蒸水桥挂篮40 70 40m连续梁挂篮方案Word格式文档下载.docx
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30CrMnTi
(贝雷销)
40Si2MnV
(精轧螺纹钢筋)
抗拉、抗压
[б]
140
200
210
1105
375
抗弯
[бw]
145
220
抗剪
[τ]
85
120
125
585
端面承压(磨平顶紧)
[бc]
300
表2.焊缝允许应力
焊缝允许应力(Mpa)
焊缝种类
构件钢号
对接焊缝
贴角焊缝
抗拉、抗压和抗剪
150
表3.螺栓和销轴连接允许应力(MPa)
螺栓的性能等级、销轴和构件的钢号
普通螺栓
销轴
承压型连接高强度螺栓
抗拉[δ]
抗剪[τ]
承压
[δc]
[δ]
抗拉
4.8级
100
45号
360
40Cr
280
承压型高强度螺栓
8.8级
10.9级
构件
Q235
Q345
3挂篮主要技术指标及参数
(1)鉴于挂篮的悬灌节段分为3种,分别是2.5m、3.0m、3.75m,每节段的重量不一样,那么挂篮施工总荷载对挂篮主构架及前后悬吊的受力效果就不一样,先根据集中挂篮的长度及其在单个节段长度内的最大混凝土施工方量(3#块162.3t)对挂篮的受力进行概算。
(2)梁段最大分段长度:
3.75m;
(3)梁段混凝土重量:
2.65t/m³
;
(4)人群及机具荷载:
2.5KPa;
(5)施工荷载及混凝土冲击荷载取1.2;
(6)抗倾覆稳定系数2.0;
4.计算方法
本设计计算采用容许应力法,荷载的计算只是计算实际发生的荷载,而不再增加荷载系数。
Q235B钢材的弯矩容许应力为145MPa、剪切容许应力为85MPa进行控制。
采用MIDAS(迈达斯)软件对挂篮进行建模分析。
混凝土容重根据采用2.65t/m3,灌注混凝土时考虑混凝土梁重的1.2倍作为超灌荷载及施工荷载。
5.挂篮主要尺寸拟定
根据梁段的施工节段长度,以及1#+0#1#段的长度9m,拟定出挂篮的主要结构尺寸,主构架的前端长度是5.0m,后端中心长度是3.5m,底模前后横梁纵向中心水平距离是5.0m。
至于底模的宽度、吊带及吊杆的位置情况,根据梁段横向尺寸及预应力设置情况来确定。
6.底模计算
6.1计算断面
3#节段的断面图如下:
6.2底模构成
底模分为底模纵梁、底模板、底模前横梁、底模后横梁等四个部分。
如下图所示:
6.3计算模型:
底模纵梁可以按照简支梁进行简化;
底模前后横梁则可以简化为连续梁,其支座可以假定为悬吊点的位置;
对于底模板采用木模板或者钢模板即可。
6.4腹板下的底模纵梁计算
6.4.1荷载计算
经分析,3#段截面腹板下底模纵梁受力最大,底模纵梁按照简支梁进行计算的跨度为6.0m,计算荷载长度是3.0m。
底模边纵梁采用的是H型钢400*200*8*13钢梁,而中纵梁则采用的是H型钢400*200*8*13钢梁。
根据混凝土箱梁腹板厚度,腹板下按照3根H型钢400*200*8*13钢梁作为边纵梁承受腹板荷载,那么单根H型钢承受的混凝土箱梁腹板均布荷载是:
3.0m×
2.706m2×
2.65×
1.2/(3.0m×
3根)=2.87t/m……荷载长度是3.0m.
