深茂铁路32-48-32m连续梁三角形挂篮设计计算书(手算版)课件.doc

深茂铁路32+48+32m连续梁挂篮计算书一、计算依据1、桥梁施工图设计2、结构力学、材料力学3、钢结构设计手册、钢结构及木结构设计规范4、高速铁路施工技术指南、路桥施工计算手册（交通出版社）5、砼容重取2.65t/m3，模板外侧模、底模板自重100kg/m2，内模及端头模80kg/m2，涨模系数取1.05，冲击系数取1.1，底模平台两侧操作平台人员及施工荷载取5KN/m2，其他操作平台人员及施工荷载取2KN/m2。6、材料力学性能精轧螺纹钢强度设计值二、挂篮底模平台及吊杆底篮承受重量为箱梁腹板、底板砼重量及底篮自重。1、纵梁验算纵梁布置示意图1#块为最重梁段，以1#段重量施加荷载计算纵梁的刚度强度砼荷载：36.1m3×2.65t/m3×1.05×1.1=145.348t=1104.9KN。底模及端头模自重荷载：76.7KN+10.8m2×80kg/m2=85.34KN。砼荷载按0#断面面积进行荷载分配，腹板及底板断面面积总和为11.2m2；模板荷载按底板线性分配在纵梁上。a、号纵梁上的荷载腹板的断面面积为0.78m2，其砼及模板荷载为： 0.78*3*26.5+100kg/m2*0.93=62.1KN。 号纵梁(I32b工字钢)的荷载为：62.1KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为30.1KN、32.0KN。b、号纵梁上的荷载纵梁与号纵梁间的断面面积为0.74m2，其砼及模板荷载为：0.74*3*26.5+100*1.04=58.97KN。号纵梁(I32b工字钢)的荷载为：58.97KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为28.58KN、30.39KN。c、号纵梁上的荷载底板的断面面积为0.47m2，其砼及模板荷载为：0.47*3*26.5+100*2.44=39.81KN。号纵梁上的荷载为：39.81KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为19.29KN、20.52KN。d、号纵梁上的荷载底板的断面面积为0.51m2，其砼及模板荷载为：0.51*3*26.5+100*3.7=44.25KN。号纵梁上的荷载为：44.25KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为21.44KN、22.81KN。e、号纵梁上的荷载底板的断面面积为0.42m2，其砼及模板荷载为：0.42*3*26.5+100*3.1=36.49KN。号纵梁上的荷载为：44.25KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为17.68KN、18.81KN。 f、以荷载较大的号进行纵梁内力计算，荷载集度 q=62.1KN/3m=20.7KN/m。荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN）由计算所得I32b工字钢最大弯矩44.8KN*m，最大剪力37.8KN。结构最大竖向变形3mm<4600/400=11.5mm。纵梁验算a、I32工字钢验算查材料力学，得I32b工字钢d=12mm，A=83.64cm2，Ix=16574cm4，Wx=920.8cm3，ix=14.08cm，Ix：Sx=27.3cm，iy=2.57cm弯曲正应力：=44.8×106/920.8×103=48.65MPa=215MPa剪应力：=QS/Id=37.8×103/12/237=13.29MPa=125MPa2、底模后横梁验算荷载计算a、砼荷载采用1#段最重梁段的荷载验算。b、纵梁自重在后下横梁上的集中力为293.7kg/2=146.85kg=1.47KN号纵梁在后横梁上的集中力为32KN+1.47KN=33.47KN号纵梁在后横梁上的集中力为30.39KN+1.47KN=31.86KN号纵梁在后横梁上的集中力为20.52KN+1.47KN=21.99KN号纵梁在后横梁上的集中力为22.81KN+1.47KN=24.28KN号纵梁在后横梁上的集中力为18.81KN+1.47KN=20.28KNc、两侧操作平台及施工荷载在前、后横梁上的集中力为5KN/m2×13.52m2/4=16.9KN。