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1、 中铁四局集团济齐黄河公路大桥第三合同段 索塔上横梁支架设计计算书目 录1 计算依据- 1 -2 工程概况- 1 -3 现浇梁支架方案综述- 1 -3.1现浇梁支架方案综述- 1 -3.2现浇梁支架布置- 1 -3.3 材料设计参数- 3 -4 荷载计算- 4 -4.1 荷载分析- 4 -4.2 荷载组合- 5 -5计算结果分析- 6 -5.1 整体模型- 6 -5.2 边界条件- 6 -5.3 支架体系整体变形- 7 -5.4 主桁架上弦杆- 8 -5.5 主桁架下弦杆- 9 -5.6 主桁架腹杆- 10 -5.7 牛腿托架- 11 -5.8 模板- 12 -5.9 模板背楞- 13 -5.
2、10 纵向分配梁- 14 -5.11 支架抗剪验算- 15 - 15 -上横梁支架设计计算书1 计算依据济齐黄河公路大桥施工图；钢结构设计规范（GB500017-2003）；Midas Civil 2012；路桥施工计算手册（人民交通出版社编）；公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）。2 工程概况索塔上横梁设在塔柱120.5米处，底部标高148.130m，底部距下横梁顶99.4m；横梁采用箱形断面，为预应力混凝土结构，高4.5m，顶宽7.1m，腹部壁厚0.8m，顶底板壁厚0.8m。横梁内布置32束1915.24钢绞线，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋孔工艺，预应力管道采用
3、塑料波纹管、真空压浆工艺。图2-1 上横梁结构设计图3 现浇梁支架方案综述3.1现浇梁支架方案综述 上横梁采用无落地式支架系统现浇施工，塔柱与横梁异步施工，即先施工塔柱过横梁，然后再进行横梁施工。上横梁分两次进行浇筑，第一次浇筑到标高151.33处，第二次浇筑剩余方量混凝土。3.2现浇梁支架布置支架模板均为6mm厚优质钢模板。模板下横向设置单8的槽钢，轴间距400mm，纵向设置双拼16a槽钢，横向倒角段轴间距500mm，横向直线段轴间距1000mm。主桁架上下弦杆采用HW400400mm型钢，腹杆中间采用I25a工字钢，中间两侧腹杆采用双拼I25a工字钢，边侧腹杆采用HW250250mm型钢。
4、主桁架下方为型钢牛腿托架，牛腿大梁采用HW400400mm型钢，联系杆采用2196mm钢管。上横梁现浇支架布置形式如图3-1、3-2所示：图3-1 上横梁支架横向布置图图3-2 上横梁支架纵向布置图3.3 材料设计参数表3-1 材料设计参数及用途序号材料规格材质 容重（KN/m3）设计强度（MPa）用途1H型钢HW400400Q23578.5215主桁架上下弦杆及牛腿大梁2H型钢HW250250Q23578.5215主桁架腹杆3工字钢I25aQ23578.5215主桁架腹杆4钢管2196mmQ23578.5215牛腿小梁5槽钢8Q23578.5215模板背楞6槽钢16aQ23578.5215模
5、板纵向分配梁表3-2 材料力学性能钢材抗拉、抗压、抗弯 抗剪 承压型号厚度或直径(mm)Q2351621512532516-4020512040-60200115Q3451631018040016-40295170说明：设计强度按钢结构设计规范（GB50017-2003）取值。4 荷载计算4.1 荷载分析支架系统采用MIDAS2010有限元软件进行模拟，荷载包括：梁体混凝土重量、模板重量、施工荷载及其他荷载。对上横梁进行荷载等效模拟计算，横桥向进行截面，如下图：图4-1 上横梁截面分区图截面4至截面3距离为：1.5m；截面3至截面2距离为：1.5m;截面2至截面1距离为：1.0m;上横梁各截面
