挂篮系统计算书.docx
- 文档编号:13922212
- 上传时间:2023-06-19
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:86.33KB
挂篮系统计算书.docx
《挂篮系统计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《挂篮系统计算书.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
挂篮系统计算书
沪苏浙高速公路(江苏段)
京杭运河特大桥主桥箱梁
挂篮设计计算书
编制:
审核:
东盟营造工程有限公司
沪苏浙高速公路HSZ-JS6标项目经理部
2006年4月
主承系统的计算
一、设计依据:
京杭运河特大桥2号块原始数据。
1.箱梁中心高511.6~478.1cm
2.底板厚80cm
3.节段长3m
4.腹板厚80cm
5.节段体积56.56m3
6.节段重量146.3t
二、浇注砼重量分配
从大桥施工过程知道,浇注砼重量146.3t。
并不是挂篮中单一构件承担的。
它是由侧模、内模、底模共同承担,所以有必要对其重量进行分配。
参照大桥箱梁图纸可以算出三个区域的浇注砼重量分别为WA=30t、WB=23.3t、WC=93t
三、主构架计算
由挂篮结构设计图纸可知,主构架由二件对称的桁架式承载构件联接而成,因此只需计算其中一件的受力和应变情况,可以确定主构架是简支梁结构、杆件间且以销轴连接,所以不存在超静定问题。
(一)、技术参数
(1)节段浇注砼重量最大:
146.3t
(2)底模重量9.6t(包括下横梁及附件)
(3)侧模重量2×6t(包括外滑梁)
(4)内模重量6t(包括支撑梁和内滑梁)
(5)前横梁3.2t(包括其上附件)
(6)另加2.5%的施工负荷:
(146.3+9.6+2×6+6+3.2)×2.5%=4.43t
以上重量共计:
186.61t。
这个负荷全部由主构架和箱梁前节段端部承受,假定两者各承担一半,则主构架负载为181.61/2=90.8t按100t负载计算。
(二)、受力分析及计算
1、受力简图:
由前可知主构架中一端负荷按T=50t计算。
2、支座反力:
NA=Fd*Ld/La=50t*500/500=50t
NB=T+NA=100t
3、杆件内力
FBD=T/sin350=50/sin35=87.2t
FAC=NA/sin350=50/sin35=87.2t
FAB=FACcos350=87.2×cos35=71.43t
FBC=NB-FBD*sin350=50t
FCD=FBD*cos350=71.4t
LBC3500
式中:
α=arctg=arctg=35°
LAB5000
LBC3500
β=arctg=arctg=35°
LBD5000
4、端部D点的拱度
在整个主构架中,各构件均由两根40b槽钢拼焊而成。
如图:
杆件截面惯性距:
IX=2×18600=37200cm4
36-2.44×2
IY=2×[640+83×()2]
2
=41470.8cm4
(1)杆件内力图:
(2)虚拟状态下的杆件内力图(T=1)
根据莫尔公式:
F×F(t)
f=ΣLi
E×Ai
式中:
F—单位力T=1作用于构件时,桁架各构件的内力。
F—实际杆件内力。
E—弹性模数量2.1×104KN/cm2。
Li、Ai—各杆件的计算长度和截面积。
现将杆件参数和计算结果列表如下:
杆件
Li(cm)
Ai(cm2)
F(t)
F
fi(cm)
AB
500
166
-71.4
-1.428
0.146
AC
610
166
+87.2
+1.748
0.267
BC
350
166
-50
-1
0.05
BD
610
166
+-87.2
-1.748
0.267
CD
500
166
+71.4
+1.428
0.146
得到D点在实际工作状态下的挠度:
f=0.146+0.267+0.05+0.267+0.146=0.876cm
5、杆件的稳定性及强度
选择受拉应力和压应力最大的构件进行校核,从前文可知,杆件BD的轴向压力最大,应计算其稳定性,杆件AC的轴向拉力最大,应计算其抗拉强度。
