清溪大桥托架设计计算书.docx

1、清溪大桥托架设计计算书清溪大桥托架设计计算书一、设计原则1、可完成0#、1#块、边跨直线段使用托架浇筑，略改装可多次循环利用。2、使用常用型材，结构要简单，受力要明确。3、适应主边墩顶部实心段混凝土构造。4、安装、拆除要方便，节省人力物力，节省工期。二、载荷分析：取一桁片进行分析:1、浇筑0#块载荷1.1砼载荷悬臂长度1.5m，其中悬臂端截面积17.12m2，悬臂根部截面积19.06m2，按照台体体积公式计算得体积V=27.12m3，钢筋砼密度取2.6t/m3，有G1=27.12*2.6*9.8=691.02KN1.2侧模重量G2=(5.266/1.8)*1.6*9.8=45.9KN1.3底模

2、系统按照5吨考虑，G3=5*9.8=49KN1.4人员机具载荷F=1.5KPa*1.5*12.2=27.45KN1.5静载荷分项系数取1.2，动载荷分项系数取1.4，有沿线路方向每延米载荷集度：Q=（691.02+45.9+49）*1.2+27.45*1.4/1.5=654.4KN/m设置4片托架，考虑不均匀系数，按照3片平均承受载荷计算单片载荷集度Q=654.4/3=218.1KN/m载荷作用范围为沿轴线砼投影均匀分布。2、0#块载荷卸除，浇筑1#块载荷2.1 1#块单面砼体积46m3，G1=1172.08KN2.2 侧模重量 G2=(5.266/1.8)*4*9.8=114.68KN2.3

3、 底模重量按照8吨考虑，G3=8*9.8=78.4KN2.4 人员机具载荷 F= 1.5*3*12.2=54.9KN2.5 浇筑1#块时，0#块底部木排架拆除，0#块砼载荷不作用在托架上。静载荷分项系数取1.2，动载荷分项系数取1.4，按照所有载荷沿轴线均匀分布考虑。考虑到托架不均匀系数，按照3片平均承受载荷计算。沿线路方向每片托架每延米载荷集度Q=(1172.08+114.68+78.4)*1.2+54.9*1.4/3/3=190.56KN/m载荷作用范围为沿轴线砼投影均匀分布。3、浇筑边跨直线段载荷边跨直线段投影悬臂长5.7m。3.1砼载荷： 砼悬臂端头截面积9.74m2，直到距端头3.2

4、m处为同面积截面，从距端头3.2m至距端头5.7m为均匀变化截面，5.7m处截面积为11.72m2。有V=31.17+26.79=57.96m3G1=57.96*2.6*9.8=1476.8KN3.2 模板载荷。采用高强覆膜竹胶板，钢管架、方木组合加固。载荷取20吨。G2=20*9.8=196KN3.3 人员机具载荷：G3=1.5*12.2*5.7=104.31KN 3.4静载荷分项系数取1.2，动载荷分项系数取1.4，按照所有载荷沿轴线均匀分布考虑。考虑到托架不均匀系数，按照3片平均承受载荷计算。沿线路方向每片托架每延米载荷集度Q=(1476.8+196)*1.2+104.31*1.4/5.

5、7/3=125.93KN/m载荷作用范围为沿轴线砼投影均匀分布。4、合拢段载荷 4.1合拢段砼重G1=11.72*2*2.6*9.8=597.3KN4.2模板支架重G2=10t=98KN4.3人员机具载荷G3=1.5*12.2*2=36.6KN4.4静载荷分项系数取1.2，动载荷分项系数取1.4，按照所有载荷沿轴线均匀分布考虑。考虑到托架不均匀系数，按照3片平均承受载荷计算。G=(597.3+98)*1.2+36.6*1.4=885.6KN直线段挂点设置在距离端头30cm处，有单片桁片节点受力F=885.6/3/2=147.6KN。四、托架主桁片设计计算软件计算部分采用通用有限元分析程序ANS

6、YS10.0。杆件全部采用beam3梁单元模拟计算。 主桁架材质选用Q235b，抗拉、抗压、抗弯强度为215MPa，抗剪强度125MPa。经方案比选，多次计算分析，最后采用以下结构（详细图纸附后）：1、参数取值：主桁采用双拼36b槽钢，在桁架平面内A=55.1*2cm2=110.2cm2，惯性矩Ix=8144.2*2cm4=16288.4cm4，h=32cm。2、分载荷工况校核，细化桁片内部杆件设计。模型图如下：两墩身连接处为铰支，只有x、y向约束，无转动约束。分四种工况进行校核：工况一：托架浇筑0#块。工况二：0#块载荷卸除，托架浇筑1#块。工况三：托架浇筑边跨直线段。工况四：托架、吊篮浇筑

