福建福州至平潭铁路(48 80 48)m连续梁三角挂篮检算书(最新)
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福建福州至平潭铁路新建工程悬浇梁三角挂篮检算书(48m+80m+48m)福建东昇建设有限公司二○一五年八月目录1、工程概况: (1)2、设计依据: (1)2.1大桥施工图设计计算依据: (1)2.2挂蓝构造: (1)3、挂篮检算: (2)3.1检算依据: (2)3.2检算说明: (3)4、检算内容: (4)4.1荷载计算: (4)4.2软件分析 (6)4.3计算结果 (7)5、结论与建议 (17)6、挂篮主要部件的结构 (18)福州至平潭新建铁路悬浇梁三角挂篮检算书(48m+80m+48m)1、工程概况:福州至平潭铁路新建工程48m+80m+48m预应力混凝土连续梁,其梁体为单箱单室、变截面结构,箱梁顶宽12.2m,斜腹板,端支座处及跨中梁体高度为3.8m,支点处梁高6.5m,悬浇段箱梁底板厚度100cm至50cm,腹板厚度由100cm变至50cm,顶板厚度为34cm;最重段为1号段,悬浇段共10段采用挂篮对称悬臂浇筑,支墩及边墩采用支托架进行浇筑,合龙段采用吊篮作为承重结构进行施工。
2、设计依据:2.1大桥施工图设计计算依据:<<桥涵施工技术规范>>、<<钢结构设计规范>>GBJ17-88、<<实用土木工程手册>>、<<简明施工计算手册>>;2.2挂蓝构造:根据工程特点及箱体结构,挂篮设计为三角挂篮,桥面三角桁架为二片,挂篮主要由桥面承重结构、悬吊系统、走行系、锚固系统,内模系统、外模系统和底模系统等七大系统组成,具体结构如下;行走系2.3挂篮说明:1)主桁架采用三角结构,立杆杆件主要由双拼32B工字钢及钢板组合而成,前、后斜杆由钢板及28B槽钢背扣组成如右图,纵梁主要由45B双拼工字钢组成,两片三角架由横联杆件栓接而成,其整体结构刚度大、重量轻。
2)悬吊系统采用930MPa直径32精轧钢及10墩手拉葫芦相结合的方式进行。
3)行走系挂篮走行采用前滚后滑方式,前支点为滚轮结构,后支点为滑动结构。
桁架移动由2台20吨液压千斤顶利用锚固在竖向精轧钢筋上的钢绞线,顶推纵梁最后段,从而达到行走的目的。
4)主要受力杆件,内、外滑梁均采用双拼32B工字钢;上横梁、前托梁、后托梁均采用40B双拼工字钢组成;后横梁采用32B双拼工字钢组合而成;底模系边纵梁及中纵梁均采用28B工字钢组成;内外滑梁、销座及滚轮则为组合件;内模花架则利用20槽钢焊接组合而成,其它杆件详见附件:挂篮设计图。
3、挂篮检算:3.1检算依据:1.《福州至平潭铁路悬浇梁(48+80+48)m连续刚构挂篮设计图》;2.《福州至平潭铁路悬浇梁(48+80+48)m连续刚构施工图》;3.《钢结构设计规范》(GB50017-2003);4.《铁路桥涵工程施工安全技术规程》(TB10303-2009)。
3.2检算说明:1.设计计算中假定荷载分别通过内、外模传递给内、外模滑行梁和通过底模传递给底模纵梁,内外模滑行梁再将荷载传递给已浇梁段和前上横梁,底模纵梁则通过前、后托梁将荷载传递给已浇梁段和前上横梁,前上横梁再将荷载传递给三角桁架;2.由于挂篮前横梁与内、外模滑行梁及底模前托梁仅通过悬吊系统相连接,计算时按各子结构分别计算。
计算顺序为先对底模、内模和外模系统进行结构计算,得出各吊点支撑反力,再将各吊点支撑反力作为外力对前横梁计算,得出其支撑反力,最后将前横梁支撑反力作为外力对主桁架系统进行计算;3.各结构计算均按平面梁杆件和平面桁架体系简化计算;4.混凝土容重26.5kN/m3;动载系数1.2;施工人员及施工机具荷载:2.5kN/m2;Q235钢:E=2.06×105,[σ]=170MPa,[σw]=190MPa,[τ]=85MPa、精扎螺纹钢筋(d=32): fpk=930Mpa,pd=770MPa;挠度容许值:l/400。
挂篮前端位移≤20mm;安全系数:吊带和锚固系统大于2,其它大于1.2;40Cr圆钢:E=2.06×105 MPa,[σ]=500MPa,[τ]=280MPa,荷载计算过程中,每端考虑3.5t的防护荷载。
5. 《福州至平潭铁路悬浇梁(40+70+40)m连续刚构挂篮设计图》及《福州至平潭铁路悬浇梁(43+70+43)m连续刚构挂篮设计图》的箱体截面、结构尺寸及悬浇段混凝土重量均小于80m梁体,悬浇段承重结构仍然为采用三角挂篮,且挂篮的各个部件用钢与80m悬浇梁一致,因此在挂篮验算过程中,只验算80m悬浇梁的挂篮,验算结构符合要求的话,其70m挂篮验算落去。
