安徽公路工程桥梁箱梁设计计算书整体建模

PAGEPAGE41目录\t"标题4,4"1、箱梁结构形式32、设计依据33、设计基本参数34、挂篮主要结构35、结构计算形式及荷载组合46、浇筑标准节段挂篮计算46.1底模平台系统计算及分析46.1.1计算荷载46.1.2计算整体模型66.1.3计算结果及分析76.2内、外导梁计算76.2.1外导梁计算76.2.2内导梁计算96.3、挂篮主桁计算分析116.3.1计算荷载116.3.2计算模型分类及各杆件截面形式126.3.3主桁计算分析127、浇筑变宽节段挂篮计算197.1底模平台系统计算及分析197.1.1计算荷载197.1.2计算整体模型207.1.3计算结果及分析217.2、挂篮主桁计算分析227.2.1计算荷载227.2.2计算分析228、细部结构计算258.1主桁斜拉杆螺栓受力计算258.2主纵梁局部压应力计算258.3吊耳受力计算259、挂篮空载走行计算269.1浇筑标准段挂篮走行计算269.1.1挂篮底模系统空载走行计算269.1.2外导梁空载走行计算（走行4m）279.1.3内导梁空载走行计算（走行4m）289.1.4挂篮主桁空载走行计算（走行4m）289.2浇筑变宽段挂篮走行计算289.2.1挂篮底模系统空载走行计算289.2.2外导梁空载走行计算（走行4m）309.2.3内导梁空载走行计算（走行4m）309.2.4挂篮主桁空载走行计算（走行4m）309.3滚动支腿及反压梁计算3010、挂篮抗倾覆稳定性计算311、箱梁结构形式A匝道第二联65+65m预应力混凝土连续梁，梁体为单箱单室直腹板、变高度结构。淮河侧箱梁顶宽9.0m，箱梁底宽5.0m；匝道侧自13号节段起为变宽段，梁顶宽从9.0m变化到10.31m，梁底宽从5.0m变化到6.31m。箱梁沿纵向跨径方向分成不同节段，0号节段长6.0m，1、2号节段长3.0m，3～6号节段长3.5m，7～15号节段长4.0m，合拢段16号段长2.0m。悬臂浇注节段长度有3.0m（2号节段）、3.5m和4.0m三种；用挂篮悬浇施工的梁段长度分为3.0m(重107.02t，2号节段)、3.5m(最重为118.3t，3号节段)和4.0m(最重为108.16t，7号节段)。2、设计依据(1)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）(2)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）3、设计基本参数(1)钢筋砼容重：26kN/m3(2)钢材的容重：78.5kN/m3(3)侧模板荷载：2kN/m2(4)内模板荷载：2kN/m2(5)施工机具及人群荷载：2.5kN/m2(6)一般钢材：Q235b(7)焊接钢板材质：Q235b(8)精轧螺纹设计强度：见具体型号给出4、挂篮主要结构为减轻挂篮自重，本挂篮取消了庞大的尾部平衡重或走行锚挂系统。如下图所示：5、结构计算形式及荷载组合由于匝道侧箱梁有变宽节段，浇筑时需调整吊杆位置和增加底模纵梁，因此挂篮结构形式分为两种，一种是浇筑标准节段（除匝道侧13-15号节段的其余节段）的挂篮形式，另一种是浇筑变宽节段（匝道侧13-15号节段）的挂篮形式，需分别计算。浇注混凝土时挂篮承受的荷载有悬浇节段自重、施工荷载、模板荷载、挂篮自重等。浇筑计算模式：挂篮自重+1.2×模板荷载+1.05×1.2×箱梁节段重量+1.4×施工机具及人群荷载。6、浇筑标准节段挂篮计算6.1底模平台系统计算及分析6.1.1计算荷载底模纵梁采用I40b，纵梁长度为6.1m，底模下布置10片纵梁；前、后下横梁采用2[36b，长度均为10.4m，前、后下横梁中心距为4.8m。分别取首个3米节段(2#块)，首个3.5米节段(3#块)和首个4米节段（7#块）计算。箱梁节段横断面荷载计算分区图分区面积表注：1.由于箱梁存在横坡，横断面中心线两侧面积并不相等，表中数据取较大值。2.表中“后”指该节段高度最高的截面，“前”指该节段高度最矮的截面。底模纵梁荷载表注：1.