特大桥墩身模板桁架计算

瓯海大道东延及枢纽集散系统工程（滨海大道高架桥梁工程）墩身模板、支架计算书中交一公局瓯海大道东延及枢纽集散系统工程项目经理部2014年6月目录一、本标段墩身结构形式 (3)二、设计依据 (4)三、计算参数 (4)一）结构参数 (4)二）荷载参数 (6)四、墩身模板设计 (6)一）墩身模板设计 (6)二）、墩身模板验算 (7)（一）荷载计算 (9)（二）检算标准 (9)（三）面板验算 (9)（四）内肋验算 (10)（五）外肋验算 (10)（六）边角对拉螺杆计算 (14)（七）对拉角件计算 (14)三）墩身模板验算结论 (15)五、墩身横梁模板、支架设计 (15)一）横梁结构尺寸 (15)二）横梁支架设计 (15)三）横梁模板验算 (15)（一）荷载计算 (15)（二）底、侧模板面板验算 (16)（三）侧模板内肋验算 (17)（四）侧模外肋验算 (17)（五）对拉螺杆计算 (18)（六）横梁支架模板验算 (18)（七）立杆稳定性计算 (20)四）横梁模板支架验算结论 (22)一、本标段墩身结构形式本工程主线采用双柱花瓶式墩，单柱花瓶墩，根据高度和截面形式的控制要求，挑选共14种形式墩柱，墩柱形式如下。

从表中可知，墩高为12m以下采用一次浇筑，12.5～20m以下两次浇筑。

本计算书墩身模板按以下最不利形式计算并确定模板结构形式：立柱模板验算汇总表二、设计依据1、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011；2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86；3、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008；4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；5、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011；6、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008；7、《简明施工计算手册》；8、《实用建筑结构静力计算手册》；9、《路桥施工常用数据手册》； 10、《建筑施工计算手册》； 11、《路桥施工计算手册》；12、《瓯海大道东向延伸及枢纽集散系统（瓯海大道东延立交及立交以南段）工程》两阶段施工图设计三、计算参数一）结构参数1、混凝土容重3/25m KN c =γ，钢筋混凝土容重3/26m KN =γ;2、混凝土浇筑速度h m v /0.3=（按最小断面1.7m×1.7m ，每罐车9m 3计算） 混凝土初凝时间()()h T t .51525200152000=+=+=外加剂修整系数0.11=β[不掺加具有缓凝作用的外加剂]，混凝土坍落度影响修正系数15.12=β【《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008】P143、6mm 厚钢板截面模量（每延米）W=6.0cm 3，惯性距（每延米）I=1.8cm 4，弹性模量E=2.1×105 MPa ，容许应力[σ]=140MPa ，MPa 85][=τ，允许抗拉、抗压和抗弯强度2/215m KN f =，允许抗剪强度2/125m KN f V =，重力密度78.5KN/m 3（取1米宽计算重力密度0.47KN/m 2）；4、［8型钢腹板厚度d=5mm ，截面模量W=25.3cm 3，惯性距I=101.3cm 4，半截面面积距S z =15.1cm 3，截面积A=10.24cm 2，弹性模量E=2.1×105 MPa ，自重q=0.0804KN/m ，容许应力[σ]=140MPa ，MPa 85][=τ，允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =，允许抗剪强度2/120m KN f V =；5、［16b 型钢腹板厚度d=8.5mm ，截面模量W=116.8cm 3，惯性距I=934.5cm 4，半截面面积距S z =70.3cm 3，截面积A=25.15cm 2，弹性模量E=2.1×105 MPa ，自重q=0.1975KN/m ，容许应力[σ]=140MPa ，MPa 85][=τ，允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =，允许抗剪强度2/120m KN f V =；6、[20b 型钢腹板厚度d=9mm ，截面模量W=191.4cm 3，惯性距I=1913.7cm 4，半截面面积距S z =114.7cm 3，截面积A=32.83cm 2，弹性模量E=2.1×105 MPa ，自重q=0.258KN/m ，容许应力[σ]=140MPa ，MPa 85][=τ，允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =，允许抗剪强度2/120m KN f V =；7、[22a 型钢腹板厚度d=7mm ，截面模量W=218cm 3，惯性距I=2394cm 4，半截面面积距S z =127.6cm 3，截面积A=31.8cm 2，弹性模量E=2.1×105 MPa ，自重q=0.25KN/m ，容许应力[σ]=140MPa ，MPa 85][=τ，允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =，允许抗剪强度2/120m KN f V =；8、[25b 型钢腹板厚度t=12mm ，截面模量W=289.6cm 3，惯性距I=3619.5cm 4，半截面面积距S z =173.5cm 3，截面积A=39.91cm 2，弹性模量E=2.1×105 MPa ，自重q=0.3133KN/m ，容许应力[σ]=140MPa ，MPa 85][=τ，允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =，允许抗剪强度2/120m KN f V =；9、螺杆ф30截面积S=706.9mm 2，容许应力[σ]=140Mpa ，允许抗拉强度2/205m KN f bt =。

