连续刚构托架方案设计及计算书

中铁十三局集团沈丹客专TJ-2标二工区PAGE第24页共23页连续刚构托架方方案设计及及计算书工程概况新建沈丹客运专专专线跨沈沈丹高高速公路3#特大桥起起讫讫里程DK999++4611.669～DK10000+7008..46，桥长12466..77延米，共共计30个墩台身身，29孔梁。本桥在3#墩至至至8#墩处设一一联44+33**88++444m刚构连续续梁梁以25°112′00″交角上跨跨沈沈丹高速速公路路。本连连续梁梁共分97段，其中2个边墩托托架架现浇段段、2个0#现浇段、2个0a#现浇段，其其其余为挂挂篮悬悬浇节段段。中中墩墩顶0#和0a#节段长均均为10m，悬浇节节段段长3m～4m，边墩托托架架现浇段段长3.0m，中跨及及次次边跨合合拢段段长均为2.0m。其中5#、6#墩0#段及4#墩0a#段采用托托架架现浇，7#墩0a#采取钢管管支支架现浇浇。2.0号段托架架架构造0号段分二次浇浇浇筑，第一一次次浇筑到到倒角角顶处，第第二二次浇筑筑至梁梁顶。0号段托架仅承承承受第一次次浇浇筑时的的混凝凝土、模模板、施施工荷载载及翼翼缘板混混凝土土荷载，第第二二次浇筑筑的混混凝土及及施工工荷载由由第一一次浇筑筑的混混凝土承承受。故0号段托架架的荷载仅仅考虑第一一次浇筑时时产生的荷荷载。图1.0号段段段托架方案案设设计图0号段托架由底底底模外桁架架、底底模内桁桁架、边边纵梁、横横梁梁、三角角托架架、上下下预埋埋件及对对拉精精轧钢筋筋组成成。底模内外桁架直直直接支撑撑底模模板，桁桁架内内弦杆采采用2[14槽钢；外外弦弦杆采用2[10槽钢；竖竖杆杆、斜杆杆均采采用[8槽钢。边纵梁采用I3332b，支撑外外侧侧模。横梁A采用双[[8槽槽钢格构式式式结构,横梁B采用双I32b，与桁架架、边边纵梁焊焊接后后提供施施工平平台。承承受混混凝土荷荷载，底底模桁架架、边边纵梁、模模板板自重及及施工工荷载，并并将将荷载传传递给给三角托托架前前节点和和上预预埋件。三角托架杆件采采采用2[25b格构式结结构构，节点点采用用销接，仅仅承承受轴力力；并并将荷载载传递递给预埋埋件。上预埋件均采用用用2[36b格构式结结构构，下预预埋件件采用2[32b格构式结结构构，下预预埋件件预埋0.9m。上预埋埋件件承受横横梁的的竖向力力及水水平杆的的水平平拉力；；下预预埋件承承受斜斜杆轴向向力。3.0号段托托托架设计计3.1.设计规规范《客运专线铁路路路桥涵工工程技技术指南南》(TZ21133—20055))《铁路桥涵钢筋筋筋混凝土土和预预应力混混凝土土结构设设计规规范》（TB1000002..3--20005）《钢结构设计规规规范》(GB500007-220003)《建筑结构荷载载载规范》(GB5000009—20011))《钢结构高强螺螺螺栓连接接的设设计、施施工、及及验收规规程》(JGJ8822-911)《钢结构工程施施施工质量量验收收规范》(GB5002205--20001)3.2.材料钢材：Q23335B连接材料：4555号钢：用用于于销轴E43XX焊焊焊条Er49-1CO2气体保护护焊焊丝3.3.计算荷荷荷载3.3.1.混混混凝土容容重:2266KN//m33。3.3.2.混混混凝土超超载系系数:11..05。3.3.3.钢钢钢材容重:7788.5KKN//m33.3.4.施施施工人员员、材材料、机机具荷荷载:11..0KNN/mm2,按梁段顶顶面面积计算算。3.3.5.风风风荷载：50年一遇基基本本风压为0.555KKN/mm23.3.6.混混混凝土灌灌注状状态动力力系数数取1.1。4.结构计算4.1.总体计计计算图式式采用大型结构计计计算软件件进行行整体空空间内内力分析析。按按允许应应力法法进行检检算。计计算模型型全部部采用梁梁单元元。为使使模型型简洁，便便于于计算结结果分分析，箱箱梁翼翼缘板混混凝土土重量及及其上上的施工工人员员、材料料、机机具荷载载转换换为集中中荷载载施加在在边纵纵梁上。图2.总体计算算图式式图3.总体计算算图式式三维效效果5.计算结果5.1.