附件一：xx大桥0#块三角托架计算书

XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 1 -附件一：XXXX 大桥 O#块三角托架计算书1、0#块托架结构形式XXXX 大桥 1#墩高 42.84m、2#墩高 44.68m，墩身高度较高，其截面形式见图 1。经比选，本着安全、经济有效的原则， O 号块支撑采用三角托架方案。附图1 0#块箱梁截面形式三角托架由牛腿、横梁和纵梁三部分组成。在墩身横桥向外侧布置5个牛腿，1个主墩布置10个，根据近似等荷载分配法确定牛腿横桥向间距分别为2.45m，3.08m，3.08m，2.45m。根据牛腿位置及其形式不同分为A、B、C型，其中A、B型牛腿构造上完全一致，仅位置及数量不同，A型牛腿位于墩身正面，一个墩共10片，B型牛腿位于圆端处，一个墩共4片；C型牛腿为2cm厚钢板制成的小牛腿，一个墩共10片，其具体布置形式见图2、3。A型牛腿上布置横梁为两道双拼H40型钢，H40钢间距1.8m；B型牛腿上布置为两道双拼I36a工字钢，工字钢间距1.15m；C型牛腿上横梁为H70钢，中心间距为3.34m。 308245245601180180横 梁 双 拼 H4横 梁 双 拼 7横 梁 双 拼 I36aC型 牛 腿 B型 牛 腿A型 牛 腿XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 2 -附图2 0#块托架平面布置示意图0#块模板采用钢模板，厚10.5cm，模板底纵梁为I25a，两支墩间纵梁长度为3.94m，悬臂段纵梁长度为3m，留1m的操作平台，操作平台上搭设安全围栏，高度不低于1.2m。详见图4。A型 牛 腿 B型 牛 腿210245308245钢 管 横 梁 双 拼 H纵 梁 I25a 挂 篮 侧 模 桁 架加 强 杆15616附图3 0#块托架正面布置示意图A型 牛 腿 C型 牛 腿20802012320钢 模 版 10cm工 字 钢 I25a， 长 3钢 管 ， 直 径 4安 全 围 栏安 全 围 栏 横 梁 双 拼 H7 钢 管 高 度 15cm2厚 钢 板 小 牛 腿 横 梁 双 拼 H钢 楔 水 平 杆 双 拼 6斜 撑 双 拼302185XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 3 -附图4 0#块托架侧面布置示意图A型牛腿上支点预埋钢板与B型牛腿预埋钢板间设6根48钢管连通，墩身混凝土浇筑后在钢管中穿入32精轧螺纹钢，并施工预拉力。所有预埋钢板靠混凝土侧均焊接20圆钢，间距与主筋一致，均为150mm，钢板安装时将其与墩身主筋焊接，增加其抗剪能力，具体布置如图5图8所示。 A型 牛 腿 上 支 点 预 埋 钢 板65087C型 牛 腿 预 埋 钢 板 192048056 预 埋 钢 管附图 5 A、C 型牛腿预埋钢板对接示意图 205320513583756194207068 20圆 钢R70645附图 6 C型牛腿预埋钢板示意图 5406 圆 钢R7045120XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 4 -附图 7 A、B 型牛腿上支点预埋钢板示意图 504501 20圆 钢cm钢 板 32精 轧 螺 纹 钢 (埋 入 .8m）中 心 距 钢 板 边 缘 均 c10精 轧 钢 垫 板12435R7063附图 8 A、B 型牛腿下支点预埋钢板示意图 A、B型牛腿上平杆采用双拼I36a工字钢，斜撑为双拼I25a工字钢。详见图9、图10。 250m1加 劲 钢 板 双 拼 I25a工 字 钢双 拼 I36a工 字 钢 3010354 289218020附图 9 A、B 牛腿构造大样图附图 10 A、B 牛腿工字钢加工大样图2、设计依据 XXXXXXXXXX 大桥施工图设计文件 ； 中铁 XXXXXX大桥上部结构施工方案 ；360161361362502527XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 5 - 公路桥涵施工技术规范 （JTG/TF50-2011） ； 混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）； 钢结构设计规范 （GB/T700-2006） ； 公路桥涵设计通用规范（JTG D60 -2004 ）； 热轧型钢（GB/T 706 2008）； 碳素结构钢（GB/T 700 2006）。3、结构受力分析3.1 荷载计算3.1.1 0号块梁段重量0#梁段悬出墩外2m重量设为G 1端 ，翼缘部分重量设为G 1翼 ，两支墩之间重量设为G 1中 ，墩顶部分重量为G 1墩 。如图11所示。 