姜源河特大桥0# 1#段托架讲解Word文件下载.docx
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除此之外,进行托架荷载计算时需要考虑的荷载有:
1、模板及支架等自重;
2、新浇钢筋混凝土重量;
3、施工人员、施工料具运输、堆放荷载;
4、倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载。
根据《公路桥规》,对各种荷载进行效应组合,进行荷载计算,并对设计的托架进行验算。
正面(顺桥向)采用7片40a双槽钢和25a双槽钢焊接成的三角形钢牛腿作为承重结构。
牛腿间距根据上部荷载分别情况布置,底板部分均匀布置,两侧腹板部分加密布置。
牛腿顶部搭设11片I25a工字钢承重梁,梁顶铺10*10cm方木和钢模板形成正面底模系统。
正面托架模型如下图。
图3纵向托架(cm)
侧面(横桥向)采用6片40a双槽钢和25a双槽钢焊接成的三角形钢牛腿作为承载结构。
牛腿顶部搭设2片I25a工字钢做作为承重梁。
侧面托架模型图如下。
图4单、双肢桥墩侧面托架
双肢墩(2#)中间(前后两肢中间部分)腹板部分各布置3根I40a工字钢,底板部分分布6根I40a工字钢作为承重结构,直接埋设在墩柱内部。
顶部分布5根I25a工字钢分配梁,然后铺设10*10cm方木及钢模板底模。
托架布置模型如下。
图5双肢墩中间托架
综上所述,(0#、1#)段托架布置图如下:
图6双肢(单肢)正面托架图(单位:
mm)
图7侧面托架图(适用于双肢墩)
图8侧面托架图(适用于单肢墩)(单位:
图9单、双肢托架平面图(单位:
图10双肢中间托架图(单位:
图11双肢中间托架平面图(单位:
四、主要计算参数
(一)材料参数
(1)钢筋砼容重G砼=26KN/m3;
(2)钢材弹性模量E钢=2.0×
105MPa;
(3)材料容许应力Q235钢,弯曲应力[σw]=145MPa,剪应力[τ]=85Mpa,轴向应力[σ]=140Mpa,二级钢筋剪应力[τ]=110Mpa。
(二)荷载参数
(1)砼超载系数:
k=1.05。
(2)施工人员、施工料具运输、堆放荷载按2.5KN/m2计。
(3)倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载按4.0KN/m2计。
(4)木模每平米重量(含方木)P木模=0.5KN,钢模每平米重量P钢模=1.2KN。
五、荷载计算
(一)双肢墩正面托架荷载计算
2#双肢墩(3#、4#、5#单肢墩)正面(顺桥向)梁段悬出墩顶3.0m,侧面(横桥向)顶板悬出腹板2.7m,中间(两肢间)部分宽3.0m。
0#及1#块沿竖向高度分两次浇筑,第一次浇筑高度6m,根据纵向托架上部受力不同,把梁部荷载分为以下几个区:
A区:
翼缘板部分,荷载由侧面托架承担,悬出墩身外部分(长3.0m)顶板荷载由正面托架承担。
B区:
腹板部分,荷载由正面托架承担。
C区:
底板、顶板及一个横隔板部分,荷载由正面托托架承担。
A区钢筋混凝土荷载(单侧翼板)PA=3.8475×
26×
1.05=105.04KN。
B区钢筋混凝土荷载(单侧腹板)PB=16.35×
1.05=446.4KN。
C区钢筋混凝土荷载(底板)PC=13.4×
1.05=365.82KN。
图121号块分解体积图(m3)
荷载组合见下表。
表1双肢墩梁段荷载计算表
序号
荷载类别
分项
系数
荷载大小(KN)
A区
B区
C区
1
模板及支架等自重
1.2
76.4
7
12
2
新浇钢筋混凝土重量
105.04
446.6
365.82
3
施工人员、施工料具运输、堆放荷载
1.4
20.25
11
30
4
倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载
32.4
18
48
合计(按系数调整后)
291.4
584.92
562.58
(二)单肢墩正面托架荷载计算
单肢墩梁部荷载计算大致与双肢墩相同,不同部分为:
正面梁段(顺桥向)悬出墩身3m,横隔板及墩顶范围内的顶、底板荷载全部由墩顶封顶混凝土承担。
采用上述荷载分区方式,其荷载布置与上表一样。
(三)单、双肢墩侧面托架荷载计算
正面(顺桥向)梁段悬出墩顶3.0m,侧面(横桥向)顶板悬出腹板2.7m,双肢墩中间(两肢间)部分宽3.0m。
统计单侧翼缘板重量,具体参见下图。
图13横向托架承担的单侧翼缘板分解体积(m3)
钢筋混凝土荷载(单侧翼板)P=11.0474×
1.05=301.59KN。
表2双肢墩梁段荷载计算表
240
301.59
60.75
90
860.958
(四)双肢墩中间托架荷载计算
将中间托架上部箱梁分为2个区D1和D2区,其面积分别为4.8m2及7.68m2。
具体参见下图。
图14双肢墩中间托架承担的荷载统计
表3双肢墩中间托架荷载计算表
分项系数
D1区
D2区
50
393.12
628.99
6
37.5
9.6
60
553.58
927.29
