预制梁比较，有体积大、自重大对预制场大临工程结构的稳定性要求高等特点。本文结合兴安制梁场成功列子，阐述了大型预制梁场制梁台座、存梁台座、搬运机道路及运梁便道的结构计算，为类似桥梁的预制场建设提供借鉴。 关键词：预制箱梁大临工程结构计算 中图分类号： U448 文献标识码： A 文章编号： 引言 湘桂铁路扩能改造工程中交四公局兴安制梁场位于低丘陵山地。根据梁场地址勘察报告，该场地地形分布不均，地形起伏较大，地质情况较复杂。主要有如下岩土层： 粘土：褐红、褐黄色，含少量风化不完全的岩石角砾，含量约 5-10%。层厚 2.0

2、24.70m，分布不稳定，厚度差别较大，与地形、环境等因素有关。 钙质粉砂岩：紫红夹灰白色，粉粒状、泥质结构，泥、钙质胶结，层状、块状构造，层理不很清晰。岩性较软，属软岩。层厚2.4016.80m。 砾岩：灰白、灰黑、紫红杂色，卵砾状结构，泥质钙质胶结，厚层状构造。卵砾石主要成份为硅质岩、石英岩和少量灰岩，呈半滚园状、次棱角状，砾径 13cm，局部 5cm，中等至微风化状。 2白云质灰岩：灰白色，粗晶结构，主要的矿物成份为白云石、方解石，生物碎屑、方解石胶结。厚层状构造，受构造影响裂隙发育，平均值 RW78.68MPa。 1、工程特点 由于兴安制梁场总体布置于填挖交接处，地形起伏较大，填方高度

3、达到 8m；箱梁自身体积大、重量重、宽跨比大、不均匀沉降要求高等特点，对地基基础承载力的要求非常高。为了满足梁体荷载及施工荷载需要，控制台座的整体沉降量，确保预制梁在施工过程中基础稳固，台座安全可靠。台座设计施工时需根据现场地质情况对基础及结构进行应力验算。因此通过验算本梁场制梁台座采用长 33.2m、宽 0.5m 组合条形台座，台座具体结构尺寸见图 1、图 2，1#、2#制梁台座端部采用扩大基础，3#、4#、5#、6#制梁台座端部采用桩基础，跨内采用板式整体基础；双层存梁台座采用桩基承台，结构尺寸见图 3；搬运机通道采用混凝土路面结构。 2、制梁台座验算 2.1、制梁台座端部扩大基础验算：

4、因为在制梁台座上要对梁体进行初张拉，初张拉后箱梁中部拱起重量全部由两端支撑，故要对制梁台座端部扩大基础进行验算。 制梁台座端部扩大基础宽：B=9m；计算长度取：L=4.6m；A=BL=41.4 m2。 张拉后制梁台座端部外荷载：进行初张拉时只有梁体重量 P1=4100 kN(按湿混凝土计算)、端部外模重量 P2=50kN 和端部混凝土自重3P3=1155.7kN，故取 P= P1+ P2+ P3=5305.7kN，则地基所受压应力：kPaM2=403.3kNm 。 故配筋满足要求。 2.4、制梁台座中部扩大基础配筋验算： 按照弹性地基采用倒梁法计算(计算时荷载按以上计算的最大地基应力计算即 m

5、ax=58 kPa，则每米均布荷载可按 58kN/m 计算) 则条形基础支撑处最大弯矩 M=1.3(qLL) / 2=54.3 kNm（取L=1.2m） 。 采用级钢筋（fy =300N/mm2）,混凝土强度等级为 C30（fc=14.3 N/mm2） 。 h0=450mm， 1m 长度配 4 根 16 钢筋。单根 16 的钢筋截面尺寸为as=201.1mm2，即 As=803.8mm2。则可求解得出混凝土受压区的高度为： x=fyAs / bfc=8.43mm；M= fyAs (h0x/2)= 107.5kNmM=54.3 kNm 5故配筋满足要求。 2.5、制梁台座桩基础计算： 张拉后制梁

6、台座端部外荷载：进行初张拉时只有梁体重量 P1=4100 kN (按湿混凝土计算)、端部外模重量 P2=50kN 和端部混凝土自重P3=1155.7kN，故取 P= P1+ P2+ P3=5305.7kN，基础采用人工挖孔桩基础，每端设置 4 根桩，桩身直径取 1.25m，桩底扩孔至 2m。根据地质资料和铁路桥涵地基和基础设计规范(TB10002.5-2005)6.2.2-2 钻(挖)孔灌注桩容许承载力计算公式满足P5305.7/4=1326.4kN 时各孔对应桩长见下表 1： 图 232m 制梁台座桩基础结构图 制梁台座桩长表表 1 3、存梁台座桩基础计算 32m 梁体自重 780t，存梁台

