鐵路32-48-32m連續(xù)梁三角形掛籃設(shè)計計算書(手算版)詳解[詳細]

1、中鐵二十局深茂鐵路32+48+32m連續(xù)梁掛籃驗算書 計算：張鴻鵬深茂鐵路32+48+32米連續(xù)梁掛籃計算書一、計算依據(jù)1、橋梁施工圖設(shè)計2、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊、鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范4、高速鐵路施工技術(shù)指南、路橋施工計算手冊(交通出版社)5、砼容重取2.65t/米3,模板外側(cè)模、底模板自重100千克/米2,內(nèi)模及端頭模80千克/米2,漲模系數(shù)取1.05,沖擊系數(shù)取1.1,底模平臺兩側(cè)操作平臺人員及施工荷載取5KN/米2,其他操作平臺人員及施工荷載取2KN/米2.6、材料力學(xué)性能精軋螺紋鋼強度設(shè)計值二、掛籃底模平臺及吊桿底籃承受重量為箱梁腹板、底板砼重量及底籃自重.1、縱梁驗

2、算縱梁布置示意圖1號塊為最重梁段,以1號段重量施加荷載計算縱梁的剛度強度砼荷載:36.1米32.65t/米31.051.1=145.348t=1104.9KN.底模及端頭模自重荷載:76.7KN+10.8米280千克/米2=85.34KN.砼荷載按0號斷面面積進行荷載分配,腹板及底板斷面面積總和為11.2米2;模板荷載按底板線性分配在縱梁上.a、號縱梁上的荷載腹板的斷面面積為0.78米2,其砼及模板荷載為: 0.78*3*26.5+100千克/米2*0.93=62.1KN. 號縱梁(I32b工字鋼)的荷載為:62.1KN.通過靜力平衡法可計算得前、后下橫梁上的集中力分別為30.1KN、32.0

3、KN.b、號縱梁上的荷載縱梁與號縱梁間的斷面面積為0.74米2,其砼及模板荷載為:0.74*3*26.5+100*1.04=58.97KN.號縱梁(I32b工字鋼)的荷載為:58.97KN.通過靜力平衡法可計算得前、后下橫梁上的集中力分別為28.58KN、30.39KN.c、號縱梁上的荷載底板的斷面面積為0.47米2,其砼及模板荷載為:0.47*3*26.5+100*2.44=39.81KN.號縱梁上的荷載為:39.81KN.通過靜力平衡法可計算得前、后下橫梁上的集中力分別為19.29KN、20.52KN.d、號縱梁上的荷載底板的斷面面積為0.51米2,其砼及模板荷載為:0.51*3*26.5

4、+100*3.7=44.25KN.號縱梁上的荷載為:44.25KN.通過靜力平衡法可計算得前、后下橫梁上的集中力分別為21.44KN、22.81KN.e、號縱梁上的荷載底板的斷面面積為0.42米2,其砼及模板荷載為:0.42*3*26.5+100*3.1=36.49KN.號縱梁上的荷載為:44.25KN.通過靜力平衡法可計算得前、后下橫梁上的集中力分別為17.68KN、18.81KN. f、以荷載較大的號進行縱梁內(nèi)力計算,荷載集度 q=62.1KN/3米=20.7KN/米.荷載布置圖米圖(單位:KN米)Q圖(單位:KN)由計算所得I32b工字鋼最大彎矩44.8KN*米,最大剪力37.8KN.結(jié)

5、構(gòu)最大豎向變形3米米4600/400=11.5米米.縱梁驗算a、I32工字鋼驗算查材料力學(xué),得I32b工字鋼d=12米米,A=83.64厘米2,Ix=16574厘米4,Wx=920.8厘米3,ix=14.08厘米,Ix:Sx=27.3厘米,iy=2.57厘米彎曲正應(yīng)力:=44.8106/920.8103=48.65米Pa=215米Pa剪應(yīng)力:=QS/Id=37.8103/12/237=13.29米Pa=125米Pa2、底模后橫梁驗算荷載計算a、砼荷載采用1號段最重梁段的荷載驗算.b、縱梁自重在后下橫梁上的集中力為293.7千克/2=146.85千克=1.47KN號縱梁在后橫梁上的集中力為32K

6、N+1.47KN=33.47KN號縱梁在后橫梁上的集中力為30.39KN+1.47KN=31.86KN號縱梁在后橫梁上的集中力為20.52KN+1.47KN=21.99KN號縱梁在后橫梁上的集中力為22.81KN+1.47KN=24.28KN號縱梁在后橫梁上的集中力為18.81KN+1.47KN=20.28KNc、兩側(cè)操作平臺及施工荷載在前、后橫梁上的集中力為5KN/米213.52米2/4=16.9KN.d、底模后橫梁及吊點自重12.63kN,均勻分布在后下橫梁上,荷載集度為:12.63KN/12米=1.1KN/米.e、底模后橫梁下操作平臺2KN/米27.5=15KN,均勻分布在底板6.7米范

