96m钢桁梁顶推施工计算过程

精品文档中南部铁路通道96m跨钢桁梁安装过程计算2011年11月0欢迎下载。精品文档一、 工程概况计算依据：2.1、基本数据钢桁梁施工图设计图铁路桥梁钢结构设计规范TB10002.2-2005 中华人民共和国铁道部；二、 钢桁梁安装方案图一 施工总布置图钢桁梁安装采用顶推方案架设。首先，施工钢桁梁顶推滑道，安装滑块（位置为钢桁梁节点位置，前期作为钢桁梁拼装抄垫垫块，后期作为钢桁梁顶推滑块）。在垫块上拼装钢桁梁，安装钢桁梁顶推设备。施工采用连续千斤顶拖拉钢绞线，从112墩拖拉至111墩。钢桁梁起顶，进行体系转换，钢桁梁从滑块转换到正式支座上，完成钢桁梁架设。三、 钢桁梁安装计算钢桁梁安装计算采用有限元分析软件进行分析计算，分为269个节点，713个单元。通过分步安装计算来完成钢桁梁顶推计算，在计算的过程中未考虑由于施工支架变形引起的变化。钢桁梁杆件主要应力取值：弦杆200Mpa，腹杆杆200Mpa安装工况计算：一）工况1计算结果（在支架上拼装）图二 工况1布置图图三 工况1钢桁梁反力（t）各节点反力如下：49.7t 104.3t 100.7t 95.4t 98.4t 95.4t 100.7t 104.3t 49.7t图四 钢桁梁变形（mm）结构变形：1mm图五 钢桁梁应力图（单位：MPa）结构应力: 最大值13Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。二） 工况2计算结果（顶推一个节间）图六 工况二布置图图七 钢桁梁反力（t）各节点结构反力：173.0t 91.8t 91t 96.8t 95.1t 99.9t 104.9t 46t图八 钢桁梁变形图（mm）结构变形：最大变形1mm图九 钢桁梁应力图（MPa）结构应力：最大应力15Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况3、顶推2个节间结构反力： 324.8t 57.4t 89.2t 92.8t 96.1t 108.2t 26.1t结构变形：前端最大竖向位移-10mm结构应力:腹杆最大应力为-32Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况4、顶推3个节间处于悬臂状态两侧上临时支墩，其中左侧钢桁梁位于临时支墩中心位置，右侧钢桁梁刚上临时支墩，两侧未支撑。结构反力： 494.8t 47.8t 91.3t 90.1t 74.5t结构位移：前端最大竖向位移-31mm结构应力：腹杆最大应力为-61Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况5、顶推3个节间处于支撑状态两侧上临时支墩，其中左侧钢桁梁位于临时支墩中心位置，右侧钢桁梁刚上临时支墩，两侧同时支撑。结构反力： 151.0t 203.2t 94.3t 95.6t 100.5t 104.3t 49.3t结构位移：最大竖向位移为-3mm结构应力： 腹杆最大应力为-31Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况6、支架C支撑状态发生变化在支架B上钢桁梁位置不变，支架C上钢桁梁支撑位置后移1个节间。结构反力： 197t 262t 87t 101t 105t 47t结构变形：最大竖向位移为-6mm结构应力：腹杆最大应力为-46Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况7、钢桁梁在支架B上顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E2节点，右侧支撑在E0节点，支架C上支撑E8/6/4/2/0,结构反力： 199t 257t 87t 101t 105t 48T261.5t 198t 90t 100t 104t 45T结构变形：最大竖向位移为-6mm结构应力：腹杆最大应力为45Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况8、钢桁梁在支架B上继续顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E2节点，右侧支撑在E2节点，支架C上支撑E6/4/2/0,结构反力： 306t 254t 91.6t 106.5t 40.3t结构变形：前端最大竖向位移为-7mm结构应力：腹杆最大应力-47Mpa，弦杆最大应力-13Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况9、钢桁梁在支架B上继续顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E4节点，右侧支撑在E2节点，支架C上支撑E6/4/2/0,结构反力： 332.8t 240.5t 89.6t 106.3t 29.1t 363.8t 189.8t 95.1t 108.1t 41.6t 结构变形：最大竖向变形为-7mm结构应力： 腹杆最大应力为-46Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况10、钢桁梁在支架B上继续顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E4节点，右侧支撑在E4节点，支架C上支撑E4/2/0,结构反力：430.8t 251.5t 105.4t 10.6t结构变形：最大竖向变形为-8mm结构应力： 腹杆最大应力为-43Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况11、钢桁梁在支架B上继续顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E6节点，右侧支撑在E4节点，支架C上支撑E4/2结构反力： 488.7t 232.1t 77.5t 479.7t 196t 122.7t 结构变形：最大竖向变形为-21mm结构应力： 腹杆最大应力为-74Mpa，弦杆最大应力-41Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况12、钢桁梁在支架B上继续顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E6节点，右侧支撑在E6节点，支架C上支撑E2，准备上支架A结构反力：598.8t 199.6t结构变形：最大竖向变形为-30结构应力： 腹杆最大应力为-64a，弦杆最大应力-42pa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况13、钢桁梁在支架B上继续顶推6m，钢桁梁左侧支撑在E8点，右侧支撑在E6节点，支架C上支撑E2，E0节点上支架A,钢桁梁顶推到位。