公路某桥梁#块托架计算书

某大桥0#块托架计算书PAGEPAGEIII0＃块托架计算书目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc139169388"1概述1HYPERLINK\l"_Toc139169389"1.1工程概况1HYPERLINK\l"_Toc139169390"1.2托架结构选型1HYPERLINK\l"_Toc139169391"1.3检算的内容2HYPERLINK\l"_Toc139169392"2计算手段及依据3HYPERLINK\l"_Toc139169393"3荷载及荷载组合3HYPERLINK\l"_Toc139169394"3.1荷载3HYPERLINK\l"_Toc139169395"3.2荷载组合3HYPERLINK\l"_Toc139169396"3.3荷载计算参数取值3HYPERLINK\l"_Toc139169397"4内托架验算4HYPERLINK\l"_Toc139169398"4.1计算模型4HYPERLINK\l"_Toc139169399"4.2内托架强度验算5HYPERLINK\l"_Toc139169400"4.3内托架刚度验算6HYPERLINK\l"_Toc139169401"4.4内托架稳定验算7HYPERLINK\l"_Toc139169402"4.5内托架预埋件验算8HYPERLINK\l"_Toc139169403"4.6内托架焊接强度验算9HYPERLINK\l"_Toc139169404"5外托架验算9HYPERLINK\l"_Toc139169405"5.1计算模型9HYPERLINK\l"_Toc139169414"5.2外托架强度验算11HYPERLINK\l"_Toc139169416"5.3外托架刚度验算12HYPERLINK\l"_Toc139169418"5.4外托架稳定验算12HYPERLINK\l"_Toc139169422"5.5外托架预埋件验算13HYPERLINK\l"_Toc139169423"5.6焊缝强度验算15HYPERLINK\l"_Toc139169424"6.计算结论16HYPERLINK\l"_Toc139169425"6.1内托架验算结果16HYPERLINK\l"_Toc139169426"6.2外托架验算结果16XXX大桥0#块托架计算书PAGE－PAGE22－1概述1.1工程概况Xxxx主桥为65m+110m+65m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁。本桥为挂篮悬臂灌注施工，0＃和01＃采用支架现浇施工，其中0＃块长6.0m，01＃块长4.75m。1.2托架结构选型三角形托架具有体积小，传力路径明确等优点，因此本桥采用三角形托架。托架为型钢加工而成，三角形托架通过预埋件与主墩相连。本工程托架的结构布置图如图1.1－图1.3所示。图1.10＃（01＃）段牛腿支架立面布置图图1.20＃（01＃）段牛腿支架平面布置图图1.30＃（01＃）段牛腿支架1－1剖面图1.3检算的内容托架虽然为临时结构，但它是0＃（01＃）施工的平台，承受大部分浇筑0#（01＃）块重量和施工荷载，它的变形大小对0#（01＃）块立模标高起着决定性的作用，所以一方面要保证托架在施工期间具有足够的安全性，同时要控制托架的变形，保证0＃块和01＃块施工的顺利完成。因此，托架的检算内容主要包括以下四个方面：（1）托架强度及刚度验算；（2）托架整体及构件稳定验算；（3）预埋件验算；（4）焊缝强度验算。根据施工单位要求和相关规范规定，在检算的过程中，主要考虑以下两个指标：强度（稳定）指标：应力不超过[σ]=170MPa；刚度指标：刚模板的面板变形应小于1.5mm；主支架挠度容许值按施工方提供的施工组织中2mm的限值要求取用，其余支架（包括纵横梁）挠度容许值按《公路桥涵施工技术规范》规定的1/400取用。2计算手段及依据(1)计算手段：采用有限元软件ANSYS、MADIS/CivilV6.1.1,辅以手算。