铁路大桥主墩0#块托架计算书.docx

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铁路大桥主墩0#块托架计算书

铁路大桥主墩0＃块托架计算书

目录

一、设计依据1

二、计算数据1

三、计算荷载1

四、底模桁架计算3

五、横梁计算6

六、三角托架计算11

七、牛腿计算13

八、结论13

主墩0＃块托架计算书

一、设计依据

1、《钢结构设计手册》第三版

2、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》J462-2005

3、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

二、计算数据

1、钢筋混凝土容重：

ρ=26.5kN/m3

2、钢模板（外模、底模）：

Q1=1.4kN/m2×418m2=585.2kN

3、外侧模总重量：

Q2=253.86kN

4、箱梁内模总重量：

Q3=335.72KN

5、翼缘板区混凝土总重量：

Q4=245.79KN

6、顶板混凝土总重量：

Q5=660.38KN

7、人群荷载及各种施工荷载：

Q6=2kN/m2

三、计算荷载

托架荷载设计值

0号块平面布置示意图如下

1、底板区（单边）

1-1截面（底板区0米处）

W1=ρ×（5-1.1×2）×2.147+Q6×（5-1.1×2）+ρ×0.3×0.3

=26.5×（5-1.1×2）×2.147+2×（5-1.1×2）+26.5×0.3×0.3

=167.29kN/m

2-2截面（底板区2.5米处）

W2=ρ×（5-1.1×2）×1.3+Q6×（5-1.1×2）+ρ×0.3×0.3

=26.5×（5-1.1×2）×1.3+2×（5-1.1×2）+26.5×0.3×0.3

=104.45kN/m

3-3截面（底板区3.0米处）

W3=ρ×（5-1.1×2）×1.29+Q6×（5-1.1×2）+ρ×0.3×0.3

=26.5×（5-1.1×2）×1.29+2×（5-1.1×2）+26.5×0.3×0.3

=103.70kN/m

2、翼板区

W4=q2+q4=235.86+245.79=499.65kN

3、腹板区（单边单侧）

1-1截面（腹板区0米处）

W5=ρ×11×1.1+Q6×1.1

=26.5×11×1.1+2×1.1

=322.85kN/m

2-2截面（腹板区2.5米处）

W6=ρ×10.653×0.6+Q6×1.1

=26.5×10.653×0.6+2×1.1

=312.73kN/m

3-3截面（腹板区3.0米处）

W7=ρ×10.583×1.1+Q6×1.1

=26.5×10.583×1.1+2×1.1

=310.69kN/m

4、顶板区（单边）

1-1截面（顶板区0米段）

W8=ρ×（5-1.1×2）×0.96+ρ×1.2×0.4

=26.5×（5-1.1×2）×0.96+26.5×1.2×0.4

=83.95kN/m

2-2截面（顶板区2.5米段）

W9=ρ×（5-1.1×2）×0.46+ρ×1.2×0.4

=26.5×（5-1.1×2）×0.46+26.5×1.2×0.4

=46.85kN/m

3-3截面（顶板区3.0米段）

W10=ρ×（5-1.1×2）×0.46+ρ×1.2×0.4

=26.5×（5-1.1×2）×0.46+26.5×1.2×0.4

=46.85kN/m

四、托架上层反力架计算

托架承载能力采用空间有限元程序MIDAS进行计算。

㈠底模桁架计算（0#块腹板段）

1、荷载

0#块单边单侧腹板段布置3片反力架，故腹板段1-1、2-2、3-3截面处的荷载分别按下计算：

q1=（W5+W4÷11.2÷2）÷3=340.69KN/m÷3=113.56kN/m

q2=（W6+W4÷14÷2）÷3=330.57KN/m÷3=110.19kN/m

q3=（W7+W4÷11.2÷2）÷3=328.53KN/m÷3=109.51kN/m

2、计算模型

根据布载情况，建立单片反力架模型对结构进行计算，计算模型如下：

图1底模桁架受力计算模型

3、计算结果

图2应力结果图

图3位移等值线

由计算可知，计算最大应力为52.3MPa，最大竖向挠度为-0.23mm,支点最大反力为122.09kN，最小反力为32.24kN。

计算考虑超载系数1.05，浇注混凝土时的动力系数1.2。

最大应力

max=52.3×1.05×1.2=65.90N/mm2＜200N/mm2，满足要求；

最大竖向挠度fmax=0.23×1.05×1.2=0.29mm，挠跨比=0.29/2720=1/9379＜2.72/400，满足要求。

（二）上层反力架计算（0#块底板段）

1、荷载

0#块单边底板段布置5片底模桁架，故腹板段1-1、2-2、3-3截面处的荷载分别按下计算：

q1=（W1+W8+（Q1-Q2+Q3）÷2÷3）÷5

=（167.29+83.95+（585.2-253.86+335.72）÷2÷3）÷5

=72.48kN/m

q2=（W2+W9+（Q1-Q2+Q3）÷2÷3）÷5

=（104.45+46.85+（585.2-253.86+335.72）÷2÷3）÷5

=52.50kN/m

q3=（W3+W10+（Q1-Q2+Q3）÷2÷3）÷5

=（103.7+46.85+（585.2-253.86+335.72）÷2÷3）÷5