总体变变变形图4.总变形图图计算可知，此零零零号段托托架最最大变形形位于于内侧边边纵梁梁的端头头处，最最大综合合变形形为6.8mmm。5.2.底模桁桁桁架变形形、内内力图5.桁架变形形图图6.桁架轴力力图图7.桁架应力力图外侧桁架最大变变变形为3mm；最大轴轴力力位于内内弦杆杆上，为150..44KN；最大应应力力值为92.99MMpa<[σ]=17700Mpa，表明外外桁桁架强度度满足足规范要要求。内侧桁架最大变变变形为1.1mmm；最大轴轴力力位于内内弦杆杆上，为157..77KN；最大应应力力值为98.00MMpa<[σ]=17700Mpa，表明外外桁桁架强度度满足足规范要要求。5.3.横梁强强强度、刚刚度图8.横梁应力力图横梁最大应力值值值为32.55MMpa，小于允允许许应力[σ]=17700Mpa。图9.横梁变变变形图横梁最大变形222.6mmm，相对挠挠度度为0.2//111000<[[f/ll]==1/44000。表明横横梁梁强度、刚刚度度满足规规范要要求。5.4.边纵梁梁梁强度、刚刚度度图10.边纵梁梁梁应力图边纵梁最大剪力力力值为25.22MMpa，小于允允许许应力[σ]=17700Mpa。图11.边纵纵纵梁变形图图最大变形5.111mm，相对挠挠度度为0.6//226300<[[f/ll]==1/44000。表明边边纵纵梁强度度、刚刚度满足足规范范要求。5.5三角角角托架杆杆件强强度、稳稳定性性图12.三角纵纵纵托架轴力力图图5.5.1拉杆杆杆水平杆轴力N===1400.99KNa．杆件截面面面面积；b.销孔处净截截面面面积；销销孔应力力集中中系数取1.4c.销孔孔壁承承压压力挤压许用应力σσσbs为轴向压压缩缩许用应应力σ的1.5倍，σbs=1..55×1770==2555MPPa5.5.2压杆杆杆斜杆轴力力力为207..66KNNa．杆件截面面面面积；b．压杆稳定斜杆轴力N=22207..6KN；计算长长度度l=342200斜杆X轴长细比比：斜杆Y轴长细比比：查询《钢结构设设设计规范范》可可得：斜杆最大压杆的的的应力值值为：：，稳定性符合要要要求6、托架预埋件件件检算6.1托架架架支座反反力图13.支座反反反力图托架上预埋件处处处支座反反力为为Fx=11440.99KNN;Fzz=4496..2KKN托架下预埋件处处处支座反反力为为Fx=11440.99KNN;Fzz=1152..5KKN内侧预埋件处支支支座反力力为FFz=55666.8KKN6.2.托架预预预埋件强强度计计算上预埋件受力情情情况如下下图所所示图14.上预埋埋埋件受力工工况况（单位位：KN）图15.上预埋埋埋件应力图图在此工况作用下下下牛腿的的最大大应力б=1077..6MPPa<<[б]=17700MPa，牛腿强强度度符合要要求。下预埋件受力情情情况如下下图所所示图16.下预埋埋埋件受力工工况况（单位位：KN）图17.下预埋埋埋件应力图图在此工况作用下下下牛腿的的最大大应力б=42..88MPaa<[[б]=17700MPa，牛腿强强度度符合要要求。6.3下预埋件件件处混凝凝土局局部承压压验算算下预埋件承受斜斜斜杆传递递的竖竖向剪力力V==1522.55KN预埋件受压处侧侧侧翼缘的的基础础混凝土土的受受压应力力，应应满足下下式要要求：式中：可算出：混凝土C40局局局部允许许应力力,混凝土局部受受受压符合要要求求；7．结论经计算，该托架架架系统强强度、刚刚度、稳稳定均均满足相相关规规范要求求。0a号段钢管支支架架计算书（7#）钢管支架结构本支架法采用ФФФ600**110钢管，横横梁梁采用双36槽钢的组组合合，纵梁梁采用用35H型钢，柱柱间间采用Ф102**5钢管系梁梁焊焊接(具体布置置如如图1、2)。钢管支柱的加工工工按每节6米预先制制作作完成，（如如图3）顶节根据据设计长度加加工成调整节节，每根钢管管的下料长度度必须进行编编号并于技术术员指定的施施工长度一致致，下料长度度须专人操作作并专人检查查，法兰盘的的切割及其螺螺栓孔位必须须保证其准确确性.