姜源河特大桥0# 1#段托架讲解Word文件下载.docx

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除此之外，进行托架荷载计算时需要考虑的荷载有：

1、模板及支架等自重；

2、新浇钢筋混凝土重量；

3、施工人员、施工料具运输、堆放荷载；

4、倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载。

根据《公路桥规》，对各种荷载进行效应组合，进行荷载计算，并对设计的托架进行验算。

正面（顺桥向）采用7片40a双槽钢和25a双槽钢焊接成的三角形钢牛腿作为承重结构。

牛腿间距根据上部荷载分别情况布置，底板部分均匀布置，两侧腹板部分加密布置。

牛腿顶部搭设11片I25a工字钢承重梁，梁顶铺10*10cm方木和钢模板形成正面底模系统。

正面托架模型如下图。

图3纵向托架（cm）

侧面（横桥向）采用6片40a双槽钢和25a双槽钢焊接成的三角形钢牛腿作为承载结构。

牛腿顶部搭设2片I25a工字钢做作为承重梁。

侧面托架模型图如下。

图4单、双肢桥墩侧面托架

双肢墩（2#）中间（前后两肢中间部分）腹板部分各布置3根I40a工字钢，底板部分分布6根I40a工字钢作为承重结构，直接埋设在墩柱内部。

顶部分布5根I25a工字钢分配梁，然后铺设10*10cm方木及钢模板底模。

托架布置模型如下。

图5双肢墩中间托架

综上所述，（0#、1#）段托架布置图如下：

图6双肢（单肢）正面托架图（单位：

mm）

图7侧面托架图（适用于双肢墩）

图8侧面托架图（适用于单肢墩）（单位：

图9单、双肢托架平面图（单位：

图10双肢中间托架图（单位：

图11双肢中间托架平面图（单位：

四、主要计算参数

（一）材料参数

（1）钢筋砼容重G砼=26KN/m3；

（2）钢材弹性模量E钢=2.0×

105MPa；

（3）材料容许应力Q235钢，弯曲应力[σw]=145MPa，剪应力[τ]=85Mpa，轴向应力[σ]=140Mpa，二级钢筋剪应力[τ]=110Mpa。

（二）荷载参数

（1）砼超载系数：

k=1.05。

（2）施工人员、施工料具运输、堆放荷载按2.5KN/m2计。

（3）倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载按4.0KN/m2计。

（4）木模每平米重量（含方木）P木模＝0.5KN，钢模每平米重量P钢模＝1.2KN。

五、荷载计算

（一）双肢墩正面托架荷载计算

2#双肢墩（3#、4#、5#单肢墩）正面（顺桥向）梁段悬出墩顶3.0m，侧面（横桥向）顶板悬出腹板2.7m，中间（两肢间）部分宽3.0m。

0#及1#块沿竖向高度分两次浇筑，第一次浇筑高度6m，根据纵向托架上部受力不同，把梁部荷载分为以下几个区：

A区：

翼缘板部分，荷载由侧面托架承担，悬出墩身外部分（长3.0m）顶板荷载由正面托架承担。

B区：

腹板部分，荷载由正面托架承担。

C区：

底板、顶板及一个横隔板部分，荷载由正面托托架承担。

A区钢筋混凝土荷载（单侧翼板）PA＝3.8475×

26×

1.05＝105.04KN。

B区钢筋混凝土荷载（单侧腹板）PB＝16.35×

1.05＝446.4KN。

C区钢筋混凝土荷载（底板）PC＝13.4×

1.05＝365.82KN。

图121号块分解体积图（m3）

荷载组合见下表。

表1双肢墩梁段荷载计算表

序号

荷载类别

分项

系数

荷载大小（KN）

A区

B区

C区

1

模板及支架等自重

1.2

76.4

7

12

2

新浇钢筋混凝土重量

105.04

446.6

365.82

3

施工人员、施工料具运输、堆放荷载

1.4

20.25

11

30

4

倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载

32.4

18

48

合计（按系数调整后）

291.4

584.92

562.58

（二）单肢墩正面托架荷载计算

单肢墩梁部荷载计算大致与双肢墩相同，不同部分为：

正面梁段（顺桥向）悬出墩身3m，横隔板及墩顶范围内的顶、底板荷载全部由墩顶封顶混凝土承担。

采用上述荷载分区方式，其荷载布置与上表一样。

（三）单、双肢墩侧面托架荷载计算

正面（顺桥向）梁段悬出墩顶3.0m，侧面（横桥向）顶板悬出腹板2.7m，双肢墩中间（两肢间）部分宽3.0m。

统计单侧翼缘板重量，具体参见下图。

图13横向托架承担的单侧翼缘板分解体积（m3）

钢筋混凝土荷载（单侧翼板）P＝11.0474×

1.05＝301.59KN。

表2双肢墩梁段荷载计算表

240

301.59

60.75

90

860.958

（四）双肢墩中间托架荷载计算

将中间托架上部箱梁分为2个区D1和D2区，其面积分别为4.8m2及7.68m2。

具体参见下图。

图14双肢墩中间托架承担的荷载统计

表3双肢墩中间托架荷载计算表

分项系数

D1区

D2区

50

393.12

628.99

