渝万铁路土建4标
龙溪河双线特大桥
托
架
计
算
书
中交二航局渝万铁路土建4标项目经理部
二〇一三年九月八日
目录
TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc366565372"一、托架搭设 PAGEREF_Toc366565372\h1
HYPERLINK\l"_Toc366565373"二、0号块支架设计计算 PAGEREF_Toc366565373\h1
HYPERLINK\l"_Toc366565374"2.1竹胶板计算 PAGEREF_Toc366565374\h1
HYPERLINK\l"_Toc366565375"2.2方木计算 PAGEREF_Toc366565375\h3
HYPERLINK\l"_Toc366565376"2.3［25计算 PAGEREF_Toc366565376\h4
HYPERLINK\l"_Toc366565377"2.4主分配梁I40计算 PAGEREF_Toc366565377\h5
HYPERLINK\l"_Toc366565378"2.5翼缘板纵向分配梁I25计算 PAGEREF_Toc366565378\h8
HYPERLINK\l"_Toc366565379"2.6支撑桁架计算 PAGEREF_Toc366565379\h9
HYPERLINK\l"_Toc366565380"三、1号块支架设计计算 PAGEREF_Toc366565380\h12
HYPERLINK\l"_Toc366565381"3.1钢模计算 PAGEREF_Toc366565381\h12
HYPERLINK\l"_Toc366565382"3.2工25计算 PAGEREF_Toc366565382\h12
HYPERLINK\l"_Toc366565383"3.3主分配梁2[32计算 PAGEREF_Toc366565383\h12
HYPERLINK\l"_Toc366565384"3.4支撑桁架计算 PAGEREF_Toc366565384\h14
HYPERLINK\l"_Toc366565385"四、边跨现浇段托架系统 PAGEREF_Toc366565385\h18
HYPERLINK\l"_Toc366565386"4.1边跨墩身偏载受力计算 PAGEREF_Toc366565386\h18
HYPERLINK\l"_Toc366565387"4.2边跨现浇段托架系统托架搭设 PAGEREF_Toc366565387\h19
HYPERLINK\l"_Toc366565388"4.3边跨现浇段支架设计计算 PAGEREF_Toc366565388\h19
HYPERLINK\l"_Toc366565389"五、角焊缝受力计算(焊接时采用E50焊条) PAGEREF_Toc366565389\h29
渝万铁路土建4标项目经理部第一项目分部龙溪河双线特大桥托架计算书
中交第二航务工程局有限公司PAGE1
龙溪河连续梁托架计算书
一、托架搭设
托架设计应考虑托架强度、刚度、稳定性的验算，各项验算指标符合规范要求后按设计图进行托架搭设。
该连续梁0#块长度为8m，1#块长3m，由于该连续梁主墩高26m/28m，故采用托架形式。
0#块、1#块托架采用I56作为支撑，浇筑主墩墩身时，预埋埋件，作为I56焊接预埋件。I56在加工场下料加工，现场焊接。卸荷块采用[16双拼以[]方式焊接。0#块主分配纵梁采用I40，顶部分配梁为槽16，再在上方铺设底模板，墩顶底模采用竹胶板。1#块主分配纵梁采用2[32，顶部分配梁为I25，在上方铺设挂篮底模。翼缘部分采用下横梁上支立脚手钢管。脚手架架规格为Φ48×3.5mm，脚手架横杆和立杆之间采用扣件连接。