表中“后”指该节段高度最高的截面，“前”指该节段高度最矮的截面。2.挂篮自重在程序计算中自动计入，表中未计入。1/2底模纵梁横断面布置图（mm）浇筑2#节段时底模纵梁受力模型图（KN/m）浇筑3#节段时底模纵梁受力模型图（KN/m）浇筑7#节段时底模纵梁受力模型图（KN/m）6.1.2计算整体模型底模平台整体模型图6.1.3计算结果及分析浇筑2#块浇筑3#块浇筑7#块最大值前下横梁2[36b最大变形(mmm)6.9467.2326.5147.232组合应力(MPPa)84.097.184.697.1后下横梁2[36b最大变形(mmm)5.599（悬悬臂）5.481（悬悬臂）4.496（悬悬臂）5.599组合应力(MPPa)77.579.863.379.8纵梁I40b最大变形(mmm)7.3977.9906.4657.990组合应力(MPPa)134.2142.2113.9142.2吊杆轴力前长吊带1(kN)62.477.173.477.1前长吊带2(kN)166.2209.5197.3209.5后短吊杆(kNN)273.0282.4217.5282.4后长吊杆(kNN)94.495.275.295.2型钢最大应力值为142.2Mpa，小于Q235b钢材强度设计值205Mpa，杆件符合要求。纵梁最大挠度值为7.990mm，其容许挠度值为4800/400=12mm，能满足挠度规范要求。吊杆均为JL930精轧螺纹钢，公称直径32mm，设计强度为770Mpa，吊杆可承受荷载为N=61.9t,吊杆最大受力为28.24t，则吊杆安全系数为K＝61.9/28.24=2.2，满足要求。前后下横梁吊耳的销子采用直径50mm的销子，材质为Q345，最大受力为282.4KN,剪应力大小为282.4×4×1000/（2×3.14×50×50）=72Mpa<145Mpa，满足要求。吊耳承压承载力设计值=385×20×50/1000=385KN>282.4KN，满足要求。吊耳处的四根螺栓采用直径25mmHRB335的螺栓，单根所受拉应力为4×282.4×1000/（4×3.14×25×25）=143.9Mpa<170Mpa，满足要求。建议螺栓采用新制螺栓。6.2内、外导梁计算6.2.1外导梁计算计算荷载：混凝土荷载=1.2×1.05×26×0.9=29.5KN/m模板荷载=1.2×2×7.5=18KN/m施工机具和人群荷载=1.4×2.5×2=7KN/m浇筑时总荷载=29.5+18+7=54.5KN/m6.2.1.1浇筑2#块时受力计算分析浇筑2#块时外导梁受力模型（mm）反力图（KN）组合应力图（Mpa）位移等值线图（mm）从受力图中可以看出，最大应力为94.3Mpa，小于强度设计值205Mpa，强度满足要求。最大位移为177.4366mm，小于容容许值为4900/2200=224.5mmm，满足要要求。6.2.1.2浇浇筑3#块时受力力计算分析析浇筑3#块时外外导梁受力力模型（mm）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）从受力图中可以以看出，最最大应力为为102..1Mpa，小于强度度设计值205Mppa，强度满满足要求。最大位移为199.0477mm，小于容容许值为4900/2200=224.5mm，满足要要求。6.2.1.33浇筑7#块时受力力计算分析析浇筑7#块时外导梁受力力模型（mm）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）从受力图中可以以看出，最最大应力为为107..2Mpa，小于强度度设计值205Mppa，强度满满足要求。最大位移为200.0599mm，小于容容许值为49000/2000=24..5mm，满足要要求。