G1端 1翼1翼 1墩墩 2082020中端 45450附图 11 0#块平面图0#块两端悬出墩顶部分（不计两侧翼缘板）混凝土体积均为85.2m3，C55钢筋混凝土容重 =26KN/m3，则箱梁自重为：G 1端 =V=2215.2KN；0号块梁段翼缘部分混凝土体积两端各为24.5m3，C55钢筋混凝土容重 =26KN/m3，则箱梁自重为：G 1翼 =V=637KN；0号块梁段两支墩范围内混凝土体积为155.2m3，C55钢筋混凝土容重 =26KN/m3，则箱梁自重为：G 1中 =V=4035.2KN；0号块梁段墩顶范围内混凝土体积各为184.1 m3，G 1墩 =4786.6KN；不参与计算，0号梁段总重量为19310.8 KN。3.1.2 施工荷载3.1.2.1 牛腿支架、横梁、碗扣支架、模板等支架荷载暂按混凝土自重的0.2倍计算；现牛腿支架、模板等支架荷载取值按照混凝土自重的25%计算：XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 6 -G2端 = G1端 20%=443 KNG2翼 = G1翼 20%=127.4 KNG2中 = G1中 20%=807 KN3.1.2.2振捣砼时产生的振捣荷载根据建筑施工模板安全技术规范第4.1.2条规定：取 ；2/mkNq振Q1端 = 212=48KN振Q1翼 = 4.512=108KN振Q1中 = 412=96KN振q3.1.2.3 人工及机具荷载根据建筑施工模板安全技术规范第 4.1.2条规定：取 = 1kN/m2；机 具Q2端 = 212=24KN振qQ2翼 = 4.512=54KN振Q2中 = 412=48KN振3.1.3 计算荷载根据建筑施工模板安全技术规范，荷载效应组合为： kQnikGrrS11查表4.2.3规定选取永久荷载分项系数为 1.2，可变荷载分项系数Gr1.4。则有：1QrS端 =（2215.2+ 443）1.2+（48+ 24）1.4=3290.6 KNS翼 =（637+127.4）1.2+（108+ 54）1.4=1144.1 KNS中 =（4035.2+807）1.2+（96+ 48）1.4=6012.2 KN3.2 结构验算本结构设计验算均通过清华大学结构力学求解器（SM Solver）V2.0 建模求得。3.2.1 材料性能参数XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 7 -托架所用材料均为 Q235钢，弹性模量 E = 210GPa，泊松比 = 0.3，密度 = 7850 kg/m3。所用型钢为 I25a、I36a 工字钢、H40、H70 型钢，钢材抗拉、抗压和抗弯设计值根据 钢结构设计规范表 3.4.1-1采用，所用型钢腹板厚度均小于 16mm，f=215MPa ，f v=125MPa， Q235钢材的安全系数为 1.5，因此其许用应力为：=215 1.5 =143 MPa ,=125 1.5 = 83 MP a。查钢结构设计规范表 3.4.1-3得 Q235钢材角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为 。MPafw160计算 H型钢并查热轧型钢附录 A结果如下表：材料 Ix(cm4) Wx(cm3) A(cm2) 备注I25a工字钢 5020 402 48.32I25a工字钢 10040 804 96.6 双拼I36a工字钢 15800 875 76.482I36a工字钢 31600 1750 152.96 双拼2H40型钢 45929.8 2296.5 163.8 双拼2H70型钢 389214 11120.4 457.6 双拼受弯构件挠度容许值根据钢结构设计规范附表 A.1.1取值，按重量等于或大于 38kg/m的工作平台梁计算为 L/600。3.2.2 底模下工字钢纵向分配梁计算 悬臂端工字钢纵梁在腹板下方间距25cm，底板下方间距40cm，布置形式如下： 253+406腹板位置混凝土重量约为 G1腹 =522 KN，按前述方法计算荷载为:S 腹 =（522+5220.2）1.2+（2+1）21.21.4 = 761.8 KNXX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 8 -底板重量为:S 底 = S 端 -2S 腹 =3290.6-2761.8= 1767 KN，因此腹板和底板处每根工字钢受力为（按均布）：q 腹 = 761.842 = 95.2 KN/m，q 底 =1767252=35.3KN/mq 腹 较大，只验算腹板位置下方工字钢强度即可。其受力结构模型如下：经计算弯矩图如下：剪力图：挠度图为：R1 = 105.8 KN ，R2 = 84.6 KN，最大弯矩为 Mmax = 37604 Nm，最大剪力 Fv = 86.7 KN，满足要求。PaPaWM1435.93104276max XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 9 -,满足要求。MPaaAFv 831803.48764max ,满足要求。