号块及边跨托架设计检算书VIP

1、中铁十八局田桓铁路TH-2标姜家堡子大雅河特大桥（32+48+32m）连续梁0号块及直线段现浇支架设计计算书设计： 复核： 二一五年六月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421570235 一、0号块支架设计检算书 PAGEREF _Toc421570235 h 1 HYPERLINK l _Toc421570236 (一)、工程概况 PAGEREF _Toc421570236 h 1 HYPERLINK l _Toc421570237 (二)、检算依据 PAGEREF _Toc421570237 h 1 HYPERLINK l _Toc421570238

2、 (三)、参数选择 PAGEREF _Toc421570238 h 2 HYPERLINK l _Toc421570239 (四)、底模板横向方木计算 PAGEREF _Toc421570239 h 3 HYPERLINK l _Toc421570240 4.1荷载计算 PAGEREF _Toc421570240 h 3 HYPERLINK l _Toc421570241 4.2 强度计算 PAGEREF _Toc421570241 h 4 HYPERLINK l _Toc421570242 4.3刚度计算 PAGEREF _Toc421570242 h 4 HYPERLINK l _Toc4

3、21570243 (五)、托架支撑结构计算 PAGEREF _Toc421570243 h 5 HYPERLINK l _Toc421570244 5.1 荷载计算 PAGEREF _Toc421570244 h 5 HYPERLINK l _Toc421570245 5.2 模型建立 PAGEREF _Toc421570245 h 6 HYPERLINK l _Toc421570246 5.3 结果分析 PAGEREF _Toc421570246 h 7 HYPERLINK l _Toc421570247 (六)、三角托架焊缝计算 PAGEREF _Toc421570247 h 9 HYPE

4、RLINK l _Toc421570248 (七)、结论 PAGEREF _Toc421570248 h 12 HYPERLINK l _Toc421570249 二、直线段支架设计检算书 PAGEREF _Toc421570249 h 14 HYPERLINK l _Toc421570250 (一)、工程概况 PAGEREF _Toc421570250 h 14 HYPERLINK l _Toc421570251 (二)、底模方木计算 PAGEREF _Toc421570251 h 14 HYPERLINK l _Toc421570252 2.1荷载计算 PAGEREF _Toc421570

5、252 h 14 HYPERLINK l _Toc421570253 2.2 强度计算 PAGEREF _Toc421570253 h 15 HYPERLINK l _Toc421570254 2.3刚度计算 PAGEREF _Toc421570254 h 16 HYPERLINK l _Toc421570255 (三)、托架支撑结构计算 PAGEREF _Toc421570255 h 16 HYPERLINK l _Toc421570256 3.1 荷载计算 PAGEREF _Toc421570256 h 16 HYPERLINK l _Toc421570257 3.2 模型建立 PAGER

6、EF _Toc421570257 h 18 HYPERLINK l _Toc421570258 3.3 结果分析 PAGEREF _Toc421570258 h 19 HYPERLINK l _Toc421570259 (四)、配重计算 PAGEREF _Toc421570259 h 20 HYPERLINK l _Toc421570260 (五)、三角托架顶部预埋纵梁锚固计算 PAGEREF _Toc421570260 h 23 HYPERLINK l _Toc421570261 (六)、三角托架焊缝计算 PAGEREF _Toc421570261 h 23 HYPERLINK l _Toc

7、421570262 (七)、结论 PAGEREF _Toc421570262 h 27一、0号块支架设计检算书(一)、工程概况田桓铁路TH-2标姜家堡子大雅河特大桥DK72+667.34（32m+48m+32m）连续梁，中心里程为：DK72+862.21，起始里程：DK72+773.21DK72+919.31，全桥共分4个桥墩，全桥所有基础均为挖井基础，空心墩，最大墩高39m，最小墩高37m。为了便于安装挂篮，施工采用0号块及1号块同时现浇方案，三块全长12m，由于墩身高度较高，托架采用三角形结构，墩顶通常预埋托架顶梁，斜支撑焊接与墩身预埋钢板上，两侧共设置12个三角托架，其中中间四个采用I4

