1、48连续梁0#托架计算书附件2中铁二局龙厦铁路LX-标段下东山特大桥（32+48+32）m连续梁0#块现浇托架设计计算书设 计：复核：审核： 中铁二局龙厦铁路LX-标工程指挥部第二项目部二OO八年一月二十日 附件2下东山特大桥（32+48+32）m连续梁0#块托架计算书下东山特大桥（32+48+32）m连续梁0#块托架计算书一、计算资料1.1工程概况下东山特大桥4#-7#、47#-50#梁部为（32+48+32）m连续梁，设计采用挂篮悬臂灌注施工。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽13m，底宽5.56m，顶板厚度43-60cm，底板厚度30-110cm，腹板厚度40-70cm，局部加
2、宽至95，中心梁高由3.4m渐变到2.8m。连续梁0#段长8m，中心梁高3.4m，梁顶宽13m,梁底宽5.56m,顶板厚43；腹板厚70-95；底板厚60110，支点处设有1个横隔板，横隔板厚1.6m。这两联连续梁主墩桥墩为圆端形实心墩，墩高分别为：5#墩高26.5m，6#墩高34.5m；，48#、49#墩高36m。1.2 0#段现浇支架方案由于这两联连续梁主墩都比较高，故0#段支架拟采用托架方案。托架采用三角托架形式，纵梁采用2I28a工字钢，斜撑为225a槽钢，根部焊接在墩身上的预埋钢板上。托架纵梁上利用挂篮底横梁（2I32工字钢）作横向分配梁，横梁与托架纵梁间设砂筒，用来调整、卸落底模系
3、统。横梁上设I20a工字钢纵梁，I20a工字钢腹板下间距30cm，其余部位间距60cm，其上再布设间距为20cm的1010cm肋木作底模肋木，底模板采用18mm优质胶合木板。侧模则采用在厂家定做的大块钢模（带桁架），内模采用组合钢模。具体结构尺寸详见支架布置图。1.3 材料参数胶合板：=18MPa ， E=10103MPa油松、新疆落叶松、云南松、马尾松：=12MPa(顺纹抗压、抗弯) =3.14MPa(横纹抗剪) E=9*103MPa热轧普通型钢： =170Mpa，=100Mpa，E=2.1105MPa，焊缝设计强度值： I28a: A=55.4cm2，Ix=7110cm4，Wx=508cm
4、3，Sx=292.7cm3，d=0.85 cm，43.4kg/m。I32a: A=67cm2，Ix=11080cm4，Wx=692cm3，Sx=400.5cm3，d=0.95 cm，52.7kg/m。I20a: A=35.5cm2，Ix=2370cm4，Wx=237cm3，Sx=136.1cm3，d=0.7 cm，27.9kg/m。25a: A=34.9cm2，Ix=3370cm4，Wx=270cm3，ix=9.82cm， Iy=175cm4，Wx=30.5cm3，iy=2.24cm，27.5kg/m。C35混凝土：c=9.4MPa二、模板系统受力检算2.1计算荷载0#块混凝土一次浇注。荷载计
5、算梁高取3.4m，顶板厚度0.43m，底板厚度0.6m，腹板宽0.7m，翼缘板根部厚0.6m，边缘厚0.2m，取平均厚0.4m。腹板钢筋混凝土荷载：q1=26KN/m33.4m=88.4kN/m2底板处钢筋混凝土荷载：q1=26KN/m3(0.43+0.6)m=26.8kN/m2施工人员及机具荷载：q2=2.5kN/m2泵送砼冲击荷载：q3=3.5kN/m2振捣砼产生荷载：q4=2KN/m2腹板处内、外模型荷载：q5=22KN/m2底板处内、外模型荷载：q5=6KN/m2每延米翼缘板混凝土重：g1=30.2 kN每延米外模及桁架重：g2=17 kN荷载分项系数砼、模型自重荷载取1.2，其他取1
6、.4。2.2底模验算由于侧模采用在厂家定做的大块钢模，故在此不再验算，只对底模系统进行检算。作用在底模上的最大均布荷载为：q= 1.2*（q1+ q5）+1.4*（q2+q3+ q4）= 1.2*（88.4+ 22）+1.4*（2.5+3.5+ 2）=143.7 kN/m2胶合板厚1.8cm,板下垫1010cm肋木，肋木间距20cm，则胶合板净跨距为10cm。取单位宽（1m）胶合板，按一跨简支梁进行验算，如下图所示： 图1 模板计算简图荷载：q =143.7kN/m截面抵抗矩：W=bh2/6=1*0.0182/6=0.000054m3截面惯性矩：I= bh3/12=1*0.0183/12=4.