6.挂篮各部件截面特性见下表:各部件截面材料及特性构件材料截面积(mm2)惯性矩(mm4)I x I y主桁立杆Q235 2I32b 14707 232594000 73737400 主桁斜杆Q235 2[25b 9127 102402000 8564640 主桁水平杆Q235 2I45b 22284 22284 675378000 前横梁Q235 2I40b 18818 455743000 111401000外滑梁Q235 2I32b+2块240mm×10mm钢板19507 363314000 96777400内滑梁Q235 2I32b 14707 232594000 73737400 前后托梁Q2355 2I40b 18818 455743000 111401000 底模纵梁Q235 I28b 6097 74810000 3638000 底模纵梁加强段Q235 I28b 11166 101950000 10250400 前主带υ32 精轧螺纹钢803 / / 滑梁前后吊杆υ32 精轧螺纹钢803 / / 主桁后锚单榀4*υ32 精轧螺纹钢803 / / 4、检算内容:4.1荷载计算:1、沿桥纵向截1m计算荷载,分别按B1、B4、B8段检算:沿B1段(节段长3.0m):图4-1 B1箱梁最大横截面(单位:cm)单侧翼缘:q1=1.0793×26×1.05+2.5×2.9=36.7kN/m单侧腹板:q2=6.125×26×1.05+2.5×1=169.7kN/m顶板:q3=1.8635×26×1.05+2.5×4.4=61.9kN/m底板:q4=4.3468×26×1.05+2.5×4.4=129.7kN/m检算总荷载1813.2kN,B1段实际重量1509.1kN。
沿B4段(节段长3.5m):图4-2 B4箱梁最大横截面(单位:cm)单侧翼缘:q1=1.0793×26×1.05+2.5×2.9=36.7kN/m单侧腹板:q2=3.8107×26×1.05+2.5×0.75=105.9kN/m顶板:q3=2.0335×26×1.05+2.5×4.9=67.8kN/m底板:q4=3.8305×26×1.05+2.5×4.9=116.8kN/m检算总荷载1644.4kN,B6段实际重量1395.7kN。
沿B8段(节段长4.0m):图4-3 B8箱梁最大横截面(单位:cm)单侧翼缘:q1=1.0793×26×1.05+2.5×2.9=36.7kN/m单侧腹板:q2=2.036×26×1.05+2.5×0.5=56.8kN/m顶板:q3=2.2035×26×1.05+2.5×5.4=73.7kN/m底板:q4=3.1608×26×1.05+2.5×5.4=99.8kN/m检算总荷载1442.2kN,B8段实际重量1261.5kN。
2、各部件线荷载,见表4-4表4-4 各部件线荷载梁号部件边纵梁中纵梁内滑梁外滑梁B1段169.7/5=33.9 kN/m129.7/8=16.2kN/m61.9/2=30.9kN/m36.7kN/m B4段105.9/4=26.5 kN/m116.8/10=11.7kN/m67.8/2=33.9kN/m36.7kN/m B8段56.9/3=18.9 kN/m99.8/12=8.3kN/m73.7/2=36.9kN/m36.7kN/m3、模板荷载:内滑梁:4.0×9.8÷4.0÷2 =4.9kN/m外滑梁:8.0×9.8÷4.0=19.6kN/m4、风荷载浇筑状态的最大风力需小于6级,6级时风力的风速为13.8m/s,浇筑时的挂篮最大基本风压:13.8^2/1600=0.119kN/m2,行走状态的最大风力需小于4级,4级时风力的风速为8.0m/s,行走时的挂篮最大基本风压:8.0^2/1600=0.04kN/m2,采用k z s z0W=βμμW计算,如下表。
表4-5 挂篮杆件风压荷载计算表状态风振系数体型系数风压高度系数基本风压(kPa) 风压标准值(kPa)浇筑状态 1 1 1 0.119 0.119行走状态 1 1 1 0.04 0.04注:场地类别取B:田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇;n榀桁架整体计算、杆件计算的体型系数均取1。
参照GB50009-2012、TB10110-2011综合后,风振系数取1.0。
5、挂篮自重(重力方式施加)。
4.2软件分析用有限元软件Midas进行三维仿真分析,模型中吊杆采用桁架单元,其余采用梁单元模拟。
在计算时,主桁锚固点施加固定约束,立柱支点处施工竖向约束。
主桁支点与前横梁接触点采用刚性连接。
三维有限元模型如下计算模型见图4-3。
4.3计算结果1、计算灌筑混凝土工况下挂篮的强度及刚度,结果见表4.6~4.8。
2、挂篮走行工况下,取动载冲击系数1.3,对主要受力构件外滑梁进行强度及刚度计算:外滑梁最大应力75.0MPa ,安全系数2.73,变形22.1mm ,挠跨比为l/414。
3、挂篮空载走行时的最大风速控制在8m/s,此时横桥向位移已达到205mm 。
4、主桁立杆的稳定性计算 立杆截面的最小回转半径::7373740070.814707x Ix i mm A ===; 长细比:400056.570.8ox x x l i λ===;查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中表可知其对x 轴为b 类截面,进而查表C-2得0.823ϕ=;所以立杆的稳定性验算如下:79.396.42050.823N MPa MPa A ϕ==<,其稳定性满足要求。