涧口河特大桥0块托架计算书Word格式文档下载.docx
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8#及12#墩墩顶范围内0#、1#块(后简称0#块)纵向长为3米;
9#、10#、11#墩为4m。
8#、12#墩0#块墩身外侧悬臂为2m,其余主墩墩身外侧悬臂为1m。
按最不利荷载原则选取8#、12#墩0#块设计墩顶托架,9#-11#墩墩顶采用和8#、12#相同结构的托架。
0#块悬臂段底板宽为7m,厚度由1.7m变为1.0m;
腹板厚度为0.65m;
顶板厚度为0.3m,顶板宽度为12.9m。
0#块三维实体图如下所示:
根据0#块的实际情况,拟采用墩顶托架现浇的方法施工。
根据现有的材料,托架(三角架)采用两根36a槽钢作为主梁及斜撑,每侧悬臂段设置4道托架。
托架顶采用2层分配梁进行力分配,下层以双背28a槽钢作为横向分配梁,分配间距为0.6m,共计7道,上层以双背20a槽钢作为纵向分配梁,分配间距以墩中轴线向两侧0.45m布设,共计16道。
每侧翼缘板下采用4根40a工字钢做为支撑纵梁,其上支立钢管支架支顶翼板模板,翼板纵梁放置于墩侧托架上。
0#块悬臂部份采用砂垛调整0#段底板坡度。
块段浇筑完毕后可采用拆除砂垛的方法将悬臂部分底模拆除,前后两墩中间的现浇部分可采用降低放置在牛腿上的砂筒高度来拆除底模。
布置图如下所示:
图1、0#块托架布置图一(单位:
cm)
图2、0#块托架布置图二(单位:
根据设计要求,0#块分两层浇筑,第一层浇筑高度4.5m,重力由托架承担,第二层浇筑高度为5m,重力由第一层混凝土和托架共同承担。
墩内封顶支架采用钢牛腿支撑,牛腿顶部放置砂筒,其上横向前后各放置一根20a工字钢,横向工资钢上铺设纵向分配梁,纵向分配梁为间距20a工字钢0.6m。
横向分配梁上支顶钢管架,钢管沿分配梁间距为0.6m。
3、主要设计技术参数
3.1、材料参数
A、钢筋砼容重G砼=26KN/m3;
B、弹性模量E钢=2.06×
105Mpa
C、材料容许应力Q235钢[σw]=145Mpa,[τ]=85Mpa
3.2、荷载系数
砼超载系数:
k1=1.05
浇筑砼时的动力系数k2=1.2
4、托架计算设计荷载
根据《公路桥涵施工规范(JTJ041-2000)》,托架的竖向荷载包括钢筋混凝土的自重(取26kN/m3)和人员机具作用在模板上的荷载(取2.5kPa);
托架的设计荷载还包括模板自重和托架自重。
其中各项取值为:
a.内膜、底板砂垛及分配方木作用在底板上的荷载:
悬臂段为9.1kN/m2,墩间段为3.707KN。
b.根据箱梁设计图计算得出悬臂部分腹板重65.892t;
翼缘板重13.499t;
底板和顶板重50.006t,总计129.397t。
c.依据箱梁设计图纸计算得出墩间段腹板重158.08t;
翼缘板重26.9984t;
底板和顶板重211.1824t,总计396.2608t。
d.由于0#块分两次浇筑,作用在托架上混凝土的重量按0#块第一次浇筑高度的120%考虑。
托架验算时同时考虑侧模及其支架和第一次浇筑时混凝土作用在托架上的荷载。
5、托架验算
5.1、托架计算
(1).悬臂端托架受力分析
0#块悬出部分底板第一层双背20a槽钢分配梁间距按下图所示进行布设:
图3、20a工字钢分配梁布置图
根据每根工字钢处混凝土的高度及工字钢的布设间距可确定每根双背20a槽钢上的荷载。
槽钢为对称分布,以下仅计算其中半数的槽钢,编号如上图所示。
①号槽钢0~1m处混凝土厚度为4.5m;
1~2m处混凝土厚度为4.5m~4.377m;
槽钢间距为0.2115m。
则其承受荷载按下式计算:
式中:
q─槽钢承受荷载,单位为kN/m;
γc─为钢筋混凝土容重,单位为kN/m3;
hc─为混凝土高度,单位为m;
N1─为人员机具作用在模板上的荷载,取N1=2.5,单位为kN/m2;
N2─为模板自重,取N2=2.5,单位为kN/m2;
N3─为底模支撑及卸落设备自重,取N3=6.597,单位为kN/m2;
l─为槽钢的间距,单位为m;
则q1=(26×
4.5×
1.2×
1.05×
1.2+2.5+2.5+6.597)×
0.2115=39.868N/m
q2=(26×
4.337×
0.2115=38.5127N/m
受力简图如下所示:
图4、①号工字钢受力计算简图(标注单位:
m)
②号槽钢0~1m处混凝土厚度为4.5m;
1m~2m处混凝土厚度为4.5m~4.337m,槽钢间距为0.3635m,则
q1=(26×
0.3635=68.520kN/m
0.3635=66.191N/m
图5、②号槽钢受力计算简图(标注单位:
