0号块托架计算

0号块托架计算一、设计规范及计算标准(一)、《钢结构设计规范》(GB5007-2003)(二)、《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)根据钢结构设计规范要求，Q235钢材抗拉强度设计值[σ]=215Mpa、抗剪强度设计值[τ］=125Mpa.受压构件容许长细比[Y]=150。刚度要求：1/400角焊缝强度设计值wrf=160Mpa。二、计算模型使用有限元分析软件sap2000按照空间杆件模型进行计算。三、计算荷载1、混凝土荷载；混凝土比重取26kN/m3，墩身截面以外的箱梁砼均考虑由托架承重,同时考虑1.2的冲击系数，混凝土荷载按照箱梁截面计算成均布荷载。2、模板以及支持构件荷载①、模板模板重拟取为2.0KN/m2，每侧翼板及外侧腹板模板重取为260kN，作用于横桥向墩外托架上。由于混凝土浇筑采用分次浇筑,内模考虑腹板内侧及横隔板内侧模板，不考虑顶板底部模板，取为240kN，作用于墩间托架上。外侧横隔板模板取为70kN,作用于顺桥向墩外托架上。3、人群机具荷载：取2.5kN/m,均布于托架上。由于该荷载较大，如卸载装置（如砂箱等）不予考虑。荷载组合：计算荷载Q=1.2×(混凝土荷载+模板荷载)+1.4×人群机具荷载托架杆件自重于有限元程序计算过程中自动加入。托架受力计算时，整体荷载施加于分配梁上，分配梁再传递于主梁，经斜撑调整受力最后集中于墩身预埋锚板上。以有限元计算的杆件内力结果依据相关规范对各杆件截面、预埋锚板、焊缝等进行截面复核，以满足强度、刚度的要求。翼板受力:1.2×(混凝土荷载+模板以及支持构件荷载)+1.4×人群机具荷载=1.2*(279+260)+1.4×12×2.5=689kn加载:外挑梁29kn/m,横桥向墩外托92kN/m。作用长度1m墩间部分:腹板部分(0.8m):1.2×6.8×26×0.6+1.4×2.5×0.8×0.6=161kN/m底顶板部分1.2×(1277.1+240)+1.4×2.5×4.9×3.8=1673.55kN.由7根分配梁承重，每根239.08kN,则每延米重49kN/m顺桥向墩外托架腹板部分(0.8m):1.2×6.078×26+1.4×2.5×0.8×0.9=192kN加载:120kN/m底顶板部分1.2×(13.9×26+70)+1.4×2.5×4.9×0.9=533kN.由2根分配梁承重，每根267kN,则每延米重54kN/m四、计算结果及强度复核。1、有限元模型2、加载情况3、变形情况4、受力情况轴力剪力弯矩5、强度复核○1、分配梁工字钢20B.经计算其最大受力情况如下查表，工字钢20B截面特性如下：截面面积A=39.5c㎡，Wx=250cm3，Ix=2500cm4。Sx=146.1cm3。腹板厚tw=0.9cm正应力σ=3250.6.16cmmkNWMx=66.4Mpa[σ]=215Mpa剪应力τ=cmcmcmkNtIQSwxx9.025001.1463.6843=44.34Mpa[τ］=125Mpa结论：强度完全能够满足设计规范要求。○2、墩间纵梁工字钢36B,其最大受力情况如下：查表，工字钢36B截面特性如下：截面面积A=83.5c㎡，Wx=919cm3，Ix=16530cm4。Sx=541.2cm3。腹板厚tw=1.2cm正应力σ=3919.166cmmkNWMx=180.6Mpa[σ]=215Mpa剪应力τ=cmcmcmkNtIQSwxx2.1165302.5411.19643=53.5Mpa[τ］=125Mpa最大变形8mm,跨度3.8米，则8mm/3.8m=1/4751/400结论：强度、刚度完全能满足满足设计规范要求。○3、顺桥向工字钢25B托架。平托受力情况如下:斜撑受力查表，工字钢25B截面特性如下：截面面积A=53.5c㎡，Wx=423cm3，Ix=5280cm4。Sx=246.3cm3。腹板厚tw=1.0cm,强轴ix=9.94cm,弱轴iy=2.4cm对平托构件:正应力σ=235.5360423.1.26cmkNcmmkNANWMx=72.9Mpa[σ]=215Mpa剪应力τ=cmcmcmkNtIQSwxx0.152803.2464.15643=73.0Mpa[τ］=125Mpa对于斜撑构件，设计计算长度l=141.4cm，取弱轴iy=2.4cm则长细比γ=141.4/2.4=59。