支架计算书.doc.pdf
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0#钢箱梁支架计算书目录1、设计依据1.1、《钢结构设计手册》(第三版);1.2、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);1.3、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);1.4、《钢结构设计规范》(GB50017-2003);1.5、《钢结构连接节点设计手册》(第二版);1.6、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);1.7、《港口工程混凝土结构设计规范》(JTJ 267-98)。
2、结构布置型式0#钢箱梁支架采用Ф1000×10的钢管作立柱, 设Ф820×10的横向稳定联系柱,立柱间采用Ф426×6的钢管作平联(顶层平联为3工56a),上设2HN700×300的组合型钢作支撑轨道梁。
支架通过附墙联杆Ф600×10与下横梁连接,下面的平联通过联系撑Ф426×6与下横梁支架立柱相连。
具体结构布置如下图:朝鲜3、0#钢箱梁支架设计3.1、荷载分析设计荷载:·系统自重荷载;·风荷载:0#块支架搭设完成设计风速V=23.9m/s(10m处,10年重现期);箱梁滑动时工作风速V=13.8m/s(10m处,5年重现期)。
·雪荷载:0.3 kN/m²(适用于工况四)·施工荷载:2.5kN/m(沿轨道梁方向);·箱梁自重:A块——261.9t;B块——191.3t;C块——149.1t。
·桥面吊机:160t。
3.2、0#块钢箱梁施工工艺(1)浮吊在一侧顺桥向抛锚定位,将A梁段吊装设计位置。
用同样的方法将B块梁段吊装到位。
最后用浮吊将C梁段直接吊装到设计位置。
(2)浮吊移船至另一侧顺桥向抛锚定位,B、C梁段施工方法分别与前面的B、C梁段的施工方法相同。
(3)全部5块梁段全部吊装到位后用三向千斤顶精确定位调整梁段。
首先调整A梁段,满足规范要求后,与下横梁临时固结、安装侧向限位支座。
然后按照B、C、B、C顺序调整梁段标高及轴线,满足设计要求后与基准梁段焊接。
(4)0#块焊接完成后,安装斜拉索,然后安装桥面吊机进行梁段正常悬拼施工。
3. 3计算工况工况一:0#块支架搭设完成,风速横桥向作用;工况二:A、B、C单侧梁段安装到位,风横桥向作用;工况三:梁段全部安装搁置到位,风横桥向作用。
3.4荷载计算(1)恒载:系统自重荷载;钢箱梁重量标准值(按沿轴线方向均匀计算,考虑1.3不均匀系数,1.1冲击系数,各钢箱梁反力如下):工况二计算简图:(图中分布荷载q ck、q bk、q ak为标准值)工况三计算简图:(图中分布荷载q ik为标准值)(2)活载风荷载:取高度40m处风压进行计算。
设计基准风压:a 、设计风速V=23.9m/s (10m 处,10年重现期): W d1=21.29kN m =b 、工作风速V=17m/s (10m 处,5年重现期):W d220.43kN m =具体风载值详见下表:风载(kN/m)工况一 工况二 工况三 工况四钢立柱Ф1000×10 1.16 0.39 1.16 0.39 平联及附墙 0.70 0.23 0.7 0.23 顶层平联3I56 1.16 0.39 1.16 0.39 轨道梁2HN700×3001.77 0.59 1.77 0.59 桥面钢箱梁——1.474.41.473.5、结构计算(1)荷载组合:计算模型按(1.35恒载+1.4活载)进行附载(2)约束条件:附墙与下横梁铰接(释放约束Ry );柱脚固结,柱顶与轨道梁铰接;轨道梁与下横梁铰接。
(3)计算结果工况一:0#块支架搭设完成,风横桥向作用; 结构组合应力图:最大弯应力(MPa)最大轴应力(MPa)综合应力(MPa)最大位移(mm)钢立柱-17.0/18.6 -8.8 -27.0 8.7附墙-116.2/50.7 8.6 124.8 5.4未列举各构件应力均较小,强度和刚度均满足要求。
工况二:A、B、C单侧梁段安装到位,风横桥向作用;结构组合应力图:最大弯应力(MPa)最大剪应力(MPa)最大轴应力(MPa)综合应力(MPa)轨道梁2HN700×300 72.8 78 9.9 115 钢立柱Ф1000×10 -35.3 5.1 -57.8 -80.3 顶层竖支撑3工56a 16.9 2.3 -36.1 -58.0 顶层平联3工56a 20.7 2.7 11.9 45.2 平联支撑Ф426×6 -40.0 2.4 63.7 78.0 附墙横撑Ф600×10 -103.2 15.0 25.5 128.7 支架最大位移——竖直向:9.3mm,顺桥向:1.9mm,横桥向:16.0mm。
由上可知,各构件强度及刚度均满足要求。
工况三:梁段全部安装搁置到位,安装吊机,考虑风荷载及雪荷载;结构组合应力图最大弯应力(MPa)最大剪应力(MPa)最大轴应力(MPa)综合应力(MPa)轨道梁2HN700×300 136.9 94.1 22.6 162 钢立柱Ф1000×10 51.4 6.7 -95.2 -122.1 顶层竖支撑3工56a 76.0 10.7 -55.0 -132.6 顶层平联3工56a 35.2 4.4 17.9 60.6 平联支撑Ф426×6 -39.1 -2.4 83.4 104.2 附墙横撑Ф600×10 -128.0 -18.2 35.6 163.5 支架最大位移——竖直向:16.0mm,顺桥向:2.3mm,横桥向:8.3mm。
