双层安全防护平台计算书

重庆东水门长江大桥索塔施工双层防护平台计算书编制:复核:审核:中铁大桥局股份有限公司

重庆东水门长江大桥项目经理部2012年05月TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、概述 1\o"CurrentDocument"1、 工程概况 1\o"CurrentDocument"2、 设计概况 13、 结构布置 1\o"CurrentDocument"二、应力参数 2\o"CurrentDocument"三、 结构设计及受力验算 2\o"CurrentDocument"1、 计算依据 2\o"CurrentDocument"2、 荷载标准 3\o"CurrentDocument"3、 双层防护平台结构受力验算 33.1撑杆安装阶段及顶推阶段结构受力验算 33.2双层防护平台索塔施工过程中结构受力验算 33.3双层防护平台撑杆索塔施工过程中结构稳定验算 53.4局部承压计算 6\o"CurrentDocument"四、 支点螺栓群受力计算 61、 三角架体螺栓计算 62、 斜吊杆螺栓群计算 73、 撑杆螺栓群计算 73.1螺栓群横桥向受扭验算 83.2螺栓群纵桥向受弯及螺栓群竖向受剪验算 103.4螺栓群竖向受弯验算 12\o"CurrentDocument"五、总结 12一、概述1、 工程概况重庆东水门长江大桥主桥为222.5+445+190.5m的双塔单索面部分斜拉双层钢桁架斜拉桥。索塔采用天梭型，包括下塔墩、中塔柱和上塔柱，P1墩塔柱顶高程341.61m，塔底高程169.00m，索塔总高172.61m，其中上塔柱高46.5m，中塔柱高62.5m，下塔墩高63.61m；P2墩塔柱顶高程341.496mm，塔底高程179.00m，索塔总高162.496m，其中上塔柱高46.5m,中塔柱高62.5m,下塔墩高53.496m。索塔分四个施工阶段：下塔墩施工，分岔区、牛腿和横系梁施工、中塔柱及下横梁施工、上塔柱及上横梁施工。P1塔柱分41（P2塔柱为39节）个节段现浇。在保证挂索前上塔柱封顶合拢的前提下，索塔上塔柱施工时，同时进行塔区前几个节间的钢桁梁安装。2、 设计概况为保证索塔施工和钢梁架设交叉作业过程中的安全，防止上塔柱施工时坠物全钢梁架设作业面上伤人。在中塔第2道临时撑杆顶面设置双层作业安全防护平台。防护平台以HN414X405作为纵向分配梁，在其上满铺墩身钢模，墩身钢模焊接或栓接形成整体。防护平台边部安装栏杆，安装踢脚板及密目钢丝网。3、 结构布置双层作业防护平台立面布置图

双层作业防护平台平面布置图1双层作业防护平台平面布置图1二、应力参数钢材类别抗拉、压、弯应力(MPa)剪应力(MPa)弹性模量E(X105)Q235钢1701002.10三、结构设计及受力验算1、计算依据1、 东水门长江大桥工程设计文件和施工组织设计；2、 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)；3、 《路桥施工计算手册》(人民交通出版社，2001.5)4、 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.5—2005)2、 荷载标准结构主体骨架自重由程序自动计算防护面板自重荷载：1.2KN/m2风荷载：本算单计算假定：风荷载考虑以下1种最不利情况：风荷载垂直向下作用于防护面板上。根据《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.5—2005)，风荷载强度可按下式计算：W=%%K3W0式中W——风荷载强度(Pa)；W0——基本风压值(Pa)，取该地区10年一遇基本风压W0=250Pa；K1——风载体形系数，取K1=1.3；K2——风压高度变化系数，取离地面或常水位高度100m对应的系数K2=1.7；K3——地形、地理条件系数，按山谷、水岸地区，取值K3=1.2。根据上述公式及系数取值，风压强度计算如下：W=1.3X1.7X1.2X250=663Pa=0.663KN/m23、 双层防护平台结构受力验算3.1撑杆安装阶段及顶推阶段结构受力验算安装阶段及顶推阶段结构受力及结构稳定验算详见《东水门长江大桥索塔撑拉系统计算书》。可得安装阶段及顶推阶段结构受力满足要求。3.2双层防护平台索塔施工过程中结构受力验算撑杆安装顶推完成后，安装斜吊杆，按设计要求摆放HN414>405纵向分配梁，分配梁与撑杆焊接牢固。在分配梁上满布钢模板，钢模面板倒用渝利铁路新新桥墩身直钢模，单重按100kg/m2计，考虑安装时搭接等因素，计算时取120kg/m2。根据设计图纸建立整体计算模型如下：整体计算模型图何载组合：1.0整体计算模型图何载组合：1.0结构自重+1.0面板自重+1.0倍风何载整体计算模型应力图IWAgllROST-W.OCE5SCFI.BE^viSTRESSIWAgllROST-W.OCE5SCFI.BE^viSTRESS其中：三角架体(L=6m):o^=125.35MPa<[o]=170MPa，满足结构受力要求。斜吊杆(2[14b):o=35.84MPa<[o]=170MPa，满足结构受力要求。max纵向分配梁(HW414x405):。=29.98MPa<[o]=170MPa，满足结构受力要max求。撑杆(1020X12):。=76.18MPa<[。]=170MPa，满足结构受力要求。max

