0号块支架验算

0名目一、工程概况(2)二、支承方法与设备(2)三、力学分析(2)荷载分析(2)⑴、荷载取值(2)⑵、纵桥向每延米荷载计算(2)主墩各部受力、强度与刚度分析(3)⑴、0(3)①墩柱外横梁(3)②墩柱内横梁(4)⑵、0(4)①墩柱外侧纵桁梁(4)②砂筒和砂筒座梁(5)③牛腿(6)四、方案设计图0.支架构件数量及重量统计表1～20号块施工方案布置图牛腿键盒立面布置图牛腿键盒平面布置图牛腿上键盒构造图牛腿下键盒构造图7～14.斜腿构造图砂筒组装图砂筒上件构造图17.砂筒下件构造图斜腿限位件构造图砂筒座梁构造图螺旋筋构造图大海子大桥箱梁0号块支架预压方案图〔一〕大海子大桥箱梁0号块支架预压方案图〔二〕大海子大桥箱梁0号块支架撤除方案图一、工程概况大海子大桥上部结构为 4x30m 先简支后连续箱梁+〔81+150+81〕m预应力砼连续刚构+9x40m先简支后连续箱梁，主桥箱梁为单箱单室断面，箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽6.5m，箱梁顶面设单向2.0%的横坡〔左右幅相反〕，两侧翼缘各宽2.75m，0#块件箱梁高度为9.2m，长度为13m，其中桥墩外悬出2.0m，内悬局部〔两片墩间净距〕4.2米，混凝土标号为C55，单个0号块数量为445.8m31159.1二、支承方法与设备由于大海子大桥箱梁承受桁式斜拉挂篮悬臂浇筑，所以考虑该桥0号块支承方案亦承受挂篮的构件作为支架进展施工。01、预先在墩柱横桥向两侧外壁预埋螺旋钢筋及键盒，安装牛腿、用精轧螺纹钢筋将牛腿锚固于墩柱上，在牛腿平梁上安放砂筒〔两组纵桁12〕。2、在两侧平梁砂筒上各安装一组纵桁梁，每组由三列贝雷桁架组成，用桁式斜拉挂篮的水平桁架作为纵桁梁。3、在两墩柱横桥向内侧铺设内横梁〔安排横梁〕，用桁式斜拉挂篮的滑梁〔Ⅰ56a，6根〕作为内横梁，两侧均支承于外侧两组纵桁梁上。在两墩柱横桥向外侧设置0号块支承系统的外横梁〔8根Ⅰ56a〕，单侧外横梁有四根，外横梁两端均支承于牛腿上的纵桁梁上，同样用桁式斜拉挂篮的滑梁作为外横梁。4、在内、外横梁上安装模板系统，进展0号块第一阶段施工〔浇筑底板及腹板低侧向上至4m高度〕。5、在第一阶段施工完成后，开头0号块其次阶段施工〔浇筑剩余5.2m腹板及顶板〕，搭建支承翼缘板与顶板浇筑的模板骨架及脚手管支架。三、力学分析1、荷载分析⑴、荷载取值①箱梁自重荷载箱梁自重依据每立方米26kN计算，0号梁段对应于两根墩柱局部的荷载直接传于墩柱，支架只承受凌空局部的荷载。凌空局部约271.2m3705.1t。②模板系统荷载模板按100kg/m2，即1kN/m2的重量估算，将每延米宽度内的1kN/m2③振捣混凝土荷载依据《大路桥涵施工技术标准》〔JTJ041-2023〕附录D，振捣混凝土对水平面模板产生的荷载为2.5kPa，即2.5kN/m2，将每延米2.5kN/m2④施工人员与施工机具荷载依据《大路桥涵施工技术标准》〔JTJ041-2023〕附录D，施工1.5kPa1.5kN/m2，计算方法同上。⑵、纵桥向每延米荷载计算①第一施工阶段0号块第一阶段施工浇筑底板及腹板低侧向上至4m高度，将底板与腹板分别计算。Ⅰ、底板荷载〔纵向每延米，半幅底板〕6.5/2=3.25m1.2m；砼与钢筋荷载，容重取26kN/m3P1=1×3.25×1.2×26=101.4kN模板荷载，模板重量取1kN/m2P2=1×3.25×1=3.25kN振捣砼荷载，取2.5kN/m2P3=1×3.25×2.5=8.125kN施工人员及机具荷载，取1.5kN/m2P4=1×3.25×1.5=4.875kN纵桥向每延米半幅底板荷载合计：P底=P1+P2+P3+P4=101.4+3.25+8.125+4.875=117.65kNⅡ、腹板荷载〔含倒角〕腹板厚度为0.9m，高度为4-1.2=2.8m，倒角为0.4m×0.4m砼与钢筋荷载(一侧腹板)P11=1.0×〔2.8×0.9+0.4×0.4×0.5〕×26=67.6kN模板荷载，模板重量取1kN/m2P12=1×〔4+2.4+0.57〕×1=6.97kN腹板的振捣砼荷载、施工人员与机具荷载已按模板面积计入底板，不再重复计算。