朝陽大橋掛籃有限元計算說明書

PAGE 南昌朝陽大橋掛籃 有限元計算說明書編制：審核：批準(zhǔn)：掛籃有限元計算說明書目錄111831設(shè)計說明 169501.1設(shè)計依據(jù) 150041.2掛籃結(jié)構(gòu)組成 1322371.3掛籃結(jié)構(gòu)參數(shù) 131331.3.1主要設(shè)計參數(shù) 1246771.3.2主要材料 2287611.3.3設(shè)計計算荷載 2159121.3.4內(nèi)力符號規(guī)定 3130322掛籃底籃系統(tǒng)計算 4298432.1底籃澆筑狀態(tài)受力檢算 4247002.1.1澆注底板時 461302.1.2澆注頂板時 656802.2底籃橫梁空載走行狀態(tài)受力檢算 8110113掛籃導(dǎo)向系統(tǒng)計算 1114233.1外導(dǎo)梁受力檢算 1150673.1.1澆注頂板時 1152904掛籃主吊桿及前上橫梁計算 13163304.1吊掛系統(tǒng)受力檢算 13255734.1.1精軋螺紋鋼吊桿 13151194.2前上橫梁受力檢算 1339204.2.1在澆注底板塊時 13227234.2.2在澆注頂板塊時 15285365掛籃主桁計算 19166675.1荷載計算 19322835.2主桁結(jié)構(gòu)檢算 1961025.2.1澆筑底板時 19258915.2.2澆筑頂板時 20183536計算結(jié)果匯總 22130126.1應(yīng)力匯總 2288256.2位移匯總 22174267、計算鋼結(jié)構(gòu)起吊安裝時的風(fēng)力作用 22掛籃有限元計算說明書PAGE23/21設(shè)計說明1.1設(shè)計依據(jù)《南昌朝陽大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋梁圖》；《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）；《路橋施工計算手冊》；《結(jié)構(gòu)力學(xué)》；《材料力學(xué)》；《機(jī)械設(shè)計手冊》；《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）1.2掛籃結(jié)構(gòu)組成南昌朝陽大橋掛籃主要由主桁系統(tǒng)、主桁走行錨固系統(tǒng)、底籃走行系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、起吊系統(tǒng)、前上橫梁、液壓系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、平臺防護(hù)系統(tǒng)、輔助部件等組成。掛籃結(jié)構(gòu)如下圖所示:1.3掛籃結(jié)構(gòu)參數(shù)1.3.1主要設(shè)計參數(shù)砼自重QUOTE；鋼材彈性模量QUOTE；材料強(qiáng)度設(shè)計值：牌號許用正應(yīng)力[σ]許用彎曲應(yīng)力[σw]許用剪切應(yīng)力[τ]Q235215MPa215MPa125MPaQ345（16＜t≤35）295MPa295MPa170MPaQ345（35＜t≤50）265MPa265MPa155MPa40Cr470MPa480MPa280MPa45320MPa320MPa178MPaPSB785650MPaPSB830690MPa1.3.2主要材料 掛籃的前上橫梁由2H450×200普通熱軋H型鋼組焊組成，底籃前、后橫梁采用H390×300普通熱軋H型鋼組焊成桁架結(jié)構(gòu)形式，底板下縱梁采用H300×175和H150×75普通熱軋H型鋼組焊成桁架結(jié)構(gòu)形式，外導(dǎo)梁采用I56b工字鋼組成，軌道采用雙拼I40a工字鋼。1.3.3設(shè)計計算荷載1、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活載分項(xiàng)系數(shù)1.4恒載分項(xiàng)系數(shù)1.22、作用于掛籃的荷載取9#塊計算箱梁荷載。根據(jù)箱梁截面受力特點(diǎn)，劃分箱梁各節(jié)段斷面如圖所示：通過建立箱梁各節(jié)段三維模型并查詢各段體積，計算箱梁斷面內(nèi)各段重量如下表所示：節(jié)塊9#(6.4m)備注=1\*GB3①269kN校核外導(dǎo)梁=2\*GB3②+=3\*GB3③4962kN校核底板下縱梁恒載分項(xiàng)系數(shù)K1=1.2；活載分項(xiàng)系數(shù)K2=1.4。箱梁最大梁段重量：682.26t；施工機(jī)具及人群荷載：2.5KPa；傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載：2KPa振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：2KPa1.3.4內(nèi)力符號規(guī)定軸力：拉力為正，壓力為負(fù)；應(yīng)力：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；其它符號規(guī)定參照《結(jié)構(gòu)力學(xué)》掛籃底籃系統(tǒng)計算2.1底籃澆筑狀態(tài)受力檢算整個底籃系統(tǒng)三維模型較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直接用于分析時有一定的計算量，在普通的計算機(jī)或工作站的硬件條件下很難獲得精確的計算結(jié)果?？