(完整word版)0號(hào)塊計(jì)算書(最終上報(bào))

1、漢江特大橋0 號(hào)塊托架設(shè)計(jì)計(jì)算書一、工程概況武荊高速漢江特大橋主橋橋跨布置為：62+10 X 100+62m,主橋全長(zhǎng)為1124m， 結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁， 箱梁為分離的單箱單室截面，全橋共 22個(gè)0號(hào)塊。0號(hào)塊長(zhǎng)10m,底板 寬7m,兩端懸出墩身2.85m,梁高6.08m, 0號(hào)塊混凝土數(shù)量為222.53 m3,重量約556.325T。0號(hào)塊為箱梁與墩身聯(lián)接的隅節(jié)點(diǎn)，截面內(nèi) 力最大且受力復(fù)雜，鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道密集，因此保證0號(hào)塊施工質(zhì) 量是箱梁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。由于三角形托架具有體積小，傳力路徑明確等優(yōu)點(diǎn)，所以 0 號(hào) 塊采用設(shè)置三角形托架作為支撐結(jié)構(gòu)的施工方法。二、順

2、橋向托架及分配梁計(jì)算2.1 荷載確定順橋向托架布置4道， 托架承擔(dān)其長(zhǎng)度范圍內(nèi) 0號(hào)塊混凝土自重、支架、模板、施工人員機(jī)具等荷載。其主要荷載確定如下：2.85 m長(zhǎng)每側(cè)翼板硅自重：2Gi=(1.32+0.0975 ) mX2.85m*1.35*2.5=13.6t2.85m長(zhǎng)每側(cè)翼板支架：每道支架重約 0.665t ,按5道布置，貝U: G2=5*0.665*1.35 =4.5t2.85m長(zhǎng)每側(cè)翼板模板：肋(14a梢鋼)：20 根*2.85m*14.53Kg/m=0.83t面板：8.74*2.85*7850*0.006 = 1.173tG3= (0.83+1.173) *1.35=2.7t2.8

3、5m長(zhǎng)腹板、頂板及底板混凝土自重：G4 = (15.6+0.35+0.21)*2.85*2.5*1.35 = 155.44t2.85m內(nèi)模、內(nèi)模支架及底模自重：暫按混凝土自重乘以0.15倍來考慮:G5= 155.44*0.15 =23.316t施工人員機(jī)具荷載：(按2.5KN/m2考慮)：G6= 2.5*2.85*13.5*1.2 = 11.8t2.2分配梁計(jì)算托架上設(shè)置4根分配梁，分配梁兩端各伸出墩身 2.5m,翼板荷載布置按2 米范圍考慮，由上荷載分析可知每道分配梁上的荷載：q = (G1+ G2+ G3)/(2*4) = (13.6+4.5+2.7)/(4*2)=2.6t/m=25.48

4、KN/mq2= (G4+ G5)/7*4 = (155.44+23.316)/28= 6.384t/m=62.565KN/mq3= G6/11*4 = 0.2682 t/m=2.63KN/m荷載布置如下圖3所示：圖中AB、GH為翼板荷載范圍，BG為腹板、底板及頂板荷載范圍，C、D、E、F為順橋向托架的位置。q3=2.63KN/m咖皿町皿皿innnnw川叫皿皿皿皿皿1咖皿咖川川川咖nninn麗皿1皿2.2.1 截面試選先不考慮構(gòu)件自重，求得其最大彎矩:Mmax=111.55KN*m以此彎矩來進(jìn)行截面試選。所選構(gòu)件截面模量應(yīng)滿足如下要求:Wnx-55*1000494cm3x f 1.05*215截

5、面選36a工字鋼，其截面參數(shù)為:A = 76.4cm2, Wnx = 878cm3 , Ix = 15796cmf鋼材選用Q235,考慮構(gòu)件自重，自重放大系數(shù)取1.2,則考慮自重后的最大內(nèi)力如下：M max=114.17KN*mQmax = 117.32KN支座反力：Rc=Rf=221.12KNRd=Re=67.24KN懸臂端最大撓度：3 max=10.4mm由最大壁厚15.8 mm得：截面抗拉抗壓抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 215 MPa截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值% 125 MPa2.2.2抗彎強(qiáng)度彎矩最大值 Mmax=114.17KN*mM maxxWnx114 17 * 10610 3 =124MP