二、0号块支架设计计算
2.1竹胶板计算
竹胶板厚度均为15mm，l为方木间距：底板为30cm，腹板为15cm，b为单为长度，h＝15mm为竹胶板厚度，混凝土容重：26kN/m3。
①腹板抗弯计算：
最大应力：
δ=10.3MPa≤fm=11MPa满足要求
腹板抗剪计算：
最大剪应力：
满足要求
②底板板抗弯计算：
最大应力：
δ=5.9MPa≤fm=11MPa满足要求
底板抗剪计算：
最大剪应力：
满足要求
2.2方木计算
底板方木为10×10纵向间距为30cm，最大跨度45cm；腹板方木为10×10纵向间距为15cm；对应位置最大跨度为30cm
腹板对应位置一根方木承受的荷载(方木和竹胶板自重不计)为：
弯矩：
弯应力：
剪力：
剪应力：
底板对应位置一根方木承受的荷载(方木和竹胶板自重不计)为：
弯矩：
弯应力：
剪力：
剪应力：
按“木规”，木方弯曲设计强度fm=11MPa，抗剪设计强度fv=1.3MPa（以上指标均按最低一级木材树种TB11取）。结构满足要求。
2.3［25计算
分配梁［25延纵桥向布置，腹板横向间距为30cm底板横向间距为45cm，按连续梁对其分别进行计算。考虑混凝土荷载，施工荷载，模板荷载，
腹板对应位置
荷载：
底板对应位置
荷载：
取进行计算，计算过程如下：
（1）组合应力
弯矩：
最大弯应力：<[σ]=170Mpa
满足要求
（2）剪应力
剪力：
最大应力值：<[τ]=110Mpa
满足要求
2.4主分配梁I40计算
主分配梁I40延横桥向布置，纵桥向间距为80cm，按连续梁对其进行计算。考虑混凝土荷载，施工荷载，模板荷载，
翼缘荷载：翼缘荷载由6根I40共同分担，
每根I40承受的力:
腹板荷载：
底板荷载：
2.4.1底腹板位置计算
荷载分布如图所示：
按均布荷载对主分配梁进行验算，结果如下：
（1）组合应力
最大弯矩：
弯应力：
最大应力值：55.59Mpa<[σ]=170Mpa。
满足要求
（2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：43.42Mpa<[τ]=110Mpa。
满足要求
2.4.2在翼缘板位置计算
在翼缘板位置对I40主分配梁进行验算：
墩身两侧两根I40为翼缘I25纵向分配梁的承重梁，单独对两根I40进行验算：
q=1.02×（4.7+0.35）×26÷2÷3.4=19.7kN·m
（1）弯应力
弯矩：
弯应力：
最大应力值：105Mpa<[σ]=170Mpa。
（2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：18.7Mpa<[τ]=110Mpa。
（3）挠度
由于挠度过大，无法满足要求，应将靠近墩身的两根型钢考虑双拼I40或者换成I50（弯应力70MPa、挠度4mm）
2.5翼缘板纵向分配梁I25计算
主要计算横向分配梁I40间距最大的两根，为4.7m。由3根I25分配梁承受翼缘板荷载，每根I25承受的荷载为：
（1）弯应力
弯矩：
弯应力：
最大应力值：60.72Mpa<[σ]=170Mpa。
（2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：12.02Mpa<[τ]=110Mpa。
（3）挠度
满足要求。
2.6支撑桁架计算
桁架支撑由I56及I25组成，经计算结果如下：
牛腿主要承受的是2.5m长渐变段的现浇砼方量重量，即承受的砼重量为44.66x26=1161kN。
托架（含模板）的自重按2kN/m2计，施工活荷载按2kN/m2计，则渐变段牛腿承受的恒活载总量为2.5x12.2x（2+2）=122kN。
渐变段共设有4个牛腿，则每个牛腿平均分担的荷载为：
