现浇箱梁0#托架结构计算书

新建京沪高速铁路 JHTJ-3 标段 罗而庄特大桥 40+64+40m 连续 梁 0#段托架 结构计算书 审批： 审核： 编制： 中国水电集团京沪高速铁路土建工程三标段 项目经理部 二 OO九年 三 月 1 托架 结构计算书 1、 编制依据 悬灌 梁部分设计图纸及相关设计文件 客运专线桥涵施 工指南 客运专线桥涵验标 木结构设计规范 钢结构设计规范 2、 编制范围 40+64+40m 悬灌梁 0#段 。 本计算书计算见相关图纸 . 3、荷载组合 支架法施工主要荷载有以下： 钢筋混凝土自重荷载 P1； 模板、支撑自重荷载 P2； 人员、设备重 P3； 震动器产生荷载 P4； 倾倒混凝土产生荷载 P5。 箱梁混凝土容重 25KN/m3。 模板自重 : 侧模 重量 16.2，内模重量 3.6t，底模重量 4.5t。 根据设计要求，选取荷载大小为： P3=2.5KN/m. P4=2.0KN/m. P5=6.0KN/m. 荷载组合安全系数为：静荷载 1.2，动荷载 1.4。 2 梁体纵断面图如下图所示： 1)钢筋混凝土自重荷载 P1 （注：此图中 1.1、 6.3、 1.4、 2.6m2分别为混凝土截面分段面积。） 钢筋混凝土容重按照 2.5t/m3 计算， Q1,Q2,Q3 为 0#段横 截面分段区，顺桥向取单位米，则荷载为： Q1 区 : P1=1.1 25/2.48=11.1KN m Q2 区 : P1=6.3 25/1.87=84.2KN m Q3 区 : P1=（ 1.4 25+2.6 25） /3.3=30.3KN m 2) 模板、支撑自 重荷载 P2 Q1 区 : P2=1.1 KN m Q2 区 : P2=4.0 KN m Q3 区 : P2=1.9KN m 3)荷载组合 Q1 区 : P=P1+P2+P3+P4+P5=（ 11.1+1.1） 1.2+（ 2.5+2+6） 1.4=14.64+14.7=29.3KN m Q2 区 : P=P1+P2+P3+P4+P5=（ 84.2+4.0） 1.2+（ 2.5+2+6） 1.4=105.8+14.7=120.5 KN m Q3 区 : P=P1+P2+P3+P4+P5=（ 30.3+1.9） 1.2+（ 2.5+2+6） 1.4=38.64+14.7=53.3 KN m 按照 -断面计算钢筋混凝土荷载。在每道下分配梁承载的 1 米宽范围内，横桥向受力简图如下 : 1 2 0 01.1m26.3m21.4m22.6m22 4 81 8 73 3 01 8 72 4 8Q1Q2Q3Q2Q1 3 29.3KN/m120.5KN/m53.3KN/m29.3KN/m120.5KN/m 3.3 支架布置 详细 支架布置图见后附图。 结构 布置如下图所示： 1200248187330248 187860200 200240托架杆件2托架杆件1托架杆件3钢板2预埋件2纵向桁架1纵向桁架21 4 b 工 钢6 c m 厚 木 楔4 c m 厚 钢 楔纵向托架横向桁架2 5 c m X 2 5 c m X 2 c m 钢 板2 5 筋 扎 螺 纹 钢R 4、 结构受力 检算 4.1.腹板 、底板 受力计算 底模肋板纵向间距为 0.225m， 则 单根 肋板 承受的荷载为： Q2 区 :120.5KN/m 0.225=27.1KN/m Q3 区 :53.3KN/m 0.225=12.0KN/m 计算荷载为均布荷载，计算跨径为 纵 分配 梁 间距，荷载和间距布置 如 4 下图所示： 荷载分布示意图 (单位： KN/m) 剪力图 (单位： KN) 根据计算分析得出： Nmax=8.46KN 腹板处 Nmax=4.15KN 底板处 腹板最大支撑反力为 8.46KN KN，底板最大支撑反力为 4.15KN，直接作用在纵向分配梁上。 4.2 纵向 分配梁 受力 检算 纵向 分配梁顺桥布置，计算荷载为 模板肋板 传递下来的集中荷载，为 Nmax=8.46KN 腹板处 Nmax=4.15KN 底板处 荷载间距为 22.5cm ，计算跨径为 横 向 桁架 间距 ，计算长度为 2.9m。 纵向分配梁采用 14工钢 抵抗惯性矩 I=7.12 10-6m4。 抵抗矩 W=1.02 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 5 容许弯曲应力 =145 MPa 容许剪切应力 =85 MPa 设计容许值 f/L=1/400 截面面积： 0.00215m2 荷载和间距布置 如下图所示： 荷载分布示意图 (单位： KN) 剪力图 (单位： KN) 弯矩图 (单位： KN/m) 挠度位移图 6 根据计算分析得出： Mmax=7.76KN/m Qmax=33.79KN N1=32.63KN（外侧） N2=60.38KN（中间） N3=16.97KN（内侧） fmax=0.4mm 弯曲正应力： （满足强度要求）M P aM P awM 1451.76101. 