8、0b组焊而成，两侧采用K型布置，采用I20a组焊，托架顶部设置I20a横向分配梁，横梁顶部梁底部分采用14a焊接三角桁架做纵向支撑，翼缘板部分采用I20a，纵梁顶满铺10 x10cm方木，10mm竹胶板做面板，侧模采用桁架式定型钢模板；托架布置如图1所示：图1 0号块托架布置图(二)、检算依据1、姜家堡子大雅河特大桥DK72+667.34连续梁32+48+32m，图号：桥施A06982、铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）；3、铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）；4、公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)5、建筑施工计算手册中国建筑工业出版社 江正荣

9、2006年4月。6、钢结构设计规范（GB50017-2003）。7、木结构设计规范(GB50005-2003)。8、竹胶合板模板 (JG/T 156-2004)。9、混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）(三)、参数选择1、优质竹胶合板顺长度方向顺宽度方向弹性模量密度：8.5kN/m32、木材（A-3广东松）：顺纹受压及承压应力顺纹弯曲应力弯曲剪应力横纹承压应力(全面积、局部表面、垫板下)弹性模量密度：4.5kN/m33、钢材Q235：弯应力 剪应力 弹性模量 密度：78.50kN/m3强度设计值：角焊缝强度设计值：(四)、底模板横向方木计算底模板采用10mm优质竹胶板，地铺10cm

10、x10cm方木，方木采用满铺方式，所以竹胶板强度及刚度不需计算。仅需计算方木强度及刚度。4.1荷载计算根据公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)相关规定，面板的荷载计算如下： 模板自重竹胶板的容重取8.5kN/m3，则10mm厚时为0.085kN/m2。 新浇混凝土自重取托架支撑段最大截面计算，截面最高为3.5m，而腹板处的荷载最大，取新浇混凝土容重为26.5 kN/m3，同时考虑5%的超灌系数，则混凝土自重荷载为3.51.0526.5kN/m3=97.4kN/m2。 施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载按照规范计算模板时，均布荷载取2.5kPa=2.5 kN/m2，另外以集

11、中荷载2.5kN进行验算。 振捣混凝土时产生的荷载按照规范水平面模板为2.0kPa=2.0 kN/m2。以上荷载总计为4.2 强度计算方木采用100100mm，间距100mm，则方木承担的最大线荷载为：，考虑接头等影响，方木计算按简支梁计算，经初步计算方木计算跨度最大取0.8m(腹板下0.5m，底板下0.8m) ，此时方木中最大弯矩为：方木抗弯模量：方木中最大弯曲应力值为：所以方木强度满足要求。4.3刚度计算方木抗弯刚度：方木最大变形为：所以方木刚度满足要求。(五)、托架支撑结构计算5.1 荷载计算纵梁布置考虑混凝土荷载分布的不均匀性，分为翼缘板、腹板、顶底板（箱室）部分，纵梁间距翼缘板根据模

12、板尺寸确定位置，腹板和顶底板（箱室）部分分别为0.5m及0.8m间距布置，混凝土计算时按纵梁布置分为8个部分（半幅）。如图2所示。图2 混凝土荷载划分(1) 混凝土荷载并根据梁段的划分，截取三个截面即11号、10号，各截面之间荷载按线性分布考虑，各截面混凝土分块计算如表1所示。翼缘板部分根据模板支点位置，两侧翼缘板荷载作用在第二、三道纵梁上。第一道纵梁仅考虑人员及机具荷载，梁端部横梁考虑施工平台仅考虑也仅计算人员及机具荷载 (2) 模板荷载模板取顺桥向单位m，钢模板侧模重量总重约9t，长约3.84m，内模重量按2.0t/m；底模按0.5kN/m2。 施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷

13、载按照规范计算模板时，均布荷载取2.5kPa=2.5 kN/m2。分块计算，按宽度分布，则每块模板荷载如表1所示。对于翼缘板部分，两侧各三道纵梁除上述荷载外另外考虑施工人员荷载的作用 振捣混凝土时产生的荷载按照规范水平面模板为2.0kPa=2.0 kN/m2。分块计算，按宽度分布，则每块模板荷载如表1所示。表1 0号块荷载计算统计表截面号块号宽度m面积m2自重kN/m模板荷载施工人员及机具振捣荷载荷载合计1012.0310.6617.95.55.14.132.6110.6617.95.55.14.132.61020.5470.328.831.41.114.3110.328.831.41.114

14、.31030.2720.8122.120.70.525.3110.89124.320.70.527.51040.551.7447.61.11.41.151.2111.92552.61.11.41.156.21050.651.0528.821.61.333.7111.16931.921.61.336.81060.80.8623.522.01.629.1110.9826.822.01.632.41070.80.8422.922.01.628.5110.9626.222.01.631.81080.80.8422.922.01.628.5110.9626.222.01.631.85.2 模型建立计算采

15、用有限元软件Midas建立整体计算模型，所有杆件均采用梁单元。荷载在加载位置按梁单元荷载施加，自重通过重力加速度施加，考虑焊缝缀板等的影响，自重施加时考虑1.2倍的系数。计算模型如图3所示。图3 托架计算有限元模型加载模型如图4所示图4 托架加载模型5.3 结果分析1、强度计算结果托架系统最大组合应力结果如图5所示。图5 托架系统最大组合应力分布(MPa)最大组合应力值为143.4MPa=140MPa，最大值位于墩两侧第五横梁与腹板下第一个托架交叉点处，超过值较小、5%，所以可以满足施工需要，同时如果考虑按极限状态法计算时，考虑1.3倍的荷载系数，则最大组合应力为143.41.3=186.4M

16、Pa小于钢材的强度设计值f=215MPa，也满足要求。同时通过计算结果可以看出，横向分配梁上，组合应力大于120MPa的区域很小，集中在横梁与三角托架搭接处，如图6所示。图6 最大组合应力在120MPa140MPa的范围分布2 、刚度计算托架系统竖向变形结果如图7所示。图7 托架系统竖向变形（mm）竖向最大绝对变形3.5mm，位于最外侧横梁“K”形三角托架处，此横梁最大跨度3.2m，则容许变形值f=L/400=8mm，所以刚度满足要求。(六)、三角托架焊缝计算1、反力计算 托架反力计算结果如图8、9所示图8 托架反力结果1（kN）图9 托架反力结果2(弯矩)（kNm）边托架Fy=32kN，Fz

17、=61kN，Fx=85kN，My=1 kNm中托架上Fz=212 kN，Fx=291kN，My=11kNm2、变托架I20a焊缝计算所以焊缝高度hf取6mm上翼缘焊缝有效面积 Aw1 = 726.6 mm2下翼缘焊缝有效面积 Aw2 = 726.6 mm2腹板两侧焊缝有效面积 Aw3 = 1488.5 mm2总的焊缝有效面积 Aw = 2941.7 mm2焊缝 Ix = 16972582.2 mm4Fz由腹板承担，则腹板的剪应力 V = Fz / Aw3 = 41 MPaFx由所有焊缝承担，则由轴力产生的正应力 N = Fx / Aw = 28.9 MPaFy由两个翼缘板焊缝承担，则翼缘板处的