P=（1161+122）/4=320.75kN。
2.6.1牛腿主纵梁Ⅰ56计算
简化为跨度3.8m，承受两个107kN集中荷载（支点上的荷载不产生弯矩，计算时不考虑）的简支梁。则最大弯矩：
M=P×2.4×（2×0.7+0.7）÷3.8=142kN·m。
I56截面系数W=2342857mm3，
弯曲应力：
σ=M/W=142kN·m/2342857mm3=60.6MPa≤[σ]=170Mpa
剪力:V=P+P×（2×2.4+0.7）÷3.8=261.8KN,
剪应力：<[τ]=110Mpa
牛腿主纵梁I56受力满足要求。
2.6.2牛腿斜撑工40计算
简化为受压桁杆，倾角57.5度，斜撑顶部承受竖向作用力：
P=107（2×0.7+0.7）÷3.8=59.2kN。
则斜撑轴压力为：
N=59.2÷COS57.5°=110.2kN。
斜撑工40截面积A=8610mm2，轴应力：
σ=N/A=110.2kN/8610mm2=12.8MPa≤[σ]=170Mpa
2.6.3牛腿斜撑工40稳定性计算
斜撑计算长度取L0=2.743m，工40弱轴回转半径i=27.68mm。
长细比：
λ=L0/i=2.743m/27.68mm=99≮[λ]=120，稳定系数φ=561。
稳定应力：
斜撑工40稳定满足要求。
2.6.4牛腿预埋件计算（预埋件锚筋必须
假定预埋件规格为t20钢板加9φ25锚筋，即钢板规格t20，Q235材质；纵梁锚筋HRB335直径25，共9根，斜撑锚筋HRB335直径25，共6根，布置满足构造要求。
I56主纵梁处预埋件为受剪型，剪力设计值取：
V=1.2×261.8=314.16kN。
预埋件的计算按《预埋件设计手册》，公式如下：
纵梁实配锚筋9φ25锚筋：
As=9×3.14×252÷4=4415＞2409
I56主纵梁预埋件受力满足要求。
工40斜撑预埋件为受剪型，剪力设计值取：
V=N=1.2×59.2=71kN
斜撑实配锚筋8φ25锚筋：
As=8×3.14×252÷4=3925＞577
斜撑预埋件受力满足要求。
三、1号块支架设计计算
3.1钢模计算
1#块底模采用挂篮底模，此处不再验算。
3.2工25计算
分配梁工25延纵桥向布置，底板和腹板横线间距按照挂篮分配梁间距布置，此处不再验算。
3.3主分配梁2[32计算
主分配梁2[32延横桥向布置，纵桥向间距为99cm，按连续梁对其进行计算。考虑混凝土荷载，施工荷载，模板荷载，
翼缘荷载：单侧1#块翼缘荷载由3根2[32共同分担，
每根2[32承受的力:
腹板荷载：
底板荷载：
3.3.1底腹板位置计算
荷载分布如图所示：
按均布荷载对主分配梁进行验算，结果如下：
（1）组合应力
最大弯矩：
弯应力：
最大应力值：66.27Mpa<[σ]=170Mpa。
满足要求
（2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：36.96Mpa<[τ]=110Mpa。
满足要求
3.3.2在翼缘板位置计算
在翼缘板位置对2[32主分配梁进行验算：
（1）组合应力
弯矩：
弯应力：
最大应力值：63.76Mpa<[σ]=170Mpa。
（2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：8.11Mpa<[τ]=110Mpa。
满足要求。
（3）挠度
满足要求。
3.4支撑桁架计算
桁架支撑由I56及2[25组成，经计算结果如下：
牛腿主要承受的是3m长渐变段的现浇砼方量重量，即承受的砼重量为46x26=1196kN。
托架（含模板）的自重按2kN/m2计，施工活荷载按2kN/m2计，则渐变段牛腿承受的恒活载总量为3x12.2x（2+2）=146.4kN。