7、座自重 P1=25.3t,一端总重 P=805.3t，每端设计采用两根直径 1m 的钻孔灌注桩，则每根桩的承载力为 P 桩=402.7t。 24m 梁体自重 603t，存梁台座自重 P1=25.3t,一端总重 P=628.3t，每端设计采用两根直径 1m 的钻孔灌注桩，则每根桩的承载力为 P 桩=314.2t。 6图 332m、24m 共用存梁台座基础构造图 根据地质资料和铁路桥涵地基和基础设计规范(TB10002.5-2005)6.2.2-2 钻(挖)孔灌注桩容许承载力计算公式满足P5305.7/4=1326.4kN 时各钻孔桩对应桩长见表 2： 存梁台座孔桩桩长表表 2 3、搬运机通道计算

8、 搬运机自重取 550t，混凝土梁体自重 780t，单侧 8 轴，轴距2.65m，每轴 4 轮，总宽 4.5m，单轮宽 0.673m，双轮宽 1.783m，车轮接地比压 0.7MPa。每侧共有转向支撑 4 个，间距 4.89m，转向支撑宽1.3m，转向支撑顶升油缸最大顶升力 120t，详细见（图 4） 。 图 4 搬运机构造简图 3.1、搬运机转向支撑基础计算 基础厚度 0.8m，宽度 5.2m。搬运机为双门式结构，可分为 4 个支腿，每个支腿的荷载为 P=(550+780)/4=332.5t，每个支腿有两个顶升支撑油缸，每个支撑力 120t，则每个支腿车轮荷载为 P 轮=92.5t，考虑车轮

9、荷载又由全支撑基础承担,支撑面积取 A=47.68m2（图 5） 。 图 5 搬运机转向支撑图 7则支撑转向部分基础基底最大应力为： 基底的应力 机=F/A=162.1 kPa；考虑基础自重 总= 机+250.8=182.1 kPa；基础换填夯实后承载力要求不小于 200kPa。满足要求。 3.2、纵移通道计算 考虑搬运机走行速度很慢，计算时不考虑动力荷载系数（图 6） 。 接地长度计算：搬运机共有车轮 64 个，则每个车轮荷载为：P=20.8 t；接地压力比取 接=0.7Mpa；接地长度 L=P104/ 接/673=441mm。故通道基础设计厚为 300mm。 图 6 搬运机走行图 由于轴距

10、较大而轮距较小，计算时按取一对轮子计算。则每对轮子基底处对应面积为：A 轮=2480703 mm2；基底的应力 轮=P/A=167.7 kPa；考虑混凝土基础自重 总= 轮+250.3=175.2kPa。基础换填夯实后承载力要求不小于 200kPa。满足要求。 4、运梁车通道计算 运梁车自重 280t，混凝土梁体自重 780t，共有 352 个车轮，轴距1.5m，单轮宽 As=0.212m，车轮接地比压取 0.7Mpa（图 7、8） 。 图 7 运梁车结构简图 接地长度计算：搬运机共有车轮 352 个，则每个车轮荷载为：P=3.01 t；接地压力比取 接=0.7Mpa；接地长度 L=P104/

11、 接/As=203mm，通道基础设计厚为 200mm。 8图 8 运梁车走行图 由于轴距较大而轮距较小，计算时按取中间 4 对轮子计算。中间 4对轮子基底处对应面积为：A 轮=1890405 mm2；基底的应力 轮=P/A=127.4 kP；考虑混凝土基础自重 总= 轮+ 砼=132.4kPa。基础换填夯实后承载力要求不小于 200kPa。满足要求。 5、结束语 高速铁路桥梁建设起点高，标准严，施工先进。兴安制梁场结合本梁场的土质情况因地制宜，通过对预制梁场的制梁台座、存梁台座及搬运机通道等结构的受力计算，以确定地基的处理方式及主要大临工程的结构类型。从而科学、高效、节能满足施工生产要求。 参

12、考文献： 1 兴安制梁场地质勘探报告 2 混凝土结构设计规范GB50010-2002 3 建筑地基基础设计规范GB50007-2002 4 建筑桩基技术规范JGJ94-94 5 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 6 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005 7 铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5-2005 8 张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理人民交通出版社.2004 99 黄桥王永平桥梁混凝土结构设计原理计算示例 人民交通出版社.2006 10 叶书麟.地基处理工程实例应用手册中国建筑工业出版社.1998 11 金问鲁顾荛章.地基基础实用设计施工手册中国建筑工业出版社.1995