盖梁施工托架受力计算书(共13
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安乐塘大桥盖梁施工托架
计 算 书
2017年10月
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目 录
一、工程概述 ................................................... 错误!未定义书签。 二、计算依据 ................................................... 错误!未定义书签。 三、设计荷载及组合 ....................................... 错误!未定义书签。 四、结构建模 ................................................... 错误!未定义书签。 五、计算结果 ................................................... 错误!未定义书签。
支反力计算 ............................................... 错误!未定义书签。 托架H45a型钢验算 ................................. 错误!未定义书签。 槽36a分配梁验算 .................................... 错误!未定义书签。 工12a分配梁验算 .................................... 错误!未定义书签。 10×10cm方木验算 .................................... 错误!未定义书签。 托架稳定性计算 ........................................ 错误!未定义书签。 六、结论 .......................................................... 错误!未定义书签。
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一、工程概述
安乐塘大桥位于西景线（G214）K2571+672 处（祥临路桩号为K146+020），于2007 年12 月通车。桥梁全长，桥面总宽，车行道宽，上部结构为(+115+)m 预应力混凝土连续刚构，下部结构为钢筋混凝土双肢薄壁墩、桩基础，重力式桥台、桩基础和扩大基础。
该桥中跨跨中存在严重下挠，为了改善受力，拟在中跨跨中对应位置增设桥墩，布设支座，主桥由三跨连续刚构变为四跨（+++）m 刚构-连续组合体系，并通过在箱外腹板增设体外预应力、中跨跨中梁段设置腹板加厚层、横梁的方式来实现加固目标。中跨增设格构式桥墩布置图如图所示。
图 中跨增设格构式桥墩布置图
新增桥墩上需利用托架施工盖梁，本计算针对桥墩上的托架系统进行验算，确保其具有足够的安全性。托架的布置如图所示。
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图 托架布置图
二、计算依据
（1）《公路工程技术标准》(JTG B01-2014) （2）《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) （4）《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) （5）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D-2015） （6）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） （7）《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2012） （8）《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
三、设计荷载及组合
（1）设计荷载
根据建筑施工手册相关规定，施工阶段托架上各向施工荷载取值如下： （a）结构自重：混凝土容重按26kN/m3计算（考虑涨模系数），钢材容重按 kN/m3计算。
（b）施工人员及机具荷载：m2； （c）混凝土振捣：m2。 （2）荷载组合
根据《公路桥涵设计通用规范》，计算中，考虑以下两种状态下的荷载组合： （a）承载能力极限状态
验算支架强度及稳定性时，采用本组合下产生的效应组合值S进行计算，相应的组合系数如下：
S=支架自重＋混凝土荷载（考虑涨模系数）+×临时荷载（人群机具荷载、混凝土振捣等）
（b）正常使用极限状态
验算支架变形时，采用本组合下产生的效应组合值S，相应的组合系数如下：
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S=支架自重＋混凝土荷载（考虑涨模系数）+临时荷载（人群机具荷载、混凝土振捣等）。
四、结构建模
为了计算盖梁在现浇过程，托架各构件的应力及变形情况，本计算采用MIDAS/Civil 2015桥梁有限元程序，对支架系统进行结构建模计算。
计算时，分别考虑上部盖梁自重、支架自重、施工人员及机具、混凝土振捣荷载，分别计算在承载能力极限状态和正常使用极限状态下，支架体系各个构件的受力状况。