紤]到模型的對稱性，此處取1/2底籃系統(tǒng)進(jìn)行計算。為得到較為精確的結(jié)果，在對細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理的同時，盡量按照原圖將模型結(jié)構(gòu)建立完整。具體模型總裝圖如下圖所示：2.1.1澆注底板時1、載荷計算底板混凝土荷載為：模板重量按QUOTE計，模板載荷為：人群及機(jī)具荷載為：傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載為：2、受力分析 其受力模型如下圖所示：底籃的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知整個底籃系統(tǒng)最大應(yīng)力為139.755Mpa，故滿足要求。底籃的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知整個底籃系統(tǒng)最大位移為2.891mm，出現(xiàn)在底模中間的位置，底模前端靠近底籃前橫梁處最大位移約為1mm。底籃吊點(diǎn)支點(diǎn)反力如下圖所示：2.1.2澆注頂板時1、載荷計算頂板混凝土荷載為：模板重量按QUOTE計，模板載荷為：人群及機(jī)具荷載為：傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載為：2、受力分析其受力模型如下圖所示：底籃的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知整個底籃系統(tǒng)最大應(yīng)力為231.315Mpa，出現(xiàn)在吊架的尖角處，根據(jù)彈塑性力學(xué)理論，此應(yīng)力為局部應(yīng)力，隨著實(shí)際工況中尖角的消失，該應(yīng)力也會消失，因此不做討論。從圖中可以看出，底籃系統(tǒng)的應(yīng)力分布大部分在140Mpa以下，因此滿足要求。底籃的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知整個底籃系統(tǒng)最大位移為4.762mm，出現(xiàn)在底模中間的位置，底模前端靠近底籃前橫梁處最大位移約為2mm。底籃吊點(diǎn)支點(diǎn)反力如下圖所示：2.2底籃橫梁空載走行狀態(tài)受力檢算掛籃空載走行狀態(tài)下，底籃橫梁主要承受模板及其自重的作用，其受力模型如下：底籃的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知整個底籃系統(tǒng)最大應(yīng)力為348.667Mpa，出現(xiàn)在吊架的尖角處，根據(jù)彈塑性力學(xué)理論，此應(yīng)力為局部應(yīng)力，隨著實(shí)際工況中尖角的消失，該應(yīng)力也會消失，因此不做討論。從圖中可以看出，底籃系統(tǒng)的應(yīng)力分布大部分在140Mpa以下，因此滿足要求。底籃的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知整個底籃系統(tǒng)最大位移為32.71mm，出現(xiàn)在底模中間的位置。滿足要求。掛籃導(dǎo)向系統(tǒng)計算3.1外導(dǎo)梁受力檢算外導(dǎo)梁主要承受箱梁翼緣處混凝土重量及外模重量，采用I56b工字鋼加工，作用于外導(dǎo)梁上載荷如下：——澆注9#塊時頂部翼緣處混凝土載荷為：269kN；具體模型如下圖所示：3.1.1澆注頂板時導(dǎo)梁的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知導(dǎo)梁平臺最大應(yīng)力為250.166Mpa，出現(xiàn)在聯(lián)系梁翼緣的尖角處，根據(jù)彈塑性力學(xué)理論，此應(yīng)力為局部應(yīng)力，隨著實(shí)際工況中尖角的消失，該應(yīng)力也會消失，因此不做討論。從圖中可以看出，導(dǎo)梁的應(yīng)力分布大部分在85Mpa以下，因此滿足要求。導(dǎo)梁的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知導(dǎo)梁最大下?lián)蠟?.935mm，出現(xiàn)在外側(cè)模中間的位置。滿足要求。導(dǎo)梁吊點(diǎn)支點(diǎn)反力如下圖所示：掛籃主吊桿及前上橫梁計算4.1吊掛系統(tǒng)受力檢算4.1.1精軋螺紋鋼吊桿底籃前橫梁吊桿采用強(qiáng)度等級為PSB930直徑為φ40的精軋螺紋鋼筋,根據(jù)前文底籃計算結(jié)果知，澆筑狀態(tài)底籃前橫梁兩端最外側(cè)吊桿受力最大，該位置單根吊桿最大荷載為134+85.2=219.2kN，則其應(yīng)力為：PSB930精軋螺紋鋼設(shè)計應(yīng)力值取750MPa，其安全儲備為：澆筑底板時，底籃前橫梁吊桿中受力最大的為85.2kN，其變形量為：澆筑頂板時，底籃前橫梁吊桿中受力最大的為152kN，其變形量為：4.2前上橫梁受力檢算4.2.1在澆注底板塊時掛籃前上橫梁在澆筑底板時承受的吊桿拉力如下所示：前上橫梁采用2H450×200H型鋼加工，其受力模型如下圖所示：前上橫梁的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知前上橫梁最大應(yīng)力為35.276Mpa，滿足要求。