西固黄河特大桥三角托架检算报告.docx
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西固黄河特大桥三角托架检算报告.docx
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西固黄河特大桥三角托架检算报告
西固黄河特大桥
(48+80+48)m连续梁
0号段现浇模板支架方案设计检算书
目录
1.工程概况3
1.1工程概况3
1.2三角托架结构3
2.托架检算5
2.1荷载计算5
2.2三角托架检算5
2.3销轴检算9
2.4托架墩身铰接预埋件2[40b检算9
2.5横向分配梁检算10
3.施工注意事项11
1.工程概况
1.1工程概况
某悬臂浇筑连续梁桥,0#段顺桥向长度为1200cm,横桥向桥面宽1160cm,底板宽度600cm,中支点梁高620cm,对应墩顶处顶板厚80cm,其他部位顶板厚度40cm,腹板厚为120cm,其他部位腹板尺寸按照折线变化;支座上方突出段长度6.0m,高4m。
1.2三角托架结构
三角托架由三角桁架、横向工字钢、水平桁架三部分组成。
其基本结构布置如下图所示。
通过设计计算,本三角托架详细结构如下:
三角桁架:
每个0号块梁段共布置4肢三角托架,每侧2肢,对称于墩身两侧,间距为6.0m。
三角桁架上桁水平拉杆采用2[40b槽钢,腹板加焊厚度为20mm、高度为360mm的加劲板,顶部加焊宽度40cm,厚度2cm的盖板,材质为均Q235钢,[σ]=205MPa,E=210GPa;斜撑杆采用直径φ426,t-8mm的无缝钢管,材质为Q235钢,[σ]=215MPa,[τ]=125MPa,E=210GPa;销轴采用材质为Q345的普通销轴,[σ]=250MPa,[τ]=145MPa,直径为90mm,长度为430mm的销轴;托架墩身铰接预埋件由2根[40b钢通长预埋在墩身内,在浇注墩柱时距墩顶以下1.72m和6.22m处埋置在墩柱内,预埋件端部设置轴销孔,便于装拆,与三角桁架的水平拉杆及斜撑杆销接。
水平桁架:
三角桁架两肢上桁水平拉杆之间设置水平稳定桁架。
水平稳定桁架采用[20a槽钢栓接,均采用Q235钢材。
横向工字钢:
每侧托架顶部横向布置8排贝雷片,每排4片,标准尺寸3.0*1.5m,作为模板底部支架的横向分布梁。
2.托架检算
本方案设计0#块采用三角托架现浇,偏于安全考虑,0#块悬出墩梁段混凝土荷载同时作用于三角托架上,为最不利工况,以下设计计算均以此工况为准。
2.1荷载计算
2.1.1、0#块梁段重量
梁段悬出墩外长度3.3m,混凝土体积为61.74m3,钢筋混凝土容重ρ=25KN/m3,则箱梁自重为:
Q1=61.74×25=1543.5KN
2.1.2、估算临时结构恒载
支架、贝雷梁、模板等施工荷载按梁自重的0.3倍计算:
Q2=1543.5×0.3=463.05KN
2.1.3、估算人机活载
Q3=120KN,按施工组织取
2.1.3、荷载组合
施工总荷载为(延梁长方向):
q=〔1.2×(1543.5+463.05)+1.4×120〕/3.3=780.56KN/m。
2.2三角托架检算
本工程设计的三角托架为每墩侧两肢,每个托架结构所受静载通过贝雷梁传递至托架上,其计算模型如图所示:
2.2.1三角桁架上桁水平拉杆选材
为了计算最小的总惯性矩,杆件挠度按最大挠度取值,即
;
令
把q=780.56KN/m,l=3.5m,E=2.1×105MPa,代入公式中,可得:
∑I=103753cm4。
因此上水平拉杆选用2[40b+2块高360mm、厚20mm补强板+1块长400mm、厚20mm的上盖板,其组合截面如图所示:
其组合惯性矩:
两榀托架总惯性矩∑I=2×88138.7=176277.4cm4>103753cm4。
因此上水平拉杆选用2[40b+2块高360mm、厚20mm补强板+1块长400mm、厚20mm的上盖板可以满足施工要求。
对上水平拉杆进行强度和刚度验算:
偏于安全考虑,上水平拉杆荷载按均布荷载算,计算模型如图所示:
2R1=2R2=ql/2=780.56×3.5/2=1365.98KN;
R1=R2=682.99KN;
F1=531.21KN,F2=682.99KN,F3=531.21KN;
上桁水平拉杆是受弯构件和受拉构件,槽钢组合梁的截面特性:
最大弯矩:
最大弯曲应力:
最大轴力:
F=531.21KN,最大拉应力:
水平拉杆最大应力:
最大挠度:
水平拉杆单根孔壁所受合力为:
N=