6、a< f =215MPa1.05*878*10滿足要求。2.2.3 抗剪強(qiáng)度剪力最大值Qmax = 117.32KNmaxQmaxSxIxtx117.32*10310*31*1037.8MPa fv 125MPa滿足要求。2.2.4 剛度驗(yàn)算懸臂端的撓度最大：3 max=10.4mm3 max/2L=10.4/2*2700=1/520其剛度能滿足要求。由上可知，分配梁采用36a工字鋼其強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均能滿 足要求。2.3三角形托架計(jì)算2.3.1 荷載及受力分析分配梁傳遞的支座反力（取圖1中分配梁支座C或F反力進(jìn)行計(jì) 算）：F= Rc=Rf=221.12KN支點(diǎn)B、C按較接處理，則托架

7、的計(jì)算示意圖如圖 2所示。從圖2中可求得約束B、C的反力Nb=Nc=420.07KN ; Vb=247.48KN ; Vc= 637KNNb一 _ .t I I -TVb斜撐截面 示意圖圖2三角托架計(jì)算示意圖VcNcF=221.12KN/mn水平桿截面 示意圖2.3.2 三角形托架水平梁AB計(jì)算從圖中可求得托架AB梁的最大內(nèi)力為:Mmax=204.5KN*mV max =415.88KNNmax=420.07KN所需截面模量應(yīng)滿足:、八， M max 204.5*10003Wnxmax950cm3x f 1.05*205選用2128a工字鋼用綴板焊接成箱形截面，截面參數(shù)如下:A=110.8cm

8、2, Wnx = 1016cm3 , Ix= 14230cm41）抗彎強(qiáng)度:max204.5 1031.05 1016191.7MPa f 205MPa2）抗剪強(qiáng)度maxIxtx415.88 10324.3 10 8.5 2100.7MPa fV 125MPa滿足要求。3）剛度驗(yàn)算AB跨最大撓度為：a max=4.3mm3 max/L=4.3/2500=1/581滿足要求。2.3.3 托架斜撐AC計(jì)算斜撐AC按軸心受壓柱進(jìn)行設(shè)計(jì)，截面如圖所示，主要承受軸力作用：Nac . Nc2 玳 .420.072 6372763KN計(jì)算長(zhǎng)度取10y l0x 取1.5,則：10y l0x 1.5*4.546

9、.81m假設(shè)x = 80,屬于b類截面，查表可得：y圖3斜撐A礴面0.688需要截面面積:A N max二f763 10325158mm0.688 215選用 222a, A=6368mm2, ix 8.67cm,驗(yàn)算整體穩(wěn)定性:lox681ix 8.6778.5150滿足要求。根據(jù)x查表可得斜撐AC的穩(wěn)定系數(shù):x 0.6975其抗壓強(qiáng)度為：N maxXa763 103,172MPa f 215MPa0.6975 6368滿足要求。2.3.4 B點(diǎn)牛腿焊縫抗剪強(qiáng)度計(jì)算在墩身預(yù)埋3cm厚鋼板，然后在預(yù)埋鋼板上焊接牛腿，如圖 4 所示，牛腿鋼板擬采用1cm厚鋼板，尺寸如圖5所示。TF2x 28al

10、字專岡圖4順橋向托架布置圖圖5牛腿示意圖1）焊縫焊腳尺寸初步確定根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的構(gòu)造要求，初步確定翼緣板和腹板的焊縫 焊腳尺寸，具體如下：hf 1.2t1 1.2*10 12mm,且 hf 1.5a2 1.5V30 8.2mmt1為牛腿鋼板厚度，t2為預(yù)埋鋼板厚度。由上可知，可取牛腿鋼板的焊腳尺寸hf = 10mm。2)焊縫強(qiáng)度計(jì)算上部結(jié)構(gòu)傳遞到B點(diǎn)的剪力為：Vb=247.47KN。托架自重：(3.85*2*43.5+4.54*2*24.99) *9.8/1000=5.51KN貝U B點(diǎn)焊縫的設(shè)計(jì)剪力值為：247.47+5.51/2=250.23KN三個(gè)牛腿 6條側(cè)面焊縫同時(shí)承受剪力，焊縫

