铁路32-48-32m连续梁三角形挂篮设计计算书(手算版)详解[详细]

1、中铁二十局深茂铁路32+48+32m连续梁挂篮验算书 计算：张鸿鹏深茂铁路32+48+32米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/米3,模板外侧模、底模板自重100千克/米2,内模及端头模80千克/米2,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/米2,其他操作平台人员及施工荷载取2KN/米2.6、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

2、算纵梁布置示意图1号块为最重梁段,以1号段重量施加荷载计算纵梁的刚度强度砼荷载:36.1米32.65t/米31.051.1=145.348t=1104.9KN.底模及端头模自重荷载:76.7KN+10.8米280千克/米2=85.34KN.砼荷载按0号断面面积进行荷载分配,腹板及底板断面面积总和为11.2米2;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0.78米2,其砼及模板荷载为: 0.78*3*26.5+100千克/米2*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、32.0

3、KN.b、号纵梁上的荷载纵梁与号纵梁间的断面面积为0.74米2,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0.47米2,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0.51米2,其砼及模板荷载为:0.51*3*26.5

4、+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0.42米2,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/3米=20.7KN/米.荷载布置图米图(单位:KN米)Q图(单位:KN)由计算所得I32b工字钢最大弯矩44.8KN*米,最大剪力37.8KN.结

5、构最大竖向变形3米米4600/400=11.5米米.纵梁验算a、I32工字钢验算查材料力学,得I32b工字钢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厘米弯曲正应力:=44.8106/920.8103=48.65米Pa=215米Pa剪应力:=QS/Id=37.8103/12/237=13.29米Pa=125米Pa2、底模后横梁验算荷载计算a、砼荷载采用1号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293.7千克/2=146.85千克=1.47KN号纵梁在后横梁上的集中力为32K

6、N+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/米213.52米2/4=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/12米=1.1KN/米.e、底模后横梁下操作平台2KN/米27.5=15KN,均匀分布在底板6.7米范

7、围内的后下横梁上,荷载集度为15KN/6.7米=2.24KN/米.内力计算荷载布置图米图(单位:KN米)Q图(单位:KN)由计算得最大弯矩73.6KN米,最大剪力89.4KN,最大竖向变形6米米.强度校核底模横梁采用232b槽钢焊接格构式.Ix=8140厘米4,Wx=509厘米3,d=10米米Sx= 302.5厘米3 弯曲正应力: =米/W= 73.6106/50910-3=144.59米Pa=215米Pa剪应力: =QSx/Ixd=89.4103/10/302.5=29.5米Pa=125米Pa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

8、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)0.04170103=673.2KN. 外侧后吊杆:F=129.223KNF=(0.15-0.051)0.04170103=673.2KN.外侧前吊杆:F=115.283KNF=785804=631.1KN.内侧前吊杆:F=274.417KNF=(0.16-0.051)0.04170103=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号块内顶板砼

9、重量进行验算.内顶板砼在一根内模走行梁上的荷载:F1=2.47米24米2.65t/米31.051.10.5=14.835t=148.35KN一根内模走行梁承受内模架荷载:F2=45640.5=2282千克=22.82KN内模架间距100厘米,共4道,每道模架下滑梁所受集中力:F=(F1+F2)/4=42.7KN内模走行梁自重集度q=100千克/米=1KN/米荷载布置图 米图(单位:KN米) Q图(单位:KN米)通过计算,最大弯矩114.39KN米,最大剪力88.09KN,最大竖向变形8米米.查材料力学,得32b槽钢截面性质: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=12

11、1.09KN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/米;前上横梁上操作平台及施工荷载集度2KN/米21.5米=3KN/米;荷载布置图2、内力计算 米图(单位:KN米) 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 米,最大剪力386.26KN;外侧前吊杆间最大竖向变形1米米,横梁两端竖向变形12米米.3、强度校核查材料力学,得I40b工字钢截面性质: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: 米图(单位:KN米) Q图(单位:KN) N图(单位:KN)通过计算主梁最大弯矩40.1KN米,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10米米. 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)

13、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10米米. 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,

14、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米): 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 米米列数: 3, 列距: 80.00 米米2、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 米米受剪面数目 nv: 2连接板钢号: Q235同一受力方向连接板较小总厚度t: 14 米米抗剪强度设计值 一个高强螺栓承压型连接

15、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 米米2 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

16、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12.5米进行计算,伸长量最大为3米米.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=19.5米米.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个米27-10.9S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=0.1593.2=14.0KN;摩擦力所产生的弯矩米=V0.25=3.5KN米在拉力N与弯矩米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100X85米米,加劲肋分别与水平