托架相关计算书 - 副本

1、三、托架结构方案简述因0#节段自重较大，单个方量为580.68m3，且工期要求较紧，0#节段施工时间长短将直接全桥施工工期，采用搭设碗扣支架耗时较长，耗费人力物力较大，且本工程主墩位于颍河内，墩身施工完毕后须拔除钢板桩围堰，降低施工费用，同时主墩承台面积不足以搭设支架施工0#、1#节段，故本次主墩0#、1#节段采用托架方案。采用托架施工周期较短，不影响拔除钢板桩围堰，墩身施工时在相应位置预埋精轧螺纹钢锚固孔及托架预埋钢板。待墩身施工完毕后在预埋件位置处安装托架，对穿精轧螺纹钢锚固托架，铺设I28a工字钢分配梁，再搭设碗扣支架，形成整体受力体系。本次施工方案中采用（、）四种类型托架，以满足墩身拱

2、形门及弧形构造。托架采用双36槽钢（单槽钢47.8kg/m）对扣组成，以利于槽钢的横向刚度，对扣处间隔60cm采用焊接16×10cm（1cm厚）钢板补强槽钢形成整体受力。为了方便托架受力，斜撑槽钢与水平槽钢成标准45度角，托架在施工墩身时加工完毕，待墩身施工完毕后用吊机及塔吊将托架吊装至锚固位置，、型托架采用32mm精扎螺纹钢拉杆上下各6根锚固于墩身（型托架50×60cm下钢板受限于拱形门位置，则直接焊接于内侧双I40a工字钢上，大小里程两侧工字钢则采用D=530mm钢管对撑）。、型托架由于受限于墩柱构造无法采用拉杆对拉，方案中采用预埋钢板预埋后，将托架焊接于预埋钢板上固定

3、，其中型托架由于安装于墩身拐角弧形位置，故托架钢板及预埋钢板均加工成弧形，以满足构造要求。托架承受荷载为0#、1#节段荷载，墩顶5m范围除外（单侧托架承受1.5m0#节段及整个1#节段荷载），为确保托架抗剪强度，预埋钢板均设置直径10cm40Cr（调质处理）抗剪销。、型托架长度7.5m（考虑1.5m施工平台），型托架长度7.9m，型托架长度11.5m（考虑1m施工平台）。托架最大布置间距为3.5m，其余为3.1m及3.2m，详见托架立面布置图。托架上部纵桥向按60cm间距布置I28a工字钢，横桥向除3排60cm（侧模位置）外，其余均按90cm间距布置I28a工字钢，后搭设支架安装侧模，形成0#

4、、1#节段整体底模系统。四、荷载分析计算 由平面图可知牛腿上部横向按照60cm×60cm布置I28a工字钢，然后在工字钢上部布置60cm×60cm碗扣支架，支架上部先布置横向10号工字钢，再布置纵向10cm×10cm方木。首先先验算方木抗压能力，再计算工字钢抗压能力以及挠度。然后再验算I28a工字钢在最不利位置3.5m最大跨度处的强度。最后验算托架，托架上部按照标准间距布置工字钢，所以采用均布荷载作用计算。首先验算托架在墩身锚固点位置承受的剪力以及弯矩，验算拉杆及抗剪销抗剪能力。其中、型托架验算与预埋件之间焊缝强度及预埋件抗拉锚固力，在、型托架受力计算中仅考虑托架

5、承受翼缘板处砼重量及0#、1#节段侧模重量。墩顶部位沿墩身范围砌筑240mm砖墙，并采用竹胶板隔离支座一周封闭，后用水压法填中粗砂，最后再中粗砂上铺设底模，以承受墩顶5m范围内0#节段荷载。五、底模系统受力计算1、节段混凝土自重荷载0#节段混凝土重量计算：根据图纸绘制CAD图形标准断面，0#节段墩顶外1.5m范围内砼方量为75.54m3，则重量：g1=75.54m3×26KN/m3=1964.04KN；1#节段图纸设计重量为5810KN，扣除两侧翼板后重量：g2=5810KN-2.92 m3×4.5m×2×26 KN/m3=5126.72KN；合计底板位