合计：P腹=P11+P12=67.6+6.97=74.57kN②其次施工阶段其次阶段施工浇筑剩余5.2m高的腹板及顶板，顶板和腹板正上方的箱梁荷载由已浇筑箱梁担当，支架只承受翼缘部位的荷载。取每延米单侧翼缘板进展计算，每延米单侧翼缘板的截面积为1.24m2。砼重：1×1.24×26=32.24kN模板：1×6.022×1=6kN振捣及人员机具：1×3.122×〔2.5+1.5〕=12.49kN脚手架：1×21.03×0.25=5.26kN纵桥向每延米单侧翼缘板荷载： P 翼缘=32.24+6+12.49+5.26=55.99kN2、主墩各部受力、强度与刚度分析⑴、0〔浇筑底板及腹板低侧向上至4m〕①墩柱外横梁Ⅰ、受力分析墩柱外横梁为挂篮的后下横梁，在箱梁2.0悬臂的下方，在第一施工阶段受载最不利，其计算纵向荷载长度为2.0〔承受桥墩外纵向悬出2.0的箱梁荷载的1/3〕。墩柱外横梁布置图见施工方案布置图2，悬出局部2.0m的荷载为2.6578×6.5×26=449.16kN，分布到横桥向3.25m长度内的分布荷载为449.16/3.25=138.2kN/m，考虑到悬臂荷载由四根墩柱外横梁担当，一根外横梁担当的底板均布力q=138.2/4=34.55kN/m,腹板及倒角集中力P=74.57/2=37.29kN〔近似作用于腹板中心处〕。支点反力R1=R2=〔37.29×1.08+37.29×6.68+34.55×6.5×3.88〕/7.76=149.58kNQ=R1=149.58kN剪力为0的位置弯矩最大，最大处距离左支点的距离：X=〔149.58-37.29〕/34.55+0.63=3.88m最大弯矩：M=149.58×3.88-33.8×〔3.88-1.08〕-34.55×〔3.88-1.08〕2×0.5=350.29kN〃m计算跨中挠度时，偏安全地将均布荷载q近似地按满跨作用计算，集中力作用位置对称计算。一根外横梁由一根I56a组成，截面特性为：惯性矩=0.0006559m4弹性模量E=2.1×105MPa=2.1×108kPa分布荷载产生的跨中挠度：f1=5ql4/384EI=5×34.55×7.764/(384×2.1×108×0.0006559)=0.0118m两个集中荷载产生的跨中挠度：f2=2×Pb 〔 3l2-4b2 〕 /48EI=2×37.29×1.08×(3×7.762-4×1.082)/(48×2.1×108×0.0006559)=0.00214m跨中挠度f=f1+f2=0.0118+0.00214=0.0137m=13.9mmⅡ、强度校核一根外横梁由一根I56a组成，截面特性为：Wx=2342cm3=2.342×10-3m3Ix/Sx=47.7cm,b=1.25cmσw=M/Wx=336.75/2.342×10-3=143787.4kPa=143.8MPa其中：σw=143.8MPa＜[σw]=1.3×145MPa=188.5MPa〔满足〕τ=QSx/ 〔 bIx 〕=146.09/(0.0125×0.477)=24501.5kPa=24.5MPa其中：τ=24.5MPa＜[τ]=1.3×85MPa=110.5MPa(Ⅲ、刚度校核前面已计算出外横梁的跨中挠度为13.9mm，该值小于跨径的L/400，即小于7760/400=19.4mm，从而满足交通部颁《大路桥涵施工技术标准》〔JTG/TF50-2023〕5.2.7-3②墩柱内横梁Ⅰ、受力分析在第一施工阶段，内横梁受到腹板处的集中力和底板的分布力作用，然后传给墩柱外侧两组纵桁梁。纵向相邻两根内横梁中点到中点0.7m前面已经计算得出纵桥向每延米腹板荷载：P腹=74.57kN，底板荷载：P底=117.65kN，内横梁在第一施工阶段所受荷载最大为：q=117.65×0.7/6.5=12.67kN〃mP=74.57×0.7=52.2kN墩柱外侧两组纵桁梁在箱梁两侧布置的位置一样，则只计算一侧纵桁梁。