长征沟特大桥连续梁0#块托架检算报告翼缘Word下载.docx
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0#横桥向托架计算图(单位:
3、顺桥向横梁和托架验算
3.1横梁验算
3.1.1截面荷载分布
沿桥纵向由于该桥为变高度变截面混凝土连续梁,在支点附近底板及腹板加厚,选取该截面的几何尺寸进行主梁的自重计算。
沿桥横向由于箱梁混凝土沿横向的不均匀分布,所以计算时将横向分为底板部分、腹板部分和翼板部分。
主梁截面的自重区域划分见图2。
计算截面荷载分布见图3。
横梁采用I25b工字钢,顺桥向间距0.4m,在0#块下部共设置6道,其余为保证施工平台等另加工字钢自行增加。
主梁截面的自重区域划分
根据受力截面计算可知:
1)缘板截面面积:
A1=0.675m²
2)腹板截面面积:
A2=7.295m²
3)顶、底板截面面积:
A3+A3'
=3.652m²
(1)翼缘板部位荷载计算
长度取1m计算。
1混凝土自重荷载计算
P11=A1γ/B1=0.675×
26.5/1.5=11.925kN/m2
考虑混凝土超灌,系数取1.05,则翼缘板部位混凝土分布荷载为:
P11=11.925×
1.05=12.522kN/m2
②混凝土振捣及冲击荷载
P12=2.0+2.0=4.0kN/m2
③人员及机具荷载
P13=2.0kN/m2
④模板及支架荷载
P14=4.0kN/m2
翼缘板下荷载合计为:
P1=1.2×
(12.522+4.0)+1.4×
(2.0+4.0)=28.23kN/m2
线荷载为:
P1’=28.23×
0.4=11.30kN/m
(2)腹板部位荷载计算
P21=A2γ/B2=7.295×
26.5/1.4=138.09kN/m2
P21=138.09×
1.05=144.99kN/m2
P22=2.0+2.0=4.0kN/m2
P23=2.0kN/m2
P24=4.0kN/m2
腹板下荷载合计为:
P2=1.2×
(144.99+4.0)+1.4×
(2.0+4.0)=187.19kN/m2
P2’=187.19×
0.4=74.88kN/m
(3)顶、底板部位荷载计算
P31=(A3+A3'
)γ/B1=26.5×
3.652/2.2=43.99kN/m2
P31=43.99×
1.05=46.19kN/m2
P32=2.0+2.0=4.0kN/m2
P33=2.0kN/m2
P34=4.0kN/m2
顶板下荷载合计为:
P3=1.2×
(46.19+4.0)+1.4×
(2.0+4.0)=68.63kN/m2
P3’=68.63×
0.4=27.46kN/m
(4)荷载分布示意图
根据以上计算荷载,节段荷载分布示意图如下图所示
3.1.2横梁受力分析
横梁为I25b,其A=53.5cm2,Ix=5278cm4,Wx=422cm3,Ix/Sy=21.4cm,m=42kg/m。
Q235弹性模量:
,容许弯曲应力215MPa,容许压应力325MPa,容许剪应力125MPa。
横梁的力学计算模型采用多跨连续梁,用力学求解器计算强度及挠度,其验算结果见图。
横梁计算模型(单位:
N/m)
横梁弯矩及支反力结果(单位:
N.m和N)
横梁剪力分布图(单位:
N)
横梁最大挠度分布图以及计算结果
从以上验算结果可知,横梁的最大绝对弯矩为24.8kN.m,最大剪力为67.7kN,则有:
σmax=Mmax/wx=24.8/0.000422×
10-3=59.05MPa<
215MPa;
τmax=QSx/Ixd=67.7/(0.214×
0.01)×
10-3=31.64MPa<
125MPa;
故最大弯曲应力和最大剪应力均符合要求。
从以上验算结果可知,横梁的跨中最大挠度为1.2mm,小于允许挠度[f]=l/300=2400/300=8mm,满足规范要求;
横梁悬臂端最大挠度为2.3mm,小于允许挠度[f]=l/300=2100/300=7mm,满足规范要求。
3.2托架计算
托架为I40b,其A=94.1cm2,Ix=22781cm4,Wx=1139cm3,Ix/Sy=33.9cm,m=73kg/m。
托架承受横梁传递的力,由以上计算可知,托架受到的最不利荷载为90.1kN。
托架的计算模型、强度及挠度的验算结果见图。