18、剪应力：V =22MPa弯矩引起的正应力M = My / Ix = 5.9 MPa翼缘板处的最大正应力=N+M= 28.9 +5.9=34.8 MPa按极限状态法考虑1.3倍的荷载系数，则最大正应力=45.2MPa翼缘板处的剪应力：V =28.6MPa腹板的剪应力：V =53.3MPa由于各应力值均很小，远小于强度设计值ffw=160 MPa，满足强度要求，不再计算折算应力。2、中托架上I40b焊缝计算 焊缝高度hf取8mm上翼缘焊缝有效面积 Aw1 = 1430.8 mm2下翼缘焊缝有效面积 Aw2 = 1430.8 mm2腹板两侧焊缝有效面积 Aw3 = 4110.4 mm2总的焊缝有效面

19、积 Aw = 6972 mm2焊缝 Ix = 152201929.133 mm4Fz由腹板承担，则腹板的剪应力 V = Fz / Aw3 = 51.6 MPaFx由所有焊缝承担，则由轴力产生的正应力 N = Fx/ Aw = 41.7 MPa弯矩引起的正应力M = My / Ix = 14.5 MPa翼缘板处的最大正应力=N+M= 41.7+14.5=56.2MPa按极限状态法考虑1.3倍的荷载系数，则最大正应力=73MPa腹板处的剪应力：V =67.1 MPa由于各应力值均很小，远小于强度设计值ffw=160 MPa，满足强度要求，不再计算折算应力。3、中托架下I40b焊缝计算 焊缝高度hf

20、取8mm上翼缘焊缝有效面积 Aw1 = 1430.8 mm2下翼缘焊缝有效面积 Aw2 = 1430.8 mm2腹板两侧焊缝有效面积 Aw3 = 4110.4 mm2总的焊缝有效面积 Aw = 6972 mm2焊缝 Ix = 152201929.133 mm4Fz由腹板承担，则腹板的剪应力 V = Fz / Aw3 = 55.1 MPaFx由所有焊缝承担，则由轴力产生的正应力 N = Fx / Aw = 31.8 MPa弯矩引起的正应力M = My / Ix = 0.4 MPa翼缘板处的最大正应力=N+M= 31.8+0.4=32.2 MPa考虑1.3倍的荷载系数，则最大正应力=41.9MPa

21、腹板处的剪应力：V =71.6 MPa由于各应力值均很小，远小于强度设计值ffw=160 MPa，满足强度要求，不再计算折算应力。预埋板的连接焊缝截面特性均不小于托架焊缝，所以不再计算。(七)、结论通过以上分析计算，支架结构各杆件均满足强度及刚度及稳定性要求。几点建议：1、将原设计钢管支撑改为14a组合焊接桁架结构如图10所示。图10 底腹板下14a组合桁架2、两侧翼缘板根据外模板桁架支撑位置布置纵梁，纵梁采用I20a，纵梁及底腹板支撑桁架布置如图11所示图11 侧模支撑纵梁及底腹板支撑桁架布置3、I20a托架与预埋板焊缝高度hf不得小于6mm，I40b托架与预埋板连接焊缝高度hf不得小于8m

22、m。4、支架拼装完成后，需做静载试验验证托架可靠性。5、托架之间需加强横向连接，底腹板支撑桁架同样加强横向连接。6、托架顶纵梁预埋时加强竖向连接，防止墩顶顶裂。二、直线段支架设计检算书(一)、工程概况直线段全长7.6m，支架采用托架结构，托架锚固在桥墩上，托架采用40b工字钢组焊而成，横向布置20a工字钢做横向分配梁，横梁上设置20a工字钢托架上分配梁上布置单40b工字钢做侧模板支撑纵梁，单32a工做纵梁，纵梁顶密铺10 x10cm方木，方木上铺设10mm厚优质竹胶板做底模，侧模采用桁架式定型钢模板；托架布置如图1所示：图1 直线段支架布置图(二)、底模方木计算底模板采用10mm优质竹胶板，地

