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1、索塔下横梁支架设计计算书目录1计算依据- 1 -2工程概况- 1 -3现浇梁支架概况- 1 -3.1现浇梁支架方案综述- 1 -3.2现浇梁支架布置形式- 2 -4设计参数及材料强度- 3 -4.1 设计参数- 3 -4.2 材料设计强度- 3 -5支架系统设计计算- 4 -5.1荷载分析- 4 -5.1.1截面1、2之间工字钢荷载- 4 -5.1.2截面2、3之间工字钢荷载- 5 -5.1.3截面3、4之间工字钢荷载- 5 -5.1.4截面4、4之间工字钢荷载- 6 -5.2整体模型- 8 -5.3支架体系整体变形- 8 -5.4纵向分配梁受力分析- 9 -5.5主桁架上弦杆受力分析- 10
2、 -5.6主桁架腹杆受力分析- 10 -5.7主桁架下弦杆受力分析- 11 -5.8承重横梁受力分析- 11 -5.9钢管承重支架受力分析- 12 -5.10支架系统基础计算- 13 - 17 -索塔下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工程概况索塔下横梁设在主梁下方，下横梁顶标高48.73m，底部距承台顶18.1m，横梁采用单箱单室截面，预应力混凝土结构。横梁长37m，宽7.5m，高5m，顶底板壁厚为0.
3、8m，腹板壁厚为1m。横梁内布置34束2515.24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，预应力管道采用塑料波纹管、真空压浆工艺。下横梁断面图如下图所示。图2-1 下横梁纵断面图图2-2 下横梁跨中横断面图3现浇梁支架概况3.1现浇梁支架方案综述下横梁采用钢管支架系统现浇施工，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。下横梁分两次进行浇筑，第一次浇筑3.7m,浇筑至标高47.43m处，第二次浇筑剩余方量混凝土。3.2现浇梁支架布置形式支架模板均为6mm厚优质钢模板。模板下横桥向设置8的槽钢，间距300mm，纵桥向设置双拼16a的槽钢，实心段间距500mm，横
4、桥向倒角段间距5001000mm，横桥向直线段间距1000mm。支撑立柱为530mm(t=10mm)钢管，单排间距1.2m2.35m设置5根，共两排，钢管之间由219mm(t=6mm)钢管连接，钢管立柱顶部布置有纵、横梁，纵、横梁采用HW400400型钢，钢管立柱顶部纵梁上布置间距1.2m2.35m的横桥向主桁架，其上为上述纵、横分配梁及模板。下横梁现浇支架布置形式如下图所示。图3-1 下横梁支架纵向布置图图3-2 下横梁支架横向布置图4设计参数及材料强度4.1 设计参数材料设计参数如下表4.1-1所示。表4.1-1 材料设计参数及用途序号材料规格材质容重（kN/m3）用途1钢模板6mmQ23
5、578.5现浇模板2槽钢8Q23578.5纵向分配梁3槽钢216aQ23578.5横向分配梁4H钢HW400Q23578.5主桁架弦杆、桩顶纵、横梁5H钢HW250Q23578.5主桁架腹杆6工字钢I25aQ23578.5主桁架腹杆7钢管53010mmQ23578.5支撑立柱8钢管2196mmQ23578.5立柱平联9钢筋28mmQ23578.5预埋板预埋钢筋4.2 材料设计强度材料强度参数如下表4.2-1所示。表4.2-1 钢材设计强度值（N/mm2）钢材抗拉、抗压、抗弯抗剪承压型号厚度或直径(mm)Q2351621512532516-4020512040-60200115Q34516310
6、18040016-40295170说明：设计强度按钢结构设计规范（GB50017-2003）取值。5支架系统设计计算5.1荷载分析支架系统采用Midas2012有限元软件进行模拟，荷载包括：模板自重、梁体混凝土自重、施工荷载、倾倒混凝土产生的冲击荷载、振捣混凝土产生的荷载。对下横梁进行荷载等效模拟计算，横桥向进行截面，如下图5.1-1所示：图5.1-1 下横梁计算截面划分图各截面及其分区面积如下图5.1-2所示：（单位m2）图5.1-2 截面分区及其面积图5.1.1截面1、2之间横向分配梁荷载混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面1、2之间共有4根双拼槽钢共同受
7、力，单根双拼槽钢所受均布荷载为：5.1.2截面2、3之间横向分配梁荷载混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面2、3之间共有7根双拼槽钢共同受力，单根双拼槽钢所受均布荷载为：5.1.3截面3、4之间横向分配梁荷载5.1.2.1腹板处混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面3、4之间共有2根双拼槽钢共同受力，单根双拼槽钢腹板处所受均布荷载为：5.1.2.2倒角处混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面3、4之间共有2根双拼槽钢共同受力，单根双拼槽钢倒角处所受均布荷载为：5.1.2.3底板处混凝土自重施工荷载