托架计算模型
托架弯矩分布图(单位:
N.m)
托架剪力分布图(单位:
托架轴力分布图(单位:
托架最大挠度分布图(单位:
m)
从以上验算结果可知
托架的最大绝对弯矩为189.2kN.m,最大剪力值为357.6kN,最大轴力为288.0kN则有:
σmax=Mmax/wx=189.2/0.001139×
10-3=166.2MPa<
τmax=QSx/Ixd=357.6/(0.339×
0.012)×
10-3=88.0MPa<
σn=Nmax/A=288.0/0.00941×
10-3=30.7MPa<
325MPa
故托架的最大正应力、最大剪应力和最大轴应力均满足规范要求。
托架最大竖向位移为1.29mm<
[f]=l/300=1500/300=5mm;
故刚度满足规范要求。
托架斜杆稳定性验算:
斜杆轴力N=288KN,弯矩M=189.2KN.m
主桁采用I40b工字钢,在桁架平面内A=94.1cm2,惯性矩Ix=22781cm4,h=40cm,Wx=1139cm3,ix=15.6cm;
L=3.56m。
λ=L/ix=356/15.6=22.8查表有:
稳定系数
=0.909
=288000/0.909/0.00941+189200/0.001139=199.8MPa<
[f]=215MPa
斜杆的稳定性满足要求。
4、横桥向托架及横梁
4.1横桥向横梁
4.1.1截面荷载分布
横梁采用I25b工字钢,间距0.24m,共设置5道,其余为保证施工平台等另加工字钢自行增加,根据受力截面计算可知,翼缘板截面面积A=0.675m²
26.5×
12/(1.5×
10)=14.31kN/m2
P11=14.31×
1.05=15.03kN/m2
(15.03+4.0)+1.4×
(2.0+4.0)=31.24kN/m2
P1’=31.24×
0.4=12.50kN/m
4.1.2横梁受力分析
从以上验算结果可知,横梁的最大绝对弯矩为6.243kN.m,最大剪力为16.264kN,则有:
σmax=Mmax/wx=6.243/0.000422×
10-3=14.793MPa<
τmax=QSx/Ixd=16.264/(0.214×
10-3=7.6MPa<
从以上验算结果可知,横梁的跨中最大挠度为0.17mm,小于允许挠度[f]=l/300=2300/300=7.7mm,满足规范要求;
横梁悬臂端最大挠度为0.11mm,小于允许挠度[f]=l/300=500/300=1.6mm,满足规范要求。
4.2横桥向托架
托架为I25b,其A=53.5cm2,Ix=5278cm4,Wx=422cm3,Ix/Sy=21.4cm,m=42kg/m。
托架承受横梁传递的力,由以上计算可知,托架受到的最不利荷载为30.64kN。
托架的最大绝对弯矩为34.182kN.m,最大剪力值为97.073kN,最大轴力为72.881kN则有:
σmax=Mmax/wx=34.182/0.000422×
10-3=81MPa<
τmax=QSx/Ixd=97.073/(0.214×
0.01)×
10-3=45.362MPa<
σn=Nmax/A=72.88/0.00535×
10-3=13.63MPa<
托架最大竖向位移为0.36mm<
[f]=550/300=1.83mm;
斜杆轴力N=72.88KN,弯矩M=8.07KN.m
主桁采用I25b工字钢,在桁架平面内A=53.3cm2,惯性矩Ix=5278cm4,h=25cm,Wx=422cm3,ix=9.93cm;
L=2.13m。
λ=L/ix=213/9.93=21.45查表有:
=72880/0.909/0.00533+8070/0.000422=34.17MPa<
5、结论及建议
对长征沟特大桥连续梁0#块墩顶托架进行了检算,主要结论和建议如下:
(1)托架各构件的强度及刚度均满足规范要求;
(2)托架斜杆的稳定性满足规范要求;
(3)托架与横向工字钢之间需采取可靠的连接措施,防止工字钢倾覆;
(4)牛腿与牛腿之间的斜撑需采取牢靠的连接措施,以防止牛腿斜撑发生横桥向失稳,为了保障安全,建议每个牛腿的斜撑之间用一根I40b工字钢焊接,形成一个整体。
(5)为了保证安全,桥墩两侧预埋的牛腿托架的水平梁在浇筑前应采取可靠地连接措施。