64m连续梁0号块三角托架检算资料

新建北京至沈阳铁路客运专线

JSJJSG-5标

滦河3号特大桥

（40+64+40）m及（40+64+64+40）m 连续梁0#块三角托架检算书

兰州交通大学土木工程学院

二0一五年九月

新建北京至沈阳铁路客运专线

JSJJSG-5标

滦河3号特大桥

（40+64+40）m及（40+64+64+40）m 连续梁0#块三角托架检算书

检算：

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兰州交通大学土木工程学院

二0一五年九月

目录

1.工程概况 (1)

1.1设计概况 (1)

1.2 三角托架结构 (2)

2.托架检算 (4)

2.1 检算依据 (4)

2.2 检算工况 (4)

2.3工况一检算（0号块浇筑） (4)

2.4工况二检算（1号块浇筑） (10)

3.施工注意事项 (17)

4.附图 (18)

1.工程概况

1.1设计概况

滦河3号特大桥位于河北省承德市开发区和双桥区境内，起止里程为DK188+252.80～DK189+491.55，中心里程DK188+872.175，桥梁全长为1238.75米。

本桥12#～16#墩桥梁上部结构设计为（40+64+64+40）m 连续梁，其中13#～14#墩之间（DK188+738.18-DK188+802.18）跨越规划承秦高速公路立交；14#～15#墩（DK188+802.18- DK188+866.18）之间跨越101国道。连续梁主墩为13#、14#及15#墩，其中13#墩墩高24.5m，14#墩墩高22.5m，15#墩墩高21m，墩身形式为圆端形实体墩。

本桥17#～20#墩桥梁上部结构设计为（40+64+40）m 连续梁，连续梁主墩为18#及19#墩，其中18#墩墩身高度为20m，19#墩墩身高度为22m，墩身形式为圆端形实体墩。

连续梁均采用挂篮悬臂浇筑法施工。0号块梁段结构尺寸为：梁长9m，梁底宽6.7m（墩顶支座处宽7.7m）,梁顶宽12.6m（翼板宽2.95m），梁体采用单箱单室变高度直腹板箱型截面，腹板及底板按变截面设置，墩顶处梁高6.035m（6.05m），顶板厚38.5cm（40cm），腹板厚90cm(80cm)，底板厚80cm。

悬臂端梁高5.326m(5.341m)；顶板厚38.5cm（40cm），底板厚75cm （70.5），腹板厚度90cm(80 cm)。

括号内为（40+64+64+40）m 连续梁数据。

主墩墩顶顺桥向宽度为3.2m，0号块悬出墩长度为2.9m，1#块长

度为3m。

（40+64+40）m连续梁0号块悬出墩部分混凝土方量为54.5m3，1#块混凝土方量为52 m3 。

（40+64+64+40）m连续梁0号块悬出墩部分混凝土方量为51.6m3，1#块混凝土方量为50.74 m3。

两联连续梁外形尺寸基本一致，三角托架结构形式相同，因此托架计算时，采用数值大者作为计算对象，即采用（40+64+40）m连续梁数据作为计算对象。

1.2 三角托架结构

连续梁墩柱均为高墩，连续梁0号块采用墩旁三角桁架型托架支撑，作为连续梁0号块梁段模板施工支架。由于0#块长度仅为9m，为满足挂篮拼装需要，1#块也在三角托架上现浇施工。

三角托架由三角桁架、贝雷桁梁、水平桁架三部分组成。其基本结构布置如图1所示。

三角桁架：每个0号块梁段共布置4肢三角托架，每侧2肢，对称于墩身两侧，间距为6.0m。三角桁架上桁水平拉杆采用2[40c槽钢，腹板加焊厚度为30mm、高度为360mm的加劲板，槽钢与钢板材质均为Q345钢，[σ]=295Mpa，[τ]=170MPa ，E=210GPa；

斜撑杆采用直径φ325，t-10mm的无缝钢管，材质为Q235钢，[σ]=215MPa，[τ]=125MPa，E=210GPa；

销轴采用Q420号钢钢棒，直径为80mm，长度为430mm的销轴，[σ]=325Mpa，[τ]=185Mpa。

托架墩身铰接预埋件：由2根[40c槽钢通长预埋在墩身内，腹板加焊30mm、高度为360mm的加劲板，槽钢与钢板材质均为Q345钢。在浇注墩柱时距墩顶以下172cm和812cm处埋置在墩柱内，预埋件端部设置轴销孔，便于装拆，与三角桁架的水平拉杆及斜撑杆销接。桁架杆件均采用热轧型钢组拼而成，杆件采用J506焊条焊接。