d、底模后横梁及吊点自重12.63kN，均匀分布在后下横梁上，荷载集度为：12.63KN/12m=1.1KN/m。e、底模后横梁下操作平台2KN/m2×7.5=15KN，均匀分布在底板6.7m范围内的后下横梁上，荷载集度为15KN/6.7m=2.24KN/m。内力计算荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN）由计算得最大弯矩73.6KN·m，最大剪力89.4KN，最大竖向变形6mm。强度校核底模横梁采用232b槽钢焊接格构式。Ix=8140cm4,Wx=509cm3,d=10mmSx= 302.5cm3 弯曲正应力： =M/W= 73.6×106/509×10-3=144.59MPa<=215MPa剪应力： =QSx/Ixd=89.4×103/10/302.5=29.5MPa<=125MPa后吊杆受力计算吊杆所受的拉力在数值上等于相应支座的支座反力。采用结点平衡法，从后下横梁剪力图中可计算得支座反力即吊杆所受拉力。a、内侧后吊杆所受拉力F=F=374.516KN。 b、外侧后吊杆所受拉力F=F=129.223KN。三、吊杆验算内侧后吊杆：F=374.516KNF=（0.15-0.051）×0.04×170×103=673.2KN。 外侧后吊杆：F=129.223KNF=（0.15-0.051）×0.04×170×103=673.2KN。外侧前吊杆：F=115.283KNF=785×804=631.1KN。内侧前吊杆：F=274.417KNF=（0.16-0.051）×0.04×170×103=741.2KN。四、走行梁1、内模走行梁设计走行梁为一根232b槽钢，取两吊点之间的部分并以4#块内顶板砼重量进行验算。内顶板砼在一根内模走行梁上的荷载：F1=2.47m2×4m×2.65t/m3×1.05×1.1×0.5=14.835t=148.35KN一根内模走行梁承受内模架荷载：F2=4564×0.5=2282kg=22.82KN内模架间距100cm，共4道，每道模架下滑梁所受集中力：F=（F1+F2）/4=42.7KN内模走行梁自重集度q=100kg/m=1KN/m荷载布置图 M图（单位：KN·m） Q图（单位：KN·m）通过计算，最大弯矩114.39KN·m，最大剪力88.09KN，最大竖向变形8mm。查材料力学，得32b槽钢截面性质：Wx=2×469.413cm3，Ix=2×7510.6cm4,Sx=2×88×160×80-(88-8)(160-14)(160-14)/2=547520mm3，d=8mm。=114.39×103/2×469.413×10-6=121.8MPa=140MPa=QSx/Id=88.09×103×547520×10-9/2×7510.6×10-8/0.008=40.1MPa=85MPa采用静力平衡法可求得支座反力为88.09KN和88.09KN，即前吊杆受力为88.09KN。五、前上横梁前上横梁2根I40b工字钢下面的桁架不参与内力计算。1、荷载计算内侧前吊杆受力（含吊杆自重）：274.42KN+9.24KN=283.66KN外侧前吊杆受力（含吊杆自重）：115.28KN+5.81KN=121.09KN内模走行梁前吊杆受力：88.09KN外滑梁前吊杆受力：103.01KN前上横梁2I40b工字钢及扁担梁、底座自重荷载集度1.96KN/m；前上横梁上操作平台及施工荷载集度2KN/m2×1.5m=3KN/m；荷载布置图2、内力计算 M图（单位：KN·m） Q图（单位：KN）通过计算得I40b工字钢截面加强段最大弯矩260.48KN· m，最大剪力386.26KN；外侧前吊杆间最大竖向变形1mm，横梁两端竖向变形12mm。3、强度校核查材料力学，得I40b工字钢截面性质：Wx=1139cm3，Ix：Sx=34.1cm，d=12.5mm。=260.48×103/2×1139×10-6=114.3MPa=140MPa=QSX/IXd=386.26×103/2×34.1×10-2/0.0125=45.3MPa=85MPa4、支座反力计算采用结点平衡法，利用支座处剪力计算得支座反力。