6.2.2内内导梁计算算计算荷载：混凝土荷载=11.2×1.055×26××0.844=27..52KNN/m模板荷载=1..2×2××2.2==5.288KN/mm施工机具和人群群荷载=1.44×2.55×2=77KN/mm浇筑时总荷载==27.552+5..28+77=39..8KN//m6.2.2.1浇浇筑2#块时受力力计算分析析浇筑2#块时内导梁受力力模型(mm)反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）从受力图中可以以看出，最最大应力为为66Mpa，小于强度度设计值205Mppa，强度满满足要求。最大位移为111.1211mm，小于容容许值为44600//200==23mm，满足要要求。6.2.2.2浇浇筑3#块时受力力计算分析析浇筑3#块时内内导梁受力力模型（KN·m）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）从受力图中可以以看出，最最大应力为为73Mpa，小于强度度设计值205Mppa，强度满满足要求。最大位移为122.9011mm，小于容容许值为4900/2200=224.5mm，满足要要求。6.2.2.33浇筑7#块时受力力计算分析析浇筑7#块时内导梁受力力模型（KN·m）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）从受力图中可以以看出，最最大应力为为77.77Mpa，小于强度度设计值205Mppa，强度满满足要求。最大位移为133.8577mm，小于容容许值为49000/2000=24..5mm，满足要要求。6.3、挂篮主桁计算分分析6.3.1计算荷荷载1、结构自重2、6.1中计算出来的吊吊杆轴力3、6.2中计算出来的内内、外导梁梁前吊杆轴轴力6.3.2计算模型分分类及各杆杆件截面形形式计算程序为通用用有限元软软件Midaas20006。所有杆杆件均用梁梁单元模拟拟，其中主主纵梁采用用2I566b，斜拉杆杆采用2[255b，立柱采采用2[400b，前上横横梁采用2I566b，连接接系采用[20和[10，后后锚梁采用用2I255b，后锚杆杆为JL9330精轧螺纹纹钢。6.3.3主桁计算分析6.3.3.1浇筑2#块时受力计算分分析受力模型图（KKN）反力图（KN）轴力图（KN）弯矩图（KN··m）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）由以上受力分析析图可知，杆件最大组合应力为72.2Mpa，小于Q235b钢材强度设计值205Mpa，杆件强度符合要求。主纵梁最大位移移为14..105mmm，其容许许值为52500/2000=26..25mmm，满足要要求。受压杆件为立柱柱，需验算算稳定性。竖竖向轴力为为747..4KN，截面为2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA=48Mpa，满足稳稳定性要求求。6.3.3.2浇筑3##块时受力力计算分析析受力模型图（KKN）反力图(KN))轴力图(KN)弯矩图(KN··m)组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）由以上受力分析析图可知，最最大组合应应力为877.6Mppa，小于Q2235b钢钢材强度设设计值205Mppa，杆件强强度符合要要求。主纵梁最大位移移为17..293mmm，其容许许值为52500/2000=26..25mmm，满足要要求。受压杆件为立柱柱，需验算算稳定性。竖竖向轴力为为913..1KN，截面为2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA=58..5Mpa，满足稳稳定性要求求。6.3.3.3浇筑7#块时受受力计算分分析受力模型图（KKN）反力图（KN）轴力图（KN）弯矩图（KN··m）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）由以上受力分析析图可知，最最大组合应应力为900.4Mppa，小于Q2235b钢钢材强度设设计值205Mppa，杆件强强度符合要要求。主纵梁最大位移移为17..697mmm，其容许许值为52500/2000=26..25mmm，满足要要求。