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文檔簡介

1、菱形掛籃計算書1.1 主要技術參數(shù)砼容重GC26kN/m3;鋼容重Gs=78kN/m3,鋼彈性模量Es2.1105MPa;材料容許應力:1.2 掛籃構造掛籃為菱形掛籃,菱形主桁片由232b普通熱軋槽鋼組成的箱形截面桿件構成,前橫梁由2I40a普通熱軋工字鋼組成,底籃前、后橫梁由240b普通熱軋槽鋼組成,底籃縱梁為I28b普通熱軋工字鋼,吊桿采用精軋螺紋鋼。1.3 掛籃計算設計荷載及組合(1)懸臂澆筑砼結構最大重量1650kN,鋼筋混凝土重力密度取26kN/m3;(2)模板自重按設計圖紙中模板自重計算;(2)人群及機具荷載,計算模板板材和小楞時取2.5kPa,計算支撐小楞的縱梁時取1.5kPa。

2、(3)超載系數(shù)取 k1=1.05;(4)新澆砼動力系數(shù)取 k2=1.2;(5)掛籃行走時的沖擊系數(shù)取 k3=1.1;(6)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)2.0。1.4 梁段截面分區(qū)充分考慮掛籃的安全性,根據(jù)半橋結構立面圖分析,以1#塊混凝土砼截面為參考截面得出混凝土混合截面,并以此為研究對象,以2.5m為澆注計算長度。為便于計算,將梁段截面分為如下幾個區(qū)由圖1.1可以分別計算以上幾區(qū)的近似載荷:1區(qū)載荷: G1=2.60.43.352.5=8.71t;2區(qū)載荷:G2=2.61.0(7.193+6.85)/22.5=45.64t;3區(qū)載荷:G3=2.64.70.42.5=12.22t;4區(qū)載荷:G3=2.64.

3、71.22.5=36.66t;一節(jié)混凝土全重: G=2*G1+2*G2+G3+G4=157.58t158t;2.底模結構計算2.1面板和小楞驗算2.1.1面板和小楞的參數(shù)面板支撐在由L50505和8組成的小楞上,每個小格的尺寸為lalb=416mm440mm,面板厚度h=5mm,長寬比lb/la=440/4161.1。2.1.2面板所受荷載由混凝土梁段分區(qū)可知,1#梁段下部混凝土對底模面板的壓力最大,其值為:P1=cH1=267.193=187kN/m2面板在腹板底部的最小壓力為:P2=cH2=266.85=178kN/m22.1.3面板和小楞的計算模型腹板下部模板受力最大,使用Midas c

4、ivil 對腹板下部面板和小楞系統(tǒng)進行板單元建模,網(wǎng)格劃分較密,單元的厚度和長度比小于1/10,故采用厚板單元。在槽鋼下部和縱梁接觸處的節(jié)點出設置豎向支撐,荷載采用根據(jù)腹板高度線性變化的均布荷載、模板自重和混凝土振搗荷載,模型如圖2.1所示:2.1.4強度驗算模型的正應力狀態(tài)如圖2.2所示,剪應力如圖2.3所示。由圖可見,最大正應力:=136.7MPa=140MPa,符合規(guī)范要求;最大剪應力=69.9MPa1.3*=1.3*80=104MPa(1.3為臨時結構容許應力放大系數(shù)),符合規(guī)范要求。(1)L50505的變形驗算角鋼所受最大均布荷載為:q=1870.416=77.8kN/m按保守計算,

5、角鋼看作支撐在槽鋼上的簡支梁,則最大變形為:max=5ql4/384EI=544.81030.444/(3842.110111.12110-7)=0.00093m(2)8的變形驗算8支撐在縱梁上,在腹板處的最大跨度為336mm,小于角鋼的間距,所以8的變形自動滿足規(guī)范要求。2.2底模縱梁檢算2.2.1 構造底板縱梁選用I36b工字鋼,其截面特性為:Wz=9.2110-4m3Iy=1.657410-4m4以2#塊混凝土底縱梁為研究對象,腹板下有4根縱梁,每根縱梁有效作用范圍為0.25m.表2.1 底板縱梁荷載分析表2.2.2 強度分析載荷可知:RA=60.2*2.5*3.25/4.9=99.8k

6、N;RB=60.2*2.5-99.8=50.7kN利用Midas civil建模,正應力如圖2.5所示,剪應力如圖2.6所示,由圖可見,最大正應力:max=133MPa=140MPa,符合規(guī)范要求。max=27.4MPa,混凝土澆筑時側壓力的標準值:由式Fc=72v/(v+1.6)取=4m/h(澆筑速度)有:Fc=72*4/(4+1.6)=51.4kN/2,傾倒混凝土時產(chǎn)生的水平荷載設計值為:2kN/3,總荷載設計值為:F0=51.4+2=53.4kN/3.3側模面板強度驗算側??僧斪髦卧谛±?上的連續(xù)梁,8間距400mm,取單寬面板進行強度驗算。最大剪力:Qmax=0.5ql=0.5*53