1#、2#墩身翻模计算书1．计算分析根据施工设计，分别对翻模结构进行整体建模计算，计算采用MIDAS civil 有限元分析软件进行计算。

计算标准参见《钢结构设计规范》、《路桥施工计算手册》。

2. 计算说明通过迈达斯计算软件对现浇托架进行整体建模计算，计算内容为构件的轴向应力，剪切应力，弯曲应力，变形量等，主要计算构件为：侧模板模板：竖肋[10槽钢；横肋10mm钢板；纵向连接板12mm钢板；外拉杆锚固梁2[16；内拉杆锚固梁2[12；面板：厚度5mm，；拉杆φ30mmQ235钢：[]Mpa140=轴σ，[]Mpa145=σ，[]Mpa85=τ边界条件介绍连接：各种连接均采用弹性连接中的刚性连接。

荷载：砼重按砼24kN/m3计，模板托架结构自重由软件自动计算。

工况：设置一个工况：第一个工况：浇筑状态，浇筑上两层4.5m混凝土，最底下一层最为承重结构，主要由拉杆承重，上两层拉杆承受侧压力荷载。

3.工况1：3.1计算模型图3.1-1 midas模型图边界3.2砼荷载取值计算4.5m高砼浇筑侧向压力荷载+模板托架自重（软件自动计算）+人员机具荷载（1）根据混凝土浇筑速度以及浇筑温度，计算按下图对侧面模板施加水平荷载。

荷载值单位：kN/m2。

60.060.04-3 midas 腹板侧模荷载布载荷载值(kN/m2)（2）、人员机具施工荷载：2.5kN/m23.3.计算分析3.3.1侧面模板计算分析侧面模板最大位移挠度变形1mm＜1.5mm，满足要求。

图3.3.1-1 侧面模板最大位移挠度变形计算3.3.2竖横肋计算分析计算竖肋最大组合应力63MPa，满足要求。

图3.3.2-1 竖横肋最大组合应力计算计算竖肋最大位移挠度变形0.75mm＜L/400=1MM，满足要求。

图3.3.2-2 竖横肋最大位移挠度变形计算3.3.3拉杆锚固梁计算分析计算拉杆锚固梁最大组合应力30MPa，满足要求。

图3.3.3-1 拉杆锚固梁最大组合应力计算计算拉杆锚固梁最大位移挠度变形0.2mm＜l/400=1mm，满足要求。

脚手架计算书1.总述及人行脚手架的介绍人行脚手架按六米一段用钢管拼装成一个网架结构，网架上下方框均用/ 80*80*8角钢加工成一个整体并与钢管焊接；在网架中间安装用角钢做的人行爬 梯,踏步长为4.2m ,宽为0.8m,称为单个脚手架。

