連續(xù)剛構(gòu)托架方案設(shè)計及計算書

1、 中鐵十三局集團沈丹客專TJ-2標二工區(qū) 連續(xù)剛構(gòu)托架方案設(shè)計及計算書工程概況新建沈丹客運專線跨沈丹高速公路3#特大橋起訖里程DK99+461.69DK100+708.46，橋長1246.77延米，共計30個墩臺身，29孔梁。本橋在3#墩至8#墩處設(shè)一聯(lián)44+3*88+44m剛構(gòu)連續(xù)梁以25°1200交角上跨沈丹高速公路。本連續(xù)梁共分97段，其中2個邊墩托架現(xiàn)澆段、2個0#現(xiàn)澆段、2個0a#現(xiàn)澆段，其余為掛籃懸澆節(jié)段。中墩墩頂0#和0a#節(jié)段長均為10m，懸澆節(jié)段長3m4m，邊墩托架現(xiàn)澆段長3.0m，中跨及次邊跨合攏段長均為2.0m。其中5#、6#墩0#段及4#墩0a#段采用托架現(xiàn)澆

2、，7#墩0a#采取鋼管支架現(xiàn)澆。2.0號段托架構(gòu)造0號段分二次澆筑，第一次澆筑到倒角頂處，第二次澆筑至梁頂。0號段托架僅承受第一次澆筑時的混凝土、模板、施工荷載及翼緣板混凝土荷載，第二次澆筑的混凝土及施工荷載由第一次澆筑的混凝土承受。故0號段托架的荷載僅考慮第一次澆筑時產(chǎn)生的荷載。圖1. 0號段托架方案設(shè)計圖0號段托架由底模外桁架、底模內(nèi)桁架、邊縱梁、橫梁、三角托架、上下預埋件及對拉精軋鋼筋組成。底模內(nèi)外桁架直接支撐底模板，桁架內(nèi)弦桿采用214槽鋼；外弦桿采用210槽鋼；豎桿、斜桿均采用8槽鋼。邊縱梁采用I32b，支撐外側(cè)模。橫梁A采用雙8槽鋼格構(gòu)式結(jié)構(gòu),橫梁B采用雙I32b，與桁架、邊縱梁焊

3、接后提供施工平臺。承受混凝土荷載，底模桁架、邊縱梁、模板自重及施工荷載，并將荷載傳遞給三角托架前節(jié)點和上預埋件。三角托架桿件采用225b格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，節(jié)點采用銷接，僅承受軸力；并將荷載傳遞給預埋件。上預埋件均采用236b格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，下預埋件采用232b格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，下預埋件預埋0.9m。上預埋件承受橫梁的豎向力及水平桿的水平拉力；下預埋件承受斜桿軸向力。3. 0號段托架設(shè)計3.1.設(shè)計規(guī)范客運專線鐵路橋涵工程技術(shù)指南(TZ2132005)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB10002.3-2005）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB5007-2003)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB500092001)鋼結(jié)

4、構(gòu)高強螺栓連接的設(shè)計、施工、及驗收規(guī)程(JGJ82-91)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50205-2001)3.2.材料鋼材： Q235B 連接材料： 45號鋼：用于銷軸E43XX 焊條Er49-1 CO2氣體保護焊絲3.3.計算荷載3.3.1.混凝土容重: 26KN/m3。3.3.2.混凝土超載系數(shù): 1.05。3.3.3.鋼材容重: 78.5KN/m33.3.4.施工人員、材料、機具荷載: 1.0KN/m2,按梁段頂面積計算。3.3.5.風荷載：50年一遇基本風壓為0.55KN/m23.3.6.混凝土灌注狀態(tài)動力系數(shù)取1.1。4.結(jié)構(gòu)計算4.1.總體計算圖式采用大型結(jié)構(gòu)計算軟件進行整體