02 76.7 4 剪切 正应力 ： 80 . 1 2 2)0 0 5 5.008.0(8 14.008.00 0 5 5.0107 . 1 2 79.338)(8 226-22 hbBBHIbQ （满足强度要求）M P aM P a 8550 挠度允许值 mmmmlf 4.0f m a x25.34001300400 ， 故挠度满足要求。 2、 底板纵 分配梁检算： 腹板和底板受力简图雷同翼缘，故省略。 Mmax=3.81KN/m Qmax=16.58KN N1=16.01KN（外侧） N2=29.62KN（中间） N3=8.32KN（内侧） fmax=0.2mm 弯曲正应力： 7 （满足强度要求）M P aM P awM 1454.37101. 02 81.3 4 剪切 正应力 ： 80 . 1 2 2)0 0 5 5.008.0(8 14.008.00 0 5 5.0107 . 1 2 58.168)(8 226-22 hbBBHIbQ （满足强度要求）M P aM P a 8525 挠度允许值 mmmmlf 2.0f m a x25.34001300400 ， 故挠度满足要求。 4.3.翼缘受力 计 算 1、翼缘荷载计算 翼缘重量 由 侧模板支架承受 Q1 区 :29.3KN/m 翼缘模板支撑见挂篮设计图，按照均布荷载布置 ： 荷载分布示意图 (单位： KN/m) 剪力图 (单位： KN) 根据计算分析得出： N1= N14=1.90KN N2= N13=21.15KN N3= N12=27.68KN N4= N11=17.89KN N5= N10=19.29KN N6= N9=25.68KN N7= N8=22.05KN 8 最大支撑反力为 27.68KN，直接作用在纵向托架上的横向桁架上 。 2、纵向桁架 受力 计算 翼缘模板支撑杆件将荷载传递给纵向桁架， 桁架坐落在横向托架和横向桁架下弦杆上。 横向桁架上弦杆 采用 20a工钢，下弦杆采用 20a工钢，立杆采用 10工钢，斜杆采用 8角钢。参数如下： 容许弯曲应力 =145 MPa 容许剪切应力 =85 MPa 设计容许值 f/L=1/400 20a工钢 抵抗惯性矩 I=2.37 10-5m4。 抵抗矩 W=2.37 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.00355m2 10工钢 抵抗惯性矩 Imin=0.33 10-6m4。 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.00143m2 8角钢： 弹性模量 E=210 103MPa。 截面 面积： 0.0012303m2 9 荷载分布示意图 (单位： KN) 剪力图 (单位： KN) 弯矩图 (单位： KN/m) 轴力 图 (单位： KN) 挠度位移图 10 根据计算分析得出： 上弦杆检算： Mmax=3.08KN/m Qmax=18.82KN fmax=0.2mm （满足强度要求）M P aM P awM 14513102 . 3 7 08.3 4 剪切 正应力 ： 8)(8 22 hbBBHIbQ （满足强度要求）M P aM P a 8514 挠度允许值 mmmmlf 2.0f m a x25.2400900400 ， 故挠度满足要求。 下弦杆检 算： Mmax=0.18KN/m Qmax=0.18KN fmax=0mm （满足强度要求）M P aM P awM 1458.0102. 37 18.0 4 剪切 正应力 ： 8)(8 22 hbBBHIbQ （满足强度要求）M P aM P a 851.0 挠度允许值 mmmmlf .0f m a x25.2400900400 ， 故挠度满足要求。 立杆检算： Nmax=31.8KN Lmax=0.85m Imin=0.33 10-6m4 11 A=0.00143m2 mmAIr 2.15m in 100560 rl b/h=0.680.8,截面属于 b类，查表，得： =0.828 （满足强度要求）KNM P aAN 1 4 5270 0 1 4 3.08 2 8.0 8.31 斜杆检算： Nmax=12.5KN Lmax=1.24m r=15.7mm A=0.0012303m2 00 . 