姜源河特大桥0# 1#段托架讲解.docx

1、姜源河特大桥0# 1#段托架讲解附件1咸阳至淳化至旬邑高速公路LJ-9合同段姜源河特大桥连续刚构0#、1#块托架计算书 中铁十局集团西北工程有限公司二一三年七月一、工程概况姜河源特大桥主桥上部为（88+3160+88）m预应力混凝土刚构，由单箱单室箱形断面组成。箱梁0#段长9.0m，根部梁高10m。2#主墩采用双肢墩设计，3#、4#、5#主墩采用单肢墩设计，1#段纵桥向悬出墩身长度为3m。 0#段和1#段顺桥向构造如下图，其中左边为2#双肢墩(0#+1#)段，右边为3#、4#、5#单肢墩(0#+1#)段。图 1 箱梁0#块和1#块立面图(cm)由于纵向托架仅仅支撑1#块的自重及其与施工活载，以

2、下仅仅给出1#块端部截面的构造图。图 2 箱梁0#块和1#块交界位置横截面图(cm)二、施工方案0#、1#块段拟采取托架法同时施工的方案，竖向10m高梁段分2次浇筑完成。0#、1#块段在墩顶预埋牛腿搭设型钢支架，外侧模直接采用定型钢模板借助墩顶预埋牛腿支架进行施工。块段内箱顶板采用满堂支架浇筑。三、托架设计根据施工时的荷载，托架设计时主要考虑三个方面：一是顺桥向墩顶悬臂梁段荷载，二是横桥向顶板梁段荷载，三是墩身前后肢之间梁段底板荷载(3#、4#、5#单肢墩无此项)。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；

3、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

4、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：mm)图 9 单、双肢托架平面图(单位：mm)图 10 双肢中间托架图(单位：mm)图 11 双肢中间托架平面图(单位：mm)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

5、E钢=2.0105MPa；(3)材料容许应力Q235钢，弯曲应力w=145MPa，剪应力=85Mpa，轴向应力=140Mpa，二级钢筋剪应力=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

6、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)PA3.8475261.05105.04KN。B区钢筋混凝土荷载(单侧腹板)PB16.35261.05446.4KN。C区钢筋混凝土荷载(底板)PC13.4261.05365.82KN。图 12 1号块分解体积图(m3)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。荷载组合

7、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1.276.47122新浇钢筋混凝土重量1.2105.04446.6365.823施工人员、施工料具运输、堆放荷载1.420.2511304倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载1.432.41848合计(按系数调整后)291.4584.92562.58(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

8、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)P11.0474261.05301.59KN。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。荷载组合见下表。表2 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)1模板及支架等自重1.22402新浇钢筋混凝土重量1.2301.593施工人员、施工料具运输、堆放荷载1.460.754倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载1.490合计(按系数调整后)860.958

9、(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。荷载组合见下表。表3 双肢墩中间托架荷载计算表序号荷载类别分项系数荷载大小(KN)D1区D2区1模板及支架等自重1.250302新浇钢筋混凝土重量1.2393.12628.993施工人员、施工料具运输、堆放荷载1.4637.54倾倒及振捣混凝土产生的冲击荷载1.49.660合计(按系数调整后)553.58927.29六、托架验算托架模型建立及验算均使用MIDAS软

10、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43Mpaw=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=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=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1.2mm128.1kN。安全系数超过

11、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761000/(500350)=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焊缝可承受=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

12、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1、弯曲应力分析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18Mpaw=145MPa，满足规范要求。图 22 弯曲应力2、剪应力分析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=85Mpa，满足规范要求。3、轴向应力分析双肢侧面

13、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=140Mpa，满足规范要求。4、托架变形分析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。5、托架与墩身连接验算图 26 反力计算结果(kN)5.1上支点锚固抗拉检算最大反力为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*8960KN，满足使用要求,安全系数为2.5。5.2上支点锚固抗剪检算 图 27 反力计算结果(kN)焊缝可承受=85*133*8/1000+85*80*8/1000=144.84kN，承受剪力为79k

14、N，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431000/(500350)=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焊缝可承受=85*180*8/1000+85*208/3*2*8/1000=216kN；实际承受剪力为79kN，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 28 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，

15、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。 (三)双肢中间托架验算1、弯曲应力分析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39Mpaw=145MPa，满足规范要求。2、剪应力分析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=85Mpa，满足规范要求。3、轴向应力分析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=140Mpa，满足规范要求。4、托架变形分析双肢侧面托架的位移等值线图如下图。图 32 竖向变形从图中可以看出，托架最大变形0.5mm。5、托架与墩身连接验算图 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。