长沙理工大学特大桥64米0#块托架计算.docx

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长沙理工大学特大桥64米0#块托架计算

附件264m连续梁0号块托架支撑计算

一、材料选择

竹胶合板厚：

18mm，抗弯强度：

20Mpa，弹性模量：

5200Mpa；

木楞宽：

100mm，高：

150mm抗弯强度：

11Mpa，抗剪强度：

1.9Mpa，弹性模量：

9000Mpa；

二、荷载计算

1、本计算书以连续梁中墩较高的82#墩计算。

2、箱梁钢筋混凝土容重26KN/m3。

3、在《铁路桥涵工程施工安全技术规程》中规定支架应采用不小于1.1倍施工总荷载的荷载预压，我部决定将系数定为1.2。

4、施工荷载按2.5KN/㎡计算。

5、混凝土振捣荷载按2KN/㎡计算。

三、受力计算

0#块托架组装图如下：

1、木楞检算

底模构造图如下所示：

由上图可以看出位于箱梁腹板底部木楞的受力情况为最不利受力状态，需进行检算。

检算时按二跨连续梁检算。

木楞按30cm间距布置。

腹板对应位置间距为30cm的方木受力验算：

（取45cm的跨径进行计算）

底模处腹板砼箱梁荷载：

P1=5.278×26=137.228kN/m2（按5.278m砼厚度计算）

模板荷载：

P2=200kg/m2=2kN/m2

设备及人工荷载：

P3=250kg/m2=2.5kN/m2

砼浇注冲击及振捣荷载：

P4=200kg/m2=2kN/m2

则有P=（P1+P2+P3+P4）=143.728kN/m2

W=bh2/6=10×225/6=375cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=qL2/8W=（153.4×0.3）×1000×0.452/8×375×10-6

=3.1Mpa＜[σ]=11Mpa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×（153.4×0.3）×103×（0.45/2）/2×10×15×10-4

=1.04Mpa＜[τ]=1.9Mpa（参考一般木质）强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=0.09×105Mpa；I=bh3/12=2812.5cm4

fmax=5qL4/384EI=5×（153.4×0.3）×103×103×0.454/384×2812.5×10-8×1×1010

=0.87mm＜[f]=1.1mm（[f]=L/400）刚度满足要求。

2、Ⅰ20b纵梁计算

Ⅰ20b工字钢弹性模量：

E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；剪应力［τ］=125Mpa；截面惯量W=250cm3；惯性矩Ix=2502cm4；

如图所示：

最不利条件为腹板底部，腹板底部Ⅰ20b工字钢间距为0.4m，故每组工字钢承担0.4m箱梁腹板重量，则每1组工字钢均布荷载：

腹板部分高度为5.65m，q＝5.65×0.4×26＝58.8KN/m

底模及木楞重量按2.5KN/m2计算，均布力为2.5×0.4=1KN/m

取不均匀分配系数1.2：

q'=（58.8+1）×1.2＝71.8KN/m

跨度为1.14+0.82+1.23+0.78+1.03m

弯矩图：

最大弯矩：

Mmax=38.09KN·m

满足要求

剪力图：

最大剪力：

Qmax=76.46KN

满足要求

最大挠度：

f=5ql4/384EIx=0.66mm〈1.95mm（l/400），故挠度满足要求。

3、横梁计算

根据纵梁计算图示，可得相对于横梁的支座反力，分别为：

即5号横梁受力最大，占整个受力的41.9%，所以主要验算5号横梁。

I40b工字钢弹性模量：

E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；剪应力［τ］=125Mpa；截面惯量W=1139cm3；惯性矩Ix=22781cm4；

根据横断面图：

⑴、腹板底部荷载

箱梁腹板底部Ⅰ20b工字钢共3组，每1组工字钢承受荷载：

腹板部分高度为6.5m，混凝土荷载为5.65×3×0.8×25/3＝113KN

底模、木楞及纵梁重量按5KN/m2计算，5×3×0.8/3=4KN

取不均匀分配系数1.2：

P=（113+4）×1.2＝140.4KN

则作用于5号横梁上腹板位置集中荷载P1=140.4×41.9%=58.8KN

⑵、底板底部荷载

底板底部Ⅰ20b工字钢共6组，每1组槽钢承受荷载：

底板及顶板部分合计高度为1.65m，，混凝土荷载为1.65×6×0.4×25/5＝19.8KN

底模、木楞及纵梁重量按5KN/m2计算，5×6×0.4/5=2.4KN

取不均匀分配系数1.2：

P=（19.8+2.4）×1.2＝26.6KN

则作用于5号横梁上底板位置集中荷载P1=26.6×41.9%=11.1KN

⑶、翼板位置荷载

翼板位置下横梁主要承受翼板混凝土及外侧模板重量，共2道工字钢承担，每一道工字钢承受荷载：

翼板混凝土横断面面积1.95m2，；混凝土荷载为1.95×3×25/2=73.1KN

外侧模板重量为30KN；

取不均匀分配系数1.2：

P=（73.1+30）×1.2＝123.7KN

则作用于5号横梁上翼板位置集中荷载P1=123.7×41.9%=51.8KN

跨度为1+3+4+3+1m

弯矩图：

最大弯矩：

Mmax=67.38KN·m

满足要求

剪力图：

最大剪力：

Qmax=117.6KN

满足要求

最大挠度：

f=5ql4/384EIx=5.4mm〈12.5mm（l/400），故挠度满足要求。

4、桁架计算[36a

桁架采用双肢[36a，E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；剪应力［τ］=125Mpa；截面惯量W=659.7cm3；惯性矩Ix=11874cm4；