(2)计算依据：XXXXX大桥托架设计图纸XXXXXX大桥设计说明《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)《路桥施工计算手册》3荷载及荷载组合荷载取值参照XXXXXX特大桥托架设计图纸、XXXXXX特大桥设计说明、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）及《路桥施工计算手册》。3.1荷载计算中考虑的荷载如下：(1)模板、支架自重；(2)混凝土自重；(3)施工人员和施工材料、机具等行走或堆放的荷载；(4)振捣混凝土时产生的荷载；(5)浇注混凝土时产生的偏载；(6)风荷载。3.2荷载组合采用三种荷载组合方式，组合一用于验算强度，组合二用于验算托架刚度，组合三用于验算偏载下的稳定。具体组合情况如下：组合一（计算强度）：(1)+(2)+(3)+(4)＋(6)组合二（验算刚度）：(1)+(2)组合三（验算偏载时的稳定）：(1)+底板重+(3)+(4)+(5)+(6)3.3荷载计算参数取值(1)钢筋混凝土容重：26kN/m3；(2)混凝土超灌荷载：2.0kN/m2(参照《路桥施工计算手册》)；(3)振捣混凝土时动载：2.0kN/m2(参照《路桥施工计算手册》)；(4)模板及支架自重：01号块的侧模重为13.2t，内模重为4.3t，底模重为11.4t。0号块的侧模重为15.3t，内模重为5.0t，底模重为13.2t；(5)施工人员和施工机具荷载：2.5kN/m2(参照《路桥施工计算手册》)；(6)浇注混凝土偏载按一侧腹板重量考虑；(7)风荷载：本桥取基本风压W0=400Pa（参照《XXXXXX特大桥设计说明》）。4内托架验算4.1计算模型（1）计算模型采用空间杆系模型进行计算，所有型钢单元均采用梁单元，模板采用板单元，三角架型钢交接点处根据实际情况采用半铰接形式，横梁与三角架采用刚性节点连接,全桥结构模型如图4.1所示。（2）边界条件根据设计图纸中托架与桥墩连接处的预埋件构造特点，托架与桥墩的连接近似为固接，如图4.1所示。(a)(b)图4.1内托架计算模型（3）荷载考虑箱梁底板段和翼缘段混凝土重量差别很大，加载时按分5段加载，如图4.2所示。混凝土超灌以及振捣混凝土产生的荷载按照混凝土重量分段加载。施工人员、施工机具荷载均布地加在施工平台上。图4.2箱梁荷荷载分区计计算示意图图①混凝土自重：翼缘段：q1==101255/100000*226/3==8.866kN/mm2腹板段：q2==393665/100000**26/00.6=1170.558kN//m2底板段：q3==519775/100000**26/44.8=228.155kN//m2②混凝土振捣动载载：q1=q2=qq3=2.00kN/mm2③混凝土超胀：q1=q2=qq3=2.00kN/mm2④模板及支架自重重:腹板、底板段模模板总重=内模重＋＋底模重，故故：q2=q3=(111.4+44.3)**10/((4.755*6)==5.511kN//m2翼缘段模板总重重=侧模重，故故：q1=13.2*110/(44.75**6)=44.63kN/mm2⑤施工机具及人员员：2.5kN/mm24.2内托架强度验算算采用组合一进行行计算。因因为采用梁梁单元进行行计算，每每一截面上上下缘应力力大小不同同，各截面面最大应力力控制设计计，故取截截面最大应应力分布考考察其强度度是否满足足规范要求求，应力分分布如图44.3所示。图4.3组合一一情况各截截面最大应应力云图(MMPa)经计算得到，各各截面最大大应力云图图如由图4.3所示示，可见，外外侧第1、4片三角架架应力大于于内侧2、3号三角架架。内托架架的最大拉拉应力出现现在横梁与与外侧三角角架连接处处，该截面面上缘最大大应力为1127MP，下缘最大大压应力为1336MPaa。均在容许许应力(170MMPa)范围内。因因此，内托托架强度满满足规范要要求。中横横梁的弯矩矩图分别如如图4.4所示，可可以看出，在横梁与外侧三角架连接处弯矩最大。外侧三角架的轴力图如图4.5所示，可知，斜撑杆所受压力最大。