新建鐵路客運專線連續(xù)箱梁掛籃計算書.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除目 錄第1章 設計計算說明31.1 設計依據(jù)31.2 工程概況31.3 掛籃設計31.3.1 主要技術參數(shù)31.3.2 掛籃構(gòu)造41.3.3 掛籃計算設計荷載及組合4第2章 掛籃底籃及吊桿計算62.1 1#塊重量作用下底籃各項計算指標62.1.1 腹板下面加強縱梁的計算62.1.2 底板下普通縱梁的計算72.2下托梁計算82.2.1底拖前托梁（按最重塊計算）82.2.2底模后托梁11第3章 主構(gòu)架計算123.1主桁架計算123.1.1主桁架結(jié)構(gòu)如下圖123.1.2 斷面檢算133.2后錨桿，后錨扁擔梁檢算163.2.1后錨扁擔梁計算163.2.2主桁架銷軸強度檢算173.2.3銷孔拉板的計算173.3掛籃抗傾覆系數(shù)計算183.4頂橫梁檢算18此文檔僅供學習與交流第1章 設計計算說明1.1 設計依據(jù)新建鐵路客運專線施工圖；鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GBJ17-88；橋梁工程、結(jié)構(gòu)力學、材料力學；其他相關規(guī)范手冊。1.2 工程概況本主橋為鐵路客運專線連續(xù)箱梁，主橋橋跨組成為64+64m的單箱單室連續(xù)梁。箱梁頂寬12.2m，翼緣板長2.75m，支點處梁高7.50m，跨中梁高4m，梁高及底板厚按二次拋物線變化。腹板厚90cm（支點）至45cm折線變化，底板厚度為90cm至42cm按直線線性變化，頂板厚度40cm。箱梁0#塊梁段長度為12m，直線段長度為5.75m；掛籃懸臂澆注箱梁最重塊段為5#段，其重量為165.6噸，1#段重為1164.5噸。該特大橋箱梁懸臂澆注段采用菱形掛籃施工。施工荷載：施工掛籃、機具、人群。1.3 掛籃設計1.3.1 主要技術參數(shù)鋼彈性模量Es2.1105MPa；材料強度設計值：Q235鋼 厚度或直徑16mm，f=215N/mm2，fV=125 N/mm2厚度或直徑1640mm，f=205N/mm2，fV=120 N/mm2Q345鋼 厚度或直徑16mm，f=310N/mm2，fV=180 N/mm2厚度或直徑1640mm，f=295N/mm2，fV=170 N/mm2高強精軋螺紋鋼25(JL785)，極限強度f=980Mpa，屈服強度fV=785Mpa；張拉千斤頂為：YC60A型千斤頂；1.3.2 掛籃構(gòu)造掛籃為菱形掛籃，菱形架片由236a 普通熱軋槽鋼組成的方形截面桿件構(gòu)成，前橫梁由雙工40b型鋼組成，底籃前托梁由2I36a 普通熱軋槽鋼組成，底籃后托梁由2I36a 普通熱軋槽鋼組成，底籃腹板下縱梁為HN350*175*7*11型鋼，吊桿采用32精軋螺紋鋼。主桁系統(tǒng)重13.5t、前橫梁3.8t，行走系統(tǒng)重4.06t、底籃14.5t（包括底模重）、側(cè)模重13.6t、內(nèi)模系統(tǒng)重6.7t、端模重0.5t（估算），外側(cè)模吊提梁、吊桿重2.44t，整個掛籃系統(tǒng)重62.1t。1.3.3 掛籃計算設計荷載及組合 荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆筑時脹模等系數(shù)的超載系數(shù)：1.05；澆筑混凝土時的動力系數(shù)：1.2；掛籃空載行走時的沖擊系數(shù)1.3；澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0。作用于掛籃主桁的荷載箱梁荷載：箱梁荷載取1#塊計算。1#塊段長度為3m，荷載為1540kn施工機具及人群荷載：2.5kN/m2；掛籃自重（不含行走及主桁架系統(tǒng)）：6210kn；荷載組合荷載組合：混凝土重量+超載+動力附加荷載+掛籃自重+人群和機具荷載；荷載組合：掛籃自重+沖擊附加荷載；荷載組合用于主桁承重系統(tǒng)強度和穩(wěn)定性計算，荷載組合用于掛籃系統(tǒng)行走算。第2章 掛籃底籃及吊桿計算2.1 1#塊重量作用下底籃各項計算指標由于最重段5#段重量與1#段重量相差不多，因為1#段節(jié)段長度為3米，明顯受力較5#段不利，計算時以1#段計算，但荷載取5#段荷載（二者相差11kn）1#塊梁段長度為3m，重量為1645kn，施工機具及人群荷載2.5kPa恒載分項系數(shù)K1=1.2；活載分項系數(shù)K2=1.4。