整体计算模型挠度图(mm)其中:MIDAgil

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由旅好整体计算模型挠度图(mm)其中:MIDAgil

FCE-PRSZESSCF.K-OT-3，a44E-OD3NCC6=IDV-OR—-3.2E^-CO4KECE=131Z-D3R—1lffiE-CC12rscce-es■□□MB.-l.lS^-OCCrscce-esSft-B-BSTE-hGCIH：做max:EE-丽村：5 虫冉：天冰海wmEgDS/OGJBQ圮~HT：-*|-nq-Xr<l.^83 A二4三角架体(L=6m):0=3mm<[6]=6000/400=15mm，满足结构变形要求。纵向分配梁(HW414x405):6=12mm<[6]=6000/400=15mm，满足结构变形max要求。撑杆(1020X12):0=3mm<[6]=15000/800=18.75mm,满足结构变形要求。max3.3双层防护平台撑杆索塔施工过程中结构稳定验算3.3.1撑杆整体稳定性计算撑杆按两端铰支压杆计算，计算长度l0=15.156m。根据监控报告可知，撑杆在索塔施工过程中最大轴向压力3926.55KN，单根管桩轴向压力N=1963.25KN，由3.2中可得，撑杆最大应力76.18MPa。受压稳定计算如下。受压稳定计算：截面：1020i:356.407mmi:356.407mmA：38000.7mm截面材性：Q235绕X轴长细比为42.5244绕X轴截面为b类截面绕Y轴长细比为42.5244绕Y轴截面为b类截面算得绕X轴受压稳定系数^x=0.888531算得绕Y轴受压稳定系数^y=0.888531稳定验算：计算得绕X轴稳定应力为76.18/0.888531=85.74MPaV170MPa满足!计算得绕Y轴稳定应力为76.18/0.888531=85.74MPaV170MPa满足!3.3.2局部稳定验算：外径与壁厚之比为85满足！3.4局部承压计算撑杆局部承压验算详见《东水门长江大桥索塔撑拉系统计算书》。可得塔身砼局部承压受力满足要求。四、支点螺栓群受力计算单根M42螺栓的抗拉力（普通A、B级螺栓，10.9级）配？25mm精轧螺杆:[N]=[a]XA=500X4.9X100=245KN单根M42螺栓的抗剪力：[V]=:t]XA=310X11.2X100=347.2KN连接板（Q235B）孔壁承压承载力：[N]=325X42X20=273KNc1、三角架体螺栓计算支反力最大架体支反力图（单位：KN）

支点处采用单M42爬锥：%=15.9KNV[N]=245KN，受力满足要求。Vm=21.4KNV[N]=273KN，受力满足要求。2、斜吊杆螺栓群计算斜吊杆最大支反力图（单位：KN）支点处采用双M42爬锥：Nm=39.6KNV[N]=245X2=490KN，受力满足要求。Vma「49.4KNV[Nc]=273+2X2=273KN,受力满足要求。（注：连接板t=10mm）3、撑杆螺栓群计算撑杆最大支反力图（N图-单位：KN）撑杆最大支反力图（M图-单位：KN.M）