6

37.5

9.6

60

553.58

927.29

六、托架验算

托架模型建立及验算均使用MIDAS软件，计算结果如下。

（一）双肢及单肢正面托架验算

1、弯曲应力分析

双肢正面托架的弯曲应力等值线图如下图。

从图中可以看出，托架最大弯曲应力为43Mpa＜[σw]=145MPa，满足规范要求。

图15弯曲应力

2、剪应力分析

正面托架的剪应力等值线图如下图。

图16剪切应力

从图中可以看出，托架最大剪应力为16Mpa＜[τ]=85Mpa，满足规范要求。

3、轴向应力分析

正面托架的轴向应力等值线图如下图。

图17轴向应力

从图中可以看出，托架最大轴向应力为23Mpa＜[σ]=140Mpa，满足规范要求。

4、托架变形分析

正面托架的位移等值线图如下图。

图18竖向变形

从图中可以看出，托架最大变形1.2mm<

L/400=10.6mm，满足刚度要求。

5、托架与墩身连接验算

图19反力计算结果（kN）

5.1上支点锚固抗拉检算

最大反力为151kN拉力，40a双槽钢与钢板接头满焊，则焊缝可承受的力为（40+20）*2*8＝960KN，满足使用要求,安全系数大于2.5。

5.2上支点锚固抗剪检算

图20反力计算结果（kN）

竖向力由焊缝和4根Ф32的HRB335钢筋承受。

焊缝可承受

=85*133*8/1000=90.44kN

钢筋可承受:

单根钢筋的截面面积S=3.14×

16^2=804mm2

Fjm=2fv.S=4×

110×

804=452KN。

则总的抗剪能力为90.44＋452＝542.44kN>

128.1kN。

安全系数超过2.5。

5.3中、下支点锚固抗压计算

中、下支点承受水平力76kN,水平力为压力，钢板本身没有问题，其下的混凝土应力为76×

1000/（500×

350）=0.43MPa，远小于混凝土容许压应力，安全。

5.4中、下支点锚固抗剪计算

=85*180*8/1000+85*208/3*2*8/1000=216kN；

中下支点均在牛腿下方埋设了25a的工字钢，其抗剪承载能力为

V=85*4851/1000=412kN；

因此最大抗剪承载能力为628kN，实际承受剪力为125kN，安全系数超过2.5。

5.5压杆失稳计算

分析托架内力参见下图。

由图中可以看出：

斜梁为受压梁，且考虑到其长度较长，因此，对其进行失稳定计算。

图21主桁轴力图

截面惯性矩为：

6.65e+007

截面面积为：

6908

截面惯性半径为

98.11（mm）

按两端铰支考虑，取

=1，长度为5161mm。

由此得挺杆柔度为

可见该挺杆为短柱，现用欧拉公式计算该杆的临界力

由此可得安全工作系数为

故该挺杆满足稳定要求。

（二）双肢及单肢侧面托架验算

双肢侧面托架的弯曲应力等值线图如下图。

从图中可以看出，托架最大弯曲应力为18Mpa＜[σw]=145MPa，满足规范要求。

图22弯曲应力

双肢侧面托架的剪应力等值线图如下图。

图23剪切应力

从图中可以看出，托架最大剪应力为11Mpa＜[τ]=85Mpa，满足规范要求。

双肢侧面托架的轴向应力等值线图如下图。

图24轴向应力

从图中可以看出，托架最大轴向应力为13Mpa＜[σ]=140Mpa，满足规范要求。

双肢侧面托架的位移等值线图如下图。

图25竖向变形

从图中可以看出，托架最大变形0.3mm。

图26反力计算结果（kN）

最大反力为42kN拉力，40a双槽钢与钢板接头满焊，则焊缝可承受的力为（40+20）*2*8＝960KN，满足使用要求,安全系数为2.5。

图27反力计算结果（kN）

=85*133*8/1000+85*80*8/1000=144.84kN，承受剪力为79kN，安全系数1.84。

5.3下支点锚固抗压计算

下支点承受水平力43kN,水平力为压力，钢板本身没有问题，其下的混凝土应力为43×

350）=0.25MPa，远小于混凝土容许压应力，安全。

5.4下支点锚固抗剪计算

实际承受剪力为79kN，安全系数超过2.5。

图28主桁轴力图

（三）双肢中间托架验算

双肢中间托架的弯曲应力等值线图如下图。

图29弯曲应力

从图中可以看出，托架最大弯曲应力为39Mpa＜[σw]=145MPa，满足规范要求。

双肢中间托架的剪应力等值线图如下图。

图30剪切应力

从图中可以看出，托架最大剪应力为19.5Mpa＜[τ]=85Mpa，满足规范要求。

双肢中间托架的轴向应力等值线图如下图。

图31轴向应力

从图中可以看出，托架最大轴向应力为0.05Mpa＜[σ]=140Mpa，满足规范要求。

图32竖向变形

从图中可以看出，托架最大变形0.5mm。

图33面内反力计算结果（kN）

图34剪力计算结果（kN）

面内的反力很小，不做验算。

以下仅做抗剪计算。

25a的工字钢，其抗剪承载能力为V=85*4851/1000=412kN,实际承受剪力92kN，安全系数大于2.5。

七、计算结论

经上述分析，（0#+1#）段在施工中使用的托架支撑系统，各杆件在其施工过程中强度及变形均能够满足需要。