钢管采用型号为© 48x 3.5mm 步距为2.0m,立杆纵距1.25m,立杆横距为1.05m 。

脚手板在小横杆上，人行踏步 爬梯的一端与大横杆连接，另一段与角钢连接。

各分段之间通过 © 16x 50mm 螺栓连接。

人行脚手架在后场加工成型，加工尺寸为（长*宽*高）：5m*3m*6m 在单个脚手架上的每个面上均设置对角线剪刀撑。

长宽方向分别设置5排和4排钢 管，每6米段分为3层。

结构示意图见图2.人行脚手架的计算2.1小横杆的计算：小横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，施工均布荷载取 2.0kN/m 2。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形 2.1.1均布荷载值计算小横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.25 X .0/3=0.083kN/m人行脚手架俯视图人行脚手架侧面图 人行脚手架及踏步平面图（1:10）活荷载标准值Q=2.00X1.0/3=0.667kN/m静荷载的计算值q i=1.2 E.038+1.2 0<083=0.145kN/m活荷载的计算值q2=1.4 %.667=0.934kN/mq q 4 小横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)小横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)2.1.2强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩跨中最大弯矩计算公式如下：2 2M1ma x= 0.08q1i 0.10q2i跨中最大弯矩为2M1=(0.08 >0.145+0.10 0.934) K02=0.105kN.m支座最大弯矩计算公式如下：M2max 八O/gl2一0.1 1為2支座最大弯矩为2M2= - (0.10 >145+0.117 0934) >02=-0.124kN.m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算："0.124 106/5080.000=24.39N/mm2v f=205n/mm2，满足要求!2.1.3挠度计算最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下：静荷载标准值 q i =0.038+0.053=0.091kN/m 活荷载标准值q 2=0.700kN/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度4 5 V=(0.677 &145+0.990 0.667) W 004/(100 2.06 X 05xi21900)=0.302mm 大横杆的最大挠度小于1000/150,满足要求！ 2.2大横杆的计算：大横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，人行踏步的一断搭接在角钢/ 80*80*8上，一端搭接在大横杆上，单个踏步的重量按 2Kh 计算，活荷载取 3.0kN/m 2。

2.5.2 桁架结构的分类：
一、根据维数分类 1. 平面（二维）桁架（plane truss） ——所有组成桁架的杆件以及荷载的作 用线都在同一平面内
2. 空间（三维）桁架（space truss） ——组成桁架的杆件不都在同一平面内
二、按外型分类 1. 平行弦桁架 2. 三角形桁架
3. 抛物线桁架
对称结构受对称荷载作用, 内力和反 力均为对称:
E 点无荷载,红色杆不受力
FAy
FBy
对称结构受反对称荷载作用, 内力和 反力均为反对称:
垂直对称轴的杆不受力
FAy
FBy
对称轴处的杆不受力
2.5.4
截
面
法
截取桁架的某一局部作为隔离体，由 平面任意力系的平衡方程即可求得未知的 轴力。 对于平面桁架，由于平面任意力系的 独立平衡方程数为3，因此所截断的杆件数 一般不宜超过3
4. 梯形桁架
三、按几何组成分类 简单桁架 （simple truss）
联合桁架 （combined truss）
复杂桁架 （complicated truss）
四、按受力特点分类：
1. 梁式桁架
2. 拱式桁架
五、计算方法 １.结点法 2.截面法 3.联合法
六、结构计算的技巧应用 在用结点法进行计算时，注意以下三点，可 使计算过程得到简化。 1.相似三角形的应用 在计算中，经常需要把斜杆的内力S分解为水 平分力X和竖向分力Y。设斜杆的长度为L,其水 平和竖向投影的长度分别为Lx和Ly,则由比例关 系可知：
Hale Waihona Puke YSαX L Ly
α
S
Lx
S X Y L Lx Ly
2. 结点单杆 以结点为平衡对象能仅用一个方程 求出内力的杆件，称为结点单杆（nodal single bar）。 利用这个概念，根据荷载状况可判断此杆内力是 否为零。 3. 零杆 零内力杆简称零杆（zero bar）。