7、86*10-7 m4跨中弯矩：M=ql2/8=143.7*0.12/8=0.18 kN.m故跨中最大应力：= M/W=0.18/0.000054=3333kPa=3.3 MPa =18MPa强度满足要求。挠度：f=5 ql4/384EI=5*143.7*0.14/(384*10*106*4.86*10-7)=3.8*10-5m=0.038mm l/400=0. 25mm挠度满足要求。2.3 底模背肋验算（10*10方木）腹板下荷载最大，取腹板下的模板肋木进行验算。胶木板下采用1010cm肋木，肋木间距20cm，肋木下为I20a工字钢纵向分配梁，工字钢间距30 cm，故1010cm肋木跨度为30
8、cm，对其按两跨连续梁进行验算，如下图所示：图2 模板肋木计算简图作用在肋木上的荷载为：q =143.7*0.2=28.7 kN/m截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1*0.12/6=1.7*10-4m3截面惯性矩：I= bh3/12=0.1*0.13/12=8.3*10-6 m4最大弯矩：M=0.125ql2=0.125*28.7*0.32=0.32 kN.m故最大弯曲应力：= M/W=0.32/(1.7*10-4)=1882kPa=1.8MPa =12MPa最大剪力：V=0.625 ql=0.625*28.7*0.3=5.4 kN=3V/2A=3*5.4/(2*0.01)=810 kPa=0
9、.8 MPa =3.14MPa强度满足要求。最大挠度：f=0.521 ql4/100EI=0.521*28.7*0.34/(100*9*106*8.3*10-6)=1.6*10-5m=0.02mm l/400=0. 75mm挠度满足要求。三、托架系统受力检算3.1 I20a工字钢验算I20a工字钢纵向分配梁按简支梁进行验算。为简便起见，将I20a工字钢上部荷载近似看成均布荷载分布，计算简图如下。 图3 I20a工字钢计算简图（1）腹板处I20a工字钢腹板下I20a工字钢间距0.3m，则荷载q =143.7*0.3=43.1 kN/m最大弯矩：Mmax= ql2/8=43.1*1.82/8=17
10、.5 kN.m最大弯曲应力：= M/W=17.5*103/237=74MPa =170MPa符合要求。最大剪力在支点处：V=38.8kN剪应力：=VSx/ (Id)=38.8*136.1*10/(2370*0.7)=31.8 MPa =100MPa满足要求。挠度：f=5 ql4/384EI=5*43.1*1.84/(384*2.1*108*2.37*10-5)=1.2*10-3m=1.2mm l/400=4.5mm挠度满足要求。支点反力：R1= R2=38.8kN（2）底板下I20a工字钢底板下I20a工字钢间距0.6m，则荷载q =1.2*（q1+ q5）*0.6+1.4*（q2+q3+ q
11、4）*0.6= 1.2*（26.8+ 6）*0.6+1.4*（2.5+3.5+ 2）*0.6=30.3 kN/m荷载比腹板下的要小，强度和变形显然能符合要求。支点反力：R1= R2=ql/2=27.3kN（3）翼板下I20a工字钢翼板下设2根I20a工字钢，主要承受翼缘板混凝土、外侧模及桁架重量。翼缘板宽3.3米。每延米翼缘板混凝土重：g1=30.2 kN/m每延米外模及桁架重：g2=17 kN/m 则单根工字钢所受均布力为：q =1.2*（g1+ g2）/2+1.4*（q2+q3+ q4）*3.3/2= 1.2*（30.2+ 17）/2+1.4*（2.5+3.5+ 2）*3.3/2=46.8
12、 kN/m最大弯矩：Mmax= ql2/8=46.8*1.82/8=19 kN.m最大弯曲应力：= M/W=19*103/237=80.2MPa =170MPa符合要求。最大剪力在支点处：V=42.1kN剪应力：=VSx/ (Id)=42.1*136.1*10/(2370*0.7)=34.5 MPa =100MPa满足要求。挠度：f=5 ql4/384EI=5*46.8*1.84/(384*2.1*108*2.37*10-5)=1.3*10-3m=1.3mm l/400=4.5mm挠度满足要求。支点反力：R1= R2=42.1kN3.2 2I32a工字钢横梁验算2I32a工字钢横梁主要承受I2
13、0a工字钢传来的集中力作用，计算简图如下：1.3m图4 I32a工字钢计算简图腹板下：F1=38.8kN底板下：F2=27.3kN翼板下：F3=42.1kN经有限元结构分析软件求解，计算得弯矩图如下：图5 I32a工字钢弯矩图最大弯矩在A、B支点处：Mmax=127kN.m 最大应力：= M/W=127*103/1384=91.8MPa =170MPa强度满足要求。计算得剪力图如下：图6 I32a工字钢剪力图最大剪力在支点处：V=161.8kN剪应力：=VSx/ (Id)=161.8*400.5*10/(2*11080*0.95)=30.8 MPa =100MPa满足要求。计算得挠度图如下：图