(1)杆件BD杆的稳定性计算:
由前文可知:
IX=37200cm4IY=41470.8cm4
则iX=
=(37200/2/83)1/2=14.97
λ=
BD/ix=610/14.97=40.748
查得Φ=0.896
FBC89.1×103
σBC===585kg/cm2<[σs]=1600kg/cm2
Φ×A0.896×83×2
经过验算,BC杆件受压稳定。
(2)杆件AC的抗拉强度验算:
FAC87.1×103
σAC===525kg/cm2<[σs]=1600kg/cm2
A2×83
杆件AC强度足够。
从以上杆件计算可知,未计算杆件显然安全。
四、前横梁的强度和挠度计算
1、强度计算
从挂篮总图可知,前横梁有11个吊点,其中4个用于外侧模(其中2个用于平衡外模,其受力很小,可忽略不计),2个用于内模,5个用于底模。
假定同一部分吊点力相等,再由前文阐述,可知道各吊点力的位置和大小。
如图:
图中:
F1=(30+6)/4=19t式中:
F1、F2、F3分别作用于外
F2=(23.3+6)/4=7.33t模,内模和底模处的吊力,分母
F3=(9.6+93)/10=10.26t表示吊点数量
弯矩图:
可知前横梁所受最大弯矩:
Mmax=42068.1t·mm
前横梁为两根45b#工字钢,其抗弯截面模量为
W=1500×2=3000cm3
弯矩最大处的横梁应力:
Mmax42608*100
σ===1420kg/cm2<[σs]=1600kg/cm2
W3000cm3
故前横梁弯曲强度足够。
2、挠度计算:
这里仅计算特殊点的挠度,前横梁端部和中心处,其它各处挠度可依此近似算得:
(1)前横梁的惯性矩
I=33759×2=67518cm4
(2)弹性模量E=2.1×106kg/cm2
端部挠度(叠加法计算)
9000×1452×(800+145)10260×502×(800+50)
y端=+
3EI3EI
10260×157×145
-(2×800-3×157+1572/800)
6EI
7330×210×145
-(2×800-3×210+2102/800)
6EI
10260×400×145
-(2×800-3×400+4002/800)
6EI
7330×590×145
-(2×800-3×590+5902/800)
6EI
10260×643×145
-(2×800-3×643+6432/800)
6EI
=3.576+0.436-2.71-2.288-3.57-2.237-3.03)*1011/6EI
=-9.913*1011/6EI
=-1.165cm(向上)
跨中挠度:
10240×157(3×8002-4×1572)
y中=×2
48EI
7330×210(3×8002-4×2102)
+×2
48EI
10240×400(3×8002-4×4002)
+×2
48EI
9000×145×800210240×50×8002
-×2-×2
16EI16EI
=(5.586+5.368+5.24)*1012/48EI-1.67+0.6554)*1011/16EI
=2.419-1.024cm
=1.395mm
则挂篮前端最大挠度为:
f=1.395+0.912=2.3cm.
小于允许值500/200=2.5cm(其中500为承重架悬伸长度)。
五、吊杆的强度和变形
1、强度计算:
吊杆为Ф32mm精制螺纹钢,其抗拉强度Kyb=750Mpa,允许张拉力为51.3t,允许抗拉强度为51.3/2=34.2t,两端吊杆中受力最大只有10.26t,所以吊杆强度足够,这里不作验算。
2、变形量:
吊杆长度按8.5m计算,Ф32mm精制螺纹钢截面A=8cm2,E=2.1×106kg/cm2。
吊杆受51.3t张力时伸长量为0.32cm/m,在不考虑超静定的前提下,不同吊杆的变形量分别为:
9000×850
XF1==0.43cm
2.1×106×8.84
7330×850
XF2==0.35cm
2.1×106×8.44
10260×850
XF3==0.49cm
2.1×106×8.484
吊杆平均变形量(加权法)
0.43×9000+0.35×7330+0.49×10260