受压杆件为立柱柱，需验算算稳定性。竖竖向轴力为为943..9KN，截面为2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA=60..5Mpa，满足稳稳定性要求求。7、浇筑变宽节段挂挂篮计算7.1底模平台台系统计算算及分析7.1.1计算算荷载匝道侧浇筑133#节段时，纵纵梁不增加加；浇筑14号节段时时，纵梁增增加为12片；浇筑15#节段时，纵纵梁增加至至14片。此处处只计算浇浇筑15#节段时的的工况。底模纵梁荷载表表浇筑15#块时，11/2底模纵梁梁横断面布布置图（mm）浇筑15#节段时底底模纵梁受受力模型图图（KN/m）7.1.2计算算整体模型型底模平台整体模模型图7.1.3计算算结果及分分析反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）底模纵梁最大应应力值为79.22Mpa，小于2005Mpa，满足要要求。底模纵梁最大位位移值为7.5449mm，小于容容许值48000/4000=12mmm，满足要要求。前下横梁最大位位移值为5.5669mm，小于容容许值29000/4000=7.225mm，满足要要求。后下横梁最大位位移为2.2338mm（悬臂端端），小于于容许值19800/2000=9.99mm，满足要要求。7.2、挂篮主主桁计算分分析7.2.1计算荷载载1、结构自重2、7.1.3中计计算出来的的吊杆轴力力3、6.2.1.33和6.2..2.3中计算出出来的内、外外导梁前吊吊杆轴力7.2.2计算分析析受力模型图（KKN）反力图（KN）轴力图（KN）弯矩图（KN··m）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）由以上受力分析析图可知，杆杆件最大组组合应力为为76.22Mpa，小于Q2235b钢钢材强度设设计值205Mppa，杆件强强度符合要要求。主纵梁最大位移移为14.9930mmm，其容许许值为52500/2000=26..25mmm，满足要要求。受压杆件为立柱柱，需验算算稳定性。竖竖向轴力为为790..2KN，截面为2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA=500.7Mppa，满足稳稳定性要求求。8、细部结构计算8.1主桁斜拉杆螺栓栓受力计算算1、螺栓剪力、拉拉力验算斜拉杆采用8个个8.8级M24承压型高高强度螺栓栓，所受最大拉拉力为F==688..6KNF剪=F×sin45°==487KNNF拉=F×cos45°==487KNNτ剪=F剪/8A=4877×10000/（8×353）=172..5Mpaa<[τ]=250Mpaб拉=F拉/8A=4877×10000/（8×3533）=172..5Mpaa<[б]=4000Mpa2、螺孔挤压应力验验算б挤压=487×11000//（8×20×24）=127Mppa<[б]=4700Mpa，满足要要求。8.2主纵梁局局部压应力力计算梁段浇筑时，前前支点受力力比较大，最最大达到了了10277KN，进行局局部压应力力计算。主纵梁为2I556b，取单根I56b局部受集集中力为F=10227/2==513..5KN。设垫块与主纵梁梁接触面的的长度为a=150mm（现场放放置的垫块块不可小于于此值），按45°扩散，荷载分布长度l=a+2hy，hy为翼缘顶面至腹板与翼缘相接处的内圆弧起点的距离，hy=34.6mm，则l=219.2mm，所以局部应力б=ΨF/lt=1×513.5×1000/（219.2×14.5）=161.6Mpa<205Mpa，满足要求。前支点处主纵梁需加焊加劲肋，滚动支腿和垫块需要加强。8.3吊耳受力力计算前后下横梁吊耳耳的销子采采用直径50mm的销子，材材质为Q345，最大受受力为282..4KN,,剪应力大大小为282..4×4××10000/（2×3.14×50××50）=72MMpa<1155Mpa，满足要要求。