变截面预应力砼连续箱梁桥支架计算书.docx

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1、.申张线青阳港段航道整治工程中华园路桥54+90+54m 连续梁0#块支架计算书计算-校核-2021年9月目录第一章 支架方案11.1项目概况11.2模板支撑架拟定结构1第二章 设计依据及计算参数32.1设计依据32.2计算参数3第三章 设计荷载取值及组合33.1结构恒载33.2活荷载43.3荷载组合5第四章 支架计算分析54.1计算模型54.2主要计算结果84.3结论16 第一章 支架方案1.1项目概况本工程为中华园路桥三孔54+90+54m变截面预应力混凝土连续箱梁，横向双幅布置，单幅桥宽17.75m，底板宽11.75m，外侧挑臂长3.5m，内侧挑臂长2.5m，两幅之间顶板设1.0m后浇湿

2、接头。单幅桥采用单箱双室断面，箱梁高度按二次抛物线变化。箱梁墩顶现浇块件（即0、1号块）总长11.0m，主墩为矩形实心墩，截面尺寸为11.75m（横桥向）3.0m（顺桥向），墩身高度11.89m。承台平面尺寸为13.6m（横桥向）12.0m（顺桥向），高度3.5m。桥墩及0#、1#梁段结构布置详见下图1-1所示。图1-1 0#+1#梁段及墩结构示意图(单位：cm)1.2模板支撑架拟定结构综合本桥结构设计的具体条件，墩身高11.89m，0#+1#梁段是对称浇筑，拟定模板现浇支架采用落地式支架结构形式，采用粗钢管支撑柱，工字钢纵横梁结构。钢管支撑柱靠墩柱侧采用直径630mm，壁厚8mm钢管，远离墩

3、柱侧采用直径800mm，壁厚12mm钢管。钢管支撑柱端置于承台上，上端支承于箱梁腹板重心附近位置处。主梁采用两组双I45a工字钢和一组I45a工字钢，前侧两组工字钢布置在钢管柱的牛腿上。主梁上布置12槽钢焊接成的三角架，腹板处布置间距250mm，其他位置处布置间距500mm，钢管支撑柱之间设置双20a号槽钢支撑，形成稳定连接。型钢材质均为Q235钢材。0#+1#梁段现浇支撑架结构如图1-2所示。图1-2 支架结构示意图(单位：cm) 第二章 设计依据及计算参数2.1设计依据 本工程设计文件钢结构设计标准 GB 50017-2017公路桥涵施工技术规范 JTGT 3650-2020建筑施工模板安

4、全技术规范 JGJ162-2014建筑施工临时支撑结构技术规范 JGJ 300-2013木结构设计标准 GB50005-20172.2计算参数钢材弹性模量E=2.1X105MPa，Q235钢抗拉、抗压设计控制强度 f=215MPa，剪切强度fv =125MPa。钢筋混凝土重度rc=26kN/m3。方木强度等级为TC17，弹性模量E=10000MPa，抗弯强度fm=17MPa，抗剪强度fv=1.6MPa。二次分配梁允许挠度w=L/400。恒载系数1.2，活载系数1.4。支架立杆长细比150，其他杆件的受压杆件长细比230，受拉杆件长细比350。 第三章 设计荷载取值及组合3.1结构恒载3.1.1

5、恒载计算横断面面积结构恒载计算横断面截取图1-1中的A-A、B-B及C-C位置的横断面。图3-1 各横断面位置横截面积(单位：cm)3.1.2支架承担梁段对应横截面积A-A截面面积：A1=37.328 m2；B-B截面面积：A2=25.953 m2；C-C截面面积：A3=24.954 m2；3.2活荷载施工人员及机械活载按1 kN/m2。模板重量q=2.5 kN/m2。外侧钢模板、芯模竹胶板、木框架，参考JGJ162-2014建筑施工模板安全技术规范取值。振捣混凝土时产生的振动荷载按0.5 kN/m2。3.3荷载组合按照JTGT 3650-2020公路桥涵施工技术规范表5.2.6规定进行荷载组

6、合： 第四章 支架计算分析4.1计算模型采用Midas Gen 2021 有限元软件建立0#+1#梁段现浇支撑架的有限元分析模型，模型中钢梁材质为Q235钢材。截面特性输入如图4-1-1所示，结构模型如图4-1-2所示。 图4-1-1 截面特性图4-1-2 有限元模型简图混凝土湿重采用分区加载，加载图式如图4-1-3所示。图4-1-3 混凝土湿重加载图式4.2主要计算结果4.2.1强度验算（1）钢管柱在承载能力极限状态，荷载基本组合作用下（考虑冲击系数），钢管柱的应力计算结果如图4-2-1所示，最大应力为61.3MPa215MPa，满足规范要求。图4-2-1 钢管柱应力云图（2）I45a主梁在