查《钢结构设计规范》(GB5007-2003)第137页得稳定系数ψ=0.813正应力σ=35.53813.02.93cmkNAN=21.4Mpa[σ]=215Mpa○4、横向托架受力情况平托受力情况斜撑受力情况对平托构件:正应力σ=235.539.41423.3.10cmkNcmmkNANWMx=32.2Mpa[σ]=215Mpa剪应力τ=cmcmcmkNtIQSwxx0.152803.2468.4643=21.8Mpa[τ］=125Mpa对于斜撑构件，设计计算长度l=113cm，取弱轴iy=2.4cm则长细比γ=113/2.4=47。查《钢结构设计规范》(GB5007-2003)第137页得稳定系数ψ=0.870正应力σ=35.53870.062cmkNAN=13.3Mpa[σ]=215Mpa结论：横桥向、顺桥向托架强度、稳定性均满足设计规范要求。五、锚板锚筋设计及计算。平托预埋锚板设计内力剪力Q=156.4kN,拉力N=60kN,弯矩M=26.1kN.m计算依据：《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)fc：砼抗压强度设计值，砼为C55，fc=25.30MPafy：锚筋抗拉强度设计值，锚筋为HRB335，fy=300MPat：锚板厚度，t=20mmd：锚筋直径，d=25mmz：外层锚筋中心间距，z=300mmαr：锚筋分为三层，αr=0.9αb：锚板的弯曲变形折减系数，αb=0.6+0.25t/d=0.8αv：锚筋的受剪承载力系数，αv=(4.0-0.08d)×(fc/fy)^0.5=0.543As1=V/(αrαvfy)+N/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=156400/（0.9×0.543×300M）+60000/（0.8×0.8×300M）+26100/（1.3×0.9×0.8×300M×0.3）=1689.1mm2As2=N/(0.8αbfy)+M/(0.4αrαbfyz)=60000/（0.8×0.8×300M）+26100/(0.4×0.9×0.8×300M×0.4)=1067.7mm2所需锚筋总截面面积As=max(As1，As2)=1689.1mm2锚筋配置采用6根B25钢筋，其截面积A=6×491mm2=2946mm2As=1699.4mm2其锚固长度la=dfftpy=0.14×96.1300×25=53.5cm。取锚固长度55cm并设置弯钩。锚板尺寸设置为300×400×20mm。斜撑锚板其计算内力V=65.9kN,N=65.9kN(压力)N0.5fcA=0.5×25.3Mpa×300mm×400mm=1518kN拟按照构造设置锚筋，采用双层4根B25钢筋αr=1.0AsyvrfaaNV3.0=MpakNkN300543.00.19.653.09.65=283mm2配置4根B25钢筋,则A=4×491mm2=1964mm2As=283mm2锚板尺寸设置为300×400×20mm故锚板、锚筋设置完全满足设计要求。六、焊缝验算。焊缝构造要求根据钢结构设计规范要求，焊脚尺寸fh不得小于1.5t,t为较厚焊件厚度。不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。锚板尺寸与平托尺寸，易知6.7mmfh12mm。故本次设计中取fh=10mm。(1)、平联托杆件与锚板焊缝计算。设计计算内力Q=156.4kN,拉力N=60kN,弯矩M=26.1kN.m平联杆件端部沿周边全部施焊a、根据工字钢受力特点，考虑其剪力全部由腹板处角焊缝承受weflhQwrfeh为角焊缝计算厚度，取为o.7fh=7mmwl为角焊缝计算长度，取为实际焊缝长度减去2fh。有f=223074.156mmmmkN=48.6Mpawrf=160Mpab、拉力与弯矩由全部焊缝承担fwefwMlhNfwrf式中、fw为焊缝截面对中性轴的截面模量.f为强度设计值增大系数，对承受静力荷载与间接动力荷载，取为f=1.22有32440.1.26628760cmmkNmmkNf=68.9Mpafwrf=195.2Mpa在综合作用处有22fffwrf有226.4822.19.68MpaMpa=74.5Mpawrf=160Mpa(2)斜撑焊缝计算设计计算内力Q=65.9kN,压力N=65.9kNa、根据工字钢受力特点，考虑其剪力全部由腹板处角焊缝承受weflhQwrfeh为角焊缝计算厚度，取为o.7fh=7mmwl为角焊缝计算长度，取为实际焊缝长度减去2fh。有f=230079.65mmmmkN=15.7Mpawrf=160Mpab、拉力与弯矩由全部焊缝承担weflhNfwrf式中、fw为焊缝截面对中性轴的截面模量.f为强度设计值增大系数，对承受静力荷载与间接动力荷载，取为f=1.22有256009.65mmkNf=11.8Mpafwrf=195.2Mpa结论：采用fh=10mm完全能够满足设计规范要求。