2.1.1 腹板下面加強縱梁的計算箱梁梁段兩端高度分別為7.15m和6.776m取6.963m.加強縱梁間腹板寬80cm（每邊由4片加強縱梁承受），加強縱梁間距為0.2m，模板重量按1.46kN/m2計，模板荷載為：q2=1.46*1*1.2=1.752kn/m人群及機具荷載為：q3=2.5*1.0*1.4=3.5kn/m傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q4=4*1.01.4=5.6kn/m混凝土線性荷載為：q1=6.963*0.8*3*26*1.2*1/3=173.8kn/m1#塊每根加強縱梁上的均布荷載為：q=(q1+q2+q3+q4)/4=46.16kn/m加強縱梁的受力及計算模型如圖2-1所示:圖2-1 縱梁受力模型支點反力分別為：RA=86.223KNRB=52.257KN最大彎矩為Mmax=123.64KNm加強縱梁選用HN350*175*7*10型鋼，截面特性參數(shù)為：A=6366 I=137000000 W=782857則：f=160N/mm2 ,滿足要求。 根據(jù)上述模型計算結(jié)果可得，縱梁在荷載作用下產(chǎn)生的最大豎向撓度為：5300/500=10.6mm，設計中該縱梁在長度方向上均布設加勁板，加強整體剛度。變形能滿足整體變形要求。2.1.2 底板下普通縱梁的計算計算普通縱梁強度底板荷載由6根普通縱梁承受?；炷梁奢d： q1=0.8265*5.1*26*1.2=131.51KN/m模板重量按0.9kN/m2計，模板荷載為：人群及機具荷載：傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載： 每根普通縱梁上的均布荷載為： q=(q1+q2+q3+q4)/6=30.57KN/m,小于腹板處縱梁均布荷載。建立力學模型，計算得：支點反力RA=57.1KNRB=34.6KN最大彎矩Mmax=81.879KN/m則 ，滿足要求。普通縱梁最大變形為：5300/500=10.6mm，可滿足整體變形要求。由以上計算可知，普通縱梁應力強度和變形條件均滿足要求。2.2下托梁計算2.2.1底拖前托梁（按最重塊計算）荷載：前托梁承擔底部荷載的45%底托系統(tǒng)G1=14.5t1045/6.7=9.74kN/m混凝土除頂板外的重量都由底模系統(tǒng)承擔，則腹板處的荷載=46.16*4/0.8+9.74=240.54KN/M底板處的荷載=30.57*6/5.1+9.74=45.7KN/m受力圖如下：前托梁彎矩圖(單位:kNm)前托梁剪力圖(單位:kNm)計算得：Mmax=70.294KN/m支點反力R1=121252N，R2=220257N 前托梁采用2I36a普通熱軋槽鋼， 截面形式如圖 查表知36a槽鋼組成的箱形結(jié)構(gòu)截面特性參數(shù)為： ，滿足要求。撓度滿足要求采用32精扎螺紋，屈服極限785Mpa。驗算吊桿強度，滿足要求。前托梁的最大剪應力：,滿足要求，由于抗剪強度遠小于許用剪應力，所以可以忽略不計。2.2.2底模后托梁荷載：后托梁承擔底部荷載的55%故，后托梁的彎應力、變形均為前托梁的1.22倍前、后托梁的強度剛度均滿足設計要求！第3章 主構(gòu)架計算3.1主桁架計算3.1.1主桁架結(jié)構(gòu)如下圖 荷載元素：最大梁段重量取1660kn掛籃自重621kn人員、機具合計25kn因梁體前后為變截面，前輕后重，為安全計，前吊點受力取總荷載一半計算，則P0=（1660+621+25）/2=1153kn，單片桁架受力為：P=1153/2=576.5kn.建立模型，得出主桁架各桿件軸力圖如下圖主桁架軸力圖3.1.2 斷面檢算由上可知，AC桿所受拉力最大，為1005.7kn。由于斷面相同，CD桿所受拉力小于AC桿，只需檢算AC桿。其他桿件受壓，全部需要檢算。桿件斷面圖如下圖：主桁架斷面圖為2*36a槽鋼和10mm鋼板焊接而成。其截面性質(zhì)如下：Ix=23740cm4 Wx=1320cm3 Iy=19203cm4 A=121.8cm2AC桿檢算最大正應力=N/A=1010/121.8=82.92Mpa此桿件只受拉，無需檢算其他項目，滿足要求。AB桿檢算此桿件為受壓桿件，需要檢算穩(wěn)定性。截面性質(zhì)計算：rx=(Ix/A)1/2=(23740/121.8)1/2=13.96cm，ry=(Iy/A)1/2=(19203/121.8)1/2=12.56cm.穩(wěn)定性計算，自由長度面內(nèi)lx=0.8l0=0.8*465=372cm面外ly=l0=465cm.