5、空間內(nèi)力分析。按允許應力法進行檢算。計算模型全部采用梁單元。為使模型簡潔，便于計算結(jié)果分析，箱梁翼緣板混凝土重量及其上的施工人員、材料、機具荷載轉(zhuǎn)換為集中荷載施加在邊縱梁上。圖2.總體計算圖式圖3.總體計算圖式三維效果5.計算結(jié)果5.1.總體變形圖4.總變形圖計算可知，此零號段托架最大變形位于內(nèi)側(cè)邊縱梁的端頭處，最大綜合變形為6.8mm。5.2.底模桁架變形、內(nèi)力圖5.桁架變形圖圖6.桁架軸力圖圖7.桁架應力圖外側(cè)桁架最大變形為3mm；最大軸力位于內(nèi)弦桿上，為150.4KN；最大應力值為92.9Mpa<=170Mpa，表明外桁架強度滿足規(guī)范要求。內(nèi)側(cè)桁架最大變形為1.1mm；最大軸力位于

6、內(nèi)弦桿上，為157.7KN；最大應力值為98.0Mpa<=170Mpa，表明外桁架強度滿足規(guī)范要求。5.3.橫梁強度、剛度圖8.橫梁應力圖橫梁最大應力值為32.5Mpa，小于允許應力=170Mpa。圖9. 橫梁變形圖橫梁最大變形2.6mm，相對撓度為0.2/1100<f/l=1/400。表明橫梁強度、剛度滿足規(guī)范要求。5.4.邊縱梁強度、剛度圖10.邊縱梁應力圖邊縱梁最大剪力值為25.2Mpa ，小于允許應力=170Mpa。圖11. 邊縱梁變形圖最大變形5.1mm，相對撓度為0.6/2630<f/l=1/400。表明邊縱梁強度、剛度滿足規(guī)范要求。5.5 三角托架桿件強度、穩(wěn)定

7、性圖12.三角縱托架軸力圖5.5.1拉桿水平桿軸力N=140.9KNa桿件截面面積；b.銷孔處凈截面面積；銷孔應力集中系數(shù)取1.4c.銷孔孔壁承壓力擠壓許用應力bs 為軸向壓縮許用應力的1.5倍，bs=1.5×170=255MPa5.5.2壓桿 斜桿軸力為207.6 KNa桿件截面面積；b壓桿穩(wěn)定斜桿軸力N=207.6 KN；計算長度l=3420斜桿X軸長細比：斜桿Y軸長細比：查詢鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范可得：斜桿最大壓桿的應力值為：，穩(wěn)定性符合要求6、托架預埋件檢算6.1 托架支座反力圖13.支座反力圖托架上預埋件處支座反力為Fx=140.9KN;Fz=496.2KN托架下預埋件處支座反力為

8、Fx=140.9KN;Fz=152.5KN 內(nèi)側(cè)預埋件處支座反力為Fz=566.8KN 6.2. 托架預埋件強度計算上預埋件受力情況如下圖所示圖14.上預埋件受力工況（單位：KN）圖15.上預埋件應力圖在此工況作用下牛腿的最大應力=107.6MPa<= 170MPa，牛腿強度符合要求。下預埋件受力情況如下圖所示圖16.下預埋件受力工況（單位：KN）圖17.下預埋件應力圖在此工況作用下牛腿的最大應力=42.8MPa<= 170MPa，牛腿強度符合要求。6.3下預埋件處混凝土局部承壓驗算下預埋件承受斜桿傳遞的豎向剪力V=152.5KN預埋件受壓處側(cè)翼緣的基礎(chǔ)混凝土的受壓應力，應滿足下式

9、要求：式中： 可算出：混凝土C40局部允許應力,混凝土局部受壓符合要求；7結(jié)論經(jīng)計算，該托架系統(tǒng)強度、剛度、穩(wěn)定均滿足相關(guān)規(guī)范要求。0a號段鋼管支架計算書（7#）1. 鋼管支架結(jié)構(gòu)本支架法采用600*10鋼管，橫梁采用雙36槽鋼的組合，縱梁采用35H型鋼，柱間采用102*5鋼管系梁焊接 (具體布置如圖1、2)。鋼管支柱的加工按每節(jié)6米預先制作完成，（如圖3）頂節(jié)根據(jù)設(shè)計長度加工成調(diào)整節(jié)，每根鋼管的下料長度必須進行編號并于技術(shù)員指定的施工長度一致，下料長度須專人操作并專人檢查，法蘭盤的切割及其螺栓孔位必須保證其準確性.鋼管支柱的加工要保證下料的準確性并依照圖紙做出相應的模板。鋼管支柱安裝，采用分