0号块每侧悬臂端下设置2组桁架+2根立柱（翼缘板下），则每一组桁架荷载为：

混凝土荷载：

14.64×4×26/2=761.3KN；

底模、木楞、纵梁及横梁重量按10KN/m2计算，10×3×6.5/3=65KN；

外模、内模重量：

（120+100）/2=110KN；

取不均匀分配系数1.2：

P=（761.3+65+110）×1.2＝1123.5KN

轴力图：

最大轴力：

N=348.18KN

已知1.51m，i=13.96cm，长细比为λ=l/i=1.51/13.96=10.8，查表可得

=0.985 则

满足要求。

弯矩图：

最大弯矩：

Mmax=106.3KN·m

满足要求

剪力图：

最大剪力：

Qmax=345.6KN

满足要求

最大挠度：

f=5ql4/384EIx=1.5mm〈3.8mm（l/400），故挠度满足要求。

5、立柱计算

钢管立柱最高高度为15.4m；

单个钢管立柱最大荷载：

P=1123.5KN；

根据钢管受力情况，检算其压应力和压杆稳定性：

a钢管压应力：

b）钢管压杆稳定检算：

确定压杆柔度值：

惯性半径：

压杆柔度系数：

根据柔度λ=109.6，查得稳定系数φ=0.57，

计算压杆的稳定许用应力为：

[σ]st=φ[σ]=0.57×205=116.85MPa

压杆压应力为：

σ=72.7MPa<[σ]st=116.85MPa故压杆稳定。

④支架基础承载力计算

钢管立柱基础承载力计算

式中：

P上部结构传给基础顶面的压值，取钢管立柱荷载最大时，

Ab基底面积，取4m×1.8m=7.2m2

［P0］设计承载力值35MPa。

（基础为C35混凝土）

附件3边跨现浇段支架计算

支架受力计算

本受力计算以边跨现浇段及梁高3.336m为基础。

⑴、底模板分布方木（10×10cm）验算：

方木横桥向布置间距为20cm，计算跨径腹板下为30cm，跨中为30cm。

计算时按简支梁受力考虑，分别验算腹板对应位置和跨中对应位置。

①、腹板对应位置间距为20cm的方木受力验算：

（取30cm的跨径进行计算）

底模处砼箱梁荷载：

P1=3.25×26=84.5kN/m2（按3.25m砼厚度计算）

模板荷载：

P2=200kg/m2=2kN/m2

设备及人工荷载：

P3=250kg/m2=2.5kN/m2

砼浇注冲击及振捣荷载：

P4=200kg/m2=2kN/m2

则有P=（P1+P2+P3+P4）=91kN/m2

W=bh2/6=10×100/6=167cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=qL2/8W=（91×0.2）×1000×0.32/8×167×10-6

=1.1Mpa＜[σ]=8Mpa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×（91×0.2）×103×（0.3/2）/2×10×10×10-4

=0.41Mpa＜[τ]=1.9Mpa（参考一般木质）

强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=0.09×105Mpa；I=bh3/12=833cm4

fmax=5qL4/384EI=5×（91×0.2）×103×103×0.34/384×833×10-8×1×1010

=0.23mm＜[f]=0.75mm（[f]=L/400）刚度满足要求。

②、跨中对应位置间距为20cm的方木受力验算：

（取30cm的跨径进行计算）跨中底板和顶板砼总厚度为1m，考虑内模支撑和内模模板自重，木枋间距30cm，则有：

底模处砼箱梁荷载：

P1=1×26=26kN/m2

内模支撑和模板荷载：

P2=400kg/m2=4kN/m2

设备及人工荷载：

P3=250kg/m2=2.5kN/m2

砼浇注冲击及振捣荷载：

P4=200kg/m2=2kN/m2

则有P=（P1+P2+P3+P4）=34.5kN/m2

W=bh2/6=10×100/6=167cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=qL2/8W=（34.5×0.2）×1000×0.32/8×167×10-6

=0.46Mpa＜[σ]=8Mpa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×（34.5×0.2）×103×（0.3/2）/2×10×10×10-4

=0.16Mpa＜[τ]=1.9Mpa（参考一般木质）

强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=0.09×105Mpa；I=bh3/1=833cm4

fmax=5qL4/384EI=5×（34.5×0.2）×103×0.34/384×833×10-8×1×1010

=0.09mm＜[f]=0.75mm（[f]=L/400）

⑵、顶托纵梁（10cm×15cm方木）验算：

根据支架布置，顶托纵梁的计算跨径为30cm，为简化计算按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，计算结果偏于安全，仅验算底模下腹板对应位置即可：