23、铺10cmx10cm方木，方木采用满铺方式，所以竹胶板强度及刚度不需计算。仅需计算方木强度及刚度。2.1荷载计算根据公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)相关规定，面板的荷载计算如下： 模板自重竹胶板的容重取8.5kN/m3，则10mm厚时为0.085kN/m2。 新浇混凝土自重取直线段截面最高为2.5m，而腹板处的荷载最大，取新浇混凝土容重为26.5 kN/m3，同时考虑5%的超灌系数，则混凝土自重荷载为2.51.0526.5kN/m3=69.56kN/m2。 施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载按照规范计算模板时，均布荷载取2.5kPa=2.5 kN/m2，另外以集中荷载

24、2.5kN进行验算。 振捣混凝土时产生的荷载按照规范水平面模板为2.0kPa=2.0 kN/m2。以上荷载总计为2.2 强度计算方木采用100100mm，间距100mm，则方木承担的最大线荷载为：，考虑接头等影响，方木计算按简支梁计算，经初步计算方木计算跨度取1m ，此时方木中最大弯矩为：方木抗弯模量：方木中最大弯曲应力值为：所以方木强度满足要求。2.3刚度计算方木抗弯刚度：方木最大变形为：所以方木刚度满足要求。(三)、托架支撑结构计算3.1 荷载计算纵梁布置考虑混凝土荷载分布的不均匀性，分为翼缘板、腹板、顶底板（箱室）部分，纵梁间距翼缘板根据模板尺寸确定位置，腹板和顶底板（箱室）部分分别按不

25、同间距布置，混凝土计算时按纵梁布置分为6个部分（半幅）。如图2所示。图2 混凝土荷载划分(1) 混凝土荷载混凝土荷载计算时，截面选择托架支撑部分最大截面，截面如图3所示图3 梁体混凝图荷载计算截面 (2) 模板荷载根据模板布置，模板荷载按下面取值翼缘板部分取侧模板重量即腹板部分，底顶板部分：分块计算，按宽度分布，则每块模板荷载如表2所示。 施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载按照规范计算模板时，均布荷载取2.5kPa=2.5 kN/m2。分块计算，按宽度分布，则每块模板荷载如表2所示。对于翼缘板部分，最外侧纵梁只考虑施工人员荷载，内侧两根纵梁除了承担第5部分混凝土荷载外，还有外侧走台

26、人员荷载的一半，两端设置1m走台，荷载按施工人员及机具荷载考虑。 振捣混凝土时产生的荷载按照规范水平面模板为2.0kPa=2.0 kN/m2。分块计算，按宽度分布，则每块模板荷载如表1所示。表1 直线段纵梁荷载计算分块号面积混凝土自重模板荷载人员机具振捣荷载合计10.24 6.75 4.22.6252.115.68 20.43 11.83 42.5220.33 31.45 40.44 42.5248.94 41.70 47.21 22.5253.71 50.77 21.44 32.5228.94 60.75 20.86 32.5228.36 3.2 模型建立计算采用有限元软件Midas建立整体

27、计算模型，所有杆件均采用梁单元。荷载在加载位置按梁单元荷载施加，自重通过重力加速度施加，考虑焊缝缀板等的影响，自重施加时考虑1.2倍的系数。计算模型如图4所示。图4 托架计算有限元模型加载模型如图5所示图5 托架加载模型3.3 结果分析1、强度计算结果托架系统最大组合应力结果如图6所示。图6 托架系统最大组合应力分布(MPa)最大组合应力值为139.7MPa=140MPa，最大值位于横向分配梁上，组合应力大于120MPa小于140MPa的区域很小，集中在横梁与三角托架搭接处，范围很小，如图7所示。图7 最大组合应力在120MPa140MPa的范围分布2 、刚度计算托架系统竖向变形结果如图8所示