盖梁底膜系统由马蹄撑、分配梁F1、分配梁F2、方木和竹胶板构成；马蹄撑使用H45a型钢，分配梁F1使用槽36a型钢，分配梁F2使用工12a型钢；盖梁底模、侧模均使用10×10cm方木做背肋，厚的竹胶板作为面板加工制作。
模型共建立736个节点，1157个单元，托架整体有限元模型如图所示。
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（a）托架三维图 （b）托架正视图 b）托架侧视图
图 托架整体模型
图 托架有限元模型
五、计算结果
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支反力计算
考虑结构自重、施工人员及机具荷载、盖梁混凝土自重，承载能力极限状态下，墩柱的支反力如图所示。
图 支反力计算
由图可知，施工阶段，最不利荷载组合下，每个桥墩钢管柱的最大支反力为 kN。
托架H45a型钢验算
钢托架采用H45a型钢，，承载能力极限状态下，托架的弯曲应力和剪应力如图所示。
（a）弯曲应力（MPa）
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（b）剪应力（MPa） 图 托架系统应力图（MPa）
由图可知，承载能力极限状态下，托架最大拉应力 MPa，最大压应力 MPa，均小于钢材的容许应力190MPa，最大剪应力 MPa，小于容许剪应力110MPa。因此，托架强度强度满足要求。
图 托架系统变形图（mm）
正常使用极限状态下，托架的变形如图所示。由图可知，正常使用极限状态下，托架最大竖向变形为，小于容许值L/400=1200/400= mm。因此，托架刚度满足要求。
槽36a分配梁验算
F1分配梁采用槽36a，承载能力极限状态下，槽36a分配梁的弯曲应力和剪应力如图所示。
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（a）槽36a分配梁弯曲应力（MPa）
（b）槽36a分配梁剪应力（MPa） 图 槽36a分配梁应力图（MPa）
由图可知，承载能力极限状态下，槽36a分配梁最大拉应力 MPa，最大压应力 MPa，均小于钢材的容许应力190MPa，最大剪应力 MPa，小于容许剪应力110MPa。因此，分配梁强度满足要求。
图 槽36a分配梁变形图（mm）
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正常使用极限状态下，槽36a分配梁的变形如图所示。由图可知，正常使用极限状态下，槽36a分配梁的最大竖向变形为，小于容许值L/400=800/400= mm。因此，分配梁刚度满足要求。
工12a分配梁验算
F2分配梁采用工12a，承载能力极限状态下，工12a分配梁的弯曲应力和剪应力如图所示。
（a）工12a分配梁弯曲应力（MPa）
（b）工12a分配梁剪应力（MPa） 图 工12a分配梁应力图（MPa）
由图可知，承载能力极限状态下，工12a分配梁最大拉应力 MPa，最大压应力 MPa，均小于钢材的容许应力190MPa，最大剪应力 MPa，小于容许剪应力110MPa。因此，分配梁强度满足要求。
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图 工12a分配梁变形图（mm）
正常使用极限状态下，工12a分配梁的变形如图所示。由图可知，正常使用极限状态下，工12a分配梁的最大竖向变形为，小于容许值L/400=750/400= mm。因此，分配梁刚度满足要求。
10×10cm方木验算
盖梁底模、侧模均使用10×10cm方木做背肋，承载能力极限状态下，方木的弯曲应力和剪应力如图所示。
（a）方木弯曲应力（MPa）
（b）方木剪应力（MPa） 图 10×10cm方木应力图（MPa）
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由图可知，承载能力极限状态下，方木最大拉应力 MPa，最大压应力 MPa，均小于木材的容许应力 MPa，最大剪应力 MPa，小于容许剪应力 MPa。因此，方木强度满足要求。
图 10×10cm方木变形图（mm）
正常使用极限状态下，方木的变形如图所示。由图可知，正常使用极限状态下，方木的最大竖向变形为，小于容许值L/400=400/400= mm。因此，方木刚度满足要求。
托架稳定性计算
采用MIDAS程序的屈曲分析，考虑施工过程中支架自重，盖梁自重以及其他施工机具和人员荷载，对托架系统进行屈曲分析。计算结果表明，托架系统在施工荷载作用下，最小的失稳系数为，大于容许值4，因此，托架系统具有足够的整体稳定性。
（a）一阶失稳模态
（b）二阶失稳模态
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（c）三阶失稳模态
（d）四阶失稳模态 图 典型失稳模态（mm）
六、结论
通过本桥施工过程中支架系统的计算，分别就承载能力极限状态和正常使用极限状态两种工况下，对支架各构件的强度和刚度进行验算，得出以下结论（详细计算结果见相关章节）：
（1） 托架H45a型钢应力及变形均满足要求； （2） 槽36a分配梁应力和变形均满足要求； （3） 工12a分配梁应力和变形均满足要求； （4） 10×10cm方木应力和变形均满足要求； （5） 托架系统稳定性满足要求。
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