6、图如图4-2所示：图4-2 上横梁各截面图截面处荷载：（1）实心处混凝土压力荷载为：q=3.726=96.2KN/m2（2）人孔处混凝土压力荷载为：q=（3.7-1.6）26=54.6KN/m2截面处荷载：（1）实心处混凝土压力荷载为：q=3.57526=93KN/m2（2）人孔处混凝土压力荷载为：q=（3.575-1.6）26=51.4KN/m2截面处荷载：（1）腹板处混凝土压力荷载为：q=3.3926=88.1KN/m2（2）倒角处混凝土压力荷载为：q=（1.68+1.15）0.526=36.8KN/m2（3）正底板处混凝土压力荷载为：q=0.98826=25.7KN/m2截面处荷载：（1
7、）腹板处混凝土压力荷载为：q=3.226=83.2KN/m2（2）倒角处混凝土压力荷载为：q=（1.3+0.8）0.526=27.3KN/m2（3）正底板处混凝土压力荷载为：q=0.826=20.8KN/m2模板施工活载为q=2+2+2.5=6.5 KN/m24.2 荷载组合强度计算：q=1.2q恒载+1.4q活载刚度计算：q=1.0q恒载+1.0q活载5计算结果分析5.1 整体模型支架系统结构有限元模型由两部分组成：主桁架承重系统、牛腿托架施工。模型如下：图5-1 上横梁支架整体模型5.2 边界条件上横梁支架边界条件设在以下2大部位：（1）主桁架上、下弦杆与塔壁接触处：约束为Dx、Dy、Dz
8、三向约束；（2）牛腿托架与塔壁接触处：约束为Dx、Dy、Dz三向约束。上横梁支架边界条件见图5-2。图5-2 上横梁支架边界条件图5.3 支架体系整体变形图5-3 上横梁支架整体变形图上横梁支架最大变形值：f=12.3mm。5.4 主桁架上弦杆图5-4 主桁架上弦杆应力图最大组合应力：=155.2MPa=215MPa，满足强度要求。图5-5 主桁架上弦杆位移图最大变形值：f=12.3mml400=70mm,满足要求。5.5 主桁架下弦杆图5-6 主桁架下弦杆应力图最大组合应力：=57.8MPa=215MPa，满足强度要求。图5-7 主桁架下弦杆位移图最大变形值：f=9.7l400=92.5mm
9、,满足要求。5.6 主桁架腹杆图5-8 主桁架腹杆应力图最大组合应力：=154.8MPa=215MPa，满足强度要求。图5-9 主桁架腹杆位移图腹杆最大位移为10.3mm，由于上下弦杆位移影响，此位移为协同位移，腹杆自身位移为f=0.1mml400=8.5mm，满足要求。5.7 牛腿托架图5-10 牛腿托架应力图最大组合应力：=67.8MPa=215MPa，满足强度要求。图5-11 牛腿托架位移图最大变形值：f=4.4l400=39mm,满足要求。图5-12 牛腿托架轴力图最大应力立柱为HW400400mm型钢大梁斜撑，回转半径r=174.5mm，最大自由长度按15720mm考虑，长细比为：=
10、lr=90,查表得：=0.62 。最大轴应力：=58.8MPamax=0.62215=133.3MPa，满足稳定性要求。5.8 模板图5-13 模板应力图最大组合应力：=178.9MPa=215MPa，满足强度要求。图5-14 模板位移图最大变形值：f=12.2l400=70mm,满足要求。5.9 模板背楞图5-15 模板背楞应力图最大组合应力：=175.8MPa=215MPa，满足强度要求。图5-16 模板背楞位移图最大变形值：f=12.2l400=70mm,满足要求。5.10 纵向分配梁图5-17 纵向分配梁应力图最大组合应力：=185.3MPa=215MPa，满足强度要求。图5-18 纵向分配梁位移图最大变形值：f=12.2 F=390.1kN,主桁架抗剪力满足要求。
