鐵路348-32m連續(xù)梁三角形掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)手算版詳解

1、深茂鐵路32+48+32m連續(xù)梁桂籃計(jì)算書(shū)一、計(jì)算依據(jù)1、橋梁施工圖設(shè)計(jì)2、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)、鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范4、高速鐵路施工技術(shù)指南、路橋施工計(jì)算手冊(cè)(交通出版社)5、碎容重取2.65t/m3,模板外側(cè)模、底模板自重100kg/mA2,內(nèi)模及端頭模80kg/m2, 漲模系數(shù)取1.05,沖擊系數(shù)取1.1,底模平臺(tái)兩側(cè)操作平臺(tái)人員及施工荷載取 5KN/m2, 其他操作平臺(tái)人員及施工荷載取2KN/m2。6、材料力學(xué)性能表 3.4.1-1 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm!銅材抗拉、抗壓抗剪41螭面承壓牌號(hào)厚度電直徑(mm)和抗彎 /(刨平頂案J幾<1«21512

2、5QZ35 制205120325>40-602001151 >60700 ,190.110j! “賽323 承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/tnm2)螺栓的性能等級(jí)、構(gòu)件桐樹(shù)的牌號(hào) 和連接類(lèi)型抗拉強(qiáng)度外抗獨(dú)強(qiáng)度外承壓強(qiáng)度ji承壓型跡接1高強(qiáng)度螺栓 連接副B. 8s40025010. 9s15003101連接處構(gòu)件Q235470Q345590Q390615Q420»-655表3.4. 1-3 焊繾的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mn?）焊接方法和 耀條型號(hào)構(gòu)忤銅材對(duì)接埠塘第悻埴牌號(hào)厚度或 直徑1 mm）1抗壓 廣.焊繾質(zhì)為下列等皴時(shí)，抗拉/:抗剪 y;抗拉.抗壓 和抗翦 /；一鍛，

3、二綱三轂自動(dòng)焊半自 動(dòng)焊和E43型耀 條的手工焊. _ _Q235 鋼<16215215185-i.a. ,«rJU5160:>140如5 丁, 一 120>40 - 60170115>60-100.1190160! 10精軋螺紋鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值級(jí)別回曲找度 &/MP#放地提出航后坤長(zhǎng)岸盤(pán)大力下懸伸長(zhǎng)卓位力稔她什能物蛤血力1 QC。h后應(yīng)力 把也奉收/%不小于PSB7&5785澗7瓦5<3PSBS303301 0306PSBEJ30S301 0806PSHIORO1 0801 2306注1無(wú)明Q悟聯(lián)時(shí)，用超定作比前魁仲量度店*C掩甘.、掛籃底

4、模平臺(tái)及吊桿底籃承受重量為箱梁腹板、底板碎重量及底籃自重1、縱梁驗(yàn)算縱梁布置示意圖1#塊為最重梁段，以1#段重量施加荷載計(jì)算縱梁的剛度強(qiáng)度碎荷載：36.1m3 X2.65t/mA3 X 1.05 X 1.1=145.348t=1104.9KN。底模及端頭模自重荷載：76.7KN+10.8R2 X 80kg/m2=85.34KN。碎荷載按0#斷面面積進(jìn)行荷載分配，腹板及底板斷面面積總和為11.2m2;模板荷載 按底板線(xiàn)性分配在縱梁上。a、號(hào)縱梁上的荷載腹板的斷面面積為0.78m2,其碎及模板荷載為：0.78*3*26.5+100kg/mA2*0.93=62.1KN。號(hào)縱梁（I32b工字鋼）的荷載

5、為：62.1KN。通過(guò)靜力平衡法可計(jì)算得前、后下 橫梁上的集中力分別為30.1KN、32.0KN。b、號(hào)縱梁上的荷載縱梁與號(hào)縱梁間的斷面面積為 0.74m2,其碎及模板荷載為：0.74*3*26.5+100*1.04=58.97KN 。號(hào)縱梁（I32b工字鋼）的荷載為：58.97KN。通過(guò)靜力平衡法可計(jì)算得前、后下橫 梁上的集中力分別為28.58KN、30.39KN。c、號(hào)縱梁上的荷載底板的斷面面積為0.47m2,其碎及模板荷載為：0.47*3*26.5+100*2.44=39.81KN 。號(hào)縱梁上的荷載為：39.81KN。通過(guò)靜力平衡法可計(jì)算得前、后下橫梁上的集中 力分另I為 19.29KN

