中煤长城大桥0号块托架设计检算书

中煤陕西榆林能源化工有限公司铁路专用线工程长城大桥大桥工程（40+64+40）m梁0号段支架计算书编制：复核：审批：中铁四局集团有限公司西安分公司中煤铁路项目经理部二〇一四年十二月二十八日长城大桥单线连续梁0号块支架设计检算书一、概述长城大桥梁部为40m＋64m＋40m预应力混凝土连续桥主梁截面为单箱单室截面。

其0＃节段长度为8m，桥面宽度7.5m，梁底宽度4m，0＃块梁高4.8m。

预应力混凝土连续梁采用两端悬臂对称浇注。

0＃支架布置图如图1所示。

图1 0#支架布置图二、计算依据1.《钢结构设计规范》（GB50017－2003）2.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86）3.《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1－2005）4. 新建铁路40m ＋64m ＋40m 施工设计图。

5. 钢筋混凝土中的预埋件设计 三、相关说明1.Q235B 钢材的设计强度为215f MPa =，容许弯曲应力为[]170MPa σ=，容许剪应力为[]100MPa τ=，弹性模量为52.110E MPa =⨯。

2.C40混凝土的设计强度为19.1f MPa =，弹性模量为43.2510E MPa =⨯。

3.考虑浇注混凝土不均匀，取1.2的自重系数，考虑的人员机具等临时结构的作用对混凝土结构自重考虑1.15的系数。

四、钢管立柱架结构计算4.1 I20a 分配梁计算如图1所示，作用在I16分配梁上的荷载分为3种，一种是通过外侧模支架传递到分配梁上的集中荷载；一种是直接作用在主梁腹板下的混凝土自重均布荷载；一种是直接作用在主梁底板下的混凝土自重均布荷载。

4.1.1 翼缘板下分配梁的计算一个翼缘板的截面面积为21.109m ，则翼缘板的重量为1.109526.5 1.2 1.15203F kN=⨯⨯⨯⨯=，单侧外侧模总重84kN ，在顺桥方向上按桁架7片计，每片间距0.83m 。

结构计算程序采用SCDS2006，所有竖向支座采用单项受压支座。

计算模型如图2所示，竖向支座编号从近墩柱侧往远离墩柱侧依次为R1～R4。

每个外侧模排架下的荷载为（203＋84）/7/2=20.5kN 。

图2分配梁计算模型荷载计算结果：剪力图弯矩图位移图 图3荷载计算结果支座反力:150.7R kN =；224.8R kN =；324.8R kN =；449.6R kN =；最大弯矩：max 12.4M kN m =⋅；最大剪力：max 29.3Q kN =；2I16的截面特性：h ＝200mm ，A ＝71.2cm2，中性轴位置y 上＝y 下＝100mm 。

Ix ＝4738cm4，Wx 上＝Wx 下＝473.8cm3。

[]312.41026.21704738M MPa MPaW σσ⨯===<=由钢结构书查得2I20得17.4I S cm =[]3max29.31012.010017472QS MPa MPa It ττ⨯===<=⨯⨯组合应力：[]2222max max 326.2312.033.5 1.1187MPa MPaστσ+=+⨯=<=。

荷载作用处分配梁结构的竖向位移为11760.033 1.47800800L f mm mm =<==，刚度满足要求。

4.1.2 腹板下分配梁的计算作用在箱梁腹板下的I16分配梁共有10片，每延米的腹板的重量为7.1726.5 1.31 1.2 1.15301.5/p kN m =⨯⨯+⨯⨯=（）/2，此荷载由10片分配梁承受，每片分配梁上承担的均布荷载为19301.5/933.5/p p kN m ===。

计算程序采用平面结构计算程序SCDS2006，所有竖向支座采用单项受压支座。

计算模型如图4所示，竖向支座编号从近墩柱侧往远离墩柱侧依次为R0～R4。

图4分配梁计算模型荷载计算结果：剪力图弯矩图位移图 图5荷载计算结果支座反力:09.2R kN =；142.6R kN =；242.6R kN =；344.9R kN =；435.7R kN =；最大弯矩：max 4.9M kN m =⋅；最大剪力：max 24.2Q kN =；I16的截面特性：h ＝200mm ， A ＝35.5cm2，中性轴位置y 上＝y 下＝100mm 。

Ix ＝2369cm4，Wx 上＝Wx 下＝236.9cm3。

[]34.91020.7170236.9M MPa MPaW σσ⨯===<=由钢结构书查得I16得17.4I S cm =[]3max24.21019.91001747QS MPa MPa It ττ⨯===<=⨯组合应力：[]2222max max 320.7319.940.2 1.1187MPa MPaστσ+=+⨯=<=。

荷载作用处分配梁结构的竖向位移为13390.043 1.67800800L f mm mm =<==，刚度满足要求。

4.1.3 底板下分配梁计算由于底板下I16分配梁是作用在箱梁底板下的分配梁，其布置形式与腹板下I20分配梁一致，仅荷载大小有所差异，因此本节不再对I16分配梁作建模分析，仅根据荷载大小按5.1.2节的计算结果乘以相应的系数即可。