渐变段共设有4个牛腿，则每个牛腿平均分担的荷载为：
P=（1196+146.4）/4=335.6kN。
3.4.1牛腿主纵梁Ⅰ56计算
简化为简支和悬臂分别计算，集中荷载P=335.6/3=112kN。
AB支点间简支梁最大弯矩：
悬臂段最大弯矩
M=P×0.99=110.9KN·m
I56截面系数W=2342857mm3
弯曲应力：
σ=M/W=110.9kN·m/2342857mm3=47.34MPa≤[σ]=170Mpa
剪力:V=P×2.81÷3.8+P×2=306.8KN,
剪应力：<[τ]=110Mpa
牛腿主纵梁I56受力满足要求。
3.4.2牛腿斜撑工40计算
简化为受压桁杆，倾角57.5度：
则斜撑轴压力为：
N=306.8/COS57.5=571kN。
斜撑工40截面积A=8610mm2，轴应力：
σ=N/A=571kN/8610mm2=66.32MPa≤[σ]=170Mpa
3.4.3牛腿斜撑工40稳定性计算
斜撑计算长度取最长的L0=2.743m，I40弱轴回转半径i=27.68mm。长细比：
λ=L0/i=2.743m/27.68mm=198≮[λ]=120，稳定系数φ=0.561
稳定应力：
斜撑工40稳定性满足要求。
3.4.4牛腿预埋件计算
假定预埋件规格为t20钢板加12φ25锚筋，即钢板规格t20，Q235材质；锚筋HRB335直径25，布置满足构造要求。
此时，I56主纵梁处预埋件为受拉型，拉力设计值取：
N=1.2×P×3×sin8.6=571kN
预埋件的计算按《预埋件设计手册》，公式如下：
工40斜撑梁处预埋件为受剪型，剪力设计值取：
V=1.2×336=403.2KN
纵梁埋件实配锚筋9φ25，斜撑埋件实配锚筋8φ25，锚筋长度至少为30d=75cm。
As1=9×3.14×252÷4=4416＞2974
As2=8×3.14×252÷4=3925＞3092
I56主纵梁和I40斜撑预埋件受力满足要求。
3.4.5卸荷块稳定性计算
卸荷块采用[16，双拼以[]结构焊接，卸荷块长度最长取L0=0.45m，[16弱轴回转半径i=1.83cm。长细比：
λ=L0/2i=0.45m/（2×1.83cm）=12.3<[λ]=120，稳定系数φ=0.988。
1#块荷载由12个卸荷块平均分摊，
稳定应力：
卸荷块稳定性满足要求。
四、边跨现浇段托架系统
4.1边跨墩身偏载受力计算
墩身承受的偏载主要是现浇砼和托架（含模板）重量。其中现浇段部分2465kN（方量94.83m3），离墩身边的偏心距为2.25m。边跨合拢段部分252KN（方量9.685m3,取合拢段一半重量)，离墩中心偏心距取7.05m。
（1）墩身抗倾覆计算：（按照墩身混凝土自重计算稳定力矩）
倾覆力矩：M1=2465x2.25+252x7.05=7323kN·m
稳定力矩：M2=800x26x1.5=31200kN·m
稳定性：Kq=M2/M1=4.26＞1.5
墩身混凝土自重可以满足抗倾覆要求。
（2）墩身控制截面为两端带圆形的矩形形状，宽3.0m，长8.0m，为简化计算，偏安全的假定为矩形截面，尺寸取2.3x6.5m。
控制截面以上尚有3m高的墩帽砼。
则该截面承受的轴力为：
N=2.3x6.5x3x26=1166kN
墩身控制截面2.3x6.5m的截面特性为：
截面面积A=2.3x6.5=14.95m2
截面系数W=6.5x2.3^2/6=5.73m3
背对偏载一侧的墩身拉应力为：
σ=M/W-N/A=7323/5.73-1166/14.95=1200kN/m2=1.2MPa
参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