7、承载能力极限状态，荷载基本组合作用下，I45a主梁的弯曲应力计算结果如图4-2-2所示，剪应力计算结果如图4-2-3所示。可见，最大弯曲应力为145.7MPa215MPa，最大剪应力为52.5MPa125MPa，满足规范要求。图4-2-2 主梁弯曲应力云图图4-2-3 主梁剪应力云图（3）12槽钢三角架在承载能力极限状态，荷载基本组合作用下，12槽钢三角架的弯曲应力计算结果如图4-2-4所示，剪应力计算结果如图4-2-5所示。可见，最大弯曲应力为160.4MPa215MPa，最大剪应力为61.8MPa125MPa，满足规范要求。图4-2-4 12槽钢三角架弯曲应力云图图4-2-5 12槽钢三角

8、架剪应力云图4.2.2刚度验算（1）I45a主梁荷载标准组合作用下，I45a主梁位移情况如图4-2-6所示。可见，I45a主梁最大挠度为5.5mm5400/400=13.5mm，满足规范要求。图4-2-6 主梁位移图（2）12槽钢三角架荷载标准组合作用下，12槽钢三角架位移情况如图4-2-7所示。可见，12槽钢三角架的最大挠度为6.2-5.5=0.7mm2500/400=6.25mm，满足规范要求。图4-2-7分配梁位移图（3）槽钢支撑 支撑槽钢为双拼20a槽钢，最小回转半径r=36.17mm，构件最大长度L=6700m，长细比L/r=185.2200，满足要求。4.2.3稳定性验算在承载能力

9、极限状态，荷载基本组合作用下，钢管柱的柱底反力如图4-2-8所示， 800X12mm钢管柱底最大反力为1229.7kN， 630X8mm钢管柱底最大反力为746.8kN。分别对其进行稳定性计算，计算结构按两端铰接看待，安全性好于实际结构。自由受压系数取=1.0。800X12mm钢管柱：根据钢结构标准第7.2.2条，得：长细比=l0/i=11.700/0.2786=41.991 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: b类 轴心受压整体稳定系数，根据钢结构标准附录D.0.5 计算得：x=0.891 min/f=0.216 截面到构件顶端的距离: 0.000(m) max/f=0.216 截面到构件

10、顶端的距离: 0.000(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构标准公式(7.2.1) /f=46.474/215=0.2161.00，满足。630X8mm钢管柱：根据钢结构标准第7.2.2条，得：长细比=l0/i=11.700/0.2199=53.199 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: b类 轴心受压整体稳定系数，根据钢结构标准附录D.0.5 计算得：x=0.841 min/f=0.264 截面到构件顶端的距离: 0.000(m) max/f=0.264 截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构标准公式(7.2.1) /f=56.775/215=0.2

11、641.00，满足。图4-2-8支架反力图4.2.3钢牛腿验算提取荷载基本组合作用下钢牛腿处弹性连接内力值如图4-2-9所示，牛腿处最大反力为747.1kN。焊缝构造如图42-10所示，对其进行焊缝强度验算如下：图4-2-9牛腿处支承反力图4-2-10牛腿处焊缝构造图4.2.3.1.控制参数 连接类型:弯矩、剪力共同作用下的T形连接（角焊缝）:t1=12(mm) 焊接方法和焊条型号:E43型焊条手工焊 焊件材料:Q235 焊缝类型:角焊缝 是否采用引弧板:否 焊件间隙（mm）:1.5 是否承受动力荷载:否4.2.3.2.材料强度(N/mm2) 焊件抗压强度:215.0 焊件抗拉强度:215.0

12、 焊件抗弯强度:215.0 焊件抗剪强度:125.0 焊缝抗压强度:160.0 焊缝抗拉强度:160.0 焊缝抗剪强度:160.0 焊缝强度折减系数:1.00 正面角焊缝强度设计值增大系数f:1.224.2.3.3.基本参数 翼缘宽度w=400.0(mm) 翼缘厚度t=16.0(mm) 腹板宽度tw=16.0(mm) 截面高度h=500.0(mm) 焊件厚度t1=12.0(mm) 翼缘焊缝焊角尺寸hf1=12.0(mm) 腹板焊缝焊角尺寸hf2=12.0(mm) 荷载设计值产生的弯矩M=-148.200(kN-m) 荷载设计值产生的剪力V=741.000(kN)4.2.3.4.分析结果 翼缘有

13、效宽度: 腹板有效高度: 翼缘顶部分析结果 根据钢结构标准 第11.2.2条： 焊缝的应力: 焊缝的应力满足腹板顶部分析结果 根据钢结构标准 第11.2.2条： 焊缝的应力: 焊缝的应力满足 焊缝的应力: 焊缝的应力满足 焊缝的折算应力: 焊缝的折算应力满足腹板底部分析结果 根据钢结构标准 第11.2.2条： 焊缝的应力: 焊缝的应力满足 焊缝的折算应力: 焊缝的折算应力满足4.2.3.5.构造验算 1)最小角焊缝焊脚尺寸 根据钢结构标准第11.3.5条：母材厚度12mmt=16.0mm20mm，角焊缝焊脚尺寸hf不宜小于6.0mm hf1=12.0mm6.0mm, 满足 hf2=12.0mm6.0mm, 满足4.3结论对于0#块现浇支架，钢管、工字钢、强度和刚度均小于规范所规定的限值，整体稳定性均验算通过。16