铁路扩能改造工程连续梁菱形挂篮检算

PAGE16-金华至温州铁路扩能改造工程JWSG-1标(60+100+60)m连续梁菱形挂篮检算计算：复核：审核：中铁上海工程局一公司金温铁路三项目部二〇一一年八月目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc300703239"1.工程概述和计算依据-3-HYPERLINK\l"_Toc300703240"1.1工程概述-4-HYPERLINK\l"_Toc300703241"1.2计算依据-4-HYPERLINK\l"_Toc300703242"2.计算说明-4-HYPERLINK\l"_Toc300703243"2.1计算参数-4-HYPERLINK\l"_Toc300703244"2.2计算模型-5-HYPERLINK\l"_Toc300703245"2.3挂篮主要技术参数-5-HYPERLINK\l"_Toc300703246"2.4挂篮设计基本参数-6-HYPERLINK\l"_Toc300703247"3.主桁架计算-6-HYPERLINK\l"_Toc300703248"3．1荷载计算-6-HYPERLINK\l"_Toc300703249"3．2模型建立及计算-6-HYPERLINK\l"_Toc300703255"3．3压杆稳定性计算-8-HYPERLINK\l"_Toc300703256"3．4节点处销接计算-8-HYPERLINK\l"_Toc300703257"4.上前横梁计算-9-HYPERLINK\l"_Toc300703258"4.1、承重状态-9-HYPERLINK\l"_Toc300703259"4.2、走行状态-12-HYPERLINK\l"_Toc300703260"5.后锚梁检算-12-HYPERLINK\l"_Toc300703261"5.1受力分析及计算-12-HYPERLINK\l"_Toc300703262"5.2.结构检算-14-跨金丽温高速公路1#特大桥（60+100+60）m连续梁挂篮检算1.工程概述和计算依据1.1工程概述主桥上部采用中跨100m跨预应力混凝土连续箱梁。箱梁断面为单箱单室直腹板断面。箱梁顶宽12.2m，底宽6.4m，翼缘板宽2.9m，支点处梁高7.204m，跨中梁高4.69m，腹板厚100cm（1#）～60cm（跨中），底板厚度为120cm（1#）～40cm（跨中），悬浇段顶板厚度54cm。箱梁0#块在支架上施工，梁段总长14m，边、中合拢段长度为2m；挂篮悬臂浇注箱梁1#～2#块段长2.5m、3#块段长2.75m、4#～6#块段长3m、7#块段长3.25m、8#～11#块段长3.5m、12#～13#块段长4m，箱梁悬臂浇注采用菱形挂篮进行施工。1.2计算依据《跨金丽温高速公路1#特大桥施工图》《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）2.计算说明根据挂篮设计图纸，对挂篮的主要构造进行了空间建模，采用通用有限元分析程序MIDAS进行空间受力分析。计算中对传力作了如下的假定：⑴箱梁翼缘板砼及侧模重量通过外导滑梁分别传至前一节段已施工完的箱梁顶板和挂篮主桁的前上横梁承担。⑵箱梁顶板砼、内模支架、内模重量通过内滑梁分别由前一节段已施工完的箱梁顶板和挂篮主桁的前上横梁承担。⑶箱梁底板、腹板砼及底篮平台重量分别由前一节段已施工完的箱梁和挂篮主桁的前上横梁承担。⑷挂篮行走：前通过前吊带把前下横梁挂在前上横梁上，后端把后下横梁通过行走吊杆挂在竖向平联上。2.1计算参数钢材弹性模量：E=2.06e5MPa密度：γ=7850Kg/m3泊松比：ν=0.3线膨胀系数：α=0.0000122.2计算模型挂篮由主承重系统、底模系统、内外模板系统、悬吊系统、锚固系统及行走系统组成。挂篮的主承重系由上平杆、下平杆、立柱、前斜杆、后斜杆，再由二榀菱形架形成两个独立的单元，挂篮主承重系的两个单元在浇筑混凝土时共同承受悬浇梁段的重量，在挂篮前移时又可单独走行。