③号工字钢0~0.3m处混凝土厚度为4.5~1.4m;
0.3~0.6m处混凝土厚度为1.4~1.25m;
0.6~0.7m处混凝土厚度为1.25~1.261m;
0.7~1m处混凝土厚度为1.261~1.291m;
1~2m处混凝土高度为1.291~1.229m,槽钢间距为0.45m,则
0.45=84.825kN/m
1.4×
0.45=29.985kN/m
q3=(26×
1.25×
0.45=27.332kN/m
q4=(26×
1.261×
0.45=27.526kN/m
q5=(26×
1.291×
0.45=28.057kN/m
q6=(26×
1.229×
0.45=26.960kN/m
图6、③号槽钢受力计算简图(标注单位:
m)
④~⑨号工字钢0~0.3m处混凝土厚度为1.7~1.4m,0.3~0.6m处混凝土厚度为1.4~1.1m,0.6~0.7m处混凝土厚度为1.1~1.111m;
0.7~1m处混凝土厚度为1.111~1.141m;
1~2m处混凝土厚度为1.141~1.079,槽钢间距为0.45m,则
1.7×
0.45=35.292kN/m
1.1×
0.45=24.678kN/m
1.111×
0.45=24.873kN/m
1.141×
0.45=25.403kN/m
1.079×
0.45=24.307kN/m
图7、④~⑨号槽钢受力计算简图(标注单位:
每侧翼缘板采用4根40a工字钢作为翼板砼及侧模的纵向支撑梁。
每墩身两侧面各设置三角托架两道,用于支顶翼板下纵向支撑梁。
纵向支撑梁支撑于墩侧托架及墩前托架的横向分配梁上,其上设2排钢管架支撑外侧膜板。
每侧翼板的混凝土自重为472.472kN,模板及支架重量为400.780kN,第一次浇筑混凝土时托架荷载只考虑侧模模板及其支架的重量。
按均布荷载计算,则每根40a工字钢承重梁上承受均布荷载为:
q1=400.780/4/15=6.680kN/m
q2=67.6×
10/1000=0.676kN/m
则承重梁受力计算简图如下所示:
图8、40a工字钢承重梁受力计算简图(标注单位:
经电算后承重梁的弯矩图、剪力及支反力如下图:
图9、40a工字钢承重梁弯矩图(单位:
kN·
图10、40a工字钢承重梁剪力图(单位:
kN)
图11、40a工字钢承重梁反力图(单位:
(2).悬臂端托架强度及稳定性分析
根据以上荷载分析,采用通用有限元软件对悬臂端托架整体建模,施加以上所分析的荷载,下图为一侧悬臂端托架整体建模模型图:
图12、托架模型
a.托架正应力分析
以下为托架正应力等值线图:
图13、托架正应力等值线图(单位:
kN/m2)
由上图可知,托架最大压应力为80.8Mpa,最大拉应力为112.8Mpa,托架所有型钢采用Q235材料,安全系数k=[σw]/σ=145/112.8=1.29
b.托架剪应力分析
以下为托架剪应力等值线图:
图14、托架剪应力等值线图(单位:
由上图可知,托架最大剪应力为44.2Mpa,托架所有型钢采用Q235材料,安全系数k=[τ]/τ=85/44.2=1.92。
c.托架变形分析
以下为托架实际变形等值线图:
图15、托架变形位移等值线图(单位:
由上图可知,托架最大变形处为4号横向分配梁,变形值为7mm,主要影响因素为翼板承重梁对其施加的荷载。
d.托架斜撑受压构件稳定性分析
托架斜撑为双背热轧工36b槽钢,由计算可知其所受轴力N=337.7kN,截面x轴弯矩为My=11.99kN·
m。
构件参数如下表所示:
杆件热轧普通工字钢型号
2C36b
钢材牌号
Q235
钢材强度折减系数
0.65
毛截面面积
A=134.88cm2
截面惯性矩
Ix=2.503785×
104cm4
回转半径
ix=13.625cm
iy=3.886cm
截面模量
Wx=1390.99cm3
Wy=207.855cm3
截面模量折减系数
0.95
净截面模量:
Wnx=1321.44cm3
Wny=197.463cm3
截面塑性发展系数
γx=1.05
γy=1.05
计算长度
l0x=6.072m
l0y=3.036m
根据《钢结构设计规范(GB50017-2003)》(以下简称“钢规”),斜撑的稳定性验算如下:
构件截面的最大厚度为16mm,根据钢规表3.4.1-1,f=215N/mm2。
①.压弯构件整体稳定系数:
按5.1.2-2进行计算
λx=6.072×
102/13.625=44.565
λy=3.036×
102/3.886=78.127
双轴对称截面
λmax=max(λx,λy)=78.127<
[λ]=150.00长细比满足
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