结构反力： 137.2t 420.6t 240.6t 189.3t 418t 191.1t 结构变形：最大竖向变形为-21mm结构应力： 腹杆最大应力为-74Mpa，弦杆最大应力-41Mpa结论：钢桁梁变形、强度均能够满足顶推施工要求。工况14、顶推到位，体系转化、拆除支架反力结果：300t 300t最大变形38mm弦杆最大应力为48Mpa，腹杆最大应力为51Mpa。四、 主要大临结构设计一）滑道梁A、D、E验算滑道梁的计算采用允许应力法进行。滑道梁采用Q345B钢材，全焊接截面。截面如下：滑道梁横截面（单位：mm）截面特性（单位：mm级）为了简化计算，将滑道梁的受力简化为简支梁来计算，其各阶段的内力。根据前面滑道梁的计算可知，滑道梁A最所受最大外力为Fa=189t（工况九）。滑道梁D、E最大反力为108.7t（工况七），其各自的受力简图如下:滑道梁A受力（单位：t mm）Ma=FL/4=1896/4=283.5tmQmax=189t滑道梁E受力（单位：t m）Ma=FL/4=108.812/4=326.4tmQmax=108.8t由上面的计算结构可知，Mmax=326.4tm；Qmax=140.4t。最大正应力：=M/W=326.4107/28618441=114.1Mpa=200Mpa=QS/Ib=140.410416243520/(1430922069340)=39.8MPa=120Mpa由上面的计算可知滑道梁A、D、E强度满足要求。二）滑道梁B、C验算滑道梁采用Q345B钢材，全焊接截面。截面如下：滑道梁横截面（单位：mm）截面特性（单位：mm级）为了简化计算，将滑道梁的受力简化为简支梁来计算，其各阶段的内力。根据前面滑道梁的计算可知，滑道梁B最所受最大外力为Fb=598.8t（工况12）。滑道梁C最大反力为494.8t（工况4），其各自的受力简图如下:滑道梁B受力（单位：t mm）Ma=FL/4=598.86.45/4=965.6tmQmax=598.8t滑道梁C受力（单位：t m）Ma=FL/4=494.87.34=903.0tmQmax=494.8t由上面的计算结构可知，Mmax=965.6tm；Qmax=598.8t。最大正应力：=M/W=965.6107/64483820=149.8Mpa=200Mpa=QS/Ib=598.810437779600/(5158705600048)=91.4MPa=100Mpa由上面的计算可知滑道梁B、C强度满足要求。三）8008支架验算（支架A、D、E）支架验算主要计算其强度及稳定性，其中以稳定性为控制条件。支架A、D、E的高度都在17m以下，为了简化计算取其计算长度为16m。钢管采用Q235B级钢，钢板转制而成。钢管截面特性如下图。单位：mm级=L/i=17000/280=60.7查钢结构设计规范可知，其为B类截面，=0.8073。支架A的钢管所受最大轴力Na=140.6t;支架D、E的钢管所受最大轴力：N=108.4t。则其稳定性强度：=N/(A)=140.6104/(0.807319905)=87.5MPa=140MPa故直径800钢管受力满足要求。四）120012支架验算（支架B、C）支架验算主要计算其强度及稳定性，其中以稳定性为控制条件。支架B、C的高度都在16m以下，为了简化计算取其计算长度为16m。钢管采用Q235B级钢，钢板转制而成，钢管内填C30砼，作为一个复合结构受力。由于支架B会同时承受竖向力和水平力的作用。故其受力情况比较复杂，为了计算结构的真实性，采用有限元计算软件进行内力计算，然后根据内容来计算其应力。计算过程中假定填芯砼承受全部竖向力，而钢管承受其全部的弯矩。空心钢管截面特性如下图。单位：mm级建立如下的结构模型：支点反力图（单位：t）各杆件轴力（t）各杆件弯矩图（kN*m）连接系应力图（MPa）由上面的计算可知支架钢管所受最大轴力为599.8t；最大弯矩为1178.1kN*m。轴力由钢管内砼承受，其应力：c=N/A=599.8104/(3.145882)=5.5MPac=14.3MPa弯矩由钢管承受，其最大应力：=M/W=1178.1106/13169931=89.5MPa=140MPa连续系最大应力为128.9MPa故支架B满足要求。五）112#墩身验算由于在顶推的过程中112#墩顶会受到约120t的水平力作用，故应对墩身进行验算。墩身受力如下图所示。验算其1-1面的砼受拉力应力。建立模型计算得其最大拉应力为0.3MPa小于允许应力1.5MPa。满足要求。六）基础A验算基础A最大受力为140.8t。其底面地基承载力特征值为800KPa。基础A的底面尺寸为2.5m2.5m。故基础A满足要求。七）基础B验算基础B最大受力为494.8t。其底面地基承载力特征值为800KPa。基础A的底面尺寸为4.0m4.0m。故基础B满足要求。八）基础C验算基础C由于同时受压及水平力的作用，其底部应力不是均匀分布，而是三角形分布。其底面地基承载力特征值为800KPa。基础A的底面尺寸为16.0m4.0m。经计算基础C及其上部结构自重G=410t。受竖向压力T=552.6t。水平力为F=55t，水平力产生的弯矩M1=F*H=55*17=935tm。其受力如下图所示：单位：m所爱竖向力的合力：F=T+G=962.6t合力作用点距基础边缘：a=（T*1.55+G*8-M1）/（T+G）=3.33m其基底受力分布如下：故基础C满足要求。九）顶推反力座计算顶推反力座结果如下图：单位（mm）图中F=H=70t；M=F*0.295=20.65tm。验算1-1截面处焊缝特性：单位（mm级）最大剪应力：最大正应力：故顶推反力座满足要求。十）后锚点验算后锚点的结构如下图：单位（mm）图中F=H=70t；M=F*0.29=20.3tm。1）焊缝验算焊缝的截面（1-1）特性如下图：单位（mm级）最大剪应力：最大正应力：故后锚点焊缝满足