承重系统各构件均为双[40槽钢组成，各杆件连接方式为节点板加销接，销轴采用φ100高强钢材，耳板采用20mm厚的A3钢板。图1：菱形挂篮施工个示意图2.3挂篮主要技术参数悬臂浇注箱梁梁段为4号，最大重量：156.6t悬臂浇注箱梁梁段最大分段长度：4m悬臂浇注梁段高度变化：6.635m～4.604m2.4挂篮设计基本参数⑴梁段混凝土重量：26KN/m3；⑵人群及机具荷载取2.5KPa；⑶超载系数取1.05；⑷新浇砼动力系数取1.2；⑸挂篮行走时的冲击系数取1.3；⑹抗倾覆稳定系数2.0。3.主桁架计算3．1荷载计算考虑挂篮模板重及机具荷载和安全系数，挂篮桁架前吊点按受力按1500KN考虑，单片主桁片按750KN检算。3．2模型建立及计算利用MIDAS建立模型：图2菱形挂篮模型图将计算结果绘制如下：图3挂篮组合应力图（97MPa）图4挂篮位移图（18mm）图5反力图（1633kN）图6轴力图（最大轴压力为1108kN）由上述计算可知，强度、刚度都能满足要求。3．3压杆稳定性计算上平杆双[40槽钢受压，立柱构件长度l0=5.3m,构件回转半径取查表取φ＝0.9，轴心受压构件:，满足要求。立杆也为受压杆件，但受力及计算长度均小于上平杆，故也满足要求。3．4节点处销接计算销接计算时，销轴视为支撑在耳板上的简支梁，跨度取耳板中心线之间的距离，按弯剪构件进行计算。通过上述计算可知，在立杆和下平杆连接处受力最大，销接计算以此处计算。耳板间距为310mm，即简支梁跨距为310mm,受力为1633KN，以简支梁为计算模型，销轴为45#钢材，直径100mm，屈服强度360MPa，销接截面系数为：W=I=弯矩剪力计算如下：M=Q=816.5kN检算：[δ]max=M/W=1.9*103/(9.8*10-5)=19.4MPa<[δ]=360MPa故销接强度能满足要求。耳板为2mm厚A3钢板，承受的荷载为销接计算中的支反力，即1633/2=816.5kN,根据《施工手册》计算时耳板受力为径向力，紧密接触时，面积为销轴的直径与其长度的乘积，则2个销轴承压应力为[δ]=N/A=816500/100/20/2=204MPa<210MPa满足要求。4.上前横梁计算前吊梁分两种受力状态进行计算,一种为浇筑混凝土时承重状态,一种为走行状态。4.1、承重状态⑴荷载计算①侧模吊点侧模混凝土重量[0.5*(0.2+0.3)*1.25+0.5*(0.3+0.65)*2.1]*3*2.6*10=102KN侧模板自重(侧模重按10t计，外模滑道为2根槽钢[32a,长12m,每延米重为43kg/m。)(10+43*2*12/1000)*10=110KN侧模吊杆(1根)吊重：0.5*(102+110)=106KN②内模吊点内模混凝土重量(4.9*0.4+0.9*0.3)*3*2.6*10=174KN内模自重（内模重按2t计，外模滑道为2根槽钢[32a,长12m,每延米重为43kg/m。）（2+43*4*12/1000）*10=40KN内模吊杆为2根，则每根吊杆受力：0.5*(174+40)/2=54KN③底模吊点腹板混凝土重量0.5*(6.055+6.335)*0.5*(1+0.8)*3*2.6*10=434.9KN底板混凝土重量（4.7*0.5*(0.907+0.963)*3*2.6*10=342.8KN底模板重量:底模板重量=116KN底吊杆受力:(434.9*2+342.8+116)/2/4=166KN⑵受力计算图7上前横梁受力模型图上前横梁为2根H400的H型钢组合，建立模型时以单根建立，将计算简图绘制如下：图8组合应力（218MPa）图9位移（7mm）[δ]max=218MPa<2[δ]=2*145=290MPal=7mm<2L/800=14mm刚度强度都满足要求.4.2、走行状态走行状态时只承受模板及杆件重量,受力简化如下:图10上前横梁走行受力模型计算结果绘图如下:图11组合应力（213MPa）由计算结果可知,行走状态下应力比浇筑混凝土静止状态下的小,故能满足要