图4.4荷载组组合一下中横梁的的弯矩图（kN.m）图4.5荷载组组合一下外外三角架轴轴力图（kN）4.3内托架刚度验算算采用组合二进行行计算。内内托架三角角架的竖向向挠度如图图4.6所示示。图4.6内托托架竖向挠挠度(mmm)图4.6所示的挠挠度值为整整体下挠值值。0#块底模面面板最大下下挠变形为为1.1mm，小于规定定的1.55mm（见图图4.6所示示）。三角架的的下挠均小小于1.11mm，在限值L/4400以内内。因此，内托架能能够满足规规范关于刚刚度的要求求。4.4内托架稳定验算算按荷载组合三进进行整体稳稳定和构件件稳定的验验算。偏载载作用下内内托架三角角架的轴力力图如图4.7所示。图4.7偏载载下内托架三角角架轴力图图(kN)整体稳定验算：：屈曲分析析的1到5阶失稳临临界荷载系系数分别为为：7.66、7.67、7.72、7.73、9.29，其一阶阶失稳模态态表现为整整体向平面面外倾斜。构件稳定验算：：经分析，偏载侧三角架斜撑为失稳最不利构件。按格构式轴压构件验算其稳定，其受到的轴力N=366kN（见图4.7）。按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）表1.2.16-1计算，其绕实轴弯曲时的最小整体稳定性安全系数为3.55，绕虚轴弯曲时的最小整体稳定性安全系数为2.99，均大于1，满足规范的要求。4.5内托架预埋件验验算图4.10预埋埋件计算参参数示意图图本预埋件验算按按《混凝土结结构设计规规范》（GB5500100-20002）(以下简称称规范)进行。下下面的计算算按规范第第10.99.1条进行：由锚板和和对称配置置的直锚筋筋所组成的的受力预埋埋件，其锚锚筋的总截截面面积As应符合一定定要求。（aa）（b）图4.11预埋埋件计算示示意图内托架2、3号号三角架上部与桥墩墩采用预埋埋件连接（见见图4.111(a)）,分析可知知，此处的的预埋件受受拉、弯、剪剪共同作用，但受力相相比于外托托架相应位位置的预埋埋件较小，以以外托架相相应位置的的预埋件验验算为准。内托架2、3号号三角架下下部与桥墩墩采用预埋埋件连接，分分析可知，此此处的预埋埋件受压、弯弯、剪共同同作用。具具体计算如如下：锚筋面积验算把组合一工况下下锚固端的的支座反力力（N=－258kNN,V=2258kNN）反向加到到预埋件上上。按规范10.99.1-2计算的锚锚筋值＝1365mm2（详细计计算过程略）锚筋实配值：，大大于，满足足要求。（2）构造要求严禁采用冷加工工钢筋。锚筋与锚板的焊焊接宜采用用穿孔塞焊焊，焊缝高度度不宜小于于0.5dd=10mmm。按规范第9.33.1条规规定的受拉拉钢筋锚固固长度la=0.7αfyd/ft＝0.7**0.144*2100*20//1.711=2400mm，实实际锚固长长度为4000mm，锚筋锚固固长度满足足要求。4.6内托架焊接强度度验算内托托架外侧三三角架斜撑撑与桥墩连连接部位的的预埋件与与斜撑采用焊焊接方式进进行连接，需需要对该处处的焊缝进进行验算。按荷载组合一下的内力进行焊缝强度验算。图4.12内托托架与预埋埋钢板连接接焊缝强度度计算示意意图焊条为E43型型，焊脚尺尺寸为hf=10mmm。竖向焊焊缝长度l=1000mm，横向向焊缝长度度l=2*48mm（见图图4.12）。焊缝缝受力情况况为：N=－258kN,VV=2588kN。按《公路桥涵钢钢结构及木木结构设计计规范》（JTJ025--86）：计算得：：，满足规规范要求。5外托架验算5.1计算模型型（1）计算模型采用空间杆系模模型进行计计算，所有有型钢单元元均采用梁梁单元，模模板采用板板单元，三三角架型钢钢交接点处处根据实际际情况采用用半铰接形形式，其余余单元均采采用刚性节节点连接,结构模型型如图5.1所示。（2）边界条件根据设计图纸中中托架与桥桥墩连接处处的预埋件件构造特点点，托架与与桥墩的连连接近似为为固接，如如图5.11所示。(a)(b)图5.1外托托架计算模模型荷载外托架架加载方式式同内托架架。5.2外托架强度验算算采用荷载组合一一进行计算算，其最大大应力云图图见图5.3。