6、置砼荷载为G1=g1+g2=1964.04+5126.72=7090.76KN。0#、1#节段翼缘板位置单侧砼总荷载为：G2=2.92 m3×（8+4.5m×2）×26 KN/m3=1290.66KN2、侧模荷载侧模由山东省滨州市博远模板有限公司制作，0#、1#节段侧模为一次成型，单侧加工长度17.4m，重量9.4吨，则G3=9.4吨×10KN/吨=94KN3、模板、周转料荷载10#工字钢单侧底板：，每根24.5m长，米重11.261kg，则G4=24.5×0.011261×11×10=30.35KN；单侧翼板：，以每根19

7、m长，米重11.261kg，则G5=19×0.011261×9×10=19.3KN 10cm×10cm方木 每根7m长，每立方重量为5KN，则G6=0.1×0.1×7×81×5=28.35KN； 碗扣支架计算： 底板处：总米数为 ； 翼板处：总米数为 ；碗扣钢管每米重为3.84kg/m，底板钢管，翼板钢管； 顶托与底托单边各1824个，底托每个0.035KN，顶托每个0.045KN ；单侧底板范围内横向I28a工字钢分配梁：；单侧翼板范围内纵向I28a工字钢分配梁：；4、总荷载计算底板范围总荷载为： （单组托架受力

8、为，要求滨州市博远模板公司按110吨计算，结果满足要求）；翼板范围总荷载为： （单组托架受力为，要求滨州市博远模板公司按80吨计算，结果满足要求）；上部结构荷载按均布荷载考虑，同时托架受力按6m节段范围计算，按照公路桥规：施工荷载取，振捣荷载取，则底板均布荷载为：；翼板均布荷载为：；底板位置布置8组托架，每组托架按6m范围承受荷载，则托架线荷载为；翼板位置布置3组托架，每组托架按3m范围承受荷载，则托架线荷载为。六、方木、钢管、I28a工字钢受力（强度）验算1、方木轴心受压承载能力计算：式中：N轴心受压构件压力设计值（N） An受压构件的净截面面积（mm2） fc-木材顺纹抗压强度设计值（N/

9、mm2）方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，木材等级为TC17A，顺纹抗压强度设计值fc=16 N/mm2则：fc16×0.914.4Mpa，10cm×10cm间距为40cm，1m范围内布置3根，N为上部混凝土自重， 每平方米压力为所以，所以方木满足要求。2、碗扣脚手架抗压强度及稳定性验算：立杆轴心抗压检算：每平方米立杆数量为n=1/S=1/0.6×0.6=2.8，根据脚手架的力传递折算，单根脚手架脚手管的受力在承受轴向应力的时候，第一考虑轴向压应力，第二考虑纵向弯曲，则受力的计算

10、应力公式：，而其中: -纵向弯曲系数由查表求得-立杆的计算长度等于节点间的间距，由于步距为0.6m则lmin-立杆最小回转半径；d、d1-分别为钢管的外径和内径，碗扣钢管直径48mm，壁厚3.5mm，则lmin=16.364mml0=600mm则查表得=0.898碗口支架自重38.4N/m，荷载组合：式中：脚手架结构自重标准值产生的轴向力（kN/m2）；脚手板及构配件自重标准值产生的轴向力（kN/m2）；施工荷载产生的轴向力总和。，立杆稳定。单根立杆轴心压力检算：，单根稳定。脚手架压缩变形量： ，其中E2.06×105 N/，水平杆抗弯强度检算：抗弯强度公式：式中水平杆配件在弯矩作用

11、下产生的正应力最大弯矩截面矩由于采用脚手架搭设支架，荷载直接传递给立杆，水平杆受力状态为轴心拉、压；所以0，0，故水平杆不产生抗弯力，所以碗扣支架稳定。3、I28a工字钢受力计算：1）、弯曲正应力验算：0#节段工字钢承受单向，向下的弯矩，按验算抗弯强度M弯矩-截面塑性发展系数，其值小于截面形状系数F，按表采用，此处x为强轴-梁的净截面（弹性）抵抗矩f-钢材抗弯强度设计值选取I28a工字钢，对Q235取，当梁的受压翼缘的只有外伸宽度与其厚度之比较大，超过但不超过时，塑性发展系数对翼缘局部稳定会有不利影响，这时应取=1.0，所以取=1.0，I28a工字钢=508.2cm2，I=7114cm4，E=

