X主塔施工横撑受力计算书（下）

接昨天X主塔施工横撑受力计算书（上）

4.2 钢管横撑考虑温度荷载作用

⑴当实际温度与钢管横撑初始安装温度有差别时，钢管横撑将产生温度荷载，且温度荷载作用对主塔及钢管受力影响较大。

当钢管横撑实际温度与初始安装温度相比，升温20℃时，考虑塔柱混凝土体积较大，受温度影响较小，计算假定塔柱温度不变，考虑钢管横撑升温对塔柱的影响。主塔应力、变形及钢管横撑内力如下表所示：

表3  升温20℃后各工况塔柱控制点的应力

项目   工况	塔柱控制点的混凝土应力(MPa)
	Ａ1	A2	B1	B2	C1	C2	D1	D2	E1	E2	F1	F2	G1	G2
工况一	+0.98	-1.93	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况二（中塔柱横撑1升温）	-2.63	+1.57	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况三	-1.21	-0.45	+1.05	-2.04	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况四（中塔柱横撑2升温）	-3.26	+1.57	-0.96	-0.68	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况五	-3.22	+0.92	-1.03	-1.18	+1.05	-2.04	——	——	——	——	——	——	——	——
工况六（中塔柱横撑3升温）	-3.74	+1.47	-0.96	-0.68	-0.57	-0.46	——	——	——	——	——	——	——	——
工况七	-4.24	+1.40	-1.03	-1.18	-0.12	-1.48	+1.0	-2.02	——	——	——	——	——	——
工况八（上塔柱横撑1升温）	-4.00	+1.16	-1.28	-0.92	-0.96	-0.63	-0.33	-0.62	——	——	——	——	——	——
工况九	-4.21	+1.09	-1.42	-1.06	-1.00	-0.87	-0.22	-1.02	——	——	——	——	——	——
工况十	-4.57	+0.96	-1.73	-1.25	-1.19	-1.18	-0.10	-1.64	——	——	——	——	——	——
工况十一	-4.28	+0.66	-1.53	-1.46	-1.20	-1.17	-0.84	-0.87	——	——	——	——	——	——
工况十二	-4.50	+0.59	-1.70	-1.56	-1.30	-1.35	-0.76	-1.24	+0.84	-1.73	——	——	——	——
工况十三（上塔柱横撑2升温）	-4.34	+0.44	-1.63	-1.63	-1.37	-1.27	-1.19	-0.80	-0.46	-0.49	——	——	——	——
工况十四	-4.66	+0.20	-1.93	-1.89	-1.63	-1.57	-1.33	-1.22	-0.05	-1.48	+0.90	-1.83	——	——
工况十五（上塔柱横撑3升温）	-4.60	+0.15	-1.90	-1.92	-1.65	-1.55	-1.48	-1.07	-0.73	-0.79	-0.12	-0.85	——	——
工况十六	-4.69	+0.05	-1.99	-2.01	-1.75	-1.64	-1.57	-1.16	-0.80	-0.92	-0.06	-1.10	+0.23	-0.8

表中“+”为拉应力，“-”为压应力。

表4  升温20℃后塔柱顶部位移及钢管内力表

项目 工况	水平位移（mm）	中塔柱横撑单根钢管压力(t)			上塔柱横撑单根钢管压力(t)
	塔柱顶端	横撑1	横撑2	横撑3	横撑1	横撑2	横撑3
工况一	+2.0	——	——	——	——	——	——
工况二 （中塔柱横撑1升温）	-2.7	-215.4	——	——	——	——	——
工况三	+8.8	-253.3	——	——	——	——	——
工况四 （中塔柱横撑2升温）	-0.85	-208.6	-80.8	——	——	——	——
工况五	+10.7	-219.4	-161.7	——	——	——	——
工况六 （中塔柱横撑3升温）	-3.2	-203.0	-48.9	-89.8	——	——	——
工况七	+8.6	-199.5	-56.0	-166.5	——	——	——
工况八 （上塔柱横撑1升温）	-1.0	-202.6	-45.2	-74.0	-71.7	——	——
工况九	+2.1	-201.2	-42.0	-76.7	-105.1	——	——
工况十	+3.5	-198.4	-32.1	-63.7	-119.8	——	——
工况十一	+1.8	-204.9	-59.6	-113.8	-132.2	——	——
工况十二	+3.1	-203.1	-53.4	-105.5	-144.5	——	——
工况十三 （上塔柱横撑2升温）	-2.2	-206.3	-64.9	-120.7	-119.1	-81.9	——
工况十四	+7.1	-205.0	-60.8	-115.0	-125.5	-163.7	——
工况十五 （上塔柱横撑3升温）	+0.61	-206.1	-64.8	-120.6	-118.5	-82.6	-61.0
工况十六	+1.06	-206.0	-64.8	-120.6	-118.0	-84.0	-86.6