7、圍內(nèi)的后下橫梁上,荷載集度為15KN/6.7米=2.24KN/米.內(nèi)力計算荷載布置圖米圖(單位:KN米)Q圖(單位:KN)由計算得最大彎矩73.6KN米,最大剪力89.4KN,最大豎向變形6米米.強度校核底模橫梁采用232b槽鋼焊接格構(gòu)式.Ix=8140厘米4,Wx=509厘米3,d=10米米Sx= 302.5厘米3 彎曲正應(yīng)力: =米/W= 73.6106/50910-3=144.59米Pa=215米Pa剪應(yīng)力: =QSx/Ixd=89.4103/10/302.5=29.5米Pa=125米Pa后吊桿受力計算吊桿所受的拉力在數(shù)值上等于相應(yīng)支座的支座反力.采用結(jié)點平衡法,從后下橫梁剪力圖中可計算

8、得支座反力即吊桿所受拉力.a、內(nèi)側(cè)后吊桿所受拉力F=F=374.516KN. b、外側(cè)后吊桿所受拉力F=F=129.223KN.三、吊桿驗算內(nèi)側(cè)后吊桿:F=374.516KNF=(0.15-0.051)0.04170103=673.2KN. 外側(cè)后吊桿:F=129.223KNF=(0.15-0.051)0.04170103=673.2KN.外側(cè)前吊桿:F=115.283KNF=785804=631.1KN.內(nèi)側(cè)前吊桿:F=274.417KNF=(0.16-0.051)0.04170103=741.2KN.四、走行梁1、內(nèi)模走行梁設(shè)計走行梁為一根232b槽鋼,取兩吊點之間的部分并以4號塊內(nèi)頂板砼

9、重量進行驗算.內(nèi)頂板砼在一根內(nèi)模走行梁上的荷載:F1=2.47米24米2.65t/米31.051.10.5=14.835t=148.35KN一根內(nèi)模走行梁承受內(nèi)模架荷載:F2=45640.5=2282千克=22.82KN內(nèi)模架間距100厘米,共4道,每道模架下滑梁所受集中力:F=(F1+F2)/4=42.7KN內(nèi)模走行梁自重集度q=100千克/米=1KN/米荷載布置圖 米圖(單位:KN米) Q圖(單位:KN米)通過計算,最大彎矩114.39KN米,最大剪力88.09KN,最大豎向變形8米米.查材料力學(xué),得32b槽鋼截面性質(zhì):Wx=2469.413厘米3,Ix=27510.6厘米4,Sx=288

10、16080-(88-8)(160-14)(160-14)/2=547520米米3,d=8米米.=114.39103/2469.41310-6=121.8米Pa=140米Pa=QSx/Id=88.0910354752010-9/27510.610-8/0.008=40.1米Pa=85米Pa采用靜力平衡法可求得支座反力為88.09KN和88.09KN,即前吊桿受力為88.09KN.五、前上橫梁前上橫梁2根I40b工字鋼下面的桁架不參與內(nèi)力計算.1、荷載計算內(nèi)側(cè)前吊桿受力(含吊桿自重):274.42KN+9.24KN=283.66KN外側(cè)前吊桿受力(含吊桿自重):115.28KN+5.81KN=12

11、1.09KN內(nèi)模走行梁前吊桿受力:88.09KN外滑梁前吊桿受力:103.01KN前上橫梁2I40b工字鋼及扁擔梁、底座自重荷載集度1.96KN/米;前上橫梁上操作平臺及施工荷載集度2KN/米21.5米=3KN/米;荷載布置圖2、內(nèi)力計算 米圖(單位:KN米) Q圖(單位:KN)通過計算得I40b工字鋼截面加強段最大彎矩260.48KN 米,最大剪力386.26KN;外側(cè)前吊桿間最大豎向變形1米米,橫梁兩端豎向變形12米米.3、強度校核查材料力學(xué),得I40b工字鋼截面性質(zhì):Wx=1139厘米3,Ix:Sx=34.1厘米,d=12.5米米.=260.48103/2113910-6=114.3米P

12、a=140米Pa=QSX/IXd=386.26103/234.110-2/0.0125=45.3米Pa=85米Pa4、支座反力計算采用結(jié)點平衡法,利用支座處剪力計算得支座反力.F=628.09KN六、主桁主桁受力模型如下: 米圖(單位:KN米) Q圖(單位:KN) N圖(單位:KN)通過計算主梁最大彎矩40.1KN米,最大剪力11.8KN,最大軸力-952.9KN;立柱最大壓力752.9KN;斜拉帶最大拉力589.96KN.前端最大豎向變形10米米. 桿BC采用28b雙槽鋼綴板連接的格構(gòu)式桿件,橫截面尺寸見圖.于桿BC內(nèi)力及綜合應(yīng)力最大,故以受力最不利桿件BC計算 設(shè)計參數(shù):、 對實軸(X軸)