墩身C35砼的抗拉强度标准值ftk=2.20MPa，容许拉应力取：
[σ]=0.7ftk/1.2=1.30Mpa
由σ=1.2Mpa≤[σ]=1.30Mpa
墩身受力满足要求。
4.2边跨现浇段托架系统托架搭设
托架设计应考虑托架强度、刚度、稳定性的验算，各项验算指标符合规范要求后按设计图进行托架搭设。
该连续梁边跨现浇段长度为7.6m，，采用托架形式。
现浇段托架采用I56作为支撑，浇筑边跨墩身时，预埋§20mm钢板，作为I56焊接预埋件。I56在加工场下料加工，现场焊接。卸荷块采用槽16对焊成口字钢，主分配纵梁采用I40，顶部分配梁为槽16。再在上方铺设底模板，墩顶底模采用竹胶板。翼缘部分采用下横梁上支立脚手钢管。脚手架架规格为Φ48×3.5mm，脚手架横杆和立杆之间采用扣件连接。
4.3边跨现浇段支架设计计算
4.3.1竹胶板计算
竹胶板厚度均为15mm，l为方木间距为30cm，b为单为长度，h＝15mm为竹胶板厚度，混凝土容重：26kN/m3。
①腹板抗弯计算：
最大应力：
δ=9.8MPa≤fm=11MPa满足要求
腹板抗剪计算：
最大剪应力：
满足要求
②底板板抗弯计算：
最大应力：
δ=4.1MPa≤fm=11MPa满足要求
底板抗剪计算：
最大剪应力：
满足要求
4.3.2方木计算
方木为10×10纵向间距为30cm；对应位置最大跨度为60cm
腹板对应位置一根方木承受的荷载(方木和竹胶板自重不计)为：
弯矩：
弯应力：
剪力：
剪应力：
按“木规”，木方弯曲设计强度fm=11MPa，抗剪设计强度fv=1.3MPa（以上指标均按最低一级木材树种TB11取）。结构满足要求。（底板荷载比腹板小，腹板满足要求，底板也可满足要求）
4.3.3［16计算
分配梁［16延纵桥向布置，横向间距为60cm，按连续梁对其分别进行计算。考虑混凝土荷载，施工荷载，模板荷载
腹板对应位置
荷载：
底板对应位置
荷载：
取进行计算，计算过程如下：
1）弯应力
弯矩：
最大弯应力：
35.65Mpa<[σ]=170Mpa
满足要求
2）剪应力
剪力：
最大应力值：
22.25Mpa<[τ]=110Mpa
满足要求
4.3.4主分配梁I40计算
主分配梁I40延横桥向布置，纵桥向间距为110cm，按连续梁对其进行计算。考虑混凝土荷载，施工荷载，模板荷载，
翼缘荷载：翼缘荷载由6根I40共同分担，
每根I40承受的力:
腹板荷载：
底板荷载：
4.3.4.1底腹板位置计算
荷载分布如图所示：
按均布荷载对主分配梁进行验算，结果如下：
1）弯应力
弯矩：
弯应力：
最大应力值：41.43Mpa<[σ]=170Mpa。
满足要求
2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：32.36Mpa<[τ]=110Mpa。
满足要求
4.3.4.2在翼缘板位置计算
在翼缘板位置对I40主分配梁进行验算：
1）弯应力
弯矩：
弯应力：
最大应力值：70.75Mpa<[σ]=170Mpa。
2）剪应力
剪力：
剪应力：
最大应力值：12.61Mpa<[τ]=110Mpa。
满足要求。
3）挠度
满足要求。
4.3.5支撑桁架计算
桁架支撑由I56及2[25组成，经计算结果如下：
牛腿主要承受的是边跨现浇段6.4m和合拢段一半的现浇砼方量重量，即承受的砼重量为(94.83-21.54)x26+50.4x26÷2=2561kN。
托架（含模板）的自重按2kN/m2计，施工活荷载按2kN/m2计，则渐变段牛腿承受的恒活载总量为7.4x12.2x（2+2）=361kN。
渐变段共设有4个牛腿，则每个牛腿平均分担的荷载为：
P=（2561+361）/4=730.5kN。
q=730.5÷5.5=132.82KN/m
