[【桥梁方案】连续刚构箱梁特大桥边直线段、合拢段方案二计算书]

1、 【桥梁方案】连续刚构箱梁特大桥边直线段、合拢段方案二计算书 边跨直线段、合拢段方案二 . 2 1.检算参考资料 . 2 2.工程概况 . 2 3 方案简述 . 3 4 三角托架平台受力计算 . 3 4.1 主要设计参数 . 3 4.2 荷载系数及荷载组合 . 3 4.3 荷载工况合拢段荷载计算 . 4 5.直线段变截面荷载 . 4 5.1 荷载计算 . 4 5.2 结构验算 . 6 5.2.1 模型简述 . 6 5.2.1 底纵梁 I32 型钢验算 . 7 5.2.2 底横梁 I56 验算 . 8 5.2.3 三角架验算 . 9 5.2.4 底横梁 II56 型钢验算 . 10 5.2.5

2、双 32 槽钢及吊杆验算 . 11 5.2.56 底部支撑实心钢棒验算 . 12 6.直线段及合拢段平面荷载 . 13 6.1 荷载组合 . 13 6.2 结构验算 . 15 6.2.1 模型简述 . 15 6.2.1 底纵梁 I32 型钢验算 . 16 6.2.2 横梁 I56 型钢验算 . 17 6.2.3 三脚架验算 . 19 6.2.4 底横梁 II56 型钢验算 . 20 6.2.5 双 32 槽钢及吊杆验算 . 21 6.2.6 钢棒计算 . 22 6.2.6 焊缝计算 . 23 6.2.7 悬臂段处的横梁吊点受力情况 . 25 6.2.8 外滑梁验算 . 26 7.结论 . 28

3、边跨直线段、合拢段 方案二 二 1. 检算参考资料1)桥梁施工工程师手册（第二版）2)公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-86 3)混凝土结构设计规范 GBJ10-89 4)结构力学 5)材料力学 6)钢结构 2. 工程概况乌江特大桥主桥116+220+116m预应力混凝土现浇连续刚构箱梁边跨现浇段长 3.9m，过渡墩外悬段长 2.38m，梁高 4m，梁宽 11.25m。边跨合龙段长为 2m，箱梁高均为 4m。图 2-1 乌江特大桥主桥边跨直线段、合拢段一般构造 边跨现浇段采用过渡墩上预埋的 I56 型钢，作为承载结构进行施工，上布置三道 I56 型钢横梁，纵梁选择 I32 型钢布置

4、。在中间三根 I56 型钢端部，焊接 I32作为支撑连接到下面的 II56 型钢。II56 型钢通过其下 10cm 实心钢棒来支撑，整个托架平台通过预埋的 I56 型钢及 II56 下的 10cm 实心钢棒来支撑。托架平台采用铺方木和钢板搭设底模系统，底模后横梁利用吊杆锚固在 28 号悬臂段底板、翼缘板上。侧模采用大块钢模，内模采用组合钢模及钢管支架支撑。边跨现浇段进行一次性浇筑，采用统一拌合运输。3 3 方案简述 乌江桥合拢段，通过在过渡墩预埋牛腿。来搭设作为边跨合拢段的三角架施工平台。在施工时分为边跨直线段施工阶段、边跨合拢段施工阶段两阶段。在计算时，通过 MIDAS CIVIL2010(

5、7.8)有限元分析软件建立模型分别对两施工阶段，进行结构内力、应力计算和位移计算。在计算荷载时分别对翼缘板、腹板、底板的荷载进行计算。4 4 三角托架平台受力计算4.1 主要设计参数 （1）砼自重 G=27KN/m3； （2）钢材弹性模量 E=210GPa； （3）材料强度设计值：牌号 许用正应力σ 许用弯曲应力σw 许用剪切应力τ Q235 215MPa 215MPa 125MPa Q345 310MPa 310MPa 180MPa PSB930 837 MPa 4.2 荷载系数及荷载组合 1.考虑箱梁混凝土浇筑时涨模等系数的超载系数：

6、1.05； 2.恒载分项系数 k1=1.2，活载分项系数 k2=1.4； 3.施工机具及人群荷载：2.5KPa； 4.倾倒混凝土产生的荷载：2KPa； 5.振捣混凝土产生的荷载：2KPa； 6.模板重量按 2.5KN/m2 计； 7.直线段：边跨直线段施工荷载对托架平台受力； 直线段及合拢段：边跨直线段施工后及边跨合拢段施工荷载对托架平台受力； 4.3 荷载工况 合拢 段荷载 计算 根据箱梁截面图，该段边跨直线段为变截面，取平均截面进行分析，将箱梁分成翼缘板、腹板、底板等 5 部分。 图 4-1 直线段、合拢段典型截面 5 5. . 直线段变截面荷载5.1 荷载计算 单侧翼缘板荷载 （1）单侧