水平拉杆[40b腹板厚度为12.5mm,加焊20mm厚钢板,材质为Q235,单根孔壁最大承载力为:
∑F=2×12.5×80×205+2×20×80×205=1066KN>N=865.2KN,满足要求。
综上所述,上水平拉杆选用2[40b+2块高360mm、厚20mm补强板+1块长400mm、厚20mm的上盖板,槽钢材质为Q235,即可以满足施工要求。
2.2.2斜撑杆-钢管检算
斜支撑为φ426×8mm的钢管,主要为受压构件,其截面特性为:
最大轴力:
长细比:
查表得:
φ=0.953
最大压应力:
,满足要求。
2.2.3铰座板焊缝检算:
焊缝长度为600mm,双板,双直角焊缝,受水平力F=531.21KN。
根据直角焊缝强度公式:
下铰板焊脚宽度为10mm,焊缝高度为
。
满足要求。
上铰板焊缝长度为600mm,焊脚宽度为10mm,满足要求。
2.2.4水平抗剪检算
斜撑钢管与节点板座板相交面为椭圆,短轴长426mm,长轴长536.7mm。
斜撑钢管与下铰板座板间的焊缝长度为:
1517.2mm(椭圆周长)+150×6(加劲肋焊缝)=1517.2+900=2417.9mm
该焊缝承受水平力531.21KN。
斜撑钢管与下铰板座板夹角为52.5°和127.5°,偏于安全,焊缝水平方向受力面积按照
计算
沿焊缝长度方向的水平应力:
,满足要求。
2.3销轴检算
销轴为φ80钢棒,长度为430mm,材质为Q345,其设计抗剪强度值为〔
〕=145MPa
,根据托架设计结构,上水平拉杆靠近墩身处销轴受力最大,分别受水平力F=531.21KN和竖向力N=682.99KN作用,其他2个销轴只受水平水,最大水平力为F=531.21KN,竖向力由水平支撑板承担。
2.3.1销轴抗剪检算
轴销为双面受剪,最大剪力为:
最大剪应力:
2.3.2销轴抗弯检算
最大弯矩:
最大弯曲应力:
因此销轴采用材质为Q345的钢材,即可满足施工要求。
2.3.3孔壁承压检算
预埋对拉杆[40b腹板厚度为12.5mm,加焊20mm厚Q235钢板,其单根孔壁最大承载力为:
水平拉杆材质均为Q235,其承载能力满足要求。
2.4托架墩身铰接预埋件2[40b检算
2.4.1A点预埋件检算
上对拉杆悬壁长度为:
,其截面特性:
最大剪力:
最大剪应力:
最大弯矩:
最大弯曲应力:
水平分力:
,最大拉应力:
;
计算结果满足要求。
2.4.2B点预埋件检算
下对拉杆悬壁长度:
最大弯矩:
最大弯曲应力:
水平分力:
,最大拉应力:
;
计算结果满足要求。
2.5横向分配梁检算
横向分配梁采用贝雷梁,纵向间距0.45m,共8排;每排4片贝雷片,详见三角托架布置图。
0#块箱梁悬臂部分自重(单侧)为:
Q1=61.74×25=1543.5KN
支架、贝雷梁、模板等施工荷载按梁自重的0.3倍计算:
Q2=1543.5×0.3=463.05KN
估算人机活载:
Q3=120KN
施工总荷载为:
Q=1.2×(1543.5+463.05)+1.4×120=2575.86KN
单片贝雷梁均布荷载为:
q=Q/8/6=2575.86/8/6=53.7KN/m
贝雷梁最大剪力为:
F=53.7×6/2=161KN<[F]=245.2KN
贝雷梁最大弯矩为:
Wmax=ql2/8=241.65<[W]=788.2KN·m
计算结果满足要求。
3.施工注意事项
托架加工时要保证焊缝质量,严格按照施工设计图纸中规定的焊缝尺寸施焊,并采取合理的施焊顺序,控制焊接变形,焊缝尺寸要饱满,避免虚焊等现象。
在托架起吊安装前,对重要部位的焊缝按设计和施工规范要求进行探伤。
对目视检察不合格、探伤检查不合格的焊缝应进行补焊,以保证施工安全。
对焊接变形过大处的节点板应进行矫形。
确保托架墩身铰接预埋件轴销孔安装在同一水平线上。
托架安装时,要确保托架安装位置的准确性,注意杆件位置及托架在竖平面内位置的准确。
同时注意其水平面上的高程控制,保证实际受力状态和设计受力状态相符合。
托架上的销轴孔和螺栓孔必须电钻成孔,严禁用乙炔或电焊切割成孔。
托架加工完成后,先进行托架的试拼,以保证每个杆件均能顺利安装。
墩身一侧的2肢托架安装完成后,立即安装水平桁架。
分配梁和托架节点采用U型螺栓进行连结,以防止外侧悬臂端发生倾覆事件。
在支架预压施工中,应密切观测结构的变形数据,发现异常变形应立即停止施工,查明原因、安全处理后方可接续施工。
在托架拆除时,必须按照与安装相反的顺序由上向下逐层拆除。
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