表中“+”表示塔柱顶端位移向内倾斜，“-”为塔柱顶端位移向外倾斜，对于钢管受力“+”钢管受拉，“-”表示钢管受压。

此时主塔柱混凝土受压应力最大值为4.69MPa，受拉应力最大值为+1.57MPa；横撑单根钢管受力为253.3t。

由以上计算可知，温度变化对主塔应力有一定影响，横撑升温20℃时，在工况四情况下，混凝土最大拉应力为+1.57Mpa，小于混凝土强度设计值（C55混凝土受拉强度设计值为+1.96Mpa）。

⑵当钢管横撑实际温度与初始安装温度相比，降温20℃时，考虑塔柱混凝土体积较大，受温度影响较小，计算假定塔柱温度不变，考虑钢管横撑升温对塔柱的影响。主塔应力、变形及钢管横撑内力如下表所示：

表5  降温20℃后各工况塔柱控制点的应力

项目 工况	塔柱控制点的混凝土应力(MPa)
	Ａ1	A2	B1	B2	C1	C2	D1	D2	E1	E2	F1	F2	G1	G2
工况一	+0.98	-1.93	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况二（中塔柱横撑1降温）	+0.41	-1.38	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况三	+1.82	-3.40	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况四（中塔柱横撑2降温）	+1.54	-3.12	+0.90	-1.92	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况五	+1.58	-3.78	+1.49	-3.11	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况六（中塔柱横撑3降温）	+1.34	-3.52	+0.94	-2.55	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况七	+0.84	-3.59	+0.87	-3.05	+0.75	-2.32	+0.71	-2.35	——	——	——	——	——	——
工况八（上塔柱横撑1降温）	+0.93	-3.68	+0.77	-2.95	+0.44	-2.01	+0.46	-1.41	——	——	——	——	——	——
工况九	+0.72	-3.75	+0.63	-3.10	+0.40	-2.25	+0.58	-1.80	——	——	——	——	——	——
工况十	+0.36	-3.88	+0.33	-3.28	+0.21	-2.56	+0.68	-2.42	——	——	——	——	——	——
工况十一	+0.35	-3.88	+0.32	-3.29	+0.20	-2.55	-0.03	-1.67			——	——	——	——
工况十二	+0.14	-3.95	+0.14	-3.39	+0.10	-2.72	+0.05	-2.04	+0.84	-1.73	——	——	——	——
工况十三（上塔柱横撑2降温）	+0.15	-3.97	+0.15	-3.40	+0.09	-2.72	0	-2.0	+0.70	-1.62	+0.04	-0.44	——	——
工况十四	-0.16	-4.21	-0.15	-3.66	-0.17	-3.02	-0.14	-2.41	+1.1	-2.6	+0.90	-1.83	——	——
工况十五（上塔柱横撑3降温）	-0.14	-4.23	-0.14	-3.67	-0.18	-3.01	-0.19	-2.36	+0.85	-2.34	+0.50	-1.45	+0.34	-1.0
工况十六	-0.23	-4.33	-0.23	-3.76	-0.27	-3.10	-0.29	-2.45	+0.78	-2.46	+0.57	-1.70	+0.23	-0.80

表中“+”为拉应力，“-”为压应力。

表6  降温20℃后塔柱顶部位移及钢管内力表

项目 工况	水平位移（mm）	中塔柱横撑单根钢管压力(t)			上塔柱横撑单根钢管压力(t)
	塔柱顶端	横撑1	横撑2	横撑3	横撑1	横撑2	横撑3
工况一	+2.03	——	——	——	——	——	——
工况二 （中塔柱横撑1降温）	+1.28	-34	——	——	——	——	——
工况三	+8.81	-72	——	——	——	——	——
工况四 （中塔柱横撑2降温）	+7.48	-66	-11	——	——	——	——
工况五	+10.69	-77	-92	——	——	——	——
工况六 （中塔柱横撑3降温）	+4.17	-68.9	-39.3	-41.6	——	——	——
工况七	+8.58	-65.9	-46.4	-118.3	——	——	——
工况八 （上塔柱横撑1降温）	+5.05	-66.8	-42.3	-84.1	-27.0	——	——
工况九	+2.10	-65.4	-39.1	-86.7	-60.4	——	——
工况十	+3.50	-62.6	-29.2	-73.7	-75.1	——	——
工况十一	+1.82	-69.1	-56.7	-123.9	-87.5	——	——
工况十二 （上塔柱横撑2降温）	+3.11	-67.3	-50.5	-115.6	-99.8	——	——
工况十三	+2.57	-67.6	-51.6	-117.1	-97.2	-9.0	——
工况十四	+7.06	-66.3	-47.5	-111.5	-103.7	-90.9	——
工况十五 （上塔柱横撑3降温）	+4.55	-66.8	-49.1	-113.6	-100.9	-59.3	-24
工况十六	+1.06	-66.7	-49.1	-113.6	-100.4	-60.7	-49.6