9 7 1 1 0 0lr 截面属于 b 类，查表，得： =0.745 1 2 . 5 1 4 1 4 50 . 7 4 5 0 . 0 0 1 2 3 0 3N M P a M P aA （ 满 足 强 度 要 求 ）,满足要求 支撑反力： N1= N8=26.9KN N2= N7=42.3KN N3= N6=24KN N4= N5=40.6KN 4.4.横向桁架 受力 计算 横向桁架横向布置，从外向里（靠近墩身为内侧）为第一排、第二排、第三排。根据纵分配梁计算结果分析，其中第二排横向桁架受力最大，故只检算第二片横向桁架。 横向桁架上弦杆采用 22b工钢，下弦杆采用 28b工 12 钢，立杆 、斜杆 采用 10工钢 。参数如下： 容许弯曲应力 =145 MPa 容许剪切应力 =85 MPa 设计容许值 f/L=1/400 28b 工钢 抵抗惯性矩 I=7.48 10-5m4。 抵抗矩 W=5.34 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.006105m2 22b工钢 抵抗惯性矩 I=3.57 10-5m4。 抵抗矩 W=3.25 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.00464m2 10槽 钢 抵抗惯性矩 Iy=0.33 10-6m4。 弹性模量 E=210 103Mpa 截面面积： 0.001274m2 1、横向桁架 2 荷载分布示意图 (单位： KN) 13 剪力图 (单位： KN) 弯矩图 (单位： KN/m) 轴力 图 (单位： KN) 挠度位移图 根据计算分析得出： 上弦杆检算： 14 Mmax=20.35KN/m Qmax=124.46KN fmax=1.03mm （满足强度要求）M P aM P awM 14566103. 09 35.20 4 剪切 正应力 ： 8)(8 22 hbBBHIbQ （满足强度要求）M P aM P a 8567 挠度允许值 mmmmlf 03.1f m a x5.24001010400 ， 故挠度满足要求。 下弦杆检算： Mmax=64.3KN/m Qmax=42.3KN fmax=3.1mm （满足强度要求）M P aM P awM 145120105 . 3 4 3.64 4 剪切 正应力 ： 8)(8 22 hbBBHIbQ （满足强度要求）M P aM P a 859.15 挠度允许值 mmmmlf 1.3f m a x8.3400152400 ， 故挠度满足要求。 立杆检算： Nmax=148.24KN L0=1.04m A=0.001274m2 mmr 2.15 100680 rl 15 b/h=0.480.8,截面属于 b类，查表，得： =0.763 （满足强度要求）KNM P aAN 1457620 0 1 2 7 4.0763.0 24.148 斜杆检算： Nmax=127.4KN Lmax=1.42m A=0.001274m2 mmr 2.15 100930 rl b/h=0.480.8,截面属于 b类，查表，得： =0.601 （满足强度要求）KNM P aAN 1458320 0 1 2 7 4.0601.0 4.127 支撑反力： N21= N24=215KN N22= N23=295KN 同理， 横向桁架 1支撑反力： N11= N14=62.8KN N12= N13=88.8KN 横向桁架 3 支撑反力： N31= N34=113.9KN N32= N33=152.3KN 4.5 纵向 托架 受力 检算 纵向托架 横杆、立杆和斜杆采用 25b双槽钢，内部支撑杆件采用 20双槽钢， 托架上部用 2根 32精扎螺纹钢连接在墩身上，下部直接支撑在 36b双槽钢上， 36b双槽钢预埋在墩身上。 参数如下： 容许弯曲应力 =145 MPa 16 容许剪切应力 =85 MPa 设计容许值 f/L=1/400 32 精扎螺纹钢 容许拉力 N=563 KN 36b 槽钢 抵抗惯性矩 I=12.652 10-5m4。 抵抗矩 W=7.029 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.006809m2 25b 槽钢 抵抗惯性矩 I=3.53 10-5m4。 抵抗矩 W=2.82 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.003991m2 20槽钢 抵抗惯性矩 I=1.914 10-5m4。 