六、托架验算
托架模型建立及验算均使用MIDAS软件,计算结果如下。
(一)双肢及单肢正面托架验算
1、弯曲应力分析
双肢正面托架的弯曲应力等值线图如下图。
从图中可以看出,托架最大弯曲应力为43Mpa<[σw]=145MPa,满足规范要求。
图15弯曲应力
2、剪应力分析
正面托架的剪应力等值线图如下图。
图16剪切应力
从图中可以看出,托架最大剪应力为16Mpa<[τ]=85Mpa,满足规范要求。
3、轴向应力分析
正面托架的轴向应力等值线图如下图。
图17轴向应力
从图中可以看出,托架最大轴向应力为23Mpa<[σ]=140Mpa,满足规范要求。
4、托架变形分析
正面托架的位移等值线图如下图。
图18竖向变形
从图中可以看出,托架最大变形1.2mm<
L/400=10.6mm,满足刚度要求。
5、托架与墩身连接验算
图19反力计算结果(kN)
5.1上支点锚固抗拉检算
最大反力为151kN拉力,40a双槽钢与钢板接头满焊,则焊缝可承受的力为(40+20)*2*8=960KN,满足使用要求,安全系数大于2.5。
5.2上支点锚固抗剪检算
图20反力计算结果(kN)
竖向力由焊缝和4根Ф32的HRB335钢筋承受。
焊缝可承受
=85*133*8/1000=90.44kN
钢筋可承受:
单根钢筋的截面面积S=3.14×
16^2=804mm2
Fjm=2fv.S=4×
110×
804=452KN。
则总的抗剪能力为90.44+452=542.44kN>
128.1kN。
安全系数超过2.5。
5.3中、下支点锚固抗压计算
中、下支点承受水平力76kN,水平力为压力,钢板本身没有问题,其下的混凝土应力为76×
1000/(500×
350)=0.43MPa,远小于混凝土容许压应力,安全。
5.4中、下支点锚固抗剪计算
=85*180*8/1000+85*208/3*2*8/1000=216kN;
中下支点均在牛腿下方埋设了25a的工字钢,其抗剪承载能力为
V=85*4851/1000=412kN;
因此最大抗剪承载能力为628kN,实际承受剪力为125kN,安全系数超过2.5。
5.5压杆失稳计算
分析托架内力参见下图。
由图中可以看出:
斜梁为受压梁,且考虑到其长度较长,因此,对其进行失稳定计算。
图21主桁轴力图
截面惯性矩为:
6.65e+007
截面面积为:
6908
截面惯性半径为
98.11(mm)
按两端铰支考虑,取
=1,长度为5161mm。
由此得挺杆柔度为
可见该挺杆为短柱,现用欧拉公式计算该杆的临界力
由此可得安全工作系数为
故该挺杆满足稳定要求。
(二)双肢及单肢侧面托架验算
双肢侧面托架的弯曲应力等值线图如下图。
从图中可以看出,托架最大弯曲应力为18Mpa<[σw]=145MPa,满足规范要求。
图22弯曲应力
双肢侧面托架的剪应力等值线图如下图。
图23剪切应力
从图中可以看出,托架最大剪应力为11Mpa<[τ]=85Mpa,满足规范要求。
双肢侧面托架的轴向应力等值线图如下图。
图24轴向应力
从图中可以看出,托架最大轴向应力为13Mpa<[σ]=140Mpa,满足规范要求。
双肢侧面托架的位移等值线图如下图。
图25竖向变形
从图中可以看出,托架最大变形0.3mm。
图26反力计算结果(kN)
最大反力为42kN拉力,40a双槽钢与钢板接头满焊,则焊缝可承受的力为(40+20)*2*8=960KN,满足使用要求,安全系数为2.5。
图27反力计算结果(kN)
=85*133*8/1000+85*80*8/1000=144.84kN,承受剪力为79kN,安全系数1.84。
5.3下支点锚固抗压计算
下支点承受水平力43kN,水平力为压力,钢板本身没有问题,其下的混凝土应力为43×
350)=0.25MPa,远小于混凝土容许压应力,安全。
5.4下支点锚固抗剪计算
实际承受剪力为79kN,安全系数超过2.5。
图28主桁轴力图
(三)双肢中间托架验算
双肢中间托架的弯曲应力等值线图如下图。
图29弯曲应力
从图中可以看出,托架最大弯曲应力为39Mpa<[σw]=145MPa,满足规范要求。
双肢中间托架的剪应力等值线图如下图。
图30剪切应力
从图中可以看出,托架最大剪应力为19.5Mpa<[τ]=85Mpa,满足规范要求。
双肢中间托架的轴向应力等值线图如下图。
图31轴向应力
从图中可以看出,托架最大轴向应力为0.05Mpa<[σ]=140Mpa,满足规范要求。
图32竖向变形
从图中可以看出,托架最大变形0.5mm。
图33面内反力计算结果(kN)
图34剪力计算结果(kN)
面内的反力很小,不做验算。
以下仅做抗剪计算。
25a的工字钢,其抗剪承载能力为V=85*4851/1000=412kN,实际承受剪力92kN,安全系数大于2.5。
七、计算结论
经上述分析,(0#+1#)段在施工中使用的托架支撑系统,各杆件在其施工过程中强度及变形均能够满足需要。
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