防护棚架设计验算计算书

防护棚架设计验算计算书

一、工程概括

K82+983（ ZK82+980）塘房互通主线2号桥位于宜宾至毕节高速公路威信至镇雄段TJ4标塘房互通，该桥右幅第11跨20m预应力砼简支T梁（左幅第10跨为30m预应力简支T梁）与镇坡线相交。 为保证桥梁下方的国道上行人、车辆的行驶安全，根据管理组要求在国道上增设防护棚，防护棚净宽6m，净高5m，全长54m。 二、防护通道结构体系设计

采用单跨门洞结构，基础采用C30钢筋混凝土条形基础，基础宽0.5m，高0.4m，放置道路两侧路肩上,基础分段浇筑，每段长度不超过10m，基础顶按立柱位置预埋45×45×2cm钢板，每片基础预埋钢板下焊接2@Ф20,40+40+40mm门型锚固钢筋；钢管立柱采用Ф200mm（壁厚6mm）钢管，间距2.5m，高度4.5m，钢管在柱端头加焊45×45×2cm中空钢板；立柱顶采用2条18工字钢作为连接枕梁；枕梁上设置横向主跨受力梁采用18工字钢，间距2.5m；每根长8m；受力梁上设置次分布梁，分布梁纵向设置，采用[10槽钢，间距1m；次分布梁上铺设3mm厚钢板。

三、受力验算

1、风荷载Wk

风荷载强度Wk=K1×K2×K3×W0

K1-风载体形系数，取1.4（架空管道的密拍多管型）； K2-风压高度变化系数，取1.0（乡村丛林类，离地5m）；

K3-地形、地理条件系数，取1.0

W0-基本风压，取0.35 kN/m2（云南昭通地区）。 风荷载强度Wk=1.4×1.0×1.0×0.35=0.49 kN/m2。 2、冲击荷载：高空坠物

由于棚架主要其防护作用，承受荷载为边坡在施工中可能掉落在棚架上的小部件，为了安全起见，考虑有（50kg）物体从正在施工的桥上掉下来，跌落点距棚架顶面的竖向距离以30m计算。（g取10）

50kg物件重量P=50×10/1000=0.5 kN。冲击时间为0.5 S， 冲击力 为=2.45 kN。 四、结构验算

采用钢结构型号：本结构设计全部采用Q345钢材。 钢材容许应力：[σ]=210MPa。

Q345钢材弹性模量：E=2.06×105 MPa。 1、纵梁[10槽钢受力检算

[10槽钢截面面积12.748cm2，腹板厚度8.5mm,每延米重10.007kg/m,抗弯惯矩198cm4,弯曲截面模量39.7cm3，半截面的面积矩25.6cm3。纵梁[10槽钢，按2.5m跨度简支梁计算，其所受均布荷载为钢板自重、风载；所受集中荷载为高空坠落物冲击力F=2.45kN，作用于最不利位置，即跨中。

1( 1 )2

由钢板自重、风载荷载作用于单根纵梁工字钢的均布荷载：（7.85×5×1×2.5×10）/1000+0.49×2.5=0.962+1.225=2.206 kN/m

[10槽钢自重：10.007×10/1000=0.1kN/m

均布力产生跨中最大弯矩：M均= qL2/8=(2.206+0.1)×2.52/8=1.802 kN·m； 均布力产生支点最大剪力：Q均=qL/2=(2.206+0.1)×2.5/2=2.883 kN； 集中力产生跨中最大弯矩：M集=FL/4=2.45×2.5/4=1.531 kN·m；

集中力产生支点最大剪力：Q集=F=2.45 kN；（冲击力作用于支点附近时） 故:ΣMmax= M均+M集=1.802+1.531=3.333kN·m； ΣQmax= Q均+Q集=2.883+2.45=5.333kN；

σ=ΣMmax/Wx=3.333×106/(39.7×103)=83.954MPa＜【σ】=210MPa，满足要求；

τmax=ΣQmaxSx/(Ixtw)=5.333×25.6×106/(198×104×8.5)=8.112MPa＜【τ】=120MPa，满足要求。

2、横梁I18工字钢受力计算

I18工字钢截面面积30.756cm2，每延米重24.143kg/m，腹板厚度10.7mm,抗弯惯矩1660cm4,弯曲截面模量185cm3，半截面的面积矩107.7cm3,按6m跨度简支梁计算，其所受均布荷载为钢板自重、风载、纵向[10槽钢自重和偶然性荷载为高空坠落物冲击力F=2.45kN。

1( 1 )2

由钢板自重、风载荷载纵向[10槽钢自重作用于单根纵梁工字钢的均布荷载： （7.85×5×1×2.5×10）/1000+0.49×2.5+（7×2.5×10.07×10）/1000=0.962+1.225+1.762=3.968kN/m

I18工字钢自重：24.143×10/1000=0.241kN/m

均布力产生跨中最大弯矩：ΣMmax = qL2/8=0.241×82/8=1.928 kN·m； 均布力产生支点最大剪力：ΣQmax =qL/2=(3.968+0.241×10)×6/2+2.45=21.584kN；

σ=ΣMmax/Wx=1.928×106/(185×103)=10.042MPa＜【σ】=210MPa，满足要求；

τ

max=Σ

QmaxSx/(Ixtw)=21.584×107.7×106/(1660×104×

10.7)=13.87MPa＜【τ】=120MPa，满足要求。

3、υ200钢管立柱检算

钢管立柱受到上部结构的荷载主要由工字钢梁自上而下传递过来，包括自

重，每根立柱承受2.5*4平方米所有荷载，荷载值=钢板自重+风压+[10槽钢自重+I18工字钢自重+4.5米高υ200钢管自重(钢管重量（公斤）=0.02466×壁厚×（外径-壁厚）×长度)

=（7.85×5×1×2.5×4×10）/1000+0.49×2.5+（7/2×2.5×10.07×10）/1000+2.5×24.134×10/1000+(0.024664.5)×10/1000=7.927kN

钢管底部焊接45×45×2cm钢板增加受力面积，与基础接触面积=0.084m2，钢管底部要强=7.927/0.084=94.369kN/m2=0.094N/mm2

该构件截面的最大厚度为6mm，根据规范（GB50017-2003）可知，其屈服强度f=215N/mm2,允许屈服强度的极限是215N/mm2由此可得到钢管立柱的压应力值。=N/An=0.094N/mm2<1.00fl)'RE=215N/mm2.因此，钢管立柱的强度可以满足要求

4、C30砼基础

C30

×6×（200-6）×

混凝土的承载力为30N/mm2荷载，C30完全满足竖线承重能力。

五、结构验算

综上所述，安全防护棚架在外荷载作用下横向结构工字钢梁刚度、稳定性安全，主桁架可以满足受力要求，能够正常承载，钢管立柱强度能够满足规范要求并且基础的承载力以及抗冲切能力都能够满足规范设计要求结构整体在考虑外荷载作用下是安全的。

六、编制依据主要有以下规范及标准： 《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59-2011） 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） 《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012） 《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《结构力学》 《材料力学》

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