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1、鹤壁至辉县高速公路工程 南水北调大桥(70 120 70）m连续梁悬臂浇筑 0 号、1 号段现浇托架验算书 施工单位:中城交建鹤辉高速公路项目部 计算:江光军 2015 年“五、一”整理上传目录 1。计算依据.1 2。主要技术参数.1 3.托架设计.2 4.托架建模.3 4.1 荷载计算.3 4。2 托架建模.5 5.托架强度验算.5 5。1 查看施工阶段 1 结构最大应力.5 5。2 查看施工阶段 2 结构最大应力.6 5.3 腹板拉杆钢筋锚固长度计算.6 6.托架变形（挠度）验算.7 1 鹤辉高速公路南水北调大桥 0 号、1 号段现浇托架验算 1.计算依据（1)鹤壁至辉县高速公路工程两阶段
2、施工图设计;（2）对应的托架设计图纸；（3）公路桥涵施工技术规范JTG_TF50-2011；(4)公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ02586）;（5）混凝土结构设计规范（GB500102002）；（6）建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008;（7）电算软件：Midas Civil(迈达斯）。2.主要技术参数 由根据相应的的设计、施工等技术规范，各类计算参数选定如下：（1）人群及机具荷载取 2。5 KN/m2.（2）钢筋砼比重取值为 26KN/m3；（3）考虑预压新浇混凝土荷载系数取1。2；（4）弹性模量 钢材：E2。1105MPa；（5)容许应力 弯应力=1451。3 =188M
3、pa（Q235）拉应力=2001。3 =260Mpa(HRB335）剪应力=851.3=110Mpa（Q235)注：1。3 为临时性结构提高系数,见公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）表 1.2。10（6)托架最大变形值，参考挂篮允许最大变形：20mm；（7）构件容许挠度值:1/400；（8）模板容许挠度值:1。5mm；（10）计算复核的荷载组合 2 混凝土重荷载系数+挂篮自重+施工荷载（11）电算单位:统一为 KN、m。3。托架设计 本桥连续梁 0 号段施工特点:桥墩低、承台短、地处河道边坡,且 0 号段设计无纵向张拉束，故 1 号段必须在支架上浇筑。因此,0 号段混凝土现浇
4、支架无法在承台纵向单侧设立双排立柱，也不适合搭设满堂支架，为节约成本,故采用斜撑托架方案。托架设计充分利用材料,力求用料最省：托架立柱利用连续梁悬浇墩梁固结临时支撑；斜撑和翼板立柱都是利用施工单位原有的旧钢管；托架采用挑梁直接调坡，取消了梁底调坡支架，使底模平台能直接利用挂篮的底模平台材料。托架由支撑系统和底模平台两大部分组成.支撑系统由立柱、挑梁、斜撑、拉杆组成受力三角形。每个承台单边布置 6 根立柱，腹板下 4 根，翼板下两侧各 1 根。腹板下的立柱利用连续梁墩梁固结钢管混凝土立柱，翼板立柱采用4266mm 钢管。腹板立柱钢管上部纵向挑梁采用45b 单工字钢，在浇筑临时固结钢管混凝土前，按
5、设计位置在钢管柱上预留“窗口”,待混凝土浇筑完成后插入挑梁。翼板立柱挑梁采用25a 单工字钢，在立柱顶部开槽，挑梁嵌入槽口内。腹板下斜撑采用426 螺旋钢管，翼板下采用14a 双槽钢。挑梁靠桥墩端采用钢筋拉杆固定，拉杆预埋在桥墩相应位置，3 号墩每根挑梁用 8 根28 螺纹钢筋，2 号墩 6 根，预埋长度100cm。桥墩两侧的翼板挑梁采用 4 根25 钢筋对拉。底模平台由横托梁、纵向分配梁、横向分配梁及模板组成.横托梁置于支架挑梁上，采用双40a 工字钢。底模纵向分配梁采用单32a 工字钢，横向分配梁采用单 10 号槽钢，底模板采用厚 5mm 钢板。均利用挂篮底模平台材料。由于底模平台较长，且