吊耳处的四根螺螺栓采用直直径25mm的螺栓，单单根所受拉拉应力为4×2882.4××10000/（4×3..14×225×25）=143..9Mpaa<1700Mpa，满足要要求。螺栓栓需采用新制制螺栓。9、挂篮空载走行计计算挂篮空载走行状状态下，底底模结构中中的纵梁均均只承受结结构的自重重和底模的的荷载。荷荷载比混凝凝土浇注状状态下小得得多。但是是对于后下下横梁由原原来的4个支点变变为外侧两两个支点，需需要对后下下横梁重新新计算，主主要计算其其挠度。挂篮走行也分为为两种情况况，第一种种是在浇筑筑标准节段段后的走行行状态，第第二种是浇浇筑变宽段段时，由于于增加了纵纵梁，且吊吊杆位置有有所移动，也也需要进行行计算。9.1浇筑标准准段挂篮走走行计算9.1.1挂篮篮底模系统统空载走行行计算挂篮空载走行时时，底模纵纵梁只承受受自重和底底模荷载。底模纵梁受力模模型图（KN/m）计算结果如下：：吊杆轴力图（KKN）后下横梁位移等等值线图(mm)后下横梁组合应应力图(Mpa))后下横梁最大位位移为2..978mmm；容许最最大变形为为fmax＝55600/4000=13..9mm,满足要求求。σmax＝20..9Mpa，小于Q2335b钢材材强度设计计值205Mppa，杆件符符合要求。9.1.2外导梁空载走行行计算（走走行4m）受力模型（mmm）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）最大应力为1112.3MMpa，小于强度度设计值205Mppa。最大位移为244.9188mm，大于于容许最大大变形为fmax＝91000/4000=22..75mmm。在外导梁梁上、下面贴10mmm钢板以增增强其刚度度，经重新新计算得：：位移等值线图（mm）最大位移为166.6211mm，满足要要求。9.1.3内导梁空载走行行计算（走走行4m）受力模型（mmm）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）最大应力为288.8Mppa，小于强度度设计值205Mppa。最大位移为6..283mmm；容许最最大变形为为fmax＝9100//400==22.775mm,满足要求求。9.1.4挂挂篮主桁空空载走行计计算（走行行4m）由于吊杆的受力力小于浇筑筑状态下，因因而不需要要验算主桁桁架受力。9.2浇筑变变宽段挂篮篮走行计算算9.2.1挂篮篮底模系统统空载走行行计算挂篮空载走行时时，底模纵纵梁只承受受自重和底底模荷载。底模纵梁受力模模型图（KN/m）计算结果如下：：吊杆轴力图（KKN）后下横梁位移等等值线图(mm)后下横梁组合应应力图(Mpa))后下横梁最大位位移为4.0331mm；容许最最大变形为为fmax＝64400/4000=16..1mm,,满足要求求。σmax＝28MMpa，小于Q2235b钢钢材强度设设计值205Mppa，杆件符符合要求。9.2.2外外导梁空载载走行计算算（走行44m）受力模型（mmm）反力图（KN）组合应力图（MMpa）位移等值线图（mm）最大应力为822.5Mppa，小于强度度设计值205Mppa。最大位移为177.7488mm；容许最最大变形为为fmax＝91000/4000=22..75mmm，满足要求求。9.2.3内内导梁空载载走行计算算（走行44m）内导梁计算与99.1.33计算相同同。9.2.4挂挂篮主桁空空载走行计计算（走行行4m）由于吊杆的受力力小于浇筑筑状态下，因因而不需要要验算主桁桁架受力。9.3滚动支腿及及反压梁计计算1、挂篮走行时，由由滚动支腿腿的轴承受受力；走行开始始时，反压压梁锚固于于距三角主主桁立柱中中心线300cm处；；走行4..0m时，由9.1和9.2中空载走行行计算出的的吊杆轴力力对比可知，在9.1中，单片三三角主桁前前端受力最最大，最大大为7.8++21+669.4+20.44=118..6KN。挂篮走行4m时时，反压梁梁需要换一一次位置，具具体见“挂篮走行行步骤图纸纸”。等走行行到位后，反反压梁距立立柱中心线线距离为3.3m。由力矩平平衡可知，反