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边直段托架设计计算书
重庆沿江高速公路梨香溪特大桥(96+180+96)m连续刚构梁边直段施工
托架设计计算书
中铁二十三局集团重庆沿江高速公路项目部
2011年08月
目录
1设计依据4
2托架结构及工况4
2.1托架组成4
2.2施工工况5
3荷载分析5
3.1边直段混凝土分布5
3.2计算参数5
4底模板计算6
4.1腹板下木板计算6
4.1.1计算模型(t-m)6
4.1.2变形图(m)7
4.1.3应力图(t/m²)7
4.2底板下木板计算7
5横向工字钢计算7
5.1工况分析7
5.2荷载确定8
5.2.1计算模型(t-m)8
5.2.2变形图(m)9
5.2.3应力图(t/m²)9
6托架计算9
6.1工况分析9
6.2托架荷载确定9
6.3托架荷载确定10
6.3.1计算模型(t-m)10
6.3.2变形图(m)10
6.3.3应力图(t/m²)11
6.3.4反力图(t)11
6.4托架斜腿受压计算12
6.5斜腿对墩身受力计算13
1设计依据
1.《重庆沿江高速公路梨香溪特大桥(96+180+96)m连续刚构梁》设计图纸;
2.《钢结构设计规范》;
3.《公路桥涵施工技术规范》;
2托架结构及工况
2.1托架组成
边直段施工托架结构由以下几个部分组成:
模板(竹胶板、木板)、横向工字钢分配梁、托架纵梁及托架斜腿、预埋件盒等几部分组成,如下图所示。
边直段托架总装图
托架采用三角斜腿结构形式,每组采用36b工字钢及2-20a槽钢组焊而成,共设2组。
托架上放置横向分配梁工字钢25a,分配梁上放置5cm厚的木板和1.5cm厚的竹胶板作为底模板。
。
36b工字钢纵梁通过精轧螺纹钢拉在墩身上,托架斜腿上端焊接在36b工字钢纵梁上,下端则插入预埋在墩身内的件盒里。
2.2施工工况
托架承受所有边直段悬臂于墩外的混凝土荷载,以及模板及施工机具荷载。
3荷载分析
3.1边直段混凝土分布
边直段悬臂于墩身外部的部分主要有两个断面,如下图所示。
边直段横断面图(单位:
mm)
3.2计算参数
A.超灌系数:
1.05
B.浇筑冲击力及模板系数:
1.20
C.施工人员、机具系数:
1.05
D.混凝土容重系数:
26.5kN/m³
4底模板计算
底模板为1.5cm厚的竹胶板及5cm的木板,竹胶板的容许承载弯曲应力是50MPa,木板的容许承载弯曲应力是10MPa。
下面对底模板进行计算,不考虑竹胶板的受力,全部荷载按5cm木板受力进行计算。
4.1腹板下木板计算
腹板下的木板按两跨连续梁进行板单元的计算(见计算模型图),横向工字钢分配梁的纵向间距是35cm,那么木板的跨度则是35cm。
其面荷载是:
q=(3.6m×26.5kN/m³×1.05×1.2×1.05)
=126kN/m²
=12.6t/m²
4.1.1计算模型(t-m)
4.1.2变形图(m)
可见,木板的最大变形均不超过1mm。
4.1.3应力图(t/m²)
竹胶板的最大应力是4.4MPa,小于容许值10MPa,能够满足要求。
4.2底板下木板计算
底板下的木板和腹板下的木板排列一致,受力却因为只承受箱梁顶板与底板的荷载,小于腹板的荷载,因此完全能够通过,不必再算。
5横向工字钢计算
5.1工况分析
横向工字钢的间距是35cm,放置在托架上,承受底模直接传递的荷载,由于箱梁在墩身外部分是变截面结构,而横梁间距又是一样的,因此只需要计算靠近墩身的一根横向工字钢分配梁的受力即可。
该工字钢横向分配梁承受的箱梁断面是A-A断面的荷载。
5.2荷载确定
根据箱梁断面可以得出荷载图示如下:
5.2.1计算模型(t-m)
5.2.2变形图(m)
可见,工字钢分配梁的最大变形均不超过8mm。
5.2.3应力图(t/m²)
工字钢分配梁的最大应力是86MPa,小于容许值150MPa,能够满足要求。
6托架计算
6.1工况分析
托架主要承受横向工字钢分配梁传递的荷载。
由于托架上的横向分配梁工字钢是均布放置,因此,托架可以按承受混凝土箱梁的均布荷载进行计算。
而混凝土箱梁在墩身外部分是变截面,因此托架承受的荷载为梯形荷载。
6.2托架荷载确定
根据边跨直线段的箱梁两个断面尺寸可知,靠近墩身截面的箱梁面积是16.3875m²,而边直段端部的截面面积是10.1425m²。
因此可以计算出其均布荷载值在这两个断面的线荷载值分别是:
靠近墩身的断面线荷载(一个托架承受的):
(16.3875m²×2.65t/m³×1.2×1.05×1.05)÷2≈28.7t/m
端部断面的线荷载(一个托架承受的):
(10.1425m²×2.65t/m³×1.2×1.05×1.05)÷2≈17.8t/m
下面根据此荷载进行托架的计算。
6.3托架荷载确定
6.3.1计算模型(t-m)
6.3.2变形图(m)
可见,托架的最大变形在2mm以内。
6.3.3应力图(t/m²)
托架纵梁工字钢36b的最大应力是94MPa,小于容许值150MPa,能够满足要求。
斜腿2-20a槽钢的最大应力是70MPa,同样满足要求。
6.3.4反力图(t)
斜腿的最大水平力大小是20t,竖向力最大是35t。
工字钢与墩身接触处的竖向反力最大是19t,拉力是20t。
6.4托架斜腿受压计算
托架的斜腿承受轴心压力荷载。
最大应力是70MPa。
托架斜腿是2-20a槽钢口对口组焊而成。
把斜腿折算为箱形钢,其截面特性如下:
H=200.00mm
B=146.00mm
Tw=7.00mm
T1=11.00mm
T2=11.00mm
A=57.04cm2-----截面面积
G=44.78Kg/m-----每米重量
Ix=3529.61cm4---惯性矩
Wxmin=352.96cm3---对X轴最小截面抵抗矩
Wxmax=352.96cm3---对X轴最大截面抵抗矩
ix=7.87cm-------回转半径
Iy=1775.27cm4-----惯性矩
Wy=243.19cm3---对Y轴截面抵抗矩
iy=5.58cm-------回转半径
y0=10.00cm-----X轴到截面下边缘距离
从上面的截面特性可知,斜腿的弱轴回转半径是5.58cm,斜腿长度是384cm,那么其柔度则是:
λ=384cm÷5.58cm
=68.8
查表得轴心受压稳定折减系数是:
φ=0.76
因此斜腿的稳定折减应力是
70MPa÷0.76=92.1MPa<[σ]=150MPa能够满足要求。
6.5斜腿对墩身受力计算
托架斜腿对墩身的竖向压力最大是35t,斜腿和墩身的接触面积大小是:
A=0.24m×0.18m=0.0432m²
那么斜腿对墩身混凝土的压应力大小是:
35t÷0.0432m²=8.1MPa<30MPa(墩身混凝土容许压应力30MPa)
能够满足要求。
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