防护塔架 编制：校对：审核：计算书
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2013-7-25
1. 计算依据 .......................................................................................................................... 1 1.1主要规范 .................................................................................................................... 1 1.2 主要材料及材料性能 ............................................................................................... 1 2. 工程概况 .............................................................................................................................. 2 3. 防护塔架设计....................................................................................................................... 3 4. 建立模型 ............................................................................................................................ 5
4.1塔架受力分析 ............................................................................................................ 5 4.2水平风荷载计算 ........................................................................................................ 5 4.3冲击荷载计算 ............................................................................................................ 6 5. 模型分析 .............................................................................................................................. 6
5.1结构自身强度、刚度、稳定性验算 . ....................................................................... 9 5.2稳定性验算 . ............................................................................................................. 10 6. 基础验算 .......................................................................................................................... 10 7. 锚碇验算 ............................................................................................................................ 11 8. 其他加固措施..................................................................................................................... 11
1. 计算依据
1.1主要规范
1)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
2)《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 3)《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
4)《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008） 5)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 6)《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011） 7）《钢结构设计规范》 1.2 主要材料及材料性能
工字钢
角钢
2. 工程概况
沪昆客专某特大桥位于云南省曲靖市马龙县境内，起讫里程为D1K1064+436.587～D1K1065+335.15，全桥长898.563m ，中心里程为D1K1065+029，主墩16#墩～17#墩，孔跨结构为（60+100+60）m 连续悬浇梁，以40°角斜跨贵昆既有线， 采用沿既有线两侧进行悬臂浇筑施工，平行转体40°合拢施工。16#墩高14.5m ，17#墩高13.5m ， 连续梁块中支点处梁高7.85m 。
为减少悬臂施工队既有线造成影响，根据设计要求对靠既有线一侧进行全封闭防护。单侧防护长度110米，高度27米。50米设置一道沉降缝，相关位置关系如图1：
3. 防护塔架设计
原设计只要求对既有线进行全封闭防护，并作出了防护塔架的示意图，为增加塔架抗倾覆刚度，将塔架基础修改为井字形基础，并增加了抗倾覆风缆，对于基础中受拉一侧的基础进行锚杆注浆加固处理。具体做法见下图2、图3。
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图3
12钢筋网，与钢筋锚杆连防护塔架主要采用140mm 工字钢作为竖向受力杆件，纵距5米，所有横向、剪刀撑采用L75角钢进行连接。塔架采取阶梯塔状结构形式，最高一节挂密目网，塔架横向间距0.9m ，防倾覆风缆每隔10m 设置一道，基础类型如图4：
140mm工字钢
II
50基础断面图
基础平面布置图
4. 建立模型
采用midas Civil 进行建模分析，竖向杆件140mm 工字钢采用梁单元建立模型，中间支撑角钢采用桁架单元建立。截取塔架10米为分析对象，边界条件主要考虑下部限制全部六个自由度，模拟悬臂杆件，荷载主要考虑风荷载、自重、冲击荷载。
4.1塔架受力分析
垂直方向主要为塔架自身重力
水平方向主要有风力荷载及考虑密目网最大贯穿力5kg 在1m 高度产生的水平冲击力。
4.2水平风荷载计算
根据《建筑施工脚手架构造与计算手册》查表得知，基本风压取昆明
地区50年一遇标准值0.3KN/m2, 风压高度变化系数取1.42，密目式安全立网挡风系数，根据《建筑施工脚手架构造与计算手册》查表1-30，2300网目密度挡风系数0.841。风荷载体型系数（纵距、步距按照角钢1.8*1.8m搭设计算） μ=1. 3ϕ=1. 3⨯0. 841=1. 09，
风荷载标准值：ωk =0. 7μz μs ωo =0. 7⨯1. 42⨯1. 09⨯0. 3=0.. 33KN /m 2。
4.3冲击荷载计算
水平冲击荷载取N =5⨯9. 8=0. 049KN ，荷载作用位置模拟最不利荷载位置，考虑最顶端受力。
5. 模型分析
图5 模型图
图 6 反力图
图 7 位移图
图 8 梁单元内力图
图 9 桁架单元内力图
图 10 桁架单元应力图
图11梁单元应力图
5.1结构自身强度、刚度、稳定性验算
根据分析结果显示，最大位移为顶部弦杆交叉257
号节点位置，
属于571号单元，主要是在自重作用下产生的竖向位移，0.386mm
5.2稳定性验算
考虑5种模态，在自重、风荷载、冲击荷载的共同作用下，屈曲分析如下图：
图12 整体结构屈曲分析图
根据计算结果显示，临界荷载系数为1.084E+013远远大于规范要求的4的系数。
6. 基础验算
根据模型分析结果，最大反力出现在中间竖向工字钢底部，及153号节点位置，最大反力为13.521KN ，工字钢底部焊接0.3*0.3m的钢板垫脚，截面面积为
0.09，基底应力
为
p=13.521/0.09=150kpa
7. 锚碇验算
按照重力式锚碇进行验算，埋深1.5米，土壤容重为17.5KN/m3，一个锚碇近似为1*1.2*1.5m的矩形尺寸，容重按照26Kn/m3 锚碇间距为10m 一道，采用14mm 钢丝绳与塔架连接。锚碇及土壤重量为g=26*1*1.2*1.5+17.5*1.2*1.5*1.5=94.05KN.
不考虑钢丝绳重力产生的水平拉力，按照水平风荷载全部由锚碇承担考虑，同时也不考虑锚杆的抗拔力，预留足够的安全系数。
根据模型中反力合力FY=90.496KN,为10米范围内的塔架水平风荷载为H=90.496KN。
钢丝绳与地面夹角按照45度考虑，即g>H即可。
8. 其他加固措施
（1）连续梁悬臂浇筑施工期间，已经完成的节段在顶部与防护塔架用50钢管进行焊接，每隔3-5米设置一道。
（2）工字钢竖向连接采用法兰螺栓连接。增强工字钢之间的连接强度。
（3）面向既有线一侧，为增加塔架的整体抗倾覆能力，基础浇筑成井字形基础，并在基础挑出部位用工字钢与防护塔架连接，角度45度。在远离既有线一侧基础下部除了与其他部位一直的措施外，另行增加梅花布置的22钢筋锚杆，注浆加固。