钢管支柱的的加工要保证证下料的准确确性并依照图图纸做出相应应的模板。钢钢管支柱安装装，采用分阶阶段制作，逐逐节吊装，法法兰连接的组组拼方案，为为保证连接的的准确性，及及钢管的垂直直度以每两节节在地面进行行试组装，（同同时在钢管的的侧面焊接踏踏脚钢筋）组组装完成后采采用50T汽车吊吊装装。每根钢管管顶、底部设设法兰盘，法法兰盘间采用用螺栓连接，底底节钢管柱的的法兰盘与临临时基础预埋埋δ=20mm钢板焊接，钢钢管与钢管与与法兰盘之间间的焊接要求求焊缝厚度不不小于6mm，焊缝应饱饱满无蜂眼，杜杜绝发生漏焊焊缺焊等现象象的发生，若若发现应立即即补焊直至合合格。拼装完完成后测量四四根钢管长度度及垂直度。在钢管柱顶焊接接接两根双36槽钢组合合做做横梁，横横梁梁上纵向向布置置15根35H型钢其间间距距为90cmm++60ccm（翼缘板板）+2*6600cm（腹板）+80ccm（倒角）+4*8800cmm+（底板）+80ccm（倒角）+2*6600cm（腹板）+90ccm+660ccm（翼缘板板）。图1、钢管支架架侧侧立面布置置置图2、钢管支架架平平面布置图图图设计计算荷载计算44m＋3*8888m＋44m连续箱梁梁0#段梁高6.88m。梁体自重重模模型可简简化如如图5。图5荷载分分分布图梁体最大荷载为为为：16997700N//mm2。支架、模板荷载载载：35000NN/m2。配重等其它荷载载载：1000NN//m2。最不利荷载合计计计：17442200N//mm2。荷载安全系数取取取1.2。则计算荷载为1117422000×1.2＝20900440N/mm2。支架立柱计算立柱强度验算最大荷载情况下下下，受力面积为为3.4494×2.52222＝8.81122m2。则每根立柱受力力力为20990040×8.81122＝184220060..5NN立柱采用的是ФФФ600×10型钢管管，查得截面积A＝185..3354ccm2；惯性矩I＝8067755.3113ccm4；惯性半径i＝20.88662cm。σ＝N/A=11884206660.55/(185..3354**100-4))＝99.3388Mpa<<[σ]=1255Mpaa立柱稳定性验算算算λ＝L/i＝115550/20.88662＝74.33，查查《钢结结构设设计规范范》附附录C得：Ф＝0.6166。σ＝N/ФA==184200660.5/（0.6166×185..3354**100-4）＝＝161..33Mppaa<[σ]=21155Mpaa(立杆抗弯弯设设计强度)因此，立柱的强强强度和稳稳定性性均满足足要求求。立柱顶横梁验算算算横梁采用双3666cm槽钢，36槽钢截面面面面积A为60.99cm2、截面抵抵抗抗距W为660ccm3，组合槽槽钢钢截面面面积A=80000.388cmm2、截面面抵抵抗距W=2IIxx/h==2**4600011.677/336=225555.665cm3，横梁受到的的最最大剪力Q及最大弯距M由力学求求解解器求得得，具具体如下下：横梁计算模型：：：结构单元剪力图图图：结构单元弯矩图图图：可知横梁受到的的的最大剪剪力Q=1500..64KKN，及最大弯弯距M=46..552KNN.mm横梁的剪应力计计计算τ＝Q/A＝11550.6444/（60.99**10--4))＝24.7744Mpa<<[τ]=1255Mpaa横梁的拉弯应力力力计算σ＝M/W＝4466.52///（660**110-66)==70.4488Mpa<<[σ]=2155Mpaa立柱顶横梁复合合合要求。梁底纵梁验算采用36cmHHH型钢做梁底底纵纵梁，36H型钢截面面面面积A为61.4466cmm2、截面抵抵抗抗距W为749..991cmm3，取腹板板下下承受力力最大大的部位位受到到的最大大剪力力Q及最大弯距M由力学求求解解器求得得，具具体如下下：计算模型：结构单元剪力图图图：结构单元弯矩图图图：第25页共23可知腹板下区域域域受到的最最大大剪力Q=2944..62KKN，及最大弯弯距M=49..335KNN.mm纵梁的剪应力计计计算τ＝Q/A＝22994.6