前上橫梁的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知前上橫梁最大位移為0.5mm，滿足要求，出現(xiàn)在前上橫梁中間的位置。前上橫梁吊點(diǎn)支點(diǎn)反力如下圖所示：4.2.2在澆注頂板塊時掛籃前橫梁在頂板時承受的吊桿拉力如下所示：前上橫梁采用2H450×200H型鋼加工，其受力模型如下圖所示：前上橫梁的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知前上橫梁最大應(yīng)力為75.683Mpa，滿足要求。前上橫梁的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知前上橫梁最大位移為2.55mm，滿足要求，最大變形出現(xiàn)在前上橫梁端部的位置。為方便掛籃合位移計算，取2#、3#主桁間部分最大位移為0.8mm。前上橫梁主桁位置支點(diǎn)反力如下圖所示：掛籃主桁計算5.1荷載計算前面計算的結(jié)果是單獨(dú)考慮混凝土載荷計算而得出的結(jié)果，即由混凝土引發(fā)的掛籃結(jié)構(gòu)件的彈性變形，由以上前上橫梁支點(diǎn)反力計算可知，澆筑底板時單片主桁前節(jié)點(diǎn)最大荷載P=153kN，澆筑頂板時單片主桁前節(jié)點(diǎn)最大荷載P=394kN。5.2主桁結(jié)構(gòu)檢算5.2.1澆筑底板時主桁架計算模型如下圖所示：主桁架的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知主桁架最大應(yīng)力為51.083Mpa，滿足要求。主桁架的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知主桁架最大位移為3.7mm，出現(xiàn)在前端點(diǎn)處。為方便掛籃合位移計算，取前橫梁安裝處位移為3.4mm。5.2.2澆筑頂板時主桁架計算模型如下圖所示：主桁架的應(yīng)力云譜圖如下：由計算結(jié)果可知主桁架最大應(yīng)力為131.547Mpa，滿足要求。主桁架的位移云譜圖如下：由計算結(jié)果可知主桁架最大位移為9.536mm，出現(xiàn)在前端點(diǎn)處。為方便掛籃合位移計算，取前橫梁安裝處位移為9.1mm。計算結(jié)果匯總6.1應(yīng)力匯總部件名稱澆筑頂?shù)装鍟r應(yīng)力大?。∕Pa）許用應(yīng)力（MPa）是否滿足要求底籃系統(tǒng)148215滿足要求導(dǎo)向系統(tǒng)85215滿足要求前上橫梁111215滿足要求主桁系統(tǒng)152215滿足要求6.2位移匯總部件名稱澆筑底板時位移大?。╩m）底籃系統(tǒng)1吊桿變形4.51前上橫梁0.5主桁系統(tǒng)3.4合位移9.41部件名稱澆筑頂板時位移大?。╩m）底籃系統(tǒng)2吊桿變形8.05前上橫梁0.8主桁系統(tǒng)9.1合位移19.957、計算鋼結(jié)構(gòu)起吊安裝時的風(fēng)力作用節(jié)段鋼結(jié)構(gòu)起吊安裝時須考慮風(fēng)載影響，根據(jù)掛籃及起吊系統(tǒng)特性和人員操作安全考慮，在6級以上大風(fēng)不再起吊鋼結(jié)構(gòu)和前移掛籃。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》附表A，本次計算取6級大風(fēng),對應(yīng)風(fēng)壓值為119pa。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》，采用如下公式計算風(fēng)力對平臺的作用力：Fwh=k0k1K3WdAwhk0為設(shè)計風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)，k1風(fēng)載阻力系數(shù)，由構(gòu)件形狀及間距決定，上部箱梁按實(shí)腹梁取，K3地形、地理?xiàng)l件系數(shù)，Awh迎風(fēng)面積（m2），Wd設(shè)計基本風(fēng)壓。結(jié)合本支架平臺的結(jié)構(gòu)特性，k0取0.8，風(fēng)載系數(shù)k1取值1.9；地形、地理?xiàng)l件系數(shù)K3=1.08。將以上參數(shù)代入公式進(jìn)行計算，可得：橫橋向Fwh=0.8*1.9*1.08*0.119kpa*4.7*6.4=5.88KN；順橋向Fwh=0.8*1.9*1.08*0.119kpa*4.7*29.8=27.36KN；根據(jù)起吊系統(tǒng)設(shè)計容許斜向角度，順橋向?yàn)?度，橫橋向?yàn)?.5度，鋼結(jié)構(gòu)自重為77噸，斜向相應(yīng)產(chǎn)生水平抵抗分力：順橋向?yàn)?0KN，橫橋向?yàn)?0KN，大于風(fēng)載產(chǎn)生的水平力，可基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計基于單片機(jī)的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)HYP