7、翼缘板混凝土荷载为：q1=76.97*1.05*1.2=78.23KN/m2 （2）模板荷载按 2.5KN/m2 计，模板荷载：q2=2.5*1.2=3 KN/m2 （3）人群及机具荷载为：q3=2.5*1.4=3.5 KN/m2 （4）倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2+2）*1.4=5.6 KN/m2 （5）外模桁架模板及平台等自重荷载为：q5=4KN/m2 单侧翼缘板荷载为：W W 1=(q1+q2+q3+q4+q5)= 94.33 KN/m2单侧腹板荷载 （1）单侧腹板混凝土荷载为：q1=108*1.05*1.2=136.08KN/m2 （2）模板荷载按 2.5KN/m2 计，模

8、板荷载：q2=2.5*1.2=3 KN/m2 （3）人群及机具荷载为：q3=2.5*1.4=3.5 KN/m2 （4）倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2+2）*1.4=5.6 KN/m2 （5）底模平台荷载：Q5=3*1.4=4.2KN/m2 腹板荷载为：W W 2=(q1+q2+q3+q4+q5)= 152.38 KN/m2底板荷载 （1）底顶板混凝土荷载为：q1=30.2*1.05*1.2=38.052 KN/m2 （2）模板荷载按 2.5KN/m2 计，模板荷载：q2=2.5*1.2=3 KN/m2 （3）人群及机具荷载为：q3=2.5*1.4=3.5 KN/m2 （4）倾倒和振捣

9、混凝土产生的荷载为：q4=（2+2）*1.4=5.6 KN/m2 （5）内模及支架自重荷载为：q5=4KN/m2 底板荷载为：W3=(q1+q2+q3+q4+q5)=54.152 KN/m2图 5-1 变截面均布荷载截面 5.2 结构验算 5.2.1 模型简述 模型底横梁选择 I56 型钢，纵梁选择 I32 型钢。牛腿 I56 型钢预埋在墩柱里面，在其端部选择刚性连接。下部结构三角架选择 I32 型钢连接，和底部横梁II56 型钢连接，现在刚性连接和约束 x 方向的力。在其下有 4 根 1m 长 10cm 的实心钢棒支撑。实心钢板后端部选择刚性连接，中间位置选择约束 x、y、z 方向的力而不约

10、束弯矩的传递故选择铰接。中部穿入长 1m 双 32 槽钢作为吊点支撑，通过精轧螺纹钢连接到下面的 II56 型钢上，精轧螺纹钢边界条件选择弹性连接中仅受拉连接。在型钢与型钢接触点上选择弹性连接中的刚性连接。在 I36 型钢上铺有 2cm 钢板作为荷载传递介质，对应荷载的分区、分区钢板然后对应加载如图：-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-54.1-54.1-54.1-5

11、4.1-54.1-54.1-54.1-54.1-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1

12、-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-152.4-152.4-152.4-152.4-

13、152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-54.1-54.1-54.1-54.1 图 5-2 三角架及荷载布置 xyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzx

14、y zxyzxyzxyz xyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyz 图 5-3 边界条件5.2.1 底纵梁

15、 I32 型 型 钢验算图 5-4 底纵梁弯矩 Max 弯矩=10kN*m图 5-5 底纵梁剪力 Max 剪力=14.7kN图 5-6 底纵梁挠度 Max 挠度=0.9mm 图 5-7 底纵梁组合应力 Max 组合应力=14.8Mpa;225.2Mpa 5.2.2 底横梁 I56 验算图 5-8 底横梁弯矩 Max 弯矩=16kN*m图 5-9 底横梁剪力Max 剪力=80.5kN 图 5-10 底横梁挠度 Max 挠度=0.84mm图 5-11 底横梁组合应力 Max 组合应力 =23.1Mpa;235Mpa （满足要求）5.2.3 三角架 验算图 5-12 三角架轴力 Max 轴力=17.