mLf 2.1ax 两墩之间两墩之间工字钢纵梁腹板下方满铺，底板下方间距为 35cm；布置图如下：3528=90腹板位置混凝土重量约为 G1腹 =998.4 KN，按前述方法计算荷载为:S 腹 =（998.4+998.40.2）1.2+（2+1）41.21.4 = 1457.9 KN底板重量为:S 底 = S 端 -2S 腹 = 6012.2-21457.9=3096.4 KN，因此腹板和底板处每根工字钢受力为（按均布）：q 腹 = 1457.9103.94 = 37 KN/m，q 底 =3096.4273.94=29.1KN/mq 腹 较大，只验算腹板位置下方工字钢强度即可。其受力结构模型如下：弯矩图如下：剪力图：XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 10 -挠度图：R1 = R2 = 72.9 KN，最大弯矩为 Mmax = 49930 Nm，最大剪力 Fv = 61.8KN。，满足要求。PaPaWM1432.14042936max ,满足要求。AFv 8884ax ,满足要求。mLf 6.505.max3.2.3 H钢横梁计算悬出端 H40钢H钢上部工字钢间距为 40cm，腹板位置稍小，为简化计算按均布荷载计算。结构模型如下：按平均截面法近似求解墩身根部及外端 H40钢的受力：S120#块 悬 出 端8XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 11 -S1=1991.1 KN,S2=S 端 -S1=3290.6-1991.1=1299.5KN只需对根部 H40钢进行验算。q=1991.112=165.9KN/m，计算得弯矩图如下：剪力图：挠度图：R1 = R5 = 238.5 KN ，R2 = R4 = 497.4 KN，R3 = 518.9KN,最大弯矩为Mmax = 135.2 KNm，最大剪力为 Fv = 259.4 KN。，满足要求。MPaPaW1439.581042.363max ,满足要求。AFv 8943ax最大挠度 mLf 1.560max两墩之间 H70两墩之间横梁为 H70钢，总荷载为 N=6012.2.4KN，结构模型一致，代入数据可得：q = 6012.2 2 12 = 250.5 KN/m R1 = R5 = 360.1 KN ，R2 = R4 = 751.2 KN， R3 = 783.5 KN,最大弯矩XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 12 -为Mmax = 204.2 KNm， Fv = 391.8KN。，满足要求。MPaPaW1434.1804.1263max ,满足要求。AFv 578943ax最大挠度 mLf 1.5601max3.2.4 A型牛腿计算根据以上 H40钢验算，中间牛腿受力最大，故只需验算此片牛腿的受力情况。根部受力为 R1 = 518.9KN，同理可求得悬臂端受力为：R2 = 338.7KN,结构模型如下：计算结果如下：弯矩图：剪力图：XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 13 -轴力图：挠度图：牛腿上支点强度验算：由图可见，牛腿上支点的弯矩、剪力和轴力分别为：M = 145.2 KNm ； Fy = 542.7 KN ；F x = 316 KN 。牛腿施焊时要求焊缝最小宽度 hf=10mm，其计算厚度 he=0.7hf = 7mm。XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 14 -每条焊缝取实际长度减去 2hf，因此lw = （0.360.02 + 2（0.136-0.02）2 = 1.144 m（未计翼缘内侧）则弯矩在水平方向引起的应力为：MPalhMwe 5.471.07.25332max轴力引起的应力为：PlhFwex .914.07.363剪应力为：alwey 8.5423则根据钢结构设计规范7.1.3 条规定计算如下：，满 MPafPawM 1603.108.675.39.47)( 222 足要求。预埋钢板靠混凝土侧焊接 3道 20 圆钢，焊接长度 36cm，焊缝宽度10mm，焊缝抗剪强度为：，满足要求。wfwef MPalhF7.32)0.36.(07.148水平杆轴力（拉力）主要靠 32 精轧螺纹钢承受，抗拉强度标准值为930MPa，即为 。KN48.92每根受拉力为 316 6 = 52.7 KN，远小于精轧钢承载力。牛腿下支点强度验算焊缝验算牛腿下支点处 I25a工字钢轴力为 446.1 KN，将其分解成水平和垂直分力后进行焊缝强度验算得（需注意焊缝长度因工字钢倾斜的影响变为 2（0.354 -0.02）+2（0.252-0.02） = 1.168 m，计算过程同上支点）： MPafPaw1606.542预埋钢板靠混凝土侧焊接 3道 20 圆钢，焊接长度 35cm，焊缝宽度10mm，焊缝抗剪强度为：XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 15 -，满足要求。wfwef MPalhF7.293)0.35.