11、計(jì)算長(zhǎng)度 均取 200mm,有效厚度he 0.7hf 7mm,有效截面如圖6所示。圖6牛腿焊縫有效截面圖由剪力Vb及托架自重在牛腿焊縫中引起的剪應(yīng)力:Vb he(lw 2hf)233.1N/mm2250.23 1036 7 (200 2 10)fffw 160N/mm由此可知，牛腿焊縫焊腳尺寸hf取10mm,其抗剪強(qiáng)度能滿足要求。2.3.5 C 點(diǎn)斜撐與預(yù)埋鋼板焊縫抗剪強(qiáng)度計(jì)算1)焊縫焊腳尺寸初步確定斜撐AC桿直接與預(yù)埋鋼板焊接，焊腳尺寸應(yīng)滿足：hf 1.2* 2t11.2* 7* 2 16.8mm,且 hf 1.5% 1.5/30 8.2mm23為兩梢鋼腹板厚度，t2為預(yù)埋鋼板厚度。由此可知

12、，可取牛腿鋼板的焊腳尺寸 hf = 12mm,2)焊縫強(qiáng)度計(jì)算上部結(jié)構(gòu)傳遞到C點(diǎn)的剪力為：Vc=637KN ;托架自重：(3.85*2*43.5+4.54*2*24.99) *9.8/1000=5.51KN ;則C點(diǎn)焊縫的設(shè)計(jì)剪力值為:637+5.51/2=640KN焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw取300mm,有效厚度he 0.7hf 8.4mm,由剪力V c及托架自重在牛腿焊縫中引起的剪應(yīng)力:Vche(lw2hf)640 1032 8.4 (300 2 12)2138N/mm2f ffw 160N/mm由此可知，斜撐AC桿件與預(yù)埋鋼板焊接的焊腳尺寸hf取12mm,其 抗剪強(qiáng)度能滿足要求。2.3.6 B點(diǎn)預(yù)

13、埋錨筋抗拉、抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算在預(yù)埋鋼板上焊接5個(gè)U形鋼筋，鋼筋直徑采用25mm的光圓 鋼筋，U形鋼筋上端做成長(zhǎng)13cm的彎鉤（或者與墩身主筋焊接）， 如圖7所示，鋼筋承受拉、剪荷載作用：拉力：Nb=420.07KN剪力：Vb=250.23KN鋼筋的截面面積（按10根鋼筋考慮）：As= 10*490.9=4909mm2光圓鋼筋的抗拉強(qiáng)度：ft 210N/mm2根據(jù)Nb和Vb的大小確定角度a約為60度，則1可取0.7,摩擦 系數(shù)2取1。根據(jù)相關(guān)資料及以上確定的參數(shù)可得預(yù)埋錨筋的設(shè)計(jì)荷 載值：As ft4909*210安全系數(shù)K: KFN；cos asin a 0.510.86 0.7649 KN649

14、420.071.54由此可知，設(shè)置5個(gè)直徑為25mm的U形鋼筋安全系數(shù)為1.54, 其抗拉、抗剪強(qiáng)度能滿足要求。2.3.7 C 點(diǎn)預(yù)埋錨筋抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算C點(diǎn)預(yù)埋錨筋的布置與B點(diǎn)一致，主要承受剪力作用，具大小為:Vc=640KN鋼筋的截面面積（按10根鋼筋考慮）：As= 10*490.9=4909mm2鋼筋在混凝土中的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fsv 0.7 ft 147N/mm2則：Asfsv 4909*147 722KN VC 640KN未考慮預(yù)埋鋼板與混凝土摩擦力的安全系數(shù)K:7226401.13由此可知，其抗剪強(qiáng)度能滿足要求。2.3.8 錨筋與預(yù)埋鋼板焊接強(qiáng)度驗(yàn)算1）荷載確定U形錨筋彎鉤長(zhǎng)13cm

15、（應(yīng)大于等于5d,如圖7所示），采用雙面 焊，直接與預(yù)埋鋼板焊接，根據(jù)1.3.6和1.3.7的驗(yàn)算，取拉力和剪 力的最大值為錨筋與預(yù)埋鋼板焊接強(qiáng)度驗(yàn)算荷載：拉力：N= Nb=420.07 KN （垂直焊縫長(zhǎng)度方向）剪力：V= V c=640 KN （平行焊縫長(zhǎng)度方向）2）焊腳尺寸的確定hf 1.2t1 1.2*25 30mm,且 hf 1.5m 1.530 8.2mmtl為光圓鋼筋直徑，t2為預(yù)埋鋼板厚度。則焊腳尺寸hf可取10mm。焊縫長(zhǎng)度lw= 130mm,焊縫有效厚度：he 0.7hf 7mm3）焊接強(qiáng)度計(jì)算焊縫上的拉應(yīng)力:Nhe(lw 2hf)254.6N / mm2420.07 10