由上可知,各构件强度及刚度均满足要求。
4、钢立柱稳定性验算(1)钢立柱φ1000×10工况3下,φ1000×10钢立柱最不利内力组合:N=2961kN,M=293kN•m0.35Ii m A== 计算长度为,l 0=μl=9.09m 0/9.09/0.3526x l i λ==≈ 按b 类截面进行计算 查表得: φ=0.939根据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)5.2.2得:mx x x x 1x EX βM Nσ=+<f φA γW (1-0.8N/N')γx ——截面塑性发展系数,取1.0N ’EX ——欧拉临界力,22EX x N EA (1.1)86624kN πλ'==βmx ——等效弯矩系数,取1.0mxxx x 1x EX M NφA W (10.8N N )154.2MPa <205MPa βσγ=+'−= 钢立柱φ1000×10稳定性满足要求。
(2)顶层竖撑3工56a工况3下,3工56a 钢立柱最不利内力组合:N=2217N ,M=530kN •m0.135Ii m A==计算长度为,l 0=μl=2.406m 0/17.8x l i λ== 按b 类截面进行计算 查表得: φ=0.978根据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)5.2.2得:mx x x x 1x EX βM Nσ=+<f φA γW (1-0.8N/N')γx ——截面塑性发展系数,取1.0N ’EX ——欧拉临界力,22EX x N EA (1.1)242094kN πλ'== βmx ——等效弯矩系数,取1.0mx x x x 1x EX M NφA W (10.8N N )130.8MPa <215MPaβσγ=+'−= 顶层竖撑3工56a 稳定性满足要求。
5、柱脚埋件计算5.1、荷载设计值N=2690kN ,V=1237kN ,M =69kN.m 5.2、锚筋布置5.3、锚板受力计算锚板尺寸的确定:最不利为工况3:N=2690kN ,V=1237kN ,M =69kN.m基础对底板单位面积的压应力计算:21.921N N q mm A== 底板按三边简支,计算其单位宽度上的最大弯矩280a mm = 200b mm =0.72b a= 则: 0.0892β= 213434M qa N mm β==按最大弯矩计算底板厚度,取f=205N/mm 219.8t mm == 预埋25mm 钢板满足要求。
5.4、加劲板受力计算16块加劲板与柱身用32条竖直焊缝连接,每条焊缝需要的长度为(设hf=10mm ,双面角焊缝):max 201160.760600w w f f w f N l mm h f l h mm==⨯<== 满足要求。
取加劲板高度为400mm ,厚度为10mm 。
加劲板承受的线荷载为 384Nq mm =加劲板承受的最大弯矩为 2710.768102M ql N mm ==⨯⋅ 28.8205M MPa f MPa Wσ==<= 满足要求。
5.5、加筋板与锚板的连接焊缝计算6400w l mm = 3.10.7f ww f f N h mm l f β==∑,取10mm 。
5.6、锚筋受力计算每个锚筋锚固长度La =900mm ,直径D=32mm ,有效面积Ae =804mm 2,采用Ⅱ级钢筋,fy=300MPa按规范,锚筋总截面面积满足以下两式:z f a a NzM A z f a a Nz M f a a N V A y b r s y b r y v r s 4.04.03.14.03.0−≥−+−≥其中:ar 锚筋层数影响系数,6层为0.85a b 锚板弯曲变形的折减系数 0.60.250.80b t a d=+= av 锚筋受剪承载力系数(40.080.363v a d =−= t =25mm d = 25mm z = 1200mm (外层锚筋中心线距离) 取最不利的工况3验算:N=2690kN ,V=1237kN ,M =69kN.m0.30.433421.30.400.4s r v y r b y s r b y V N M Nz A a a f a a f zM Nz A a a f z −−≥+=−≥<实际值228401613440S A mm =⨯=>3342mm ,满足要求。
6、柱帽计算计算荷载:N=2690kN(1)井字型肋板计算不考虑柱头盲板,仅由井字型肋板受力,肋板厚10mm ,高度500mm 。
2331417106W bh mm ==⨯ 23max (33)561731024qcl M N mm γγ=−+=⨯其中: 2690000()/4 =1770N/mm ()380q =荷载由4块肋板平分 135205M MPa MPa Wσ==< 焊缝抗剪计算269000049.0160.710490MPa τ==⨯⨯⨯125MPa < 均满足要求。