表中“+”表示塔柱顶端位移向内倾斜，“-”为塔柱顶端位移向外倾斜，对于钢管受力“+”钢管受拉，“-”表示钢管受压。

此时主塔柱混凝土受压应力最大值为4.33MPa，受拉应力最大值为+1.82 MPa；横撑单根钢管受力为123.9t。

由以上计算可知，温度变化对主塔应力有一定影响，横撑降温20℃时，在工况三情况下，混凝土应力为+1.82Mpa，小于强度设计值（C55混凝土受拉强度设计值为+1.96Mpa）。

4.3 钢管横撑考虑混凝土收缩、徐变的影响

主塔采用C55砼，考虑混凝土收缩、徐变的影响，主塔应力与未考虑温度荷载作用时、变形及钢管横撑内力如下表所示：

项目   工况	塔柱控制点的混凝土应力(MPa)
	Ａ1	A2	B1	B2	C1	C2	D1	D2	E1	E2	F1	F2	G1	G2
工况一	+0.98	-1.93	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况二	-0.13	-0.88	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况三	+0.22	-1.84	+1.11	-2.13	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况四	-0.69	-0.94	+0.28	-1.30	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
工况五	-1.15	-1.65	+0.02	-2.20	+0.9	-1.85	——	——	——	——	——	——	——	——
工况六	+0.09	-1.05	-0.14	-2.04	+0.05	-4.51	——	——	——	——	——	——	——	——
工况七	-1.15	-1.65	+0.02	-2.2	+0.37	-1.95	+0.9	-1.86	——	——	——	——	——	——
工况十六	-2.26	-2.33	-0.9	-3.1	-0.98	-2.40	-0.96	-1.77	-0.01	-1.69	+0.27	-1.41	+0.23	-0.80

表中“+”为拉应力，“-”为压应力。

表7  考虑混凝土收缩、徐变的影响塔柱顶部位移及钢管内力表

项目 工况	水平位移（mm）	中塔柱横撑单根钢管压力(t)			上塔柱横撑单根钢管压力(t)
	塔柱顶端	横撑1	横撑2	横撑3	横撑1	横撑2	横撑3
工况一	+3.0	——	——	——	——	——	——
工况二	+1.0	-111.0	——	——	——	——	——
工况三	+13.0	-168.0	——	——	——	——	——
工况四	+3.3	-145.0	-45.0	——	——	——	——
工况五	+8.0	-153.5	-125.5	——	——	——	——
工况六	+2.0	-142.5	-47.5	-61.0	——	——	——
工况七	+10.0	-138.5	-51.5	-139.5	——	——	——
工况十六	+1.0	-141.0	-59.0	-121.5	-126.0	-74.0	-67.5

表中“+”表示塔柱顶端位移向内倾斜，“-”为塔柱顶端位移向外倾斜，对于钢管受力“+”钢管受拉，“-”表示钢管受压。

横撑单根钢管最大轴力为168t。

由以上计算可知，混凝土收缩、徐变对主塔应力有一定影响，在上述工况下，混凝土最大拉应力为+1.11Mpa，小于混凝土强度设计值（C55混凝土受拉强度设计值为+1.96Mpa）。

4.4、裂缝宽度计算

裂缝宽度计算根据上述计算结果，按照最不利工况计算，即按照混凝土最大拉应力+1.82Mpa计算。

根据《混凝土结构设计规范》，可不验算裂缝宽度。

4.5、横撑稳定性计算

横撑稳定性计算考虑按钢管横撑升温20℃时的内力进行计算。

（1）中塔柱横撑计算

各工况下中塔柱第一道钢管横撑受力最大，单根钢管受力最大值为253.3t。

钢管直径D＝630mm，δ＝12mm。

横撑按两端铰支考虑。其μ＝1.0，横撑面内、面外最大计算长度为：18000mm

弯矩由横撑自重产生。

横撑稳定性满足要求。

（2）上塔柱横撑计算

各工况下上塔柱第一道钢管横撑受力最大，单根钢管受力最大值为163.7t。

钢管直径D＝630mm，δ＝12mm。

横撑按两端铰支考虑。其μ＝1.0，横撑面内、面外最大计算长度为：14802mm

弯矩由横撑自重产生。

4.6、横撑顶推系统处焊缝计算

5、结论与建议

由以上各工况下计算结果可知：

（1）在不考虑温度影响下，在整个主塔浇注过程中，按照设计顶力值施加顶力，主塔线形满足施工规范要求，混凝土最大拉应力+1.1Mpa，满足要求。

（2）在考虑温度变化对主塔应力的影响，横撑升温20℃时，在工况二、四情况下，混凝土最大拉应力为+1.57Mpa；横撑降温20℃时，在工况三情况下，混凝土最大拉应力为+1.82Mpa,满足要求。

（3）考虑混凝土收缩、徐变，主塔混凝土最大拉应力+1.1Mpa，满足要求。