3.1螺栓群横桥向受扭验算支点处采用4个M42爬锥横桥向扭矩T=178.2KN.M横桥向扭矩T=178.2KN.M代入程序如下:螺栓群受力如下：N=0kN;V=0kN;M=178.2kN*m计算螺栓形心：xx=[0.000+0.000+650.000+-650.000]/4.000=0.000mmyy=[0.000+1300.000+650.000+650.000]/4.000=650.000mmNn.=N/n=0.000/4=0.000kNNv=V/nix£0x)2.=(0.000—0.000)2+(0.000—0.000)2+(650.000—0.000)2+(-650.000—0.000)2=845000.000mm2E(Ay)2.=(0.000—650.000)2+(1300.000—650.000)2+(650.000—650.000)2+(650.000—650.000)2=845000.000mm2E(Ax)2.+E(Ay)2.==845000.000+845000.000=1690000.000mm2开始逐个计算螺栓内力：・计算第1个螺栓：xi=|0.000—0.000|=0.000(mm)yi=|0.000—650.000|=650.000(mm)Nm=178.200/1000*650.000/1690000.000=68.538kN1xNm=178.200/1000*0.000/1690000.000=68.538kN1yNn.+Nm1=0.000+68.538=68.538kNNv+Nm=0.000+0.000=0.000kNiy1yN1=[(68.538)2+(0.000)2]1/2=68.538kN・计算第2个螺栓：x1=|0.000—0.000|=0.000(mm)y1=|1300.000—650.000|=650.000(mm)Nm=178.200/1000*650.000/1690000.000=68.538kN1xNm=178.200/1000*0.000/1690000.000=68.538kN1yNn.+Nm1=0.000+68.538=68.538kNNv+Nm=0.000+0.000=0.000kN.y1yN1=[(68.538)2+(0.000)2]1/2=68.538kN・计算第3个螺栓：x1=|650.000—0.000|=650.000(mm)y1=|650.000—650.000|=0.000(mm)Nm=178.200/1000*0.000/1690000.000=0.000kN1xNm=178.200/1000*650.000/1690000.000=0.000kN1yNn.+Nm1=0.000+0.000=0.000kNNv+Nm=0.000+68.538=68.538kN.y1yN1=[(0.000)2+(68.538)2]1/2=68.538kN・计算第4个螺栓：x1=|-650.000—0.000|=650.000(mm)y1=|650.000—650.000|=0.000(mm)Nm=178.200/1000*0.000/1690000.000=0.000kN1xNm=178.200/1000*650.000/1690000.000=0.000kN1yNn.+Nm1=0.000+0.000=0.000kNNv+Nm=0.000+68.538=68.538kN.y1yN1=[(0.000)2+(68.538)2]1/2=68.538kN螺栓群受剪力均为Nma=68.538kN，方向上下对称相反，左右对称相反。整个螺栓群受剪合力为0kN。由于撑杆受压，撑杆端部法兰盘直接与塔柱壁接触，静摩擦力为：2002.9X0.6-2=600.87kN（注：钢材与砼静摩擦系数取0.6,计算取2倍安全系数）横桥向扭矩引起的剪力由撑杆端部法兰盘与塔柱壁的静摩擦力抵消。3.2螺栓群纵桥向受弯及螺栓群竖向受剪验算螺栓群纵桥向受剪106.8KN，竖向受剪138.3kN，合力174.74KN。轴向受压2002.9KN，纵桥向受弯1162.6KN.M。由于撑杆受压，撑杆端部法兰盘直接与塔柱壁接触，静摩擦力为：2002.9X0.6-2=600.87kN（注：钢材与砼静摩擦系数取0.6,计算取2倍安全系数）剪力由法兰盘与塔柱壁的静摩擦力抵消。纵桥向受弯1162.6KN.M代入程序如下：螺栓群受力如下：N=-2002.9kN;V=0kN;M=1162.6kN*m计算螺栓形心：xx=[0.000+0.000+650.000+-650.000]/4.000=0.000mmyy=[0.000+1300.000+650.000+650.000]/4.000=650.000mmV.=V/n=0.000/4=0.000kNE(Ayi,2)=(0.000—650.000)2+(1300.000—650.000)2+(650.000—650.000)2+(650.000—650.000)=845000.000mm2y.=0.000e=650.000—0.000E(Ayi2)=(0.000—0.000)2+(1300.000—0.000)2+(650.000—0.000)2+(650.000—0.000).=2535000.296mm2开始逐个计算螺栓内力:・计算第1个螺栓：yi=|0.000—650.000|=650.000(mm)N/n-M*y/Ey21 i=-2002.900/4.000-1162.600*1000*650.000/845000.000=-1395.032N/n-M*y/£y2.<0y1=0.000—0.000=0.000mmN=(M+N*e)*y1/Ey1.2=(1162.600*1000+-2002.900*650.000)*0.000/2535000.296=0.000kN・计算第2个螺栓：y1=|1300.000—650.000|=650.000(mm)N/n-M*y/Ey21i=-2002.900/4.000-1162.600*1000*650.000/845000.000=-1395.032N/n-M*y/£y2.<0y1=1300.000—0.000=1300.000mmN=