(07.14牛腿斜撑杆稳定性计算斜杆长度 2.84m，两端固定，长度因数为 = 2，i = 10.2cm,则长细比为： = = 56 p= = =101，按短杆计算。ilpE6910根据钢结构设计规范表 5.1.2-1规定，双拼工字钢轴心受压构件截面分类为 b类截面；查附表 C-2得其稳定系数 为： = 0.828，则：，压杆稳a184382.01.605.482943 MPMPaAF 轴定性满足要求。3.2.5 C型牛腿计算由工字钢牛腿计算与 H70钢验算知，5 个小牛腿中最中间的牛腿受力最大，剪力为 H70支点 3反力 R3。R3 = 783.5 KN。小牛腿构造图如下所示：7903207其焊缝宽度 10mm，焊缝长度为 2（730-20+280-20）= 1940mm（实际施工时内侧也需施焊） 。H70 钢作用点中心距墩身 0.3m。则：MPalhMwe 8.2694.107.58332max PalFe .05783，满足要求。PafwM 1606.72622 预埋钢板靠混凝土侧焊接 4道 20 圆钢，焊接长度 67cm，焊缝宽度10mm，焊缝抗剪强度为：XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 16 -，满足要MPafPalhF wwef 1605.214)0.67.(0.1583求。3.2.6 翼板下工字钢纵梁验算翼板下纵梁为双拼 I36a工字钢，布置于圆端牛腿、悬臂端 H40型钢及墩间H70型钢上面。为简化计算，按均布荷载计算。结构模型如下：经计算，图中 3、6 号节点受拉力，不符合实际，实际各点均不可能受拉力，结构受力主要考虑由牛腿承受，因此结构模型应为：均布荷载为 q = 1144.1 2 12 = 47.7 KN/m计算结果如下：弯矩图（单位：N m）剪力图（单位：N）XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 17 -由图可知：M max = 214.7 KNm , Fvmax = 143.1 KN将型钢性能参数代入公式：，满足要求。MPaPaW1437.120175.2463max ,满足要求。AFv 8.93.4ax实际上由于 H40及 H70钢位于其下部，弯曲正应力小于 122.7MPa。挠度计算的跨径可按实际长度进行近似计算：悬臂端挠度为：，满足规范要求。mLEIqf 360184悬跨中挠度为：,满足要求。If 7.5.345中3.2.6 B型牛腿验算翼板下牛腿受工字钢纵梁传递下来的集中荷载，为简化计算，假设纵梁传递的荷载相等，结构模型如下：集中力 F = 1144.1 2 2 = 286 KN ，计算结果如下：弯矩图XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 18 -剪力图轴力图挠度图牛腿上支点强度验算：XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 19 -由图可见，牛腿上支点的弯矩、剪力和轴力分别为：Mmax = 133.1KNm， Fx = -427.9 KN， Fy = 148.5 KN；牛腿施焊时要求焊缝最小宽度 hf=10mm，其计算厚度 he=0.7hf = 7mm。每条焊缝取实际长度减去 2hf，因此 lw =1.144 m（未计翼缘内侧）则弯矩在水平方向引起的应力为：MPalhMe 6.431.07.3322ax轴力引起的应力为：PlhFwex 4.51.07.943剪应力为：alwey .85183则根据钢结构设计规范7.1.3 条规定计算如下：，满足MPafPawM 1607.985.14.36.)( 22 要求。预埋钢板靠混凝土侧焊接 3道 20 圆钢，焊接长度 36cm，焊缝宽度10mm，焊缝抗剪强度为：，满足要求。wfwef MPalhF4.1032)0.36.(07.154832 精轧螺纹钢抗拉强度同样满足要求。牛腿下支点强度验算焊缝验算牛腿下支点处 I25a工字钢轴力为 602.1 KN，将其分解成水平和垂直分力后进行焊缝强度验算得（焊缝长度 1.168 m，计算过程详见 A型牛腿相应部份）： MPafPaw1606.732预埋钢板靠混凝土侧焊接 3道 20 圆钢，焊接长度 35cm，焊缝宽度10mm，焊缝抗剪强度为：，满足要MPafPalhF wwef 1606.302)0.35.(07.142求。XX 县 XXXX 大桥 0#托架计算书- 20 -牛腿斜撑杆稳定性计算斜杆长度 2.84m，两端固定，长度因数为 = 2，i = 10.2cm,则长细比为： = = 56 p= = =101，按短杆计算。ilpE6910根据钢结构设计规范表 5.1.2-1规定，双拼工字钢轴心受压构件截面分类为 b类截面；查附表 C-2得其稳定系数 为： = 0.828，则：，压杆稳a184382.01.6205.4821643 MPMPaAF 轴定性满足要求。4、工程数量编号 材料名称 规格 数量（一 个墩)单位重（kg/m）每个墩（kg）全桥（kg） 备注1 H700型钢 长20m 4 185 14800 2