對x軸的壓彎穩(wěn)定性計算：x=lx/rx=372/13.96=26.65,查表得=0.948則N/*A=807*103/（0.948*121.8*10-4）=69.9Mpa滿足要求。對y軸壓彎穩(wěn)定性計算：y=ly/ry=465/12.56=37,查表得=0.91則N/*A=807*103/（0.91*121.8*10-4）=72.8Mpa滿足要求。BC桿檢算此桿件為受壓桿件，需要檢算穩(wěn)定性。穩(wěn)定性計算，自由長度面內(nèi)lx=0.8l0=0.8*350=280cm面外ly=l0=350cm。對x軸的壓彎穩(wěn)定性計算：x=lx/rx=280/13.96=20.05,查表得=0.97則N/*A=607.5*103/（0.97*121.8*10-4）=51.42Mpa滿足要求。對y軸壓彎穩(wěn)定性計算：y=ly/ry=350/12.56=27.87,查表得=0.943則N/*A=607.5*103/（0.943*121.8*10-4）=52.89Mpa滿足要求。BD桿檢算此桿件為受壓桿件，需要檢算穩(wěn)定性。穩(wěn)定性計算，自由長度面內(nèi)lx=0.8l0=0.8*602=481.6cm面外ly=l0=602cm。對x軸的壓彎穩(wěn)定性計算：x=lx/rx=481.6/13.96=34.5,查表得=0.92則N/*A=991.8*103/（0.92*121.8*10-4）=88.5Mpa滿足要求。對y軸壓彎穩(wěn)定性計算：y=ly/ry=602/12.56=47.93,查表得=0.86則N/*A=991.8*103/（0.86*121.8*10-4）=94.68Mpa滿足要求。最大撓度D點最大，為fc=15.6mm.支反力：RA= -P*490/465= -607.5kn RB=P*955/465=1184kn.經(jīng)檢算，主桁架滿足使用要求。3.2后錨桿，后錨扁擔梁檢算3.2.1后錨扁擔梁計算后錨系統(tǒng)承受支反力RA，有3根扁擔梁承受，每根扁擔梁由2根32精軋螺紋鋼錨固在梁體上，考慮到安裝松緊等因素，取不均勻系數(shù)為1.5，共6根精軋螺紋鋼，則每根受力為：N=RA/6=101.3kn,拉應力=*N/A=（1.5*101.3）/（8.04*10-4）=189Mpa=750Mpa其中A=8.04*10-4為精軋螺紋鋼截面積，精軋螺紋鋼容許應力=750Mpa。安全系數(shù)K=750/189=3.968后錨扁擔梁共有3根，則每根平均受力為：N1=*RA/3=304kn.受力簡圖如下圖4：建立模型，得出最大彎矩M=118kn*m最大剪力Q=165kn。后錨扁擔梁受力簡圖后錨扁擔梁由2根32b槽鋼組焊而成，其截面性質(zhì)如下：Ix=8144cm4, Wx=2036cm3, A=110.2cm2, S*=302.5cm3則有彎曲正應力=M/*Wx=118*103/(1.05*2036*10-6)=55.2Mpa剪應力：=QS*/It=165*103*426*10-6/(2*8144*10-8*9*10-3)=47.95MpaNmax=1010kn（AC桿）滿足要求。3.2.3銷孔拉板的計算 銷孔壁承壓應力驗算 銷孔的直徑是D=80mm=224Mp所以=56mm由于是兩邊同時承受力，所以一邊銷孔拉板厚度是28mm所以連接板采用20mm,再在槽鋼內(nèi)壁加上一塊16mm的補強板。3.3掛籃抗傾覆系數(shù)計算澆注混凝土時，后錨總受力最大，以此確定掛籃的抗傾覆系數(shù)。后錨受力F=前吊點受力P0=1215kn,后錨由12根32精軋螺紋鋼，則單根吊桿受力為:F后=F/12=1215/12=101.25kn后錨桿截面積A=3.14*162=8.04cm2max=F后/A=101.25/8.04=125.93Mpa.32精軋螺紋鋼=750Mpa.則抗傾覆系數(shù)K=/=750/125.93=5.95。3.4頂橫梁檢算頂橫梁采用2 H500*200*10組合成“II”形截面。截面特性如下：截面抵抗矩 Wx3827.68 cm3截面塑性發(fā)展系數(shù)x1.05截面半面積矩Sx3466.000cm3截面面積 A228.46cm2截面慣性矩 Ix95692cm4受力計算頂橫梁承受前吊帶傳遞的吊力，前吊帶為32 精軋螺紋鋼。計算時假設32 精軋螺紋鋼分別承受內(nèi)外模板的重量和前下橫梁傳遞的力，此處均應考慮1.2 的沖擊系數(shù)。最不利工況確定：當澆筑1#梁段時，梁段受力最大，此時確定為最不利工況，計算得Mmax=24