7、边跨合拢块。2.1 工况一，托架浇筑浇筑0#块。2.1.1变形图 最大变形1.6mm1.5/400=3.75mm。2.1.2 轴应力图最大轴应力15.9MPa，拉应力，出现在内斜杆上，最大压应力为11.2MPa，出现在竖杆和下斜杆上。2.1.3剪力图最大剪应力为Q=217314/(110.2e-4)=19.7MPa125MPa。2.1.4弯曲应力图最大弯曲应力为81.7MPa，小于215MPa。2.1.5等效应力图最大等效应力76.3MPa，小于215MPa。2.1.6稳定性分析最易失稳杆件为下斜杆下面一半。按照截面周边32cm*30cm计算，X向惯性矩ixx=8144.2*2=16288.4

8、cm4，惯性半径ix=12.15cm，Y向惯性矩iyy=iyc+a2A=336.332+（16-2.158）2*55.1*2=21787.1cm4，iy=14.06cm按照最危险方向计算，计算X向稳定性，杆件按照两端铰支考虑，有：=l/ix=24.9查钢结构设计规范，属轴心受压b类截面，查表得稳定系数=0.953，则有：=N/(A)= 11.2MPa/ 0.977=11.8MPa小于215MPa。稳定性满足使用要求。2.1.7结论：此托架满足0#块使用要求。2.2工况二：0#块载荷卸除，托架浇筑1#块砼。2.2.1变形图最大变形3.3mm。2.2.2轴应力图最大轴应力64MPa，为压应力。2.

9、2.3剪力图最大剪应力为Q=219278/(110.2e-4)=19.9MPa125MPa。2.2.4弯曲应力最大弯曲应力106MPa，小于215MPa。2.2.5等效应力最大等效应力115MPa，小于215MPa。2.2.6稳定性最易失稳杆件为下斜杆下面一半。按照最危险方向计算，计算X向稳定性，杆件按照两端铰支考虑，有：=l/ix=24.9查钢结构设计规范，属轴心受压b类截面，查表得稳定系数=0.953，则有：=N/(A)= 64MPa/0.977=67.2MPa小于215MPa。稳定性满足使用要求。2.2.7结论：此托架满足1#块施工要求。2.3工况三：浇筑边跨直线段2.3.1变形图最大变

10、形6mm5.7m/400=14.25mm。3.4.2轴应力图最大轴应力81.7MPa，压应力，出现在下斜杆上。3.4.3剪力图最大剪应力为Q=177853/(110.2e-4)=16.1MPa125MPa。3.4.5弯曲应力最大弯曲应力109MPa215MPa。3.4.6等效应力最大等效应力142MPa215MPa。3.4.7稳定性取最大受力压杆进行分析。最大受力受压杆件为下面斜杆，轴应力为81.7MPa，按照截面周边32cm*30cm计算，X向惯性矩ixx=8144.2*2=16288.4cm4，惯性半径ix=12.15cm，Y向惯性矩iyy=iyc+a2A=336.332+（16-2.15

11、8）2*55.1*2=21787.1cm4，iy=14.06cm按照最危险方向计算，计算X向稳定性，杆件按照两端铰支考虑，有：=l/ix=24.9查钢结构设计规范，属轴心受压b类截面，查表得稳定系数=0.953，则有：=N/(A)=81.7/0.953=85.7MPa215MPa。稳定性满足使用要求。3.4.8结论：此托架满足直线段浇筑使用要求。3.5托架浇筑边跨合拢段3.5.1变形图最大变形9mm，大于5mm。3.5.2轴应力图 最大轴应力103Mpa，为压应力，出现在下斜杆上，小于215MPa。 3.5.3剪应力 按照集中载荷作用在节点上，剪应力分布及大小与工况三相同。不另计算。3.5.4

12、弯曲应力最大弯曲应力122MPa，小于215MPa。3.5.5等效应力最大等效应力172MPa，小于215MPa。3.5.6稳定性取最大受力压杆进行分析。最大受力受压杆件为下斜杆，轴应力103MPa。按照截面周边32cm*30cm计算，X向惯性矩ixx=8144.2*2=16288.4cm4，惯性半径ix=12.15cm，Y向惯性矩iyy=iyc+a2A=336.332+（16-2.158）2*55.1*2=21787.1cm4，iy=14.06cm按照最危险方向计算，计算X向稳定性，杆件按照两端铰支考虑，有：=l/ix=24.9查钢结构设计规范，属轴心受压b类截面，查表得稳定系数=0.953，则有：=N/(A)= 103/0.953=108.1MPa190.56*61143.36 满足要求，且有很大的安全系数。为保证连接板不变形，按照螺拴的最大剪应力计算连接板钢板厚度，钢板按照Q345材质考虑，屈服应力325MPaH(267.8*3.14*r2)/(325*d)=38.8mm考虑到载荷取值为3片受力，且螺栓位置平均受力远小于最大值，暂定使用1.6cm厚Q345钢板，孔位置附近使用Q345级别1cm厚钢板加强。可满足使用要求。