6、桥墩低,使得托架斜撑倾角大，这就要求斜撑顶端与挑梁连接必须焊接牢固形成刚节点.挑梁后端与桥墩内预埋拉杆采用刚性连接,即拉杆直接焊接在工字钢腹板上。挑梁底部与立柱接触面空隙(靠桥墩侧)一定要用钢板支垫密实，形成支点避免拉杆承受过大剪力.底模标高控制分两步完成：第一步,根据结构高度，精确计算出挑梁顶面控制点标高，在立柱上插入安装挑梁时用水准仪精确定位;第二步，底模铺装完成预压后,根据测量结果调整标高,采用起重设备提起托梁,在挑梁上托梁下用钢板支垫。托架主体设计见图 1图 3。3 3 号墩托架竣工图片 4。托架建模 托架采用 Midas Civil 空间建模进行验算。托架纵向分配梁与腹板临时固结立柱
7、发生干扰时，此处分配梁施工时作断开处理，断开处支垫在纵向挑梁上.4。1 荷载计算 Midas 空间建模荷载由自重、翼板荷载、底模系荷载组成。考虑一次性浇筑,底模系荷载包含顶板荷载和腹板荷载。结构自重凡构成建模单元的由软件自动加载，故不用计算该部分重量。底模系采用横向加载方式,横向分配梁间距按 0.3m 布置.0 号段总长度 10m，墩顶宽3.5m，墩顶梁段荷载由墩顶承担，则两端各悬出 3。25m，这部分荷载由托架承担。建模按 0。3 的整倍数加载 3.3m.1 号段长 3m，为 0。3m 的整倍数。翼板荷载由支架立杆通过纵向工字钢作用在托架的横向托梁上，简化成均布荷载采用沿纵向加载方式作用在工
8、字钢上。墩间翼板荷载通过纵向工字钢以集中力作用在后横向托梁上。4。1。1 翼板荷载计算 翼板等宽等截面，荷载通过侧模桁架传递到托架的 2 根纵向分配梁上，设两个支点受力相等，混凝土重考虑 1。2 荷载系数,荷载计算见下表。单侧翼板荷载表 荷载名称 重量计算(KN)重量（KN/m）合计(KN/m)侧模系 70051101000/16/51。2(支架）10.5 55.4 混凝土(。2+.35+。35+.7)/21。51261.2 37.4 施工荷载 32.5 7。5 则：单根纵向工字钢梁分配荷载=55.4/2=27.7KN/m 墩间 3.5m 荷载:55。43。5=194KN，分配在墩两侧横梁上，
9、单侧横梁荷载为194KN/2=97KN。每侧有 2 个支点，其中内侧支点在墩顶上，只有外侧支点在横梁上，其荷载大小为：4 97/2=48。5KN 4。1.2 底板、腹板、顶板荷载 箱体混凝土一次性浇筑，顶板混凝土通过内模支架传递到底模系。底板、腹板、顶板荷载共同作用在底模托架及横向分配梁上，横向分配梁采用 10槽钢，在 X 轴上的间距 0。3m，支承在纵向分配梁上。为避免人为分配荷载，采用通过横向分配梁进行横向加载方式，以每根横向分配梁上的荷载平均值进行加载。混凝土考虑 1。2 荷载系数。内模板及支架按 5KN/。由于梁截面是变化的，实际上每根横梁上的荷载都不一样，但逐根计算加载过于繁琐，且实
10、际意义不大，故采用平均截面加载。为减少误差,0 号段分墩顶加强载面和标准截面加载，墩顶隔墙外 0.9m 按加强截面加载,前端 2。4m 按标准载面加载.0 号加强截面荷载计算表（腹板厚 1。25m、高 7。5m,底板加顶板厚 1.7m）荷载名称 重量(KN）均 布 荷 载（KN/m)合计（KN/m）底板、顶板 混凝土 1。710。3261。2 15.91 18 内模及支架 50。3 1.5 施工荷载 0。32.5 0。75 腹板 混凝土 7。510。3261.2 73。71 71 施工荷载 0.32。5 0。75 0 号加强截面荷载示意图 0 号标准截面荷载计算表（腹板厚 1。1m、高 7。2
11、7m，底板加顶板厚 1.28m)荷载名称 重量（KN）均布荷载（KN/m）合计（KN/m)底板、顶板 混凝土 1。2810。3261。2 12 13.5 内模及支架 1.5 施工荷载 0.32.5 0。75 腹板 混凝土 7。2710.3261.2 68 68。8 施工荷载 0.32。5 0.75 肋角 1 混凝土 1.980.3261。2 18。53 19。3 施工荷载 0。32.5 0.75 肋角 2 混凝土 1。60.3261。2 14.97 15。7 施工荷载 0。32。5 0.75 0 号标准截面荷载示意图 1 号段截面荷载计算表(腹板厚 1。1m、高 6.95m，底板加顶板厚 1.