16、1Mpa;205Mpa （满足要求） 图 5-13 三角架剪力 Max 剪力=33Mpa;125Mpa （满足要求）图 5-14 三角架组合应力 Max 应力=62.7Mpa;225.2Mpa（满足要求）5.2.4 底横梁 II56 型钢验算图 5-15 底横梁弯矩 Max 弯矩=10.06kN*m 图 5-16 底横梁剪力 Max 剪力=67.5kN图 5-17 底横梁挠度 Max 挠度=0.1mm图 5-18 底横梁组合应力 Max 组合应力=12.7Mpa;225.2Mpa（满足要求）5.2.5 双 双 32 槽钢及吊 杆 验算 吊点设置主要是为了作为下部支撑结构的保险。防止短期集中荷载

17、，造成的不利影响。图 5-19 吊杆组合应力 Max 组合应力=7.6Mpa 故保险系统满足荷载要求 5.2.56 底部支撑实心钢棒验算图 5-20 钢棒弯矩 Max 弯矩=4.44kN*m图 5-20 钢棒剪力 Max 剪力=79.4kN 图 5-21 钢棒组合应力 Max 组合应力=47.6Mpa;225.2Mpa(满足要求)图 5-22 钢棒挠度 Max 挠度=0.07mm;L/400=2.5mm(满足要求) 6 6. . 直线段及合拢段平面荷载6.1 荷载组合 单侧翼缘板荷载 （1）单侧翼缘板混凝土荷载为：q1=76.97*1.05*1.2=78.23KN/m2 （2）模板荷载按 2.

18、5KN/m2 计，模板荷载：q2=2.5*1.2=3 KN/m2 （3）人群及机具荷载为：q3=2.5*1.4=3.5 KN/m2 （4）倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2+2）*1.4=5.6 KN/m2 （5）外模桁架模板及平台等自重荷载为：q5=4KN/m2 单侧翼缘板荷载为：W W 1=(q1+q2+q3+q4+q5)= 94.33 KN/m2单侧腹板荷载 （1）单侧腹板混凝土荷载为：q1=108*1.05*1.2=136.08KN/m2 （2）模板荷载按 2.5KN/m2 计，模板荷载：q2=2.5*1.2=3 KN/m2 （3）人群及机具荷载为：q3=2.5*1.4=3.5

19、KN/m2 （4）倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2+2）*1.4=5.6 KN/m2 （5）底模平台荷载：Q5=3*1.4=4.2KN/m2 腹板荷载为：W W 2=(q1+q2+q3+q4+q5)= 152.38 KN/m2底板荷载 （1）底顶板混凝土荷载为：q1=20.03*1.05*1.2=25.24KN/m2 （2）模板荷载按 2.5KN/m2 计，模板荷载：q2=2.5*1.2=3 KN/m2 （3）人群及机具荷载为：q3=2.5*1.4=3.5 KN/m2 （4）倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2+2）*1.4=5.6 KN/m2 （5）内模及支架自重荷载为：q5=4

20、KN/m2 底板荷载为：W3=(q1+q2+q3+q4+q5)=41.34 KN/m2图 6-1 合拢段截面均布荷载 6.2 结构验算 6.2.1 模型简述 模型底横梁选择 I56 型钢，纵梁选择 I32 型钢。前横梁选择 II45 型钢，由悬臂段 28#段预埋精轧螺纹钢提供支撑，其边界条件选择铰接。牛腿 I56 型钢预埋在墩柱里面，在其端部选择刚性连接。下部结构三角架选择 I32 型钢连接，和底部横梁 II56 型钢连接，在其下有 4 根 1m 长 10cm 的实心钢棒支撑。实心钢棒后端部选择刚性连接，中间位置选择约束 x、y、z 方向的力而不约束弯矩的传递故选择铰接。中部穿入长 1m 双

21、32 槽钢作为吊点支撑，通过精轧螺纹钢连接到下面的 II56 型钢上，精轧螺纹钢边界条件选择弹性连接中仅受拉连接。在型钢与型钢接触点上选择弹性连接中的刚性连接。在 I32 型钢上铺有 2cm 钢板作为荷载传递介质，对应荷载的分区、分区钢板然后对应加载如图：-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-

22、94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3

23、-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1

24、-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1

25、-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-41.3-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-54.1-94.