28、。图8 托架系统竖向变形（mm）竖向最大绝对变形6mm，位于最外侧横梁“K”形三角托架处，此横梁最大跨度3.2m，则容许变形值f=L/400=8mm，所以刚度满足要求。(四)、配重计算托架一侧浇筑边跨现浇段，另一侧需配一定的重量以防止墩身在偏心荷载作用下另一侧拉裂。墩身弯矩计算计算时，边跨现浇段端部1.5m按实心截面计算，其余6.1m取变截面最大截面，根据墩梁布置，则实心段到墩中心的距离为0.53m，空心段到墩中心的距离为4.33m，墩梁布置如图9所示。图9 墩梁布置（mm）实心段截面面积为23.9m2，空心段截面面积为10.7m2，墩身托盘及顶帽混凝土117m3，现浇段对墩身产生的力矩如表2

29、所示。梁端面积长度重量力臂力矩实心段23.91.593.210.5349.40空心段10.76.1169.704.33734.81表2 墩身力矩计算（tm）2、墩身应力计算弯矩对墩身产生的应力计算时取墩身空心段（不考虑倒角），截面如图10所示图10 墩身计算截面（mm）截面I= 2.851013mm4，面积A=13.54m2截面应力为计算截面上部混凝土自重为：梁体自重262.91 t墩身托盘及顶帽混凝土自重为：1172.6=304.2t托盘到计算截面混凝土自重为13.5412.6=35.2t混凝土自重总计：602.32t产生的压应力为：受拉侧混凝土最大拉应力为1.8MPa，墩身采用C40混凝土

30、，其抗拉强度设计值为1.71MPa，所以，不配重会导致外侧墩身拉裂。3、配重计算考虑在托架端部配重，配重分一次完成，在浇筑前配重50t，配重位置选择在中间四个三角托架端部，配重如图11所示。图11 托架配重示意浇筑前配重50t时，配重产生的力矩为M=506.2=310 tm截面应力为浇筑完成后，截面应力为：所以，一次配重50t，且在浇筑前完成，即可满足施工要求。(五)、三角托架顶部预埋纵梁锚固计算由于三角托架顶部纵梁采用通长预埋的方式，需考虑浇筑混凝土时，纵梁对墩身顶帽的影响。根据计算托架顶纵梁最大拉力值为288.9，最大轴向应力33MPa，取设计强度215MPa计算，并将纵梁等效为圆形截面（

31、偏安全的按面积等效）。则I40b可以等效为直径110mm的圆杆，I20a可以等效为直径67mm的圆杆。则根据混凝土设计规范，锚固长度计算采用公式-1计算（混凝土结构设计规范GB50010-2002）其中为外形系数，按光面钢筋取0.16；为混凝土抗拉强度设计值，标号大于C40按C40取为1.71。所以最大需要的锚固长度为：由于实际应力值（33MPa）远小于设计值（215MPa），因而实际锚固长度远小于计算锚固长度。(六)、三角托架焊缝计算1、反力计算 托架反力计算结果如图12、13所示图12 托架反力结果1（kN）图13 托架反力结果2(弯矩)（kNm）边托架Fy=39.4kN，Fz=96.2

32、kN，Fx=94.6 kN，My=10.8 kNm中托架上Fz=154.6 kN，Fx=57.4kN，My=26.6kNm中托架下Fz=226.4 kN，Fx=221.6kN，My=0.3kNm其中变托架弯矩按最大值取值。2、变托架I32a焊缝计算所以焊缝高度hf取8mm上翼缘焊缝有效面积 Aw1 = 1290.8 mm2下翼缘焊缝有效面积 Aw2 = 1290.8 mm2腹板两侧焊缝有效面积 Aw3 = 3248 mm2总的焊缝有效面积 Aw = 5829.6 mm2焊缝 Ix = 83342685.067 mm4Fz由腹板承担，则腹板的剪应力 V = Fz / Aw3 = 29.6 MPaFx由所有焊缝承担，则由轴力产生的正应力 N = Fx / Aw = 16.2 MPaFy由两个翼缘板焊缝承担，则翼缘板处的剪应力：V =15.3MPa弯矩引起的正应力M = My / Ix = 20.8 MPa翼缘板处的最大正应力=N+M= 20.8 +16.