支点反力 R 外=R 内=〔52.2×6.68+12.67×3.25×3.88〕/6.76=75.22kN最大剪力Q=R外=R内=75.22kN，位于内横梁支点内侧〔〔4×26×1.08〕+〔1.2×2.35×26〕×〔0.63+0.9+2.35/2〕〕/〔4×26+1.2×2.35×26〕=1.752最大弯矩M=75.22×1.752-12.67×0.4×0.4×0.5=130.77kN〃m由内横梁的支点反力可以得到一侧纵桁梁的纵桥向每延米荷载为R/0.7=75.22/0.7=107.46kNⅡ、强度校核左、右两侧内横梁的受力分析计算得出内横梁所受最大剪力Q=67.13kNM=116.74kN〃m。内横梁为一根I56a，截面特性为：Wx=2342cm3=2.342×10-3m3Ix/Sx=47.7cm,b=1.25cmσw=M/Wx=116.74/2.342×10-3=49846.3kPa=49.8MPa其中：σw=49.8MPa＜[σw]=1.3×145MPa=188.5MPa〔满足〕τ=QSx/ 〔 bIx 〕=67.13/(0.0125×0.477)=11258.7kPa=11.3MPa其中：τ=11.3MPa＜[τ]=1.3×85MPa=110.5MPa(在第一施工阶段，墩柱外侧纵桁梁不把握设计，此两组纵桁梁在在其次施工阶段进展组合荷载的构造验算。⑵、0号块其次阶段施工〔5.2m高的腹板〕①墩柱外侧纵桁梁Ⅰ、受力分析将第一施工阶段、其次施工阶段的荷载进展组合后，验算墩柱外侧纵桁梁。在前面内横梁的安排荷载计算中，已经计算出外组纵桁梁在第一施工阶段下每延米纵向荷载的安排荷载为107.46kN，即外组纵桁梁在第一施工阶段的纵向分布荷载q1=107.46kN/m。在前面的外横梁计算中，已计算出外组纵桁梁的支点反力为149.58kN，此反力即为外横梁对墩柱外侧纵桁梁的作用力P1=P2=149.58kN，q1、P1、P2即为外侧纵桁梁在第一施工阶段的荷载。在其次施工阶段纵桥向每延米单侧翼缘板荷载P翼缘=55.99kN，全部由外部由外侧纵桁梁承受，外侧纵桁梁在其次施工阶段所承受的均布荷载为q2=55.99kN。将第一施工阶段和其次施工阶段的荷载进展叠加，得到外侧纵桁梁的受力状况。依据荷载计算图示得外侧纵桁梁的跨中最大弯矩M中=107.46×2.1×1.95+55.99×3×1.5=692.00kN〃m值为M悬=(-149.58)×2.5+〔-55.99〕×3.5×1.75=-716.89kN〃m，经比照得出该纵桁梁的最大弯矩为外悬段-716.89KN.m。Q支=149.58+55.99×3.5+107.46×2.1+55.99×3=739.2kN支反力RA=RB=Q=739.2kNⅡ、强度校核依据《装配式大路钢桥多用途使用手册》贝雷桁片的弦杆容许轴力[N]=563kN,容许弯矩[M]=563×1.4=788.2kN〃m,斜杆容许轴向压力[NX]=171kN,桁片容许剪力[Q]=2×171×sin45°=241.8kN，竖杆容许轴向压力[Ns]=212.6kN,外侧纵桁梁由三片贝雷桁片组成，其容许弯矩为[M]=3×788.2=2365kN〃m﹥M中=716.89kN〃m〔满足〕容许剪力[Q]=3×241.8=725kN＜Q支=739.2kN〔不满足〕故：平台设计时为满足外组纵桁梁的局部抗剪要求，对支点处贝雷片进展局部加强，承受挂篮的B1型和B2型加强贝雷片。一般贝雷横梁的容许使用剪力为[Q]=241.8kN，加强区段消灭的最大剪力为739.2kN，安排到一片桁梁的剪力为739.2/3=246.4kN，该区段局部加强是在贝雷桁架下部加焊两块δ=6mm〔最小抗剪高度为150mm〕钢板，由此增加的容许剪力为：[△Q]=(2/3)τS=(2/3)×1.3×120×150×6×2=187200N=187.2kN。