6.4.2受力模型
根据挂篮底模的设计图可以看出,底模纵梁在后端的荷载起始点是距后端支点0.5m,荷载长度是3.0m,计算跨度是6.0m。
6.4.3计算模型:
(tm)
6.4.4竖向变形图:
(m)
最大竖向挠度是4mm<
L/400。
6.4.5应力图:
(t/m²
)
最大弯矩应力63.48Mpa<
[σ]=145MPa(可以通过)
最大剪切应力18.23Mpa<
[τ]=85MPa(可以通过)
6.4.6支点反力图:
(t)
从此图可以看出,底模后横梁承受底模纵梁的单个支点力是5.2t,底模前横梁承受的底模纵梁的单个支点力是3.4t。
用此计算结果进行底模后、前横梁的计算。
6.5底板下的底模纵梁计算
6.5.1荷载计算
混凝土箱梁底板混凝土断面最大面积是2.949m2,用4根H型钢400*200*8*13钢梁承受,那么每根H型钢承受的混凝土均布荷载是:
3.0m×
2.949m2×
1.2/(3.0m×
4根)=2.34t/m……荷载长度是3.0m
6.5.2受力模型
6.5.3计算模型:
6.5.4竖向变形图:
最大竖向挠度是3mm<
6.5.5应力图:
最大弯矩应力51.76Mpa<
最大剪切应力14.86Mpa<
6.5.6支点反力图:
可以看出,作用于后下横梁及前下横梁的作用力分别为4.2t/2.8t。
7.底模后横梁计算
7.1底模后横梁悬吊组成
底模后横梁是二根HN400*200*8*13热轧H型钢组焊而成,共8个吊点,其中两个边吊点是走行时用,承受底模纵梁传递的集中荷载及自身的均布荷载。
集中荷载大小分别是5.2t和4.2t。
底模后横梁承受荷载工况分为浇筑混凝土工况和挂篮走行工况。
浇筑混凝土时底模后横梁有6个悬吊点,承受底模自重和混凝土荷载;
而挂篮走行工况时底模后横梁只有两个悬吊点,通过精轧螺纹钢悬吊在翅膀或平联上面,其承受的荷载则是底模自重。
在挂篮走行工况时,由于挂篮底模自重是约10t,那么底模后横梁承受5.0t,共17根底纵梁,每根纵梁支点反力按0.3t计算。
7.2底模后横梁浇筑工况计算
7.2.1模型简图:
7.2.2支点反力:
可以看出后悬吊的6个吊带的受力大小,分别是7.8t、17.6t、17.3t、17.3t、17.6t、7.8t。
7.2.3竖向变形图:
可以看出,底模后横梁的竖向变形最大是向下0mm。
7.2.4应力图:
最大弯矩应力12.11MPa<
[σ]=145MPa,满足要求。
最大剪切应力15.23MPa<
[τ]=85MPa,满足要求。
7.3底模后横梁走行工况计算
7.3.1模型简图:
(t-m)
7.3.2支点反力:
可以看出:
挂篮走行时,底模悬吊在翅膀上的荷载是2.6t。
7.3.3竖向变形图:
可以看出,底模后横梁的最大竖向挠度是42mm<
L/400=50mm。
7.3.4应力图:
最大应力48.02MPa<
最大应力4.36MPa<
8.底模前横梁计算
8.1底模前横梁悬吊组成
底模前横梁是二根HN400*200*8*13热轧H型钢组焊而成,6个吊点,承受底模纵梁传递的集中荷载3.4t和2.8t荷载。
8.2模型简图:
8.3支点反力:
可以看出前悬吊的6个吊带的受力大小,分别是5.2t、12t、11.8t、11.8t、12t、5.2t。
8.4竖向变形图:
8.5应力图:
最大应力9.15MPa<
最大剪切应力10.5MPa<
9.吊带计算
9.1后吊带受力及构成
根据以上受力分析,后吊带受力最大,最大受力是17.3t,采用φ32精轧螺纹钢为吊带。
吊带设计图如下:
9.2螺杆承受力
3.14*16*16*830MPA=66.7吨>17.3吨
可以通过。
。
10.侧模计算
10.1侧模构成
侧模主要有侧模板和侧模吊梁组成,另外还有一些吊杆、滑轮等附属设备。
10.2工况分析
从侧模总图可以看出,侧模外导梁分别悬吊在前上横梁和已浇注混凝土梁顶板上,浇注混凝土工况时,侧模外导梁的前后吊点距离是5.0m,当侧模走行到位时,侧模外导梁前后吊点的距离是5+3=8m。
浇注混凝土工况时,侧模外导梁既要承受侧模板的重量,也要承受其上面混凝土箱梁的顶板重量。
走行到位时,侧模外导梁承受侧模板的重量及机械、护栏等荷载。