12、21m)5 荷载名称 重量（KN)均布荷载（KN/m）合计(KN/m)底板、顶板 混凝土 1.2110.3261。2 11.32 12。8 内模及支架 1.5 施工荷载 0。32.5 0。75 腹板 混凝土 6.9510。3261.2 65。04 65.8 施工荷载 0.32。5 0。75 肋角 1 混凝土 1。910。3261.2 17.88 18。6 施工荷载 0.32.5 0。75 肋角 2 混凝土 1.530.3261。2 14.32 15.1 施工荷载 0.32。5 0。75 荷载图示同 0 号标准截面，仅数据不同。4。2 托架建模 由于 1 号梁段需要在托架上浇筑，所以建模验算分两
13、个施工阶段。施工阶段 1 对0 号段进行加载；施工阶段 2 对 1 号段进行加载，此阶段 0 号段荷载依然作用在托架上,但腹板立柱已与梁体固结，不再产生横向及纵向位移，建模考虑立柱顶部的竖向固结支承作用。根据托架设计图尺寸和使用材料截面，加入以上计算荷载，托架最终的 Midas civil空间建模及反力图如下图所示（验算以 3 号墩，受力最为不利）。施工阶段 1 Midas 建模 施工阶段 2 Midas 建模 5。托架强度验算 验算分两步进行.第 1 步对 0 号段进行加载，查看托架强度与位移是否满足要求；第 2 步对 1 号段进行加载，因设计 0 号段无张拉束,底模不能拆除,此阶段 0 号
14、段荷载依然作用在托架上，但腹板立柱已与梁体固结，建模考虑立柱顶部的锚固作用。5。1 查看施工阶段 1 结构最大应力 0 号段梁单元最大应力图 梁单元最大应力发生在翼板挑梁上，为 118Mpa=188Mpa，所以整个结构的 6 每个构件均满足强度要求，无需一一验算（显示)。剪应力不受控制，不做验算（显示）.5.2 查看施工阶段 2 结构最大应力 1 号段梁单元最大应力图 1 号段最大应力发生在腹板挑梁拉杆上，为 192Mpa=260Mpa（HRB335 钢筋），满足要求。1 号段各部位最大应力见下列各图：纵向分配梁最大应力图 横托梁（大梁）最大应力图 腹板挑梁最大应力图 翼板挑梁最大应力图 各部
15、位斜撑应力图 梁单元最大组合应力(轴力加弯矩）表 梁单元名称 纵梁 横托梁 腹板挑梁 翼板挑梁 斜撑 组合应力（MPa）134 90 128 95-127 不含拉杆，最大组合应力（轴力加弯矩）发生在纵梁上:max=134Mpa=188Mpa,满足要求。剪应力不受控制，不作验算。以上电算结果表明，按容许应力法，并根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）表 1。2。10 的规定，临时性结构应力系数提高到 1。3 后,所有构件强度符合规范要求,与钢结构设计规范比较，提高后的容许应力仍小于钢材的强度设计值.5.3 腹板拉杆钢筋锚固长度计算 钢筋的锚固长度按混凝土结构设计规范的规定计算，
16、普通钢筋:La=a(fy/ft)d 式中 fy普通钢筋的抗拉强度设计值，HRB 钢筋为 300 Mpa；ft混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度等级高于C40时,按C40取值，为 1。71Mpa；7 d钢筋直径；a钢筋的外形系数(光面钢筋 a=0.16，带肋钢筋 a=0。14）。La=a（fy/ft)d=0。14(300/1。71)28 La=688mm 所以 HRB28 螺纹钢筋锚固长度为 0.69m，施工预埋取 1m。6。托架变形(挠度)验算 托架的最终位移变形体现在底模横梁上,下面对底模横梁变形情况进行检查分析.0 号段荷载最大位移位置图 在 0 号段荷载作用下，底模横梁最大位移仅 2mm,如上图所示，刚度足够.变形小的原因，是因为结构是针对 0 号、1 号荷载共同作用下设计的。1 号段底模横向分配梁位移图(0、1 号段荷载)底模横梁的变形情况代表模板的变形。从以上图形可看出,横向分配梁最前端位移值最大，为 10mm，小于 20mm，满足结构整体变形要求.往后逐渐递减，符合悬臂结构变形规律.同时，两点间相对位移均未超过 1mm1.5mm，满足模板变形要求。完