4.3.5.1牛腿主纵梁I56
简化为受均布荷载，跨度2.5+2.1（两跨不等跨）的简支梁。则最大弯矩：
M=-0.155×qL2=-0.155×132.82x2.1x2.1=90.79kN·m。
I56截面系数W=2342857mm3，
弯应力：
σ=M/W=90.79kN·m/2342857mm3=38.75MPa≤[σ]=170Mpa
最大剪力:V=0.7292qL=242.13KN,
剪应力：<[τ]=110Mpa
牛腿主纵梁I56受力满足要求。
4.3.5.2牛腿斜撑I56强度
每根I56纵梁上有6个集中荷载点，每个荷载P=121.75KN
对应在斜撑上竖向的荷载：
斜撑一：p1=2×121.75=243.5KN
斜撑二：p2=3×121.75=365.25KN
简化为受压桁杆，斜撑一倾角55度，斜撑二倾角58度，
则斜撑轴压力为：
N1=243.5/sin55=297.3kN
N2=365.25/sin58=430.7KN
斜撑I56截面积A=135cm2，轴应力：
σ1=N/A=297.3kN/69.8cm2=42.6MPa≤[σ]=170Mpa
σ2=N/A=430.7kN/69.8cm2=61.7MPa≤[σ]=170Mpa
4.3.5.3斜撑稳定性
斜撑1计算长度取L0=3.65m，斜撑2计算长度取L0=5.68m，I56弱轴回转半径i=3.18cm。长细比：
λ1=L0/i=3.65m/4.48cm=81.47≮[λ]=120
λ2=L0/i=5.68m/4.48cm=126.7≮[λ]=120
因长细比λ已超出120的构造要求，故在两个牛腿斜撑中部增加彼此连接杆件（如图），以减小长细比λ的值。
λ2=L0/i=3.5m/4.48cm=78.12≮[λ]=120，
稳定系数φ1=0.688,φ2=0.701
稳定应力：
斜撑2[25稳定性满足要求。
4.3.5.4牛腿预埋件
假定预埋件规格为t20钢板加12φ25锚筋，即钢板规格t20，Q235材质；锚筋HRB335直径25，共12根，布置满足构造要求。
对比主纵梁和斜腿的具体结构，以主纵梁处预埋件受力较为不利，取其为计算研究对象。
（1）I56主纵梁处预埋件为受拉剪型，拉力和剪力设计值取：
N=1.2（243.5/tan55+365.25/tan58）=478.4kN
V=1.2×P1×1.5=219.15kN
预埋件的计算按《预埋件设计手册》，公式如下：
实配锚筋12φ25锚筋：
As=12×3.14×252÷4=5887＞4172
I56主纵梁预埋件受力满足要求。
（2）斜撑1和斜撑2处预埋件为受剪型，剪力设计值取：
V1=1.2×P1=292.2kN
V2=1.2×P2=438.3kN
预埋件的计算按《预埋件设计手册》，公式如下：
斜撑1
斜撑2
实配锚筋8φ25锚筋：
As=8×3.14×252÷4=3925
2[25斜撑预埋件受力满足要求。
五、角焊缝受力计算(焊接时采用E50焊条)
5.10#块主纵梁工56和斜撑工40角焊缝计算
焊接时上下翼缘和腹板均与预埋件满焊，焊缝厚度15mm。
对工56腹板焊缝进行计算：
对工40腹板焊缝进行计算：
5.21#块主纵梁工56和斜撑工40角焊缝计算
焊接时上下翼缘和腹板均与预埋件满焊，焊缝厚度15mm。
对工56腹板焊缝进行计算：
对工40腹板焊缝进行计算：
5.3边跨现浇段主纵梁工56和斜撑2[25角焊缝计算
焊接时上下翼缘和腹板均与预埋件满焊，焊缝厚度15mm。
对工56腹板焊缝进行计算：
对2[25腹板焊缝进行计算：
通过上述计算，得出0#、1#、边跨现浇段支架焊缝受力均满足要求。 |
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