从设计图上可以得出,侧模板通过侧模桁架传递给侧模外导梁的集中荷载为6个1.25t(模板自重6t+机械、护栏1.5t等),根据经验乘以1.2的此荷载系数,那么每个侧模桁架对侧模外导梁的集中荷载是1.5t。
另外混凝土荷载共计有6×
2.5t(1.575m²
×
1.2/6),总计是6×
(1.5+2.5)t。
10.3浇注混凝土梁工况计算
10.3.1吊梁荷载图示
侧模吊梁(外导梁)在浇注混凝土时,前后吊点距离是5.0m。
侧模吊梁是由两组2根36b槽钢组焊而成。
10.3.2模型简图:
(tm)
10.3.3吊点力:
后吊点是13.2t,前吊点是10.8t,该荷载用于前上横梁的计算。
10.3.4竖向变形:
最大竖向变形是9mm<
12000/400=30mm。
10.3.5应力图:
最大应力132.32MPa<145MPa,可以通过。
最大应力19.99MPa<85MPa,可以通过。
10.4走行到位工况计算
10.4.1吊梁荷载图示
侧模外滑梁在走行到位且模板也拖至前端时,前后吊点距离是8.0m。
10.4.2模型简图:
10.4.3吊点力:
后吊点是2.9t,前吊点是6.1t。
10.4.4竖向变形:
最大竖向变形是18mm<12000/400=30mm,满足要求。
10.4.5应力图:
最大应力95.43MPa,小于145MPa,可以通过。
最大剪切应力9.22MPa,小于85MPa,可以通过。
经分析,在浇筑工况下,侧模吊梁的前吊点的受力为10.8t,参与前上横梁计算。
11.内模计算
内模内滑梁采用双槽钢[32b,受力的跨度和模型与外滑梁完全一致,内模板通过内模桁架传递给内滑梁的集中荷载为6个0.5t(模板自重+机械、护栏等),根据经验乘以1.2的此荷载系数,那么每个内模桁架对内滑梁的集中荷载是0.6t。
1.8t(顶板2.265m²
1.2/2/6=1.8),总计是6×
(1.8+0.6)=6X2.4t。
11.1内滑梁浇注混凝土梁工况计算
11.1.1吊梁荷载图示
内滑梁在浇注混凝土时,前后吊点距离是5.0m。
内滑梁是由2根32b槽钢组焊而成。
11.3.2模型简图:
11.3.3吊点力:
后吊点是7.9t,前吊点是6.5t,该荷载用于前上横梁的计算。
11.3.4竖向变形:
受力区域最大竖向变形是8mm<
11.3.5应力图:
最大弯矩应力100.71MPa<145MPa,可以通过。
最大剪切应力14.65MPa<85MPa,可以通过。
12.前上横梁计算
12.1前上横梁荷载分析
要检算前上横梁,首先必须明确前上横梁上的受力:
除了底模前吊带以外,另外就是侧模和内模的吊杆作用,根据侧模和内模的计算结果。
前上横梁采用20米的双拼HN400*200*8*13热轧H型钢组成。
重量大约是2.8t,可用作3个菱形架前点向下荷载计算(0.93t)。
12.2模型简图:
12.3支点反力:
支点反力是分别为35.3t,35.1t,35.3t。
12.4竖向位移:
中部最大竖向位移是1mm。
12.5应力图:
边界点处最大弯矩应力是41.35MPa<145MPa,故此满足要求。
最大剪切应力是22.23MPa<85MPa,故此满足要求。
13.主构架计算
主构架是挂篮的主要受力构件,处于挂篮结构的核心位置,因此主构架的可靠性直接决定挂篮施工的可靠性,这就要求主构架具有足够的强度、刚度和稳定性。
13.1结构组成
挂篮主构架为菱形结构,各杆件之间是钢销连接。
13.2荷载及工况分析
主构架结构截面为箱型(共6榀)自重是18t,那么每个主构架承受的自重是3t,该自重荷载不计入每根杆件自身内力的计算,只是计入主构架的整体计算,且只是作用于前支点上。
前上横梁计算结果中最大支反力是35.3t+0.9t=36.2t。
13.3结构受力检算
13.3.1模型简图:
14.3.2支点反力:
前支点反力是90.9t,后锚点需要锚固力51.7t。
13.3.3竖向位移:
前点竖向位移为11mm,不超过规范容许值(20mm),可以使用。
13.3.4杆件轴力:
(t)
杆件轴力用于设计各杆件之间的连接销轴计算。
Max=81.1t。
13.3.5杆件应力:
从应力图中可以看出,弯矩应力均小于23.57MPa<145MPa,均能通过。
从应力图中可以看出,剪切应力均小于1.84MPa<145MPa,均能通过。
14.后锚点计算
设主桁架后锚为3道,总受载荷为P为51.7T,则有:
后锚由6根Φ32精轧螺纹钢锚固,通过预埋作用与翼板下混凝土上,每根精轧螺纹钢与混凝土连接位置加设δ20×
200×
200垫板;
考虑受力不均,偏于安全计算,取不均匀分配系数1.5,则有单根精轧螺纹钢最大受力值为:
(51.7*1.5/6)=12.9t
则通过垫板作用与混凝土的均布载荷为(梁体为C50混凝土):
Q=P/A=12900/(200*200-3.14*50*50)
=0.4<2.64
查混凝土施工规范:
表6.1混凝土强度标准值 (N/mm2)
强度
种类
混 凝 土 强 度 等 级
C15
C20
C25
C30
C35
C40
C45
C50
C55
C60
C65
C70
C75
C80
fck
10.0
13.4
16.7
20.1
23.4
26.8
29.6
32.4
35.5
38.5
41.5
44.5
47.4
50.2
ftk
1.27
1.54
1.78
2.01
2.20
2.39
2.51
2.64
2.74
2.85
2.93
2.99
3.05
3.11
可以得出后锚点预埋处混凝土强度满足设计要求。
14.1φ32精轧螺纹钢强度计算
材质为PSB830的φ32精轧螺纹钢能承受力为:
830MPa*3.14*16*16=66.7t的拉力,大于12.9t的最大后锚力安全系数大于2.0,故满足要求。
14.2后锚梁强度计算
设主桁架后锚为3道][25b组焊而成,总受载荷为P为51.7t,则有每道后锚梁荷载:
51.7/3/2=8.62t
受力分析结果:
位移1mm,弯矩应力为119.8MPa,剪切应力为34.86MPa。
结论:
满足使用要求。
15.挂篮行走时抗倾覆计算
轨道锚固用φ32精轧螺纹钢上部锚固于轨道压梁上,下部植入腹板,埋深1.0米,端部用螺帽及20*200*200垫片固定。
按@1.0米间距布置,后反扣位置距立柱中心为3.0米,前吊点距立柱中心为5.0米。
行走过程中,后反扣只承载底梁及模板自身重量及其他荷载,约20t,
3.0x=5.0*20
X=33.3t
轨道锚固两点间受力为33.3吨(每点受力为16.7吨),经计算每根PSB830φ32精轧螺纹钢66.7吨,安全系数大于2倍(66.7吨大于16.7吨*2倍),故完全能满足要求。
16.节点钢销计算
连接各杆件的销轴大小按φ98mm考虑,材料为40Cr调质。
销轴受力均为双剪,即两块节点板夹持一根杆件。
因此从主构架的计算结果可以得知,受力最大的杆件是81.1t,40Cr材质其抗剪强度能达到280MPa。
因此φ98mm的销轴能够承受的剪力是:
Q=3.14×
(98mm)2×
280MPa=211.09t>
81.1t,满足要求。
17.各杆件参数值
序号
名称
弯矩应力值
Max(MPa)
剪切应力值
变形量
Max(mm)
1
腹板下底纵梁(HN400*200*8*13)
63.48
18.23
4
2
底板下底纵梁(HN400*200*8*13)
51.76
14.86
3
后下横梁浇筑工况(双HN400*200*8*13)
12.11
15.23
后下横梁行走工况(双HN400*200*8*13)
48.02
4.36
42
5
前下横梁(双HN400*200*8*13)
9.15
10.5
6
外滑梁浇筑工况(双槽36b)
132.32
19.99
9
7
外滑梁行走工况(双槽36b)
95.43
9.22
18
8
内滑梁浇筑工况(双槽32b)
100.71
14.65
前上横梁(双HN400*200*8*13)
41.35
22.23
10
主桁架(双槽32b)
23.57
1.84
11
后锚杆件(双槽25b)
119.8
34.86
12
最大位移(序号):
1+5+9+10+11=4mm+0mm+1mm+11mm+1mm=17mm
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