图5.3组合一情况各截截面最大应应力云图(MPaa)外托架的最大应力力出现在横横梁与外侧侧三角架连连接处，该该截面上缘缘最大拉应应力为1334MPaa，下缘最最大压应力力为1433MPa，小于容许应力力(170MMPa)。因此，外外托架强度度满足规范范要求。边边横梁的弯弯矩图分别别如图5.4所示，可可以看出，在横梁与外侧三角架连接处弯矩最大。外侧三角架的轴力图如图5.5所示。图5.4荷载组组合一下中横梁的的弯矩图（kN.m）图5.5荷载组组合一下外外三角架轴轴力图（kN）5.3外托架刚度验算算采用组合二进行行计算。内内托架三角角架的竖向向挠度如图图5.6所示。图5.6外托架架竖向挠度度(mmm)图5.6所示的挠挠度值为整整体下挠值值，由图可可知主三角架的的最大下挠为2.2mm，小于L/4000（L=4.775m）。因此，外托架的的刚度满足足规范要求求。5.4外托架稳定验算算按荷载组合三进进行整体稳稳定和构件件稳定的验验算，计算算所得一阶阶失稳模态态如图5.7所示。图5.7外托架一阶失稳稳模态整体稳定验算屈曲分析的前33阶失稳临临界荷载系系数分别为为：13..60、32.665、35.009，其一一阶失稳模模态表现为为整体向平平面外倾斜斜。构件稳定验算按荷载组合三进进行整体稳稳定和构件件稳定的验验算。偏载载作用下内内托架三角角架的轴力力图如图4.7所示。图5.8偏载载下内托架三角角架轴力图图(kN)经分析，腹板偏偏载侧三角角架斜撑为为失稳最不不利构件。按格构式轴轴压构件验算其其稳定，其受到的轴轴力N=8188kN(见图5.5))。按《公公路桥涵钢钢结构及木木结构设计计规范》（JTJ0025-886）表1.22.16--1计算，其绕实轴弯曲时时的最小整整体稳定性性安全系数数为2.51，绕虚轴弯曲时时的最小整整体稳定性性安全系数数为1.95，均大大于1，满足规范范的要求。5.5外托架预埋件验验算按照《混凝土结结构设计规规范》（GB500110-20002）第10.99.1条：由锚板和和对称配置置的直锚筋筋所组成的的受力预埋埋件，其锚锚筋的总截截面面积As应符合一定定要求。（1）上部预埋件验验算2、3号三角架上部与与桥墩采用用预埋件连连接(见图5.9),分析可可知，预埋埋件受拉、弯弯、剪作用用。（a）(b)图5.9预埋件验算算示意图锚筋面积验算把组合一工况下下锚固端的的支座反力力（N=1377kN,VV=15kN,,M=200kN.mm）反向加到到预埋件上上。按规范10.99.1-2计算的锚锚筋值＝2156mm2，锚筋实配值：，大于，满足要要求。（2）构造要求严禁采用冷加工工钢筋。锚筋与锚板的焊焊接宜采用用穿孔塞焊焊，焊缝高度度不宜小于于0.5dd=10mmm。按规范第9.33.1条规规定的受拉拉钢筋锚固固长度la=αfyd/ft＝0.144*2100*20//1.711=3433mm，实实际锚固长长度为4000mm，锚筋锚固固长度满足足要求。（2）下部预埋件验验算三角架下部与桥桥墩采用预预埋件连接(见图5.9),分析可可知，1、4号三角架架的预埋比比2、3号三角架架的预埋件件受力较为为不利，所所以计算时时只考虑外外测的预埋埋件。把组合一工况下下锚固端的的支座反力力（N=－497kNN,V=4499kNN,M=33.76kkN.m）反向加到到预埋件上上。按规范10.99.1-1计算的锚锚筋值＝26500mm2，锚筋实配值：，大于，满足要要求。5.6焊缝强度验验算（1）上部焊缝验算算按荷载组合一进进行焊缝强度验验算。计算算示意图如如图5.10所示。图5.10焊缝强强度计算示示意图焊条为E43型型，焊脚尺尺寸为hf=10mm。竖向焊缝缝长度l==500mmm，横向焊焊缝长度l=4000mm（见见图5.10）。受力情情况为：N=1137kNN,V=115kN,,M=200kN.mm按《公路路桥涵钢结结构及木结结构设计规规范》（JTJ025--86）：计算得：：，满足规规范要求。（2）下部焊缝验算按荷载组合一进进行焊缝强度验验算。计算算示意图如如图5.10所示。图5.10焊缝强强度计算示示意图焊条为E43型型，焊脚尺尺寸为hf=10mm。竖向焊缝缝长度l==200mmm，横向焊缝缝长度l=2*76mm（见图图5.10）。受力情