7、.4*0.4=10.7kN最大剪應力:max=3Qmax/2A=3*10.7*103/(2*0.006*1.0)=2.7MPa=80MPa,符合規(guī)范要求。3.4側模橫向小肋8計算3.4.1結構特點8的截面面積:A=1.02410-3m2截面抗彎慣性矩:Iy=1.01310-6m4截面抵抗矩:W=2.532510-5m3經(jīng)計算,組合截面的抗彎慣性矩為:慣性中心距離上下邊界的距離分別為:y1=15.4mm, y2=70.6mm組合截面的截面抵抗矩為:截面靜矩為:Sx=1.111710-5m33.4.2載荷分析8與面板組合梁受力分析可以看作為以相鄰兩豎向桁架為支點的簡支梁,均布荷載大小為:3.4.3

8、強度驗算:均布荷載作用在簡支梁上,最大彎矩為:則最大彎曲應力為:,滿足規(guī)范要求。最大剪力為:Qmax=0.5*ql=0.5*21.36*0.975=10.4kN最大剪應力為:max=QSz/bIz=10.4*103*1.1117*10-5/(0.005*2.2734*10-6)=10.2MPa=80MPa,符合規(guī)范要求??捎纱说?,組合肋強度滿足要求。3.4.4撓度驗算可由此得,組合肋剛度滿足要求。4.掛籃各橫梁結構分析4.1 后下橫梁結構分析后下橫梁由2根工40b組成,承擔底板、肋板及部分翼板的荷載。從機械設計手冊可查出,每根工字鋼的截面特性:4.2前下橫梁結構分析由于前下橫梁和后下橫梁均由2

9、根工40b組成,兩個橫梁所受荷載的位置相同,前下橫梁所受荷載值小于后下橫梁(約為后下橫梁的1/2),后下橫梁的強度和變形均符合規(guī)范要求,故前下橫梁不必驗算,自動滿足規(guī)范要求。4.3外?;航Y構分析澆注混凝土時,外模滑梁受力為1#區(qū)域混凝土重量加外模重量;根據(jù)前面分析,1#區(qū)域混凝土重G1=87.1kN,模板和外桁架重57.6kN,則外?;菏芸偭=87.1+230.5=317.6kN。作用力通過外模桁架,分6個點作用在滑梁上,4個集中力大小分別為F1、F2、F3、F4、F5和F6;外?;河蓛筛?5b槽鋼組焊而成。外?;涸谝粋扔袃筛?,將外模自重和1#區(qū)域混凝土重量按照各桁架所作用的區(qū)域分配

10、到一根梁上,有:F1=57.6*(100+975/2)/4300/2=4.0kNF2=57.6*975/4300/2=6.6kNF3=57.6*(200/2+975/2)/4300+1.05*1.2*87.1*(250+200/2)/2500/2=11.7kNF4=57.6*(200/2+975/2)/4300+1.05*1.2*87.1*(975/2+200/2)/2500/2=16.9kNF5=57.6*975/4300+1.05*1.2*87.1*975/2500/2=28.0kNF6=57.6*(100+975/2)/4300+1.05*1.2*87.1*975/2/2500/2=14

11、.7kN采用有限元分析軟件Midas civil對外?;哼M行結構分析。桿件簡化為雙25b截面,簡支結構,左節(jié)點施加X,Y位移約束,右節(jié)點施加y向約束。經(jīng)過軟件分析,前點支反力RA=33.2kN,后點支反力RB=51.7kN。由上可以看出,外?;鹤畲笞冃瘟浚簃ax=10.3mm=12.5mm,符合規(guī)范要求。外?;核茏畲笳龖Γ簃ax=111.3MPa=140MPa,符合規(guī)范要求。外?;核茏畲蠹魬Γ簃ax=13.8MPa=80MPa,符合規(guī)范要求綜合上述分析結果,外?;涸O計符合要求。4.4內(nèi)?;航Y構分析澆注混凝土時,內(nèi)?;菏芰?#區(qū)域混凝土重量加內(nèi)模重量;根據(jù)前面分析,3#區(qū)