F=628.09KN六、主桁主桁受力模型如下： M图（单位：KN·m） Q图（单位：KN） N图（单位：KN）通过计算主梁最大弯矩40.1KN·m，最大剪力11.8KN，最大轴力-952.9KN；立柱最大压力752.9KN；斜拉带最大拉力589.96KN。前端最大竖向变形10mm。 杆BC采用28b双槽钢缀板连接的格构式杆件，横截面尺寸见图。于杆BC内力及综合应力最大，故以受力最不利杆件BC计算 设计参数：、 对实轴（X轴）计算： 查截面型钢表可得： 228b， 对实轴（X轴）演算刚度和整体稳定： ，满足要求 按照b类截面查钢结构设计规范附表C：可得： 则： 对虚轴（Y轴）计算： 计算肢间距离：分肢长细比，取 则： 从而，取 验算虚轴的刚度和整体稳定性： 单个槽钢28b的截面数据为： 、整个截面对虚轴（X-X轴）数据： ， 按照b类截面查钢结构设计规范附表C：得： 则： 、分肢稳定性验算： 满足要求。 、缀板设计： 初选缀板尺寸：缀板宽度： 厚度：，且不小于10mm. 缀板取： 缀板间净距 ，取 相邻缀板中心距离 缀板线刚度之和与分肢刚度比值为： 横向剪力： 缀板与分肢连接处的内力为： 在剪力和弯矩的共同作用下，该处角焊缝为贴角满焊，焊缝强度满足下式要求： 根据构造要求：，最后确定取，可以满足要求。七、主桁架节点高强螺栓验算1、设计资料受力类型为: 扭矩、竖向剪力及水平拉力荷载数据:扭矩 T(kN·m): 0.00竖向剪力V(kN): 741.10水平拉力F(kN): 0.00螺栓排列等行距排列: 行数: 3, 行距D: 90.00 mm列数: 3, 列距: 80.00 mm2、单个螺栓的参数计算所选螺栓的参数:类型及等级: 高强螺栓承压型连接10.9级螺栓直径 d: 24 mm受剪面数目 nv: 2连接板钢号: Q235同一受力方向连接板较小总厚度t: 14 mm抗剪强度设计值 一个高强螺栓承压型连接的抗剪承载力设计值: 280.48 kN一个高强螺栓承压型连接的承压承载力设计值: 157.92 kN所以，取二者中较小值157.92 kN3、螺栓群受力计算 螺栓群受扭矩T和竖向剪力V以及水平力F（即偏心力作用下螺栓群抗剪）, 采用弹性分析法, 旋转中心在螺栓群形心处 r2 = x2 + y2 = 38400.00 + 48600.00 = 87000.00 mm2 对于受力最大的螺栓: 扭矩T产生的水平力: 0.00 kN 扭矩T产生的竖向力: 0.00 kN 水平轴力F产生的水平方向的剪力: 0.00 kN 竖向剪力V产生的竖直方向的剪力: 82.34 kN 所以, 受力最大的螺栓所受剪力的合力为: 82.34 kN4、结论 受力最大的螺栓所受合力设计满足八、总沉降量计算前吊杆最大长度按12.5m进行计算，伸长量最大为3mm。通过各级结构变形的总体累计后总沉降量f=3+0.2+3+1+9+3.3=19.5mm。八、后支座与主构架连接螺栓计算每个后支座与主构架由8个M27-10.9S高强螺栓连接，按钢结构高强螺栓连接的设计、施工、及验收规程JGJ82-91，每个螺栓抗拉、抗剪、承压承载力设计值为图27后支座与主构架连接螺栓计算 连接螺栓在挂篮走行时拉力N=R1=93.2KN；摩擦力所产生的剪力V=0.15×93.2=14.0KN;摩擦力所产生的弯矩M=V×0.25=3.5KN·m在拉力N与弯矩M作用下一个高强螺栓最大拉力 一个高强螺栓的剪力故故后支座与主构架连接螺栓安全。九、后支座计算后支座由连接板、竖板、水平板、隔板及加劲肋组焊而成，其中竖板、水平板和加劲肋构成L形钩板。挂蓝走行时，后支座的水平板钩住工字钢轨道的上翼缘，以抵抗走行状态的倾覆力。经计算，后支座的承载力由水平板承载力控制。水平板采用20的钢板双面开坡口与竖板焊透，在每个水平板下设有三道14的加劲肋。每个加劲肋的尺寸为100X85mm，加劲肋分别与水平板和竖板双面贴角焊，焊缝高8mm。每个水平板承受的竖向力为R=R2/2=93.2/2=46.6KN。偏于安全，不计水平板与竖板的焊缝承载力，假定水平板所受竖向力全部通过加劲肋传给竖板。每个加劲肋与竖板的有效焊缝长度为L1=2X80=160mm；。每个加劲肋与竖板连接焊缝允许承载力 N=160X8X0.7X=160X8X0.7X100=89.6KN；。每个水平板的允许竖向承载力Q=3XN=3X89.6KN=268.8KN；。由以上可知，每个水平板的安全系数即挂篮走行安全系数为k2b=Q/R=268.8/46.6=5.7。