12、206×103，工字钢间距为60cm，每平方米工字钢的根数为，均布荷载转换为线荷载：,取工字钢最大跨度4m范围内验算，其中I28a工字钢自重弯矩为：，对于荷载基本组合，荷载效应组合的设计值应由下公式组合中取最不利值，而恒荷载系数，活荷载，满足要求。2）刚度验算：主梁容许挠度为，满足要求。3）抗剪强度计算忽略所以I28a工字钢强度及稳定性满足要求。7、 托架安装验算1、形托架验算计算分析： 由本计算书“总荷载计算部分”已经得出：形托架线荷载取为172.2KN/m。由于A处为6根直径32mm精轧螺纹钢对拉，贯穿墩身故此处在结构计算时作为固结连接，B处的6根直径32mm精轧螺纹钢对拉贯穿墩

13、身，连结方式取为固结。受力简图 采用迈达斯软件建立模型，共建立7个节点、8个单元，荷载考虑托架自重及6米范围内线荷载。Midas模型示意图图如下：A、B处分别为2、3节点，计算结果: 受力变形图可见，最大竖向变形为2mm。Z方向支座反力图 可见，上托口竖向反力为562.9KN,下托口竖向反力为501.9KN。Y方向支座反力图可见：上托口水平反力为496.4KN，方向沿Y轴正方向；下托口水平反力为496.4KN，沿Y轴负方向。B位置处弯矩反力图可见，上托口反力弯矩为208.6KN·m；下托口反力弯矩为7.7KN·m。梁单元应力最大值示意图由此可知：应力最大发生在4单元处，为1

14、77.73Mpa，满足计算受力要求。梁单元内力表名称单元位置轴力 (KN)剪力-y (KN)剪力-z (KN)扭矩 (KN·m)弯矩-y (KN·m)弯矩-z (KN·m)梁单元1I0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 梁单元11/40.000 0.510 0.000 0.000 0.000 -0.100 梁单元12/40.000 1.030 0.000 0.000 0.000 -0.390 梁单元13/40.000 1.540 0.000 0.000 0.000 -0.870 梁单元1J0.000 2.060 0.000 0.0

15、00 0.000 -1.540 梁单元2I205.560 -231.600.000 0.000 0.000 -61.220 梁单元21/4205.560 -101.430.000 0.000 0.000 63.670 梁单元22/4205.560 28.750 0.000 0.000 0.000 90.920 梁单元23/4205.560 158.930 0.000 0.000 0.000 20.540 梁单元2J205.560 289.110 0.000 0.000 0.000 -147.480 梁单元3I220.310 -248.910.000 0.000 0.000 -120.180 梁

16、单元31/4220.310 -130.880.000 0.000 0.000 8.940 梁单元32/4220.310 -12.860 0.000 0.000 0.000 57.810 梁单元33/4220.310 105.160 0.000 0.000 0.000 26.430 梁单元3J220.310 223.190 0.000 0.000 0.000 -85.210 梁单元4I496.380 514.260 0.000 0.000 0.000 -57.720 梁单元41/4496.380 526.420 0.000 0.000 0.000 -94.150 梁单元42/4496.380 5

17、38.570 0.000 0.000 0.000 -131.440 梁单元43/4496.380 550.720 0.000 0.000 0.000 -169.580 梁单元4J496.380 562.880 0.000 0.000 0.000 -208.560 梁单元5I-705.89-3.910 0.000 0.000 0.000 -7.680 梁单元51/4-704.86 -2.880 0.000 0.000 0.000 -4.080 梁单元52/4-703.83 -1.850 0.000 0.000 0.000 -1.570 梁单元53/4-702.80 -0.820 0.000 0.