X=
9000+7300+10260
=0.43cm
可知吊杆的变形量很小,可忽略不计。
六、外滑梁的挠度和强度计算
外滑梁主要承受箱梁两侧悬伸部重量,有前文可知每侧浇注砼重量为30/2=15t。
这里不考虑外滑梁自重,并设想整个负荷是均布在外滑梁上的q=(15t+6t)/500=42kg/cm〈砼重按15t,外模按6t计算〉
1、外滑梁由两根32b槽钢组成,其W=2×503.5=1107cm3。
I=2×8056.8=16113.6cm4
2、挠度计算:
最大挠度在梁中央
5ql45×42×5004
ymax===1cm
384EI384×2.1×106×16113.6
根据规范要求,外滑梁变形量不大于l/400=500/100=1.25cm
因此本设计方案的外滑梁合理。
3、强度计算:
ql242×5002
Mmax===1312500kg·cm
88
M1312500
σ===1186kg/cm2<[σs]=1600kg/cm2
W1107
所以外滑梁弯曲强度足够。
七、内滑梁的挠度及强度计算
由前文可知内模承受载荷23.27t,内模自重6t,则一根内滑梁上的重量(23.27+6)/2=14.635t,假设整个负荷是均布在梁上的,则q=16t/500=32kg/cm<按负载16t计算>,内滑梁也由两根32b槽钢组成,由外滑梁计算可知〈内滑梁强度及挠度计算从略〉内滑梁强度及挠度满足要求。
八、挂篮施工时抗倾覆稳定性计算
1、后锚强度计算:
每榀三角架后部有二根后锚扁担梁、各通过二根φ32mm精制螺纹钢与桥面锚固,所以每榀三角架有四根后锚杆,由前文可知,每榀三角架的后锚力为NA=50t,而每根φ32mm精制螺纹钢的许用抗拉强度为:
[σ]=51.3/1.5=34.2t
则:
四根后锚杆的许用拉力共计:
4×34.2=136.8t>50t
故后锚安全。
2、后锚扁担梁的强度验算:
扁担梁由二根20#槽钢和贴板拼焊而成,扁担梁的抗弯截面模量:
W=764.1cm3
截面积:
A=2×32.8+1×18.6×2=102.86cm2
后锚所受弯距:
M=
×65×103=8.12×105kg/cm2
则:
后锚扁担梁所受的弯曲应力:
σ1=M/W=1063kg/cm2
后锚扁担所受的剪切应力:
τ1=50/4/A*1000*12.5/103*1000=121kg/cm2
最大应力:
σ=(τ12+3τ22)1/2=(10632+31212)1/2=1083kg/cm2
<[σ]=1700kg/cm2
所以后锚扁担梁安全。
综合上述分析可知,挂篮施工时的抗倾覆稳定性可靠。
二、挂篮空载前移时抗倾覆稳定性计算:
当挂篮空载前移到箱梁浇筑位置时,此时处于悬伸空载下的挂篮所受的倾覆力最大。
参考外模、内模、底模、下横梁和上横梁的重量,可初步算出一榀三角架前端载荷:
T≈15t.
则反扣轮组负荷:
FA=LCD/LAB×T=5/5×15=15t。
1、反扣轮组联接螺栓的强度校核:
由设计图纸可知,反扣轮组与主构架的联接螺栓为10组
M24×80,查表可知每组M24螺栓的额定抗拉力为[F]=4.375t,
而每组螺栓的实际负荷为F=FA/10=15/10=1.5t<[F]
2、轴承负荷校核:
每套反扣轮组共有8套312滚珠轴承。
考虑到挂篮实际使用时受力的不均衡性,故假定只有2只轮中的4只轴承受力。
查表可知每只312轴承的额定负荷为4.85t。
4只312轴承的额定动负荷
为4×4.85t=19.4t>FA=15t
故轴承安全。
3、每套反扣轮组中当4根固定轴,直径为φ60考虑到反扣轮组在施工中受力的不均衡性,假设只有2根轴受力。
则:
一根轴所受的剪切力为:
τ=FA/2/(D/2)2=15/2/32=0.264t/cm2≤[τ]=1.4t/cm2
所以固定轴的抗剪切强度足够。
因为固定轴受弯曲应力很小,这里不作弯曲强度校核。
综上所述可知挂篮空载前移时抗倾覆稳定性可靠。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 挂篮 系统 计算
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)