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1、沪杭客运专线沪杭客运专线横潦泾特大桥横潦泾特大桥 121#121#墩墩 0#0#块现浇块现浇平台结构结构检算结构检算计计 算：算：复复 核：核：室室 主主 任：任：总工程师：总工程师：中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部二二 OOOO 九年十月九年十月目 录一、概述.1二、计算依据.1三、基本资料.1四、现浇平台支架主要计算过程.24.1 计算相关参数及假定.24.2 支架纵梁.34.3 柱顶分配梁计算.74.4 管柱支架计算.84.5 节点及预埋件的计算.17五 模板桁架系统计算.215.1 箱梁外侧模板计算.215.2 箱梁外侧模桁架计算.245.3 箱
2、梁底模板计算.30六、计算结论.331一、概述一、概述横潦泾特大桥属于沪杭客运专线2标项目，位于上海市松江区。标段起讫里程DK31+267.745DK46+532.240，全长15.3Km。横潦泾特大桥采用5墩4跨连续梁结构，墩号为119#123#，里程为DK35+287DK35+709，跨径布置为75+135+135+75m，其中121#墩位于水中，两中跨以62斜交过横潦泾。121#墩0#块施工平台分为拼装平台和现浇平台两部分。拼装平台下部为钢管桩（柱）支架，钢管支架采用100012钢管桩、80010柱（承台处） ，之间的连接系采用30010钢管；上部采用焊接箱型分配梁连接并作为滑道。现浇平
3、台下部为钢管柱支架，钢管支架采用80012钢管柱、柱间连接系采用3758、50012钢管和58014钢管；现浇平台上的分配梁截面与拼装支架桩顶分配梁相同，两平台支架相应位置的桩顶分配梁位于同一高程。0#块施工时，先在拼装平台的分配梁上布置滑梁，将HN800300支架纵梁按设计位置摆放在滑梁上，形成稳固的平台，在平台上布置模板及钢筋。再在拼装好的主体钢筋骨架中设置临时内支撑和劲性骨架，以增强其整体稳定性。最后由拖拉装置牵引滑梁及以上部分，从拼装平台一次滑移到现浇平台设计位置。二、计算依据二、计算依据1、横潦泾特大桥主体结构设计图2、横潦泾特大桥施工组织设计3、 公路桥涵设计通用规范JTG D60
4、-20044、 钢结构设计规范GB50017-20035、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）三、基本资料三、基本资料1、设计水位：根据委托方提供的水文资料确定钻孔施工期间水位标高取百年一遇水位.+2.6米。2、材料：均采用Q235B；由于平台为临时结构，Q235B钢材弯曲允许应力取170MPa，剪切允许应力取100MPa。3、荷载：现浇支架上的模板系统140t；0#块总重量2200t，墩顶范围内重量（未含模板系统）约500t，两侧支架承受的重量约2200-500=1700t。4、支架按 10 级风设防，最大风速按 28.4m/s 考虑。2四、现浇平台支架主要计算过程四、现浇平台支架
5、主要计算过程4.1 计算相关参数及假定计算相关参数及假定（1）121#块现浇支架平面布置如下图 1 所示：3图 1 现浇支架布置图（2）支架纵梁受力分为两种工况：滑移拼装状态和混凝土浇注状态，滑移拼装状态受力较小，不起控制作用。由于墩顶范围内重量通过墩顶支垫直接传至墩身，混凝土浇注状态时，支架纵梁不再承受此部分荷载。（3）0#块施工完成后，支架要作为墩梁固结的构造措施，需要在管柱支架外排钢管柱内灌注混凝土。经计算，不平衡力矩经主体单侧腹板产生的竖向力为750t。此时支架下部结构处于最不利状态，需进行强度和整体稳定性验算。4.2 支架纵梁支架纵梁支架纵梁的布置如下图 2 所示。浇注状态时，箱梁和