13、計算: 查截面型鋼表可得: 228b, 對實軸(X軸)演算剛度和整體穩(wěn)定: ,滿足要求 按照b類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附表C:可得: 則: 對虛軸(Y軸)計算: 計算肢間距離:分肢長細比,取 則: 從而,取 驗算虛軸的剛度和整體穩(wěn)定性: 單個槽鋼28b的截面數(shù)據(jù)為: 、整個截面對虛軸(X-X軸)數(shù)據(jù): , 按照b類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附表C:得: 則: 、分肢穩(wěn)定性驗算: 滿足要求. 、綴板設(shè)計: 初選綴板尺寸:綴板寬度: 厚度:,且不小于10米米. 綴板取: 綴板間凈距 ,取 相鄰綴板中心距離 綴板線剛度之和與分肢剛度比值為: 橫向剪力: 綴板與分肢連接處的內(nèi)力為: 在剪力和彎矩的共同作用下,

14、該處角焊縫為貼角滿焊,焊縫強度滿足下式要求: 根據(jù)構(gòu)造要求:,最后確定取,可以滿足要求.七、主桁架節(jié)點高強螺栓驗算1、設(shè)計資料受力類型為: 扭矩、豎向剪力及水平拉力荷載數(shù)據(jù):扭矩 T(kN米): 0.00豎向剪力V(kN): 741.10水平拉力F(kN): 0.00螺栓排列等行距排列: 行數(shù): 3, 行距D: 90.00 米米列數(shù): 3, 列距: 80.00 米米2、單個螺栓的參數(shù)計算所選螺栓的參數(shù):類型及等級: 高強螺栓承壓型連接10.9級螺栓直徑 d: 24 米米受剪面數(shù)目 nv: 2連接板鋼號: Q235同一受力方向連接板較小總厚度t: 14 米米抗剪強度設(shè)計值 一個高強螺栓承壓型連接

15、的抗剪承載力設(shè)計值: 280.48 kN一個高強螺栓承壓型連接的承壓承載力設(shè)計值: 157.92 kN所以,取二者中較小值157.92 kN3、螺栓群受力計算 螺栓群受扭矩T和豎向剪力V以及水平力F(即偏心力作用下螺栓群抗剪), 采用彈性分析法, 旋轉(zhuǎn)中心在螺栓群形心處 r2 = x2 + y2 = 38400.00 + 48600.00 = 87000.00 米米2 對于受力最大的螺栓: 扭矩T產(chǎn)生的水平力: 0.00 kN 扭矩T產(chǎn)生的豎向力: 0.00 kN 水平軸力F產(chǎn)生的水平方向的剪力: 0.00 kN 豎向剪力V產(chǎn)生的豎直方向的剪力: 82.34 kN 所以, 受力最大的螺栓所受剪

16、力的合力為: 82.34 kN4、結(jié)論 受力最大的螺栓所受合力設(shè)計滿足八、總沉降量計算前吊桿最大長度按12.5米進行計算,伸長量最大為3米米.通過各級結(jié)構(gòu)變形的總體累計后總沉降量f=3+0.2+3+1+9+3.3=19.5米米.八、后支座與主構(gòu)架連接螺栓計算每個后支座與主構(gòu)架由8個米27-10.9S高強螺栓連接,按鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓連接的設(shè)計、施工、及驗收規(guī)程JGJ82-91,每個螺栓抗拉、抗剪、承壓承載力設(shè)計值為圖27后支座與主構(gòu)架連接螺栓計算 連接螺栓在掛籃走行時拉力N=R1=93.2KN;摩擦力所產(chǎn)生的剪力V=0.1593.2=14.0KN;摩擦力所產(chǎn)生的彎矩米=V0.25=3.5KN米在拉力N與彎矩米作用下一個高強螺栓最大拉力 一個高強螺栓的剪力故故后支座與主構(gòu)架連接螺栓安全.九、后支座計算后支座由連接板、豎板、水平板、隔板及加勁肋組焊而成,其中豎板、水平板和加勁肋構(gòu)成L形鉤板.掛藍走行時,后支座的水平板鉤住工字鋼軌道的上翼緣,以抵抗走行狀態(tài)的傾覆力.經(jīng)計算,后支座的承載力由水平板承載力控制.水平板采用20的鋼板雙面開坡口與豎板焊透,在每個水平板下設(shè)有三道14的加勁肋.每個加勁肋的尺寸為100X85米米,加勁肋分別與水平