12、域混凝土重122.2kN,半片為61.1kN,內(nèi)模重45.8kN,半片為22.9kN。作用力通過內(nèi)模骨架,分5個點作用在滑梁上,5個集中力大小都為分別為F1、F2、F3、F4和F5;兩根內(nèi)?;悍謩e由兩根25b槽鋼組焊而成。根據(jù)內(nèi)模自重和梁段的位置,各力數(shù)值如下:F1=22.9/4/2=2.9kNF2=22.9/4=5.7kNF3=22.9/4+1.05*1.2*61.1*(2500-988-1036+988/2)/2500=35.6kNF4=22.9/4+1.05*1.2*61.1*(988+1036)/2/2500=36.9kNF5=22.9/4/2+1.05*1.2*61.1*1036/

13、2/2500=18.9kN采用Midas civil對內(nèi)模滑梁進行建模,桿件簡化為雙25b截面,簡支結構,左節(jié)點施加X,Y位移約束,右節(jié)點施加y向約束。材料參數(shù)為Q235b材質(zhì),抗拉強度為145MPa,抗彎強度為140MPa。經(jīng)過軟件分析,內(nèi)?;旱淖冃螆D見圖4.12,正應力圖見圖4.13,剪應力見圖4.14。由圖4.12可見,梁的最大變形為12.9mm4900/250=19.6mm,符合規(guī)范要求;由圖4.13可見,最大應力為141MPa1.3=182MPa,(1.3為臨時結構容許應力放大系數(shù))符合規(guī)范要求;由圖4.14可見,最大剪應力為17.3MPa=80MPa,符合規(guī)范要求。后點支反力RA

14、=65kN,前點支反力RB=38kN。4.5前上橫梁結構分析前上橫梁由I40a工字鋼組成,從機械設計手冊可查出每根工字鋼的參數(shù):A=8.60710-3m2I=2.171410-4m4根據(jù)施工圖及掛籃前上橫梁吊點分布的位置可由外?;悍治隹芍篎1=F2=66.4kN由后下橫梁中分析和前后下橫梁荷載分配比例可知:F3=54kNF4=246.4kN由內(nèi)?;悍治隹芍篎5=76kN可得主桁架前支點受力大?。篎=2*(F1+F2+F3+F4+F5)=2*(66.4+66.4+54+246.4+76)=1018.4kN利用Midas civil對前上橫梁進行建模,模型如圖4.16所示,前上橫梁的變形圖

15、見圖4.17,正應力圖見圖4.18,剪應力見圖4.19。節(jié)點支反力為512.2kN。前上橫梁最大變形量為1.5mm前上橫梁頂面最大應力為118.7MPa140Mpa,符合規(guī)范要求。前上橫梁最大剪應力為89MPa2,符合規(guī)范要求。5.5掛籃行走時軌道的抗傾覆計算因為軌道設計的錨固方式為采用豎向預應力筋錨固,所以,軌道可以在任何有豎向預應力筋的地方錨固。計算軌道錨固抗傾覆時候,只計算軌道錨固定在最后一根豎向預應力筋的情況。掛籃行走時軌道錨固承受下部模板重量和一些施工輔助設施,這部分載荷為500kN;軌道設定錨固9個點(兩個相鄰豎向預應力鋼筋間距為500mm),錨固用PS830級25精軋螺紋鋼,有效

16、截面面積為:A=3.140.01252=0.000491則25精軋螺紋鋼所受最大拉力為:F=0.0004911080=531kN,抗傾覆系數(shù)K=抗傾覆力矩傾覆力矩抗傾覆力矩=F(0.5+1.0+1.5+2.0+2.5+3.0+3.5+4.0+4.5)=40.5531=21505.5kNm傾覆力矩=2505.5=1375kNm所以掛籃行走時軌道抗傾覆系數(shù):K=抗傾覆力矩傾覆力矩=21505.51375=15.62,滿足規(guī)范要求。5.6計算前上橫梁吊帶伸長量新澆混凝土時單片主桁架所受載荷為430kN,每片桁架由2根32精軋螺紋鋼傳遞,則單根吊帶載荷為P=4302=215kN。由胡克定律L=PLEA

17、計算精軋螺紋鋼的拉伸長度。伸長量:L=21500010.5(2001093.140.0162)=0.014米=14毫米主桁變形+吊帶變形=15+14=29mm5.7主桁連接銷計算(1)連接銷抗剪強度驗算通過前面主桁計算可知,后斜桿AC受壓力最大,為1007.9kN,則此桿上連接銷為最危險,所以只需要計算此位置連接銷即可。主桁連接銷為76,材料為40Cr,計算其剪切應力大小。單個銷子受雙32b剪切,所以單個剪切位置F=1007.92=503.9kN所以單個銷子的剪應力:=4F/3A=4503900(33.143838)=148.1MPa230MPa連接銷抗剪強度符合規(guī)范要求。(2)節(jié)點板局部抗壓和抗剪計算節(jié)點板厚度為20mm

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