=52.35kN/m

2、计算模型

0#块底板段布置5片反力架。

建立单片模型对结构进行计算，计算模型如下：

图4底板下纵梁受载计算模型

3、计算结果

图5应力结果图

图6位移等值线图

由计算可知，计算最大应力为24.85MPa，最大竖向挠度为-0.11mm,支点最大反力为60.0kN，最小反力为20.03kN。

计算考虑超载系数1.05，浇注混凝土时的动力系数1.2。

最大应力

max=24.85×1.05×1.2=31.31N/mm2＜200N/mm2，满足要求；

最大竖向挠度fmax=0.11×1.05×1.2=0.14mm，挠跨比=0.14/2720=1/19428＜2.72/400，满足要求。

五、横梁A计算

㈠内侧横梁A计算

1、荷载

根据纵梁反力计算结果，得到Q1=122.09KN,Q2=60.0kN。

2、计算模型

根据分配梁受力情况，建立模型进行分析：

图7内侧横梁A计算模型

3、计算结果

图8内侧横梁A弯矩图

图9内侧横梁A剪力图

图10内侧横梁A支点反力图

图11内侧横梁A位移图

由计算得fmax=7.48mm，Mmax=144.57KN·m，Qmax=164.18kN，R=408.18kN。

计算考虑超载系数1.05，浇注混凝土时的动力系数1.2。

最大弯矩Mmax=144.57×1.05×1.2=182.16kN·m

最大剪力Qmax=164.18×1.05×1.2=206.87kN

而[

]=200N/mm2，fv=115N/mm2，则

182.16kN·m/200N/mm2=910.8cm3

用2I45b组合工字钢，其抗弯截面系数=2×1500.4m3=3000.8cm3＞910.8cm3，A=188.14cm2，故满足要求；

剪应力：

206.87kN/188.14cm2=109.96N/mm2<115N/mm2，满足要求；

最大竖向挠度fmax=7.48×1.05×1.2=9.42mm，挠跨比=9.42/12000=1/1273＜12/400，满足要求。

由计算知，内侧横梁A能满足实用要求

（二）外侧横梁A梁计算

1、荷载

由计算结果，知Q1=32.24kN,Q2=20.06kN。

2、计算模型如下图

图12外侧横梁A计算模型

3、计算结果

图13外侧横梁A弯矩图

图14外侧横梁A剪力图

图15外侧横梁A支点反力图

图16外侧横梁A位移图

由计算得fmax=1.39mm，Mmax=38.2kN·m，Qmax=41.95kN，R=106.43kN

计算考虑超载系数1.05，浇注混凝土时的动力系数1.2。

最大弯矩Mmax=38.2×1.05×1.2=48.13kN·m

最大剪力Qmax=41.95×1.05×1.2=52.86kN

而[

]=200N/mm2，fv=115N/mm2，则

=48.13kN·m/200N/mm2=240.65cm3

用2I45b组合工字钢，其抗弯截面系数=2×1500.4cm3=3000.8cm3＞240.65cm3，A=188.14cm2

剪应力：

=52.86kN/188.14cm2=28.9N/mm2<115N/mm2

最大竖向挠度fmax=1.39×1.05×1.2=1.75mm，挠跨比=1.75/12000＜12/400，满足要求。

由计算知，外侧分配梁满足实用要求。

六、三角托架计算

根据纵向三角托架受力情况，对其进行建模分析。

1、荷载

q1=408.18kN，q2=106.43kN

2、计算模型

图17纵向三角托架计算模型

3、计算结果

图18纵向三角托架弯矩图

图19纵向三角托架轴力图

图20纵向三角托架应力图

图21纵向三角托架支点反力图

由计算得Mmax=1.957kN·m，N1=407.23kN,N2=95.15kN，

max=31.13kN，R1=514.61kN,而[

]=200N/mm2，

但当计算时考虑超载系数1.05，浇注混凝土时的动力系数1.2。

最大弯矩Mmax=1.957×1.05×1.2=2.47KN·m

最大轴力N1max=407.23×1.05×1.2=513.11kN

最大轴力N2max=143.47×1.05×1.2=180.77kN

支座最大水平力H1max=96.29×1.05×1.2=121.33kN

支座最大竖向反力R1max=514.61×1.05×1.2=648.41kN

则

=2.47KN·m/200N/mm2=12.35cm3

三角托架的竖杆由2[25b号工字钢组焊组成，A=79.81cm2容许最小截面积为[Amin]=（513.11×103）/（200×106）=25.66cm2＜A=79.81cm2满足要求。

三角托架的斜杆由2[25b号工字钢组焊组成，A=79.81cm2，容许最小截面积为[Amin]=（180.77×103）/（200×106）=9.04cm2＜A=79.81cm2满足要求。

由计算知，纵向三角托架满足实用要求。

七、牛腿计算

纵向牛腿2I45b单工字钢组焊形成，实际截面积为94.07*2=188.14cm2。

预埋件主要承受竖向剪力，产生剪切破坏。

其容许的最小截面积[Amin]=（905.54×103）/（200×106）=45.35cm2＜A=73.52cm2，因此预埋件满足抗剪强度要求。

八、结论

1、底模桁架能够满足实用要求；

2、横梁能满足实用要求;

3、三角型托架能够满足实用要求;

4、牛腿预埋件能够满足实用要求。