14、7 I32a工字钢挠度图最大挠度在悬臂端：f=9mm l/200=10mm满足要求。计算得支反力为： RA= RB =282.5kN 3.2 三角托架验算三角托架纵梁为2I28a工字钢，斜撑为225a槽钢，纵梁承受I20a工字钢传来的集中力作用，为F=RA=282.5kN，托架计算简图如下： 图8 三角托架计算简图经有限元结构分析软件求解，计算得弯矩图如下：图9 三角托架弯矩图计算得轴力图如下：图10 三角托架轴力图计算得剪力图如下：图11 三角托架剪力图计算得挠度图如下：图12 三角托架挠度图计算得支反力为： A支点：Fx=-310.8kN Fy=252.5kN B支点：Fx=310.8kN
15、 Fy=312.5kN 计算结果分析：计算得挠度最大仅为1.6mm，显然符合要求。下面对2I28a工字钢纵梁及225a槽钢受力分别进行验算。（1）2I28a工字钢纵梁最大弯矩在纵梁根部附近：Mmax=49kN.m 所受轴力为拉力，大小为N=310.8kN则有最大应力：= N/A+M/W=310.8*10/110.8+49*103/1016=76.3MPa =170MPa满足要求。最大剪力在纵梁根部处：V=252.5kN剪应力：=VSx/ (Id)=252.5*292.7*10/(2*7110*0.85)=61.1 MPa =100MPa满足要求。（2）225a槽钢斜撑斜撑长2.82m，截面为格
16、构式，由两根25a槽钢组成，缀板尺寸为16*20*1cm，按中心距0.6m布置，缀板边缘净距0.4m。截面计算简图如下：图13 斜撑截面简图斜撑所受轴向压力为N=441kN。a. 强度检算：截面面积：A=2*34.9=69.8cm2故有N/A=441*10/69.8= 63.2MPa =170MPa强度满足要求。b.稳定性检算：对实轴x的回转半径ix=9.82 cm计算长度l0=l=1.0*2.82=2.82m。对实轴x长细比：x= l0/ix=282/9.82=28.7 =100符合要求。对虚轴的换算长细比：单肢：截面面积：A=34.9cm2 ，最小回转半径i1=2.24 cm,计算长度取相
17、邻两缀板净距：l0=0.4m长细比1= l0/i1=40/2.24=17.9双肢：截面积：A=34.9*2=69.8cm2虚轴Iy=(175+34.9*6.932 )*2=3702cm4回转半径iy= (Iy / A)1/2 =(3702/69.8)1/2=7.28cm计算长度取为：l0=2.82m整个构件对虚轴的长细比y= l0/iy=282/7.28=38.7则换算长细比0y=(12+y2)1/2=(17.92+38.72)1/2=42.6 =100杆件刚度符合要求。由0y=42.6查表可得稳定系数=0.887 故有 N/(A)=441*10/(0.887*69.8)=71.2MPa =1
18、70MPa总体稳定满足要求。3.3 预埋件验算三角托架根部通过焊接与墩身上的预埋钢板相连。预埋钢板尺寸为45*65*2cm，焊缝长为构件与钢板接触周边长，焊脚尺寸为8mm。每块钢板背面设3根U形25螺纹钢锚筋，示意图如下：图14 预埋件简图由上节计算得托架各支点反力为：A支点：Fx=-310.8kN Fy=252.5kN B支点：Fx=310.8kN Fy=312.5kN （1）下预埋钢板接触应力验算预埋钢板面积为A=45*65=2925cm2，故钢板与混凝土最大接触压应力为= N/A=310.8*10/2925=1.1MPa c=9.4MPa满足要求。（2）预埋钢板处焊缝验算：a.上基础板：
19、竖向力F1=252.5kN，轴向拉力F2=310.8kN 。为简便起见，将焊缝简化为两条24cm长的水平焊缝和两条28cm长的竖向焊缝。焊脚尺寸hf=0.8cm，焊缝计算厚度he=0.7hf=0.56cm。焊缝计算长度 lw1=2*(24-2hf)=2*(24-2*0.8)=44.8cm lw2=2*(28-2hf)=2*(28-2*0.8)=52.8cm lw= lw1+ lw2=44.8+52.8=97.6cm在竖向力作用下：f= F1/(he lw)=252.5*10/(0.56*97.6)=46.2 MPa在轴向力作用下：f= F/(he lw1)=310.8*10/(0.56*97.
20、6)=56.9 MPa则在f、f共同作用下为正面角焊缝强度增大系数，取1.22。符合要求。b.下基础板：竖向力F1=312.5kN 。为简便起见，将焊缝简化为两条14cm长的水平焊缝和两条35cm长的竖向焊缝。焊脚尺寸hf=0.8cm，焊缝计算厚度he=0.7hf=0.56cm。焊缝计算长度 lw1=2*(14-2hf)=2*(14-2*0.8)=24.8cm lw2=2*(35-2hf)=2*(35-2*0.8)=66.8cm lw= lw1+ lw2=24.8+66.8=91.6cm在竖向力作用下：f= F1/(he lw)=312.5*10/(0.56*91.6)=60.9 MPaP=310.8kN符合要求。四、参考文献1铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）北京： 中国铁道出版社，20022钢结构设计规范（GB50017-2003）北京： 中国建筑工业出版社，20033建筑施工计算手册北京： 中国建筑工业出版社，20014铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）北京： 中国铁道出版社，2007