18、000 0.000 -0.160 梁单元5J-701.77 0.210 0.000 0.000 0.000 0.170 梁单元6I-314.69-23.990 0.000 0.000 0.000 -33.360 梁单元61/4-313.66-22.960 0.000 0.000 0.000 -8.470 梁单元62/4-312.63-21.930 0.000 0.000 0.000 15.340 梁单元63/4-311.60-20.900 0.000 0.000 0.000 38.050 梁单元6J-310.57 -19.870 0.000 0.000 0.000 59.680 梁单元7I-5

19、38.02 14.750 0.000 0.000 0.000 27.290 梁单元71/4-539.0514.750 0.000 0.000 0.000 16.230 梁单元72/4-540.0714.750 0.000 0.000 0.000 5.160 梁单元73/4-541.10 14.750 0.000 0.000 0.000 -5.900 梁单元7J-542.1314.750 0.000 0.000 0.000 -16.970 梁单元8I396.960 -12.740 0.000 0.000 0.000 -16.560 梁单元81/4397.980 -11.810 0.000 0.0

20、00 0.000 -4.140 梁单元82/4399.010 -10.880 0.000 0.000 0.000 7.350 梁单元83/4400.040 -9.950 0.000 0.000 0.000 17.890 梁单元8J401.070 -9.010 0.000 0.000 0.000 27.490 最小值-705.89-248.91 0.000 0.000 0.000 -208.560 最大值496.380 562.880 0.000 0.000 0.000 90.920 绝对值最大705.890 562.880 0.000 0.000 0.000 208.560 抗剪销抗剪验算:在

21、托架根部安装直径100mm40Cr（调质处理）抗剪销，销轴为双剪模式。由上面计算结果可知，A处剪力为569.2KN，B处为501.9KN，故抗剪销需要至少能抵抗569.2KN的剪力。按照钢结构基本原理剪力螺栓的计算公式为：，式中-受剪面数量，单剪取1，双剪取2，四剪取4；-螺栓杆直径；-螺栓的抗剪强度设计值。抗剪计算满足要求。（4）精轧螺纹钢验算直径32mm精轧螺纹钢抗拉强度为930Mpa，抗压强度是400Mpa（见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），截面面积为，于是其抗拉力为747.571KN，抗压力为321.54KN。由以上计算可知，A处每根精轧螺纹钢拉力为

22、562.9/6=93.8KN,A处弯矩作用对轴力的影响2F1=2F1=M/L=208.56/0.56,则F1=186.21 KN 。 于是最大拉力=93.8+186.21=280.01KN747.571KN，安全；最大压力=186.21-93.8=92.41KN321.54KN，安全。B处弯矩作用对轴力的影响很小，可忽略不计。则每根精轧螺纹钢压力为496.4/6=82.4KN747.57KN，故精轧螺纹钢都处于安全范围以内。 形托架验算:由于形托架与形托架区别仅在于下口的锚固方式，即：“、型托架钢板钢板通过精轧螺纹钢对拉锚固于墩身，型托架下钢板为0.5×0.6m，该处为桥墩拱形门位置

23、，无法锚固，考虑在拱形门内侧，托架下钢板位置预埋0.4×0.45m钢板，双I40a工字钢焊接于该钢板上，托架下钢板则直接焊接于双I40a工字钢上；”因此，形托架的受力简图和计算结果同形托架。在形托架验算的基础上，还需对形托架进行以下验算：530对撑钢管验算（由于钢管端部的弯矩非常小可以不考虑）选用直径530mm钢管。钢管壁厚10mm,D=530mm,d=510 根据长细比，查钢结构设计规范附表稳定系数=0.977。自重弯矩：M=形托架下口钢板焊缝强度验算角焊缝的最小焊脚尺寸为，在式中 t-较厚主体金属板厚度，单位为毫米。=1.5*，故取焊脚尺寸为10mm。(先按焊脚尺寸6mm验算)上

24、侧焊缝有效面积：Aw11 = 6X0.7X（500-6X2）=2050mm²下侧焊缝有效面积：Aw12 =6X0.7X（500-6X2）=2050mm²左侧焊缝有效面积： Aw21=6X0.7X（600-6X2）=2470mm²右侧焊缝有效面积：Aw22=6X0.7X（600-6X2）=2470mm²焊缝的惯性矩计算：剪应力全都由左右焊缝承担：V = V / Aw3 =501.9KN/（2470X2）mm²=101.6MPa,由轴力产生的正应力为：N = N / Aw =496.4KN/（2050X2+2470X2)mm²=54.9M