加强段截面容许剪力为：[Q]=[Q]+[△Q]=241.8+187.2=429kNQ=246.4kN＜429kN〔满足〕Ⅲ、刚度校核为计算刚度，先计算桁梁的跨中挠度，计算挠度时，偏安全地仅计算贝雷片桁片的弦杆的抗弯作用，3I=3×4〔0.001274×0.72+0.00000198〕=0.0075m4式中0.0001274m2为单肢[10的截面积，0.00000198m4为单肢[10对中性轴的惯性矩。跨中挠度 f 中=5×241.34×64/〔384×2.1×108×0.0075〕=0.00259mf=0.003m＜L/400=6/400=0.015(满足)外悬段挠度f外=-(241.34×2.5×63)/〔24×2.1×108×0.0075〕×(-1+6×2.5×2.52/62+3×2.53/63)=-0.0006m ＜L/400=6/400=0.015(满足)从而满足交通部颁《大路桥涵施工技术标准》〔JTG/TF50-2023〕5.2.7-3②砂筒和砂筒座梁Ⅰ、砂筒平台上部桁梁的荷载是通过砂筒传递至砂筒座梁和牛腿的，每片横梁下放置一个砂筒，墩柱外侧横梁的支点反力最大，为739.2kN，此力通过三个砂筒传递至座梁，所以每个砂筒受的力F=739.2/3=246.4kN。砂筒内径d1=217mm，砂筒顶心直径d0=203mm，砂筒顶心放入砂筒高度为 H0=70mm，砂筒放砂的降落高度为H=110mm。砂承压应力：σ1=4P/(πd20)=4×253.7×103/〔3.14×2023〕=8.1MPa＜[σ1]=20MPa(满足)要求在砂筒装砂后用500KN荷载预压严密，并持5砂筒壁的应力计算公式为:σ2=[4Pd1H/(πd20)]/[(H+H0-d2)d3]式中：P 砂筒上部作用荷载d0 砂筒顶心直径d1 砂筒内径d3 砂筒壁厚H 砂筒顶心降落高度H0 砂筒顶心放入砂筒高度故 砂 筒 筒 壁 受 拉 应 力 为σ2=4×253.7×103×220×110/[〔3.14×2023〕×〔110+70-27〕×12]=106.5MPa＜[σ2]=1.3×140=182MPa(Ⅱ、砂筒座梁砂筒座梁截面特性为：A=101.81cm2,惯性矩Ix=10489cm4，形心距离下底面的距离为12.5cm，截面模量W=839cm3,腹板厚度b=0.018m，半截面面积矩Sx=478.5cm3,惯性矩与半截面面积矩之比Ix/Sx=0.22m。砂筒座梁容许弯矩[M]=W×1.3×[σ]=839×1.3×140=152.7kN〃m;容许剪力[Q]=1.3×241.8[τ]bIx/Sx=1.3×85×0.018×0.22=436kN。砂筒座梁的计算跨径为0.9m，砂筒均布置于砂筒座梁的中心位置。F=246.4kN＜[Q]=436kN,满足。最大弯矩M=253.7×0.9/4=57.1kN〃m＜[M]=152.7kN〃m，满足。③牛腿墩柱外侧纵桁梁的最大支点反力为739.2kN，单个砂筒的支点反力F=252.7kN,然后按节点荷载分别加于牛腿上进展牛腿构造的计算。计算牛腿至考虑外侧斜撑的作用，内侧斜撑增加构造的整体性和安全贮存。牛腿的计算由按整体荷载考虑，一个牛腿轴向压力=1/4〔支架荷载+0〕=990KNⅠ、水平预加力为保证牛腿平梁具有足够的水平刚度，需要使平梁与墩柱接触点不消灭缝隙，拟在牛腿平梁传力横杆两端施加水平预加力，预加力大1.5F=1.5×487.2=707.5kN两根平梁传力横杆共设有4根直径32mm的精轧螺纹钢筋，每根张拉力：F1=707.2/4=177kNⅡ、牛腿斜撑牛腿斜撑为受压杆，由两根I20b及钢板组成等截面杆，两侧各加焊一块δ=12mm的钢板，截面积为A=2×(39.5+2×1.2×20)=17500mm2牛腿斜撑在横桥向的挠曲长度为197cm，截面特性为：惯性矩Ix=8200cm4截面回转半径rx=6.85cm长细比λx=197/6.85=28.8牛腿斜撑在纵桥向挠曲已由构造联系杆得到保证，不做验算。此处验算横桥向竖直平面内的挠曲稳定，由λx=28.8查表得纵向ф=0.91，容许轴压力[N]=2898kN。牛腿的轴向压力N=739.2kN＜[N]=2898kN(满足)Ⅲ、牛腿斜撑支座下混凝土局部承压强度验算牛腿斜撑的力通过转向