6、内外侧模系统荷载通过支架纵梁向下传。分块计算各纵梁受力。为简化计算，施工时混凝土及施工荷载以线荷载形式作用于支架纵梁。各纵梁上的线荷载计算如下（R1 为纵梁 1 在柱顶分配梁处反力，其它类推）：4图 2 现浇平台支架纵梁布置图图 3 现浇平台支架纵梁计算简图纵梁 1 处均布线荷载：Q1=Q2=Q3=2.5kN/1.5m=3.75kN/m纵梁 2 处均布线荷载：Q1=Q2=26.5kN/m31.13+17.2kN/m2+2.5kN/1.0=41kN/mQ3=26.5kN/m33.7+17.2kN/m+2.5kN/0.5=116.5kN/m(17.2kN/m 为单侧模板及桁架的线荷载)纵梁 3 处
7、梯形线荷载：Q1=1.87kN/8.56m2+26.5kN/m33.67=105.5kN/mQ2=1.87kN/9.46m2+26.5kN/m34.07=116.7kN/mQ3=26.5kN/m36.9=182.9kN/m纵梁 4 处梯形线荷载：Q1=26.5kN/m33.43=90.9kN/m5Q2=26.5kN/m33.79=100.4kN/mQ3=26.5kN/m33.95=104.7kN/m纵梁 5 处梯形线荷载：Q1=0.97kN/6.8m+26.5kN/m32.64=76.6kN/mQ2=0.97 kN/7.5m+26.5kN/m32.88=83.6kN/mQ3=0.97 kN/8
8、.04m+26.5kN/m32.25=67.4kN/m纵梁 6 处梯形线荷载：Q1=0.94kN/1.25m2+26.5kN/m31.96=54.3kN/mQ2=0.94kN/1.25m2+26.5kN/m32.17=59.9kN/mQ3=0.94kN/1.25m2+26.5kN/m32.38=65.4kN/m纵梁 7 处梯形线荷载：Q1=0.94kN/1.25m2+26.5kN/m31.85=51.4kN/mQ2=0.94kN/1.25m2+26.5kN/m32.05=56.7kN/mQ3=0.94kN/1.25m2+26.5kN/m32.28=62.8kN/m取纵梁 3 计算，计算结果如下
9、图 36 所示：图 3 支架纵梁 3 剪力图(kN)6图 4 支架纵梁 3 弯矩图(kNm)图 5 支架纵梁 3 竖向位移图（mm）图 6 支架纵梁 3 组合应力图(kPa) 其它纵梁的计算结果如下表所示名 称最大弯矩 （kNm）最大剪力 （kN）最大应力 （MPa）最大挠度 （mm）支反力（kN）纵梁 126.321.83.70.2R 内=33.5R 外=39.4纵梁 2195.1161.527.41.0R 内=325R 外 =292.7纵梁 3493.3423.569.42.7(跨中) 1.9（悬臂）R 内 =756.9R 外 =757.27计算中纵梁结构计算软件已经将自重计入，以上计算中
10、材料容许应力=170MPa跨中最大容许最挠度f=L=14.1mm4001悬臂端最大容许挠度f=L=15mm2001计算表明纵梁的强度和刚度均达到要求。4.3 柱顶分配梁计算柱顶分配梁计算分配梁采用 BH=650500 的焊接箱梁，翼缘厚度 30mm 宽 500mm，2 道腹板每道厚 30mm，腹板中心间距 300mm,材质为 Q345B。将纵梁上的支反力作用到桩顶分配梁。截面几何特征值如下：，343.91 10Im231.2 10Wm3312.04 10Sm柱顶分配梁的最不利荷载产生于混凝土浇筑工况，取支架纵梁的支反力作用在柱顶分配梁上。墩身一侧内、外柱顶分配梁荷载布置和计算模型如下图 7 所
11、示。纵梁 4426.2365.5602.3(跨中) 1.6(悬臂）R 内 =599.6R 外 =653.7纵梁 5360.1307.350.71.9(跨中) 1.4（悬臂）R 内 =480.9R 外 =550.6纵梁 6258.3221.336.11.4(跨中) 1.0（悬臂）R 内 =365.4R 外=396纵梁 7245209.834.51.3(跨中) 1.0（悬臂）R 内 =347.4R 外 =375.68图 7 柱顶分配梁荷载及计算模型（kN）经比较，内外侧分配梁中最不利计算结果如下图 8、9 所示：图 8 分配梁组合应力图（KPa）图 9 分配梁挠度图（mm）计算中纵梁结构计算软件已