25、pa,由弯矩产生的最大正应力为M=A = = < fwf=160 MPa 满 足 !形托架验算计算分析： 由本计算书“总荷载计算部分”已经得出形托架线荷载取为118.33KN/m。托架满焊于预埋钢板上，连结方式取为固结。 III型托架 受力简图 采用迈达斯软件建立模型，共建立8个节点、9个单元，荷载考虑托架自重及6.4米范围内线荷载。Midas模型示意图图如下：A、B处固结。 III型托架模型(2)计算结果支座反力图竖向最大反力是399.5KN；横向395.1KN。上支座处弯矩为145.8kN·m,下支座处的弯矩为5.38kN·m。可见，最大应力为126.9MPa,满

26、足要求。挠度图可以看出最大的变形是1.763mm。梁单元内力表名称单元位置轴力 (KN)剪力-y (KN)剪力-z (KN)扭矩 (KN·m)弯矩-y (KN·m)弯矩-z (KN·m)梁单元1I-561.85-3.060.0000.0000.000-5.38梁单元11/4-560.82-2.040.0000.0000.000-2.67梁单元12/4-559.8-1.010.0000.0000.000-1.06梁单元13/4-558.770.020.0000.0000.000-0.54梁单元1J-557.741.050.0000.0000.000-1.1梁单元2I

27、-291.29-15.890.0000.0000.000-22.95梁单元21/4-290.26-14.860.0000.0000.000-6.63梁单元22/4-289.23-13.840.0000.0000.0008.59梁单元23/4-288.2-12.810.0000.0000.00022.72梁单元2J-287.17-11.780.0000.0000.00035.75梁单元3I-369.239.640.0000.0000.00018.35梁单元31/4-370.269.640.0000.0000.00011.12梁单元32/4-371.299.640.0000.0000.0003.8

28、9梁单元33/4-372.329.640.0000.0000.000-3.34梁单元3J-373.349.640.0000.0000.000-10.57梁单元4I274.00-9.050.0000.0000.000-11.27梁单元41/4275.03-8.120.0000.0000.000-2.58梁单元42/4276.06-7.190.0000.0000.0005.17梁单元43/4277.09-6.260.0000.0000.00011.98梁单元4J278.11-5.320.0000.0000.00017.84梁单元5I395.12-389.790.0000.0000.000-145.

29、79梁单元51/4395.12-381.410.0000.0000.000-118.79梁单元52/4395.12-373.030.0000.0000.000-92.37梁单元53/4395.12-364.650.0000.0000.000-66.55梁单元5J395.12-356.270.0000.0000.000-41.31梁单元6I204.38-153.810.0000.0000.000-59.14梁单元61/4204.38-72.430.0000.0000.00017.78梁单元62/4204.388.940.0000.0000.00039.36梁单元63/4204.3890.310.

30、0000.0000.0005.62梁单元6J204.38171.690.0000.0000.000-83.46梁单元7I194.73-197.540.0000.0000.000-101.81梁单元71/4194.73-107.790.0000.0000.00012.69梁单元72/4194.73-18.040.0000.0000.00059.88梁单元73/4194.7371.710.0000.0000.00039.75梁单元7J194.73161.470.0000.0000.000-47.69梁单元8I0.000-49.920.0000.0000.000-11.94梁单元81/40.000-

31、37.960.0000.0000.000-7.54梁单元82/40.000-25.990.0000.0000.000-4.35梁单元83/40.000-14.020.0000.0000.000-2.35梁单元8J0.000-2.060.0000.0000.000-1.54梁单元9I0.000-2.060.0000.0000.000-1.54梁单元91/40.000-1.540.0000.0000.000-0.87梁单元93/40.000-0.510.0000.0000.000-0.1梁单元9J0.0000.0000.0000.0000.0000.000 III型托架下钢板与预埋钢板之间焊缝的可

32、靠性计算由于托架上口处的弯矩较下口大得多则验算上托口即可。而角焊缝的最小焊脚尺寸为，在式中 t-较厚主体金属板厚度，单位为毫米。=1.5*，故取焊脚尺寸为10mm。(先按焊脚尺寸6mm验算)上侧焊缝有效面积：Aw11 = 6X0.7X（592-6X2）=2436mm²下侧焊缝有效面积：Aw12=6X0.7X（592-6X2）=2436mm²左侧焊缝有效面积： Aw21=6X0.7X（760-6X2）=3142mm²右侧焊缝有效面积：Aw22=6X0.7X（760-6X2）=3142mm²焊缝的惯性矩计算：剪应力全都由左右焊缝承担：V = V / Aw3