8、、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面3、4之间共有2根双拼槽钢共同受力，单根双拼槽钢底板处所受均布荷载为：5.1.4截面4、4之间横向分配梁荷载5.1.4.1腹板处混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面4、4之间共有25根双拼槽钢共同受力，单根双拼槽钢腹板处所受均布荷载为：5.1.4.2倒角处混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面4、4之间共有25根双拼槽钢共同受力，单根双拼槽钢倒角处所受均布荷载为：5.1.4.3底板处混凝土自重施工荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载钢模板及槽钢自重截面4、4之间共有25根双拼槽
9、钢共同受力，单根双拼槽钢底板处所受均布荷载为：通过计算分区荷载，加载至对应受力的216a双拼槽钢分配梁上，软件中模拟如下图所示：图5.1-3 整体受力示意图5.2整体模型支架系统结构有限元模型由主桁架系统、上部纵桥向分配梁、下部钢管立柱顶纵横梁、钢管支撑系统组成，模型如下图所示：图5.2-1 整体模型图5.3支架体系整体变形支架整体变形如下图5.3-1所示。图5.3-1 支架整体变形图5.4纵桥向分配梁计算分析纵桥向分配梁组合应力、剪应力、位移变形如下图所示。图5.4-1 纵桥向分配梁组合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。图5.4-2 纵桥向分配梁剪应力图由上图可知，最大剪应力：，满
10、足要求。图5.4-3 纵桥向分配梁位移变形图由上图可知，最大变形值为37.81mm，但是模型中纵桥向分配梁与主桁架上弦杆的连接方式采用的是“弹性连接-刚性” ，软件分析时纵桥向分配梁会随主桁架上弦杆协调变形，主桁架上弦杆最大变形37.81mm（见5.5主桁架上弦杆计算分析），综上考虑，纵桥向分配梁位移变形满足要求。5.5主桁架上弦杆计算分析主桁上弦杆组合应力、剪应力、位移变形如下图所示。图5.5-1 主桁架上弦杆组合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。图5.5-2 主桁架上弦杆剪应力图由上图可知，最大剪应力：，满足要求。图5.5-3 主桁架上弦杆位移变形图由上图可知，最大变形值：，满足
11、要求。5.6主桁架腹杆计算分析主桁腹杆组合应力、剪应力如下图所示。图5.6-1 主桁架腹杆组合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。图5.6-2 主桁架腹杆剪应力图由上图可知，最大剪应力：，满足要求。5.7主桁架下弦杆计算分析主桁下弦杆组合应力、剪应力、位移变形如下图所示。图5.7-1 主桁架下弦杆组合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。图5.7-2 主桁架下弦杆剪应力图由上图可知，最大剪应力：，满足要求。图5.7-3 主桁架下弦杆位移变形图由上图可知，最大变形值：，满足要求。5.8钢管立柱纵梁计算分析钢管立柱纵梁组合应力、剪应力、位移变形如下图所示。图5.8-1 钢管立柱纵梁组
12、合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。图5.8-2 钢管立柱纵梁剪应力图由上图可知，最大剪应力：，满足要求。图5.8-2 钢管立柱纵梁位移变形图由上图可知，最大变形值：，满足要求。5.9钢管承重支架计算分析钢管承重支架组合应力、轴应力如下图所示。图5.9-1 钢管承重支架组合应力图图5.9-2 钢管承重支架轴应力图最大应力立柱回转半径，最大自由长度按11800mm考虑，长细比为：，查表得：。故最大组合应力：，满足强度要求。故最大轴应力：，满足稳定性要求。5.10支架系统基础计算分析支架系统采用基础采用预埋钢板形式，钢板尺寸为700mm700mm，支架反力如下图所示。5.10-1 支架最
13、大反力图根据Midas Civil计算结果，单根钢管所需最大支承力为791.6kN。承台混凝土标号C30，混凝土设计强度为14.3Mpa。，强度满足要求。5.11模板计算分析模板与其下横桥向分配梁布置关系如下图所示：图5.11-1 模板纵桥向计算划分间距图1、2截面之间的模板为最不利受力状态，对其进行计算分析，1、2截面之间的钢模板组合应力如下图所示。图5.11-2 模板组合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。5.12横桥向分配梁计算分析4、4截面之间腹板处的横桥向分配梁为最不利受力状态，由于所受均布荷载，按三跨连续梁对其进行计算分析，4、4截面之间腹板处的横桥向分配梁的组合应力、剪应力、位移变形如下图所示。混凝土造成的均布荷载图5.5-1 横桥向分配梁组合应力图由上图可知，最大组合应力：，满足要求。图5.5-2 横桥向分配梁剪应力图由上图可知，最大剪应力：，满足要求。图5.5-3 横桥向分配梁位移变形图由上图可知，最大变形值：，满足要求。