12、经将自重计入。通过计算得到混凝土浇筑工况，桩顶分配梁上的最大应力为 67.1MPa，跨中最大挠度为 0.1mm，悬臂最大挠度为2.7mm。材料容许应力=230MPa9跨中最大容许挠度f1=L=7.5mm4001悬臂端最大容许挠度f2=L=23mm2001计算表明纵梁的强度和刚度均达到要求。 计算得到墩身单侧支架支点反力如下表所示： 柱顶分配梁支点反力表位置外侧柱顶(kN)内侧柱顶(kN)外侧柱顶(kN)外排柱顶2558.5681.42558.5内排柱顶2485.3543.22485.34.4 管柱支架计算管柱支架计算建立管柱支架空间模型，柱顶分配梁和支架在支点位置处用弹性连接。竖向力作用到柱顶
13、分配梁上，水平风力分别作用到钢管支架管柱顶部和中间位置，得到整体计算模型，如下图 10 所示：图 10 管柱支架计算模型图（KN）104.4.1 计算工况及荷载计算工况及荷载（1）根据 0#块的施工过程，管柱支架的计算考虑以下两种工况：工况一：现浇自重+10 级风工况二：墩梁固结时，不平衡力矩在柱顶产生竖向力的作用（2）现浇自重荷载计算现浇自重荷载直接作用到上部柱顶分配梁，其值见柱顶分配梁模型。（3）十级风荷载计算考虑施工时横桥向十级风作用，按公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第 4.3.7 条，风荷载标准值计算公式为：Fwh=K0K1K3WdAwh。 （其中 Wd=K22K5
14、2W0）取 10 级风时上海地区的设计基本风压2028.4504Pa1.6w 风速高度变化修正系数，模板按 20m 高度 k2=1.12，钢管柱按 10m 高度k2=1.0；阵风风速系数 k5=1.38（按 B 类地表设计） ；施工期架设期桥梁 k0=0.75；临时结构，模板结构风阻力系数 k1=1.3，钢管柱结构风阻力系数 k1=0.5；特殊风口地区，取地形地理条件系 k3=1.3。钢管柱支架遮挡系数。0.6对模板系统：2222 013250k k k k k0.75 1.3 1.38 1.121.35041438Paww模板系统上的风力作用点简化到内、外侧柱顶分配梁上，再由钢管排架的三根柱
15、均匀承受。则作用在内外排柱顶的总风力：F外=WAwh1=143864.02=92kNF内=WAwh2=143884.6=122kN对钢管柱支架结构：11。2222 013250k k k k k0.75 0.5 1.38 11.3504441Paww钢管柱的风力作用点简化到内、外侧柱高中心，再由钢管排架的三根柱均匀承受。则作用在内外排柱高中心的总风力：F外=F内=WAwh2=44144.72=21kN)6 . 01 (6 . 013（4）墩梁固结时竖向荷载由墩梁固结措施可知，不平衡力矩经主体单侧腹板产生的竖向力为7500kN。0#块支架中外排两侧钢管混凝土刚度大，计算时视为仅外侧两侧主桁片受力
16、，简化成平面受力体系下图 11 所示：图 11 墩梁固结时管柱支架受力图（kN）4.4.2 工况一计算：混凝土浇注工况一计算：混凝土浇注+10 级风级风4.4.2.1 工况一计算结果支架外排两侧斜柱(共 4 根)灌注混凝土，作为墩梁固结的构造措施，0#块施工时已经参与受力。经计算此工况下管柱支架结果如下图 1215 所示；12图 12 管柱支架组合应力图（KPa）图 13 管柱支架管柱竖向位移图（mm）图 14 管柱支架管柱内力图（kN）图 15 管柱支架屈曲稳定计算图经计算，管柱最大组合应力为 128.2MPa170Mpa；压杆屈曲稳定计算的最小值为 80.2，其强度和稳定性均达到要求。管柱支架中外排 800 钢管混凝土最大压力为 3111.1