水平桁架：三角桁架两肢上桁水平拉杆之间设置水平稳定桁架。水平稳定桁架采用［22a槽钢栓接，均采用Q235钢材。

贝雷桁梁：每侧托架顶部横向布置13排贝雷架梁，贝雷梁间距为45cm，采用标准连接件进行连接，作为模板底部支架的横向分布梁。

三角托架结构图如图1所示：

图1 三角托架结构图

2.托架检算 2.1 检算依据

⑴新建北京至沈阳铁路客运专线工程通用设计图（无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁，跨度40+64+64+40m ，图号：京沈桥通-42）；

⑵铁路工程建设通用参考图（无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁，跨度40+64+40m ，图号：通桥（2015）2368A-Ⅲ-1）；

⑶《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）； ⑷《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南》 （TZ324-2010）；

⑸《高速铁路桥涵工程施工技术规程》(Q/CR9603-2015); ⑹《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。 2.2 检算工况

工况一：0#块浇筑时，三角托架承担的混凝土自重及支架、贝雷梁、模板等施工荷载；

工况二：1#块浇筑时，三角托架承担的混凝土自重及支架、贝雷梁、模板等施工荷载。 2.3工况一检算（0号块浇筑） 2.3.1 荷载计算

⑴0号块梁段重量

0号块梁段悬出墩外长度2.9m ，混凝土体积为54.5m 3，钢筋混凝土容重ρ=26.5KN/m3，则箱梁自重均布荷载为：

KN/m 4989

.25

.545.261＝?=

?=

L

V

q ρ

⑵施工荷载

支架、贝雷梁、模板等施工荷载按梁自重的0.3倍计算:

m KN q q /4.1493.012=?=

⑶计算荷载

考虑三角托架是施工临时结构，承受一次性、短期施工荷载，荷载安全系数取：K ＝1.2。

施工总荷载为（延梁长方向）：

()()m KN q q K q /88.7764.1494982.121=+?=+=

2.3.2 三角托架检算

本工程设计的三角托架为每墩侧两肢，每个托架结构所受静载通过贝雷梁传递至托架上，其计算模型如图2所示:

图2 工况一检算模型

⑴ 三角桁架上桁水平拉杆检算

上桁水平拉杆采用2[40c ＋2块高360mm 、厚30mm 补强板，是受弯构件和受拉构件。

2[40c ＋2块板槽钢组合梁的截面特性：

cm

l cm A cm I x 396,398,6274824===

采用结构力学求解器建立如下模型：

弯矩图如下图所示：

x

2

最大弯矩：m KN M ?=851max

最大弯曲应力：MPa W M x

w 271max

==

σ 最大轴力：KN F 5.246=，最大拉应力：MPa A

F

F 2.6==σ 水平拉杆最大应力：

[]MPa MPa F w 2952.2772.6271=<=+=+=σσσσ

水平拉杆变形如下图所示：

3

最大挠度：m l

mm f c m 14400

11=<

= 水平拉杆单根孔壁所受最大合力为：N=2

5.2468372

2+=436KN

水平拉杆[40c 腹板厚度为14.5mm ，加焊30mm 厚钢板，材质为Q345，单根孔壁最大承载力为：∑F=14.5×80×295+30×80×295=1050KN ＞N 。

孔壁承压满足施工要求。 结论：水平拉杆满足施工要求。 ⑵斜撑杆－钢管检算

斜支撑为φ325×10mm 的钢管，主要为受压构件，其截面特性为:

cm i cm l cm A cm I x x 142.11,84.784,96.98,5.1228624====

最大轴力：KN N 6.3802905.24622=+= 长细比：4.70==

x

i l

λ 查表得：φ＝0.837 最大压应力：[]MPa MPa A N 2108.4596

.98837.06

.380=<=?=?=

σ?σ ⑶斜撑杆两端铰接板与水平座板焊缝检算

焊缝长度为574mm ，双板，双直角焊缝，受水平力F=256.5KN 。 根据直角焊缝强度公式：

[]

[]

mm l f F h f l h F w w e w w e 4.1574

.016025

.246=??=?>?