I16底板下一片分配梁上的荷载为1(0.440.55)26.50.5 1.2 1.1518.1/p kN m =+⨯⨯⨯⨯=，相对腹板下I16上的均布荷载133.5/p kN m =，则荷载系数为18.10.5433.5k ==，则底板下I20分配梁的计算结果为：支座反力:0 5.0R kN =；123.0R kN =；223.0R N =；324.2R kN =；419.3R kN =；最大弯矩：max 2.6M kN m =⋅；最大剪力：max 13.1Q kN =；I20的截面特性：h ＝200mm ， A ＝35.5cm2，中性轴位置y 上＝y 下＝100mm 。

Ix ＝2369cm4，Wx 上＝Wx 下＝236.9cm3。

[]32.61011170236.9M MPa MPaW σσ⨯===<=由钢结构书查得I16得17.4I S cm =[]3max13.11010.81001747QS MPa MPa It ττ⨯===<=⨯组合应力：[]2222max max 311310.821.7 1.1187MPa MPaστσ+=+⨯=<=。

荷载作用处分配梁结构的竖向位移为13390.05 1.67800800L f mm mm =<==，刚度满足要求。

4.2 I16分配梁计算将4.1节得到的分配梁上的支座反力按对应位置施加到 I16的分配梁上，分配梁的支座编号按图1所示，分配梁结构从左到右依次为P1～P4。

分配梁的计算模型如图6所示。

分配梁在上部荷载作用下的最不利计算结果如图7所示，在各荷载R1～R4作用下支座的反力如表1所示。

图8 计算模型剪力图弯矩图位移图图9最不利荷载作用计算结果表1 各工况支座反力计算结果（单位：kN ）分配梁编号荷载编号R1R2R3R41 2 1 2 1 2 1 2 P1 643 643 P2 597 597 P3 626 626P4554554最大弯矩：max 238M kN m =⋅；最大剪力：max 357Q kN =；I16的截面特性：h ＝560mm ， A ＝406cm2，中性轴位置y 上＝y 下＝280mm 。

Ix ＝196728cm4，Wx 上＝Wx 下＝7026cm3。

[]32381033.91707026M MPa MPaW σσ⨯===<=由钢结构书查得I56a 得47.9I S cm =[]3max3571019.910047912.53QS MPa MPa It ττ⨯===<=⨯⨯组合应力：[]2222max max 333.9319.948.3 1.1187MPa MPaστσ+=+⨯=<=荷载作用处分配梁结构的竖向位移为50000.22 6.25800800L f mm mm =<==，刚度满足要求。

4.3分配梁计算将4.2节得到的分配梁上的支座反力按对应位置施加到分配梁的计算模型如图8所示。

分配梁在P1～P5荷载作用下的最不利计算结果如图9所示，在各荷载作用下P1～P5支座的反力如表3所示。

图6 计算模型剪力图弯矩图位移图图7最不利荷载作用计算结果支座反力为1999R kN =；21434R kN =。

最大弯矩：max 757M kN m =⋅；最大剪力：max 999Q kN =；2H600×200的截面特性：h ＝600mm ， A ＝270.4cm2，中性轴位置y 上＝y 下＝300mm 。

Ix ＝156400cm4，Wx 上＝Wx 下＝5220cm3。

[]3757101451705220M MPa MPaW σσ⨯===<=由钢结构书查得H600×200得52.1I S cm =[]3max9991087100521112QS MPa MPa It ττ⨯===<=⨯⨯荷载作用处分配梁结构的竖向位移为37682.83 4.71800800L f mm mm =<==，刚度满足要求。

4.4钢管立柱计算根据10年一遇该地区的风速，桥位处风速20.2m/s 。

按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1－2005）第 4.1.1条，得风荷载：212302211.3 1.020.2/10000.331.6W K K K W K K ==⨯⨯⨯⨯=；当高度为20～30m:0.33 1.130.373W kPa =⨯=；箱梁模板高度约7.2m ，得到模板上的风荷载10.3737.2513.4F kN =⨯⨯=； 计算程序采用通用有限元程序Midas2006，建立钢管支架的空间模型，所有构件均用梁单元模拟，边界条件为支架钢管底部固结，钢管于主墩连接处作Y 方向位移约束。

钢管立柱支架的计算有限元模型如图10所示。

图10钢管支架计算模型在风荷载作用下钢管立柱最大横向位移11.5mm ，挠跨比11.51168501532k ==。

立柱底节最大内力发生在边柱，轴力：max 815N kN =，弯矩：max 125.5M kN m =⋅。

钢管立柱计算长度：根据支架布置图，属于有侧移框架。

由于立柱和横联均为等截面等间距布置，且立柱底节受力较大，故仅需计算底层立柱即可。

立柱：80016mm φ⨯钢管，4430.310c I m -=⨯，16c L m =；横联：2[20a 型钢， 543.5610b I m -=⨯， 3.648b L m =。

底节边柱：514/0.5 3.5610/3.6480.03/30.310/16bbc cI L K IL --⨯⨯===⨯∑∑，底部固结，210K =，由公式()2121236sin 6cos 0K K K K ππππμμμμ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫-⋅++⋅⋅=⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦，得1 1.91μ=。