26、3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-94.3-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-152.4-54.1-54.1-54.1-54.1 图 6-2 三角架及荷载布置 xy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxyzxy zxy zxyzxy zxyzxyzxyzxyzxy zxyzxyz

27、xy zxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy z xy z xy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxyzxyzxy zxy zxy zxy zxy zx

28、y zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxy zxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxy zxy z 图 6-3 边界条件 6.2.1 底纵梁 梁 I32 型 型 钢验算图 6-4 底纵梁弯矩 Max 弯矩= 47.13kN*m图 6-5 底纵梁剪力 Max 剪力=71.8kN 图 6-6 底纵梁挠度 Max 挠度=1.445mm图 6-7 底纵梁组合应力 Max 组合应力=70Mpa;225.2Mpa 6.2.2 横梁 I56 型钢验算图

29、 6-8 底横梁弯矩 Max 弯矩=36.3kN*m 图 6-9 底横梁剪力 Max 剪力=101.6kN 图 6-10 底横梁挠度 Max 挠度=1.443mm图 6-11 底横梁组合应力 Max 组合应力=102Mpa;225.2Mpa(满足要求)6.2.3 三脚架验算图 6-12 三角架轴力 Max 轴力=27.34Mpa;205Mpa(满足要求)图 6-13 三角架剪力 Max 剪力=45.8Mpa;125Mpa(满足要求)图 6-14 三角架组合应力 Max 组合应力=77.8Mpa;225.2Mpa（满足要求）图 6-15 三角架挠度 Max 挠度=1.42mm;l/400=6.7

30、5mm（满足要求）6.2.4 底横梁 II56 型钢验算图 6-16 底横梁弯矩 Max 弯矩=15.9kN*m图 6-17 底横梁剪力 Max 剪力=107.4kN 图 6-18 底横梁组合应力 Max 组合应力=19.8Mpa;225.2Mpa图 6-19 底横梁挠度 Max 挠度=0.15mm;L/400=18.75mm 6.2.5 双 双 32 槽钢及吊杆验算图 6-20 吊杆组合应力 Max 组合应力=12.2Mpa 故精轧螺纹钢满足抗拉要求 6.2.6 钢棒计算 图 6-21 钢棒弯矩 Max 弯矩=7.02kN*m图 6-22 钢棒剪力 Max 剪力=125.4kN图 6-23

31、钢棒组合应力 Max 组合应力=75.2Mpa;225.2Mpa(满足要求) 图 6-23 钢棒挠度 Max 挠度=0.1mm;L/400=2.5mm（满足要求）6.2.6 焊缝计算 查钢结构连接节点设计手册可知，角焊缝的最大综合应力计算公式：wfw e w e w e ffsfl hVl hVl hN£ + +×=2 2 2)22( )21( )2(bs式中：fss;焊缝最大综合应力；N、V;作用于连接处的轴心力、剪力；wl ;焊缝计算长度；eh;角焊缝的有效厚度；fb ;正面角焊缝的强度；wff ;许用应力。焊缝计算选择在模型焊缝处设置固接，得到焊缝处的各方向的剪力。1

32、 1）I56 牛腿接长焊缝处验算图 6-24 I56 牛腿焊缝反力 MaxxF = 152.6kN Max 3.61yF kN =Max 232.4 Fz kN =2 2 2e152600 3610 232400( ) ( ) ( ) 1602 1120 2 1120 2 1120fse eMPah h hs = + + £´ ´ ´ ´ ´ ´ 求得 1.0eh mm ³ ；故，角焊缝的较小的焊角尺寸 /0.7 1.4f eh h mm = ³ ， 考虑到焊接质量，取安全系数为2，故，角焊缝的较小的角焊

33、缝尺寸 1.4 2 3fh mm ³ ´ » ，现场角焊缝高度不低于5mm。2)三角架端部焊缝计算图 6-24 三角架端部焊缝反力 MaxxF = 55.8kN Max 142.5yF kN =Max 412 Fz kN =2 2 2e55800 142500 412000( ) ( ) ( ) 1602 640 2 640 2 640fse eMPah h hs = + + £´ ´ ´ ´ ´ ´ 求得 2.15eh mm ³ ；故，角焊缝的较小的焊角尺寸 /0.7 3.07f e

34、h h mm = ³ ， 考虑到焊接质量，取安全系数为2，故，角焊缝的较小的角焊缝尺 3.07 2 6.14fh mm ³ ´ » ，现场角焊缝高度不低于10mm。3 3) )三角架中部焊缝计算图 6-25 三角架中下部焊缝反力 MaxxF = 121.08kN Max 0.44yF kN =Max 258.26 Fz kN =2 2 2e121080 440 258260( ) ( ) ( ) 1602 640 2 640 2 640fse eMPah h hs = + + £´ ´ ´ ´ ´ ´ 求得 1.4eh mm ³ ；故，角焊缝的较小的焊角尺寸 /0.7 2f eh h mm = ³ ， 考虑到焊接质量，取安全系数为2，故，角焊缝的较小的角焊缝尺 2 2 4fh mm ³ ´ » ，现场角焊缝高度不低于5mm。综上所述：考虑