抵抗矩 W=1.914 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面积： 0.003283m2 1、 外侧纵向托架计算如下： N1 内 =62.8KN N2 中 =215KN N3 外 =113.9KN 17 荷载分布示意图 (单位： KN) 剪力图 (单位： KN) 18 弯矩图 (单位： KN/m) 轴力 图 (单位： KN) 19 挠度位移图 根据计算分析得出： 25b 双槽钢检算： Mmax=26.9KN/m Qmax=113.9KN fmax=1.13mm （满足强度要求）M P aM P awM 14548102 . 8 22 9.26 4 剪切 正应力： AQ （满足强度要求）M P aM P a 8528 挠度允许值 mmmmlf 13.1f m a x5.24001010400 ， 故挠度满足要求。 20双槽钢 检算： Mmax=10.6KN/m Qmax=8KN （满足强度要求）M P aM P awM 14528101. 9142 6.10 4 剪切 正应力 ： 20 AQ （满足强度要求）M P aM P a 853.1 支撑反力： N 上 =139KN（拉力） N 下 =386KN（压力） N 上 =139KN N=563KN （满足强度要求） AQ2 （满足强度要求）M P aM P a 855.53 横向托架上预埋精扎螺纹钢筋连接处 焊缝焊接强度检算 ： 焊缝宽度取 mmhe 8，焊缝强度设计值为： 2/160 mmNf wt 此处 用 25 双槽钢 焊接在 2cm 钢板上，焊缝长度计算时取 772mm,(肋板长和上下缘长 )，对每条焊缝边扣除 10mm，则实际焊缝长 mmlw 712，增大系数为f=1.0 mmNfmmNlh N wtfwef/1 6 01 6 00.1/247 1 281 3 9 0 0 0 ， 焊缝 满足要求。 2、内侧纵向托架计算过程与外侧计算过程相同，在此忽略计算过程 。 N1 内 =88.8KN N2 中 =294.5KN N3 外 =152.3KN 根据计算分析得出： 25b 双槽钢检算： Mmax=45.26KN/m Qmax=152.3KN fmax=2mm 21 （满足强度要求）M P aM P awM 14580102 . 8 22 26.45 4 剪切 正应力 ： AQ （满足强度要求）M P aM P a 854.37 挠度允许值 mmmmlf .2f m a x5.24001010400 ， 故挠度满足要求。 20双槽钢 检算： Mmax=14.6KN/m Qmax=10.5KN （满足强度要求）M P aM P awM 14538101 . 9 1 42 6.14 4 剪切 正应力 ： AQ （满足强度要求）M P aM P a 852.3 支撑反力： N 上 =187KN（拉力） N 下 =528KN（压力） N 上 =187KN N=563KN （满足强度要求） AQ2 （满足强度要求）M P aM P a 8573 mmNfmmNlh N wtfwef/1 6 01 6 00.1/937 1 285 2 8 0 0 0 ， 焊缝 满足要求。 2、 托架稳定性检算 根据上述，取内侧纵向托架受力情况： 22 轴力 图 (单位： KN) 1#立杆检算： Nmax=220KN Lmax=3.53m ry=22.2mm A=0.003991m2 1 0 0805.0 0 r l b/h=0.320.8,截面属于 b类，查表，得： =0.688 （满足强度要求）KNM P aAN 145800 0 3 9 9 1.0688.0 220 6#斜杆检算： Nmax=372KN Lmax=1.97m ry=22.2mm 23 A=0.003991m2 1 0 0445.0 0 r l b/h=0.320.8,截面属于 b类，查表，得： =0.882 （满足强度要求）KNM P aAN 1451060 . 0 0 3 9 9 1882.0 372 4.6 横向 托架 受力检算 横 向托架 横杆、立杆采用 14b双槽钢， 斜杆 采用 20双槽钢，托架上部用 2根 25精扎螺纹钢连接在墩身上，下部直接支撑在 36b双槽钢上， 36b双槽钢预埋在墩身上。 参数如下： 容许弯曲应力 =145 MPa 容许剪切应力 =85 MPa 设计容许值 f/L=1/400 25 精扎螺纹钢 容许拉力 N= 343.4 KN 36b 槽钢 抵抗惯性矩 I=12.652 10-5m4。 抵抗矩 W=7.029 10-4m3 弹性模量 E=210 103MPa。 截面面