16、310 7 (130 2 10)焊縫上的剪應(yīng)力:Vfhe(lw 2hf)640 10310 7 (130 210)283N/mm2由于焊縫同時(shí)承受f和f作用，則:22 mmw2ff 160N /mm54.628394.3N /1.22由此可知，焊縫抗拉、抗剪強(qiáng)度滿足要求。三、橫向托架及分配梁計(jì)算3.1 荷載確定橫向托架及分配梁主要承受翼板混凝土自重、翼板模板和腹板模板、模板支架自重、施工人員機(jī)具重，荷載確定如下：1、翼板支架自重：支架每80cm一道，按7道考慮，每道按22a梢鋼計(jì)算，1道支 架自重為：G1 = （ 0.57+0.67+0.66+0.6+0.6+0.4+1.6*5+2.08*4+

17、5.25+1.55）*24.99Kg/m = 26.62*24.99= 665kg2、模板自重：肋（14a 梢鋼）：20 根*4.3m*14.53Kg/m=1.25t面板：8.74*4.3*7850*0.006 = 1.77tG2= 1.77+1.25= 3.02t3、每側(cè)翼板混凝土自重：G3= ( 1.32+0.0975) m2*4.3m*2.5t = 15.24t4、施工人員機(jī)具(按2.5KN/m2考慮)：G4 = 3.28*4.3*2.5 = 3.6t結(jié)構(gòu)荷載安全系數(shù)對(duì)于結(jié)構(gòu)自重（永久荷載）取 1.35,對(duì)于可變荷載取1.2,則：G= (7*G1+ G2 +G3 ) *1.35+G4*1

18、.2=35.26t3.2分配梁、牛腿及斜撐計(jì)算橫向按設(shè)置2道分配梁考慮承受翼板范圍內(nèi)的荷載，中間分配梁 暫不考慮承受荷載作用，設(shè)計(jì)荷載如下：q=35.26*9.8/2*4.3=40.18KN/m靠近墩身一側(cè)的分配梁焊接在三個(gè)牛腿上，兩端擱置在順橋向牛腿上的36a工字鋼上，計(jì)算示意圖如圖8所示。另一分配梁設(shè)置3個(gè)斜撐，計(jì)算示意圖如圖9所示。q=40.18KN/m牛腿設(shè) yj-置位置 jN1N2N3圖8橫向托架分配梁計(jì)算示意圖1圖9橫向托架分配梁計(jì)算示意圖23.2.1 設(shè)置牛腿的分配梁計(jì)算（圖8）根據(jù)圖8可得分配梁最大內(nèi)力和支座反力為：Mmax = 23.22KN*m ; Qmax=54 KNNi

19、 = N3 = 32.4KN; N2=108KN則所選構(gòu)件的截面模量應(yīng)滿足：Wnx103cm3M max 23.22* 1000xf 1.05* 215選用28a工字鋼，其截面幾何特性為：A = 55.4cm2, Wnx = 508cm3, Ix = 7115cm41）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算彎矩最大值為 Mmax=23.22KN*m,則:MmaxxWnx23.22*1031.05*50843.5MPa f 215MPa由此可知，抗彎強(qiáng)度滿足要求。2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算剪力最大值為Qmax = 54KN,則:maxQmaxSx54*10324.3*8.5*1026MPa 125MPa由此可知，抗剪強(qiáng)度滿足要求。

20、3）剛度驗(yàn)算跨中最大撓度為：max 0.3mm則：max_ 0.31l 21507166剛度能滿足要求。4）整體穩(wěn)定性整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算條件:(a)截面：28a工字鋼；(b)受壓翼緣自由長(zhǎng)度：2150 mm;(c)截面鋼材牌號(hào)：Q235;(d)荷載情況：跨中無側(cè)向支承點(diǎn)均布荷載作用于上翼緣。根據(jù)上述條件，由GB 50017-2003第126頁表B.2查整體穩(wěn)定系數(shù)。初步查得整體穩(wěn)定系數(shù)b 1.98 0.6修正后整體穩(wěn)定系數(shù)b 0.927576驗(yàn)算整體穩(wěn)定性:MmaxbWnx23.22*10 30.927576*50849.3MPa f 215MPa綜上所述，牛腿上的分配梁采用28a工字鋼其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定 性均能滿足要求。3.2.2 牛腿焊縫強(qiáng)度及預(yù)埋錨具計(jì)算(圖 8)圖8中牛腿主要承受剪力作用，具作用力大小為：(1)支座反力(取最大支座反力驗(yàn)算)：N2=108KN;(2)分配梁自重