纵梁受力验算：

（跨径30cm，荷载分布宽度30cm）

根据腹板部位荷载为P=91kN/m2 ，跨中部位荷载为P=34.5kN/m2；

取荷载P=91kN/m2 进行验算：

  W=bh2/6=10×152/6=375cm3

由梁正应力计算公式得：

      σ=qL2/8W=（91×0.3）×1000×0.32/8×375×10-6

                =0.8Mpa＜[σ]=8Mpa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

      τ=3Q/2A=3×（91×0.3）×103×（0.3/2）/2×10×15×10-4

         =0.41Mpa＜[τ]=1.9Mpa（参考一般木质）

       强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

       E=0.09×105 Mpa；     I=bh3/12=2812.5cm4

    fmax=5qL4/384EI=5×（91×0.3）×103×103×0.34/384×2812.5×10-8×1×1010

           =0.1mm＜[f]=0.75mm（[f]=L/400）

⑶、立杆强度验算：

钢管立杆（φ48×3.5）的纵向间距为30cm，横向间距腹板下为30cm，跨中为30cm，因此单根立杆的最大承受力为：

跨中区域：

34.5×0.3×0.3=3.2KN；腹板区域：

91×0.3×0.3=8.2KN，箱梁荷载由纵梁集中传至杆顶。

根据受力分析,不难发现立杆最大受力在腹板区域，故以间距为30cm×30cm立杆作为受力验算杆件。

由于大横杆步距为1.2m，长细比为λ=ι/i=1200/15.78=76，查表可得φ=0.610，则有：

         [N]=φA[σ]=0.610×489×215×10-3=64.1kN 

     而Nmax=8.2kN，可见[N]＞N，

抗压强度满足要求。

另由压杆弹性变形计算公式得：

（按最大高度15m计算）

   △L=NL/EA=8.2×103×15×103/2.1×105×4.89×102=1.2mm 压缩变形很小

⑷、地基容许承载力验算：

支架钢管底托钢板垫10*10cm的方木的受力面积为300cm2，立杆最大受力8.2KN，单杆地基承载力要求达到273Kpa。

为了增加支架的安全性，对地基补强处理，填筑30cm的石渣，上面打20cm的混凝土，地基承载力达到2000Kpa以上，可以满足了地基承载力要求。

附件4安全通道的计算

1、荷载计算

⑴、I20b工字钢荷载为钢板重量及考虑荷载20T：

P1=90+200=290KN

⑵、I40b工字钢荷载为I20b工字钢重量、钢板重量及考虑荷载20T：

P2=P1+I20b重量=692KN

⑶、钢管柱荷载为I40b工字钢重量、I20b工字钢重量、钢板重量及考虑荷载20T：

P3=P1+I40b重量=782KN

2、过车通道支架受力计算

①、I20b工字钢做纵梁计算（按简支梁计算）

Ⅰ20b工字钢弹性模量：

E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；剪应力［τ］=125Mpa；截面惯量W=250cm3；惯性矩Ix=2502cm4；

工字钢间距为30cm，可布置54根，可视为简支梁，受力分析简图如下：

则每根工字钢上受力为：

q=290×1.2/（5×54）=1.3KN/m（取不均匀分配系数为1.2）

工字钢在最不利荷载时的最大弯矩为：

M=0.8ql2（1-4（0.25/4.75）2）/8=2.9KN*m

弯曲应力为：

=11.6MPa≤［

］

挠度计算：

f=ql4（5-24（0.25/4.75）2）/384EIx=5.7mm〈11.8mm（l/400）

②、垫梁受力计算

I40b工字钢弹性模量：

E=2.1×105MPa；弯曲容许应力：

［

］=205Mpa；截面惯量W=1139cm3；惯性矩Ix=22781cm4；

q=692×1.2/（5×16）=10.38KN/m；

此时，利用结构力学求解器计算可得：

M=14.69KN*m

弯曲应力计算：

挠度计算：

③、钢管立柱受力计算：

钢管立柱最高高度为5m；

单个钢管立柱荷载：

P=782/25=31.28KN；

根据钢管受力情况，检算其压应力和压杆稳定性：

a钢管压应力：

b）钢管压杆稳定检算：

确定压杆柔度值：

惯性半径：

压杆柔度系数：

根据柔度λ=90.9，查得稳定系数φ=0.645，

计算压杆的稳定许用应力为：

[σ]st=φ[σ]=0.645×205=132.2MPa

压杆压应力为：

σ=5.6MPa<[σ]st=132.2MPa故压杆稳定。

④支架基础承载力计算

钢管立柱基础承载力计算

式中：

P上部结构传给基础顶面的压值，取钢管立柱荷载最大时，

Ab基底面积，取2m×1m=2m2

［P0］设计承载力值25MPa。

（基础为C25混凝土）

通过验算，支架结构形式安全、可靠，满足施工需要。