33、=389.7KN/（3142X2）mm²=62.1MPa,由轴力产生的正应力为：N = N / Aw =395.1KN/（2436X2+3142X2)mm²=35.4Mpa,由弯矩产生的最大正应力为M=A = = < fwf=160 MPa 满 足 !型托架验算计算分析： 由本计算书“总荷载计算部分”已经得出：形托架线荷载取为118.33KN/m。托架满焊于预埋钢板上，连结方式取为固结。（1）受力简图 采用迈达斯软件建立模型，共建立8个节点、9个单元，荷载考虑托架自重及10米范围内线荷载。Midas模型示意图图如下：A、B固结。IV型托架模型 支座反力图竖向最大反力是

34、739.15KN；横向733.4KN。上支座处弯矩为231.6kN·m,下支座处的弯矩为7.17kN·m。挠度图可以看出最大的变形是21.33mm<35000/250=140mm。 应力图可以看出最大应力为207.6MPa梁单元内力表名称单元位置轴力 (KN)剪力-y (KN)剪力-z (KN)扭矩 (KNm)弯矩-y (KNm)弯矩-z (KNm)梁单元1I-1041.16-4.030.0000.0000.000-7.17梁单元11/4-1039.79-2.660.0000.0000.000-2.44梁单元12/4-1038.42-1.290.0000.0000.0

35、000.35梁单元13/4-1037.050.080.0000.0000.0001.21梁单元1J-1035.681.450.0000.0000.0000.12梁单元2I-716.463.490.0000.0000.000-0.75梁单元21/4-715.094.860.0000.0000.000-6.65梁单元22/4-713.726.230.0000.0000.000-14.5梁单元23/4-712.357.60.0000.0000.000-24.28梁单元2J-710.988.970.0000.0000.000-36梁单元3I-453.6-1.50.0000.0000.0001.21梁单

36、元31/4-454.97-1.50.0000.0000.0002.71梁单元32/4-456.34-1.50.0000.0000.0004.2梁单元33/4-457.72-1.50.0000.0000.0005.7梁单元3J-459.09-1.50.0000.0000.0007.19梁单元4I323.59-7.390.0000.0000.000-8.06梁单元41/4324.96-6.110.0000.0000.0001.16梁单元42/4326.33-4.840.0000.0000.0008.64梁单元43/4327.7-3.560.0000.0000.00014.37梁单元4J329.07

37、-2.290.0000.0000.00018.37梁单元5I733.36-488.180.0000.0000.000-231.57梁单元51/4733.36-479.80.0000.0000.000-197.68梁单元52/4733.36-471.420.0000.0000.000-164.38梁单元53/4733.36-463.040.0000.0000.000-131.67梁单元5J733.36-454.670.0000.0000.000-99.54梁单元6I507.59-215.250.0000.0000.000-117.9梁单元61/4507.59-103.960.0000.0000.

38、00030.53梁单元62/4507.597.330.0000.0000.00075.46梁单元63/4507.59118.620.0000.0000.00016.89梁单元6J507.59229.910.0000.0000.000-145.17梁单元7I509.08-223.690.0000.0000.000-146.38梁单元71/4509.08-104.020.0000.0000.00017.47梁单元72/4509.0815.650.0000.0000.00061.65梁单元73/4509.08135.320.0000.0000.000-13.84梁单元7J509.08254.990.

39、0000.0000.000-208.99梁单元8I0.000-241.40.0000.0000.000-245梁单元81/40.000-181.560.0000.0000.000-139.26梁单元82/40.000-121.730.0000.0000.000-63.43梁单元83/40.000-61.890.0000.0000.000-17.53梁单元8J0.000-2.060.0000.0000.000-1.54梁单元9I0.000-2.060.0000.0000.000-1.54梁单元91/40.000-1.540.0000.0000.000-0.87梁单元92/40.000-1.030.0000.0000.000-0.39梁单元93/40.000-0.510.0000.0000.000-0.1梁单元9J0.0000.0000.0000.0000.0000.000IV型托架下钢板与预埋钢板之间焊缝的可靠性计算由于托架上口处的弯