10、階段制作，逐節(jié)吊裝，法蘭連接的組拼方案，為保證連接的準確性，及鋼管的垂直度以每兩節(jié)在地面進行試組裝，（同時在鋼管的側(cè)面焊接踏腳鋼筋）組裝完成后采用50T汽車吊吊裝。每根鋼管頂、底部設(shè)法蘭盤，法蘭盤間采用螺栓連接，底節(jié)鋼管柱的法蘭盤與臨時基礎(chǔ)預埋=20mm鋼板焊接，鋼管與鋼管與法蘭盤之間的焊接要求焊縫厚度不小于6mm，焊縫應飽滿無蜂眼，杜絕發(fā)生漏焊缺焊等現(xiàn)象的發(fā)生，若發(fā)現(xiàn)應立即補焊直至合格。拼裝完成后測量四根鋼管長度及垂直度。在鋼管柱頂焊接兩根雙36槽鋼組合做橫梁，橫梁上縱向布置15根35H型鋼其間距為90cm+60cm（翼緣板）+2*60 cm（腹板）+80 cm （倒角）+4*80 cm+（

11、底板）+80 cm（倒角）+2*60 cm（腹板）+90 cm+60cm（翼緣板）。圖1、鋼管支架側(cè)立面布置第 24 頁 共 23 頁圖2、鋼管支架平面布置圖2. 設(shè)計計算2.1 荷載計算44m3*88m44m連續(xù)箱梁0#段梁高6.8m。梁體自重模型可簡化如圖5。圖5 荷載分布圖梁體最大荷載為：169700N/m2。支架、模板荷載：3500N/m2。配重等其它荷載：1000N/m2。最不利荷載合計：174200N/m2。荷載安全系數(shù)取1.2。則計算荷載為174200×1.2209040N/m2。2.2 支架立柱計算2.2.1 立柱強度驗算最大荷載情況下，受力面積為3.494×

12、;2.5228.812m2。則每根立柱受力為209040×8.8121842060.5N立柱采用的是600×10型鋼管，查得截面積A185.354cm2；慣性矩I80675.313cm4；慣性半徑i20.862cm。N/A=1842060.5/(185.354*10-4)99.38Mpa<=125Mpa2.2.2 立柱穩(wěn)定性驗算L/i1550/20.86274.3，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄C得：0.616。N/A=1842060.5 /（0.616×185.354*10-4）161.33Mpa<=215Mpa(立桿抗彎設(shè)計強度)因此，立柱的強度和穩(wěn)定性均滿

13、足要求。2.3 立柱頂橫梁驗算橫梁采用雙36cm槽鋼，36槽鋼截面面積A為60.9 cm2、截面抵抗距W為660 cm3，組合槽鋼截面面積A=800.38cm2、截面抵抗距W=2Ix/h=2*46001.67/36=2555.65 cm3，橫梁受到的最大剪力Q及最大彎距M由力學求解器求得，具體如下：橫梁計算模型：結(jié)構(gòu)單元剪力圖：結(jié)構(gòu)單元彎矩圖：可知橫梁受到的最大剪力Q=150.64KN，及最大彎距M=46.52KN.m2.3.1 橫梁的剪應力計算Q/A150.64/（60.9*10-4)24.74Mpa<=125Mpa2.3.2 橫梁的拉彎應力計算M/W46.52/（660*10-6)=70.48Mpa<=215Mpa立柱頂橫梁復合要求。2.4 梁底縱梁驗算采用36cmH型鋼做梁底縱梁，36H型鋼截面面積A為61.46 cm2、截面抵抗距W為749.91cm3，取腹板下承受力最大的部位受到的最大剪力Q及最大彎距M由力學求解器求得，具體如下：計算模型：結(jié)構(gòu)單元剪力圖：結(jié)構(gòu)單元彎矩圖： 可知腹板下區(qū)域受到的最大剪力Q=294.62KN，及最大彎距M=49.35KN.m2.4.1 縱梁的剪應力計算Q/A294.62/（61.46*10-4）47.9