64m连续梁0号块三角托架检算

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：
复核：
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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υ325，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：错误！未找到引用源。

最大轴力：错误！未找到引用源。

，最大拉应力：错误！未找到引用源。

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：
x
3
最大挠度：错误！未找到引用源。

水平拉杆单根孔壁所受最大合力为：N=25.24683722+=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υ325×10mm 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：错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

长细比：错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

查表得：υ＝0.837
最大压应力：错误！未找到引用源。

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：
错误！未找到引用源。

铰板焊脚宽度为10mm ，焊缝高度为错误！未找到引用源。

满足要求。

2.3.3 销轴检算
销轴为υ80mm 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：错误！未找到引用源。

最大剪应力：错误！未找到引用源。

⑵销轴抗弯检算
最大弯矩：错误！未找到引用源。

最大弯曲应力：错误！未找到引用源。

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=错误！未找到引用源。

，其截面特性：24398,62748cm A cm I x ==，最大剪力为837KN ，水平分力为246.5KN 。

错误！未找到引用源。

最大剪力：KN Q 837=错误！未找到引用源。

最大剪应力：MPa MPa A
Q
17021≤==
τ错误！未找到引用源。

最大弯矩：m KN l N M ⋅=⋅=316max 错误！未找到引用源。

最大弯曲应力：MPa W M x
w 7.100max
==
σ错误！未找到引用源。

水平分力：KN F 5.246=错误！未找到引用源。

，最大拉应力：
MPa A
F
F 2.6==
σ错误！未找到引用源。

； []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 。

错误！未找到引用源。

最大弯矩：m KN l F M ⋅=⋅=9.114max 错误！未找到引用源。

最大弯曲应力：MPa W M x
w 6.36max
==
σ错误！未找到引用源。

水平分力：KN F 5.246=错误！未找到引用源。

，最大拉应力：
MPa A
F
F 2.6==
σ错误！未找到引用源。

； []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：
7450
95200
95200
21900
952009
5200
7450
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
-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：错误！未找到引用源。

最大轴力：错误！未找到引用源。

，最大拉应力：错误！未找到
引用源。

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：错误！未找到引用源。

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υ325×10mm 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：错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

长细比：错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

查表得：υ＝0.837
最大压应力：错误！未找到引用源。

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： 错误！未找到引用源。

铰板焊脚宽度为10mm ，焊缝高度为错误！未找到引用源。

满足要求。

2.4.3 销轴检算
销轴为υ80mm 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：错误！未找到引用源。

最大剪应力：错误！未找到引用源。

⑵销轴抗弯检算
最大弯矩：错误！未找到引用源。

最大弯曲应力：错误！未找到引用源。

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=错误！未找到引用源。

，其截面特性：24398,62748cm A cm I x ==，最大剪力为270KN ，水平分力为680.9KN 。

错误！未找到引用源。

最大剪力：KN Q 270=错误！未找到引用源。

最大剪应力：MPa MPa A
Q
1708.67≤==
τ错误！未找到引用源。

最大弯矩：m KN l N M ⋅=⋅=102max 错误！未找到引用源。

最大弯曲应力：MPa W M x
w 5.32max
==
σ错误！未找到引用源。

水平分力：KN F 9.680=错误！未找到引用源。

，最大拉应力：
MPa A
F
F 17==
σ错误！未找到引用源。

； []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 。

错误！未找到引用源。

最大弯矩：m KN l F M ⋅=⋅=317max 错误！未找到引用源。

最大弯曲应力：MPa W M x
w 101max
==
σ错误！未找到引用源。

水平分力：KN F 9.680=错误！未找到引用源。

，最大拉应力：
MPa A
F
F 17==
σ错误！未找到引用源。

； []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
12
3
4
( 1 )
( 2 )
( 3 )
-30893.88
-43786.13
-1889.88
-1889.88
-43786.13-43786.12-30893.870.00
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。

3.施工注意事项
⑴托架加工时要保证焊缝质量，严格按照施工设计图纸中规定的焊缝尺寸施焊，并采取合理的施焊顺序，控制焊接变形，焊缝尺寸要饱满，避免虚焊等现象。

⑵在托架起吊安装前，对重要部位的焊缝按设计和施工规范要求进行探伤。

对目视检察不合格、探伤检查不合格的焊缝应进行补焊，以保证施工安全。

⑶对焊接变形过大处的节点板应进行矫形。

确保托架墩身铰接预埋件轴销孔安装在同一水平线上。

⑷托架安装时，要确保托架安装位置的准确性，注意杆件位置及托架在竖平面内位置的准确。

同时注意其水平面上的高程控制，保证实际受力状态和设计受力状态相符合。

⑸托架上的销轴孔和螺栓孔必须采用机械成孔，严禁用乙炔或电焊切割成孔。

⑹托架加工完成后，先进行托架的试拼，以保证每个杆件均能顺利安装。

墩身一侧的2肢托架安装完成后，立即安装水平桁架。

水平桁架安装完成后方能安装分配梁（贝雷梁），以确保托架的稳定性。

⑺分配梁（贝雷梁）和托架节点采用U型螺栓进行连结，以防止外侧悬臂端发生倾覆事件。

⑻贝雷梁吊装时每2片组成一组，采用桁架连接。

保证贝雷梁的稳定性。

⑼支架预压重量为箱梁自重（悬出墩部分箱梁混凝土）的1.2倍。

在支架预压施工中，应密切观测结构的变形数据，发现异常变形应立即停止施工，查明原因、安全处理后方可接续施工。

⑽在托架拆除时，必须按照与安装相反的顺序由上向下逐层拆除。

⑾严格按计算工况进行施工。

即先进行0号块现浇施工，施工完毕后拆除0号块支架底模板，使底模板与混凝土底板完全脱空后，再进行1号块现浇施工。

严禁在0号块底模板未脱空的情况下进行1号块施工。

⑿施工时严格按照计算要求选用材料，注意材料的型号及力学参数，并对材料的几何特性进行复核，确保无误后方可施工。

4.附图。