τττ 铰板焊脚宽度为10mm ，焊缝高度为mm

71022

=?。满足要求。

2.3.3 销轴检算

销轴为φ80mm 钢棒，长度为430mm,材质为Q420钢，其设计抗剪

强度值为MPa 185=τ，抗拉强度设计值为MPa 325=σ。根据托架设计结构，水平拉杆销轴受力最大，分别受水平力F=246.5KN 和竖向力N=837KN 作用，其他2个销轴只受水平水，最大水平力为F=246.5KN ，竖向力由水平支撑板承担。 ⑴销轴抗剪检算

轴销为双面受剪，最大剪力为：KN Q 436= 最大剪应力：[]MPa MPa d Q

1857.1153162

max =<==τπτ ⑵销轴抗弯检算

最大弯矩：m KN a Q M .50115.0436=?=?= 最大弯曲应力：[]MPa MPa W M w 3255.9908

.05

323=<=??==

σπσ 2.3.4 托架墩身铰接预埋件2[40b 检算 ⑴上对拉杆预埋件检算

上对拉杆悬臂长度为：cm l 77.37=，其截面特性：

24398,62748cm A cm I x ==，最大剪力为837KN ，水平分力为246.5KN 。

最大剪力：KN Q 837= 最大剪应力：MPa MPa A

Q

17021≤==

τ 最大弯矩：m KN l N M ?=?=316max 最大弯曲应力：MPa W M x

w 7.100max

==

σ 水平分力：KN F 5.246=，最大拉应力：MPa A

F

F 2.6==

σ； []MPa MPa F w 2959.1062.67.100=<=+=+=σσσσ

计算结果满足要求。 ⑵下对拉杆预埋件检算

下对拉杆悬壁长度：cm l 61.39=，截面系数与上对拉杆一致，最大剪力为290KN ，水平分力为246.5KN 。

最大弯矩：m KN l F M ?=?=9.114max 最大弯曲应力：MPa W M x

w 6.36max

==

σ 水平分力：KN F 5.246=，最大拉应力：MPa A

F

F 2.6==

σ； []MPa MPa F w 2958.422.66.36=<=+=+=σσσσ

计算结果满足要求。

结论：墩身预埋件满足施工要求。 2.3.5 横向分配梁（贝雷梁）检算

设计计算总荷载为2252.95KN ，则每排贝雷梁承担的荷载为321.85KN ，按照面积荷载分配翼缘板、顶底板及腹板位置，则贝雷梁荷载如下图所示：

采用结构力学求解器，建立如下模型进行计算：

745095200

9520021900952009

52007450

4

弯矩图如下图所示：

x

1

2

3

4

( 1 )

( 2 )( 3 )

-32416.81

-45939.94-2030.69

-2030.69

63696.69

-45939.94-32416.81

剪力图如下图所示：

x

1

234

( 1 )

( 2 )

( 3 )

-21977.50-55297.50

106015.00

53655.00

-53655.00

55297.5021977.50

则贝雷梁跨中最大弯矩为63.7KN-m ，小于贝雷梁容许弯矩788.2KN-m 。

贝雷梁最大剪力为161KN ，小于贝雷梁容许剪力245.2KN 。 结论：贝雷梁满足施工要求。

2.4工况二检算（1号块浇筑） 2.4.1 荷载计算

⑴1号块梁段重量

1号块梁段长度3m ，混凝土体积为52m 3，钢筋混凝土容重ρ=26.5KN/m3，则箱梁自重均布荷载为：

KN/m 4593

52

5.261＝?=

?=

L

V

q ρ ⑵施工荷载

支架、贝雷梁、模板等施工荷载按梁自重的0.3倍计算:

m KN q q /7.1373.012=?=

⑶计算荷载

考虑三角托架是施工临时结构，承受一次性、短期施工荷载，荷载安全系数取：K ＝1.2。

施工总荷载为（延梁长方向）：

()()m KN q q K q /7167.1374592.121=+?=+=

2.4.2 三角托架检算

本工程设计的三角托架为每墩侧两肢，每个托架结构所受静载通过贝雷梁传递至托架上，其计算模型如图3所示:

图3 工况二检算模型

⑵ 三角桁架上桁水平拉杆检算

上桁水平拉杆采用2[40c ＋2块高360mm 、厚30mm 补强板，是受弯构件和受拉构件。

2[40c ＋2块板槽钢组合梁的截面特性：

cm

l cm A cm I x 396,398,6274824===

采用结构力学求解器建立如下模型：

弯矩图如下图所示：

x

最大弯矩：m KN M ?=798max 最大弯曲应力：MPa W M x

w 254max

==

σ 最大轴力：KN F 9.680=，最大拉应力：MPa A

F

F 1.17==σ 水平拉杆最大应力：

[]MPa MPa F w 2951.2711.17254=<=+=+=σσσσ

水平拉杆变形如下图所示：

x

3

最大挠度：m l

mm f c m 14400

10=<

= 水平拉杆单根孔壁所受最大合力为：N=29.6808012

2+=525.6KN

水平拉杆[40c 腹板厚度为14.5mm ，加焊30mm 厚钢板，材质为Q345，单根孔壁最大承载力为：∑F=14.5×80×295+30×80×295=1050KN ＞N 。

孔壁承压满足施工要求。 结论：水平拉杆满足施工要求。 ⑵斜撑杆－钢管检算

斜支撑为φ325×10mm 的钢管，主要为受压构件，其截面特性为:

cm i cm l cm A cm I x x 142.11,84.784,96.98,5.1228624====

最大轴力：KN N 10519.68080122=+= 长细比：4.70==

x

i l

λ 查表得：φ＝0.837 最大压应力：[]MPa MPa A N 2109.12696

.98837.01051

=<=?=?=

σ?σ ⑶斜撑杆两端铰接板与水平座板焊缝检算

焊缝长度为574mm ，双板，双直角焊缝，受水平力F=680.9KN 。 根据直角焊缝强度公式：

[]

[]

mm l f F h f l h F w w e w w e 7.3574

.016029

.680=??=?>?

τττ

铰板焊脚宽度为10mm ，焊缝高度为mm 71022

=?。满足要求。

2.4.3 销轴检算

销轴为φ80mm 钢棒，长度为430mm,材质为Q420钢，其设计抗剪强度值为MPa 185=τ，抗拉强度设计值为MPa 325=σ。根据托架设计结构，水平拉杆销轴受力最大，分别受水平力F=680.9KN 和竖向力N=270KN 作用，其他2个销轴只受水平水，最大水平力为F=680.9KN ，竖向力由水平支撑板承担。 ⑴销轴抗剪检算

轴销为双面受剪，最大剪力为：KN Q 6.525= 最大剪应力：[]MPa MPa d Q

1855.1393162

max =<==τπτ ⑵销轴抗弯检算

最大弯矩：m KN a Q M .1.30115.0270=?=?= 最大弯曲应力：[]MPa MPa W M w 3257.6108.01

.3323

=<=??==

σπσ 2.4.4 托架墩身铰接预埋件2[40b 检算 ⑴上对拉杆预埋件检算

上对拉杆悬臂长度为：cm l 77.37=，其截面特性：

24398,62748cm A cm I x ==，最大剪力为270KN ，水平分力为680.9KN 。

最大剪力：KN Q 270= 最大剪应力：MPa MPa A

Q

1708.67≤==

τ 最大弯矩：m KN l N M ?=?=102max 最大弯曲应力：MPa W M x

w 5.32max

==

σ

水平分力：KN F 9.680=，最大拉应力：MPa A

F

F 17==

σ； []MPa MPa F w 2955.49175.32=<=+=+=σσσσ

计算结果满足要求。 ⑵下对拉杆预埋件检算

下对拉杆悬壁长度：cm l 61.39=，截面系数与上对拉杆一致，最大剪力为801KN ，水平分力为680.9KN 。

最大弯矩：m KN l F M ?=?=317max 最大弯曲应力：MPa W M x

w 101max

==

σ 水平分力：KN F 9.680=，最大拉应力：MPa A

F

F 17==

σ； []MPa MPa F w 29511817101=<=+=+=σσσσ

计算结果满足要求。

结论：墩身预埋件满足施工要求。 2.4.5 横向分配梁（贝雷梁）检算

设计计算总荷载为2148KN ，则每排贝雷梁承担的荷载为307KN ，按照面积荷载分配翼缘板、顶底板及腹板位置，则贝雷梁荷载如下图所示：

采用结构力学求解器，建立如下模型进行计算：

4弯矩图如下图所示：

x

1234 ( 1 )( 2 )( 3 )

-30893.88

-43786.13

-1889.88-1889.88

60836.25

-43786.13

-43786.12

-30893.87

0.00剪力图如下图所示：

x

1234 ( 1 )( 2 )( 3 )

-20945.00

-52725.00

101145.00

51205.00

-51205.00

52725.00

20945.00

则贝雷梁跨中最大弯矩为60.8KN-m，小于贝雷梁容许弯矩

788.2KN-m。

贝雷梁最大剪力为153KN，小于贝雷梁容许剪力245.2KN。

结论：贝雷梁满足施工要求。