6、、20.52KN。d、號(hào)縱梁上的荷載底板的斷面面積為0.51m2,其碎及模板荷載為：0.51*3*26.5+100*3.7=44.25KN 。號(hào)縱梁上的荷載為：44.25KN。通過(guò)靜力平衡法可計(jì)算得前、后下橫梁上的集中 力分另I為 21.44KN、22.81KN。e、號(hào)縱梁上的荷載底板的斷面面積為0.42m2,其碎及模板荷載為：0.42*3*26.5+100*3.1=36.49KN 。號(hào)縱梁上的荷載為：44.25KN。通過(guò)靜力平衡法可計(jì)算得前、后下橫梁上的集中 力分別為 17.68KN、18.81KN。f、以荷載較大的號(hào)進(jìn)行縱梁內(nèi)力計(jì)算，荷載集度q=62.1KN/3m=20.7KN/m=荷載布

7、置圖44.8M圖（單位：KN m）由計(jì)算所得132b工字鋼最大彎矩44.8KN*m,最大剪力37.8KN。結(jié)構(gòu)最大豎向變形 3mm<4600/400=11.5m m縱梁驗(yàn)算a、I32工字鋼驗(yàn)算查材料力學(xué)，得 I32b 工字鋼 d=12mm A=83.64cm Ix=16574cmi, W=920.8cm3, ix=14.08cm, Ix： S=27.3cm, i y=2.57cmg, = M max_wT彎曲正應(yīng)力：=44.8 X 106/920.8 X 103=48.65MPa < 8 =215MPa剪應(yīng)力：t =QS/Id=37.8 X 103/12/237=13.29MPa

8、< ：t =125MPa2、底模后橫梁驗(yàn)算荷載計(jì)算a、碎荷載采用1#段最重梁段的荷載驗(yàn)算b、縱梁自重在后下橫梁上的集中力為 293.7kg/2=146.85kg=1.47KN號(hào)縱梁在后橫梁上的集中力為 32KN+1.47KN=33.47KN號(hào)縱梁在后橫梁上的集中力為 號(hào)縱梁在后橫梁上的集中力為 號(hào)縱梁在后橫梁上的集中力為 號(hào)縱梁在后橫梁上的集中力為30.39KN+1.47KN=31.86KN20.52KN+1.47KN=21.99KN22.81KN+1.47KN=24.28KN18.81KN+1.47KN=20.28KNc、兩側(cè)操作平臺(tái)及施工荷載在前、后橫梁上的集中力為5KN/m 2 X

9、 13.52m2/4=16.9KN0d、底模后橫梁及吊點(diǎn)自重12.63kN,均勻分布在后下橫梁上，荷載集度為：12.63KN/12m=1.1KN/m。e、底模后橫梁下操作平臺(tái)2KN/m2X7.5=15KN,均勻分布在底板6.7m范圍內(nèi)的后下橫梁上，荷載集度為 15KN/6.7m=2.24KN/m。內(nèi)力計(jì)算-土.，-InHM .匚1N送嗎一二三君一苜上9.II. I11111 nM圖(單位：KN m)Q圖(單位：KN)由計(jì)算得最大彎矩73.6KN - m,最大剪力89.4KN ,最大豎向變形6mm。強(qiáng)度校核底模橫梁采用232b槽鋼焊接格構(gòu)式。Ix=8140cm4,Wx=509cm3,d=10mm

10、Sx= 302.5cm3彎曲正應(yīng)力：6 =M/W= 73.6 X 106/509X 10-3=144.59MPa< 6 =215MPa剪應(yīng)力：弋=QSx/Ixd=89.4 X 103/10/302.5=29.5MPa<" =125MPa后吊桿受力計(jì)算吊桿所受的拉力在數(shù)值上等于相應(yīng)支座的支座反力。采用結(jié)點(diǎn)平衡法，從后下橫梁 剪力圖中可計(jì)算得支座反力即吊桿所受拉力。a、內(nèi)側(cè)后吊桿所受拉力 F' =F=374.516KN。b、外側(cè)后吊桿所受拉力 F' =F=129.223KN。三、吊桿驗(yàn)算內(nèi)側(cè)后吊桿：F=374.516KN< F = (0.15-0.051

11、) X 0.04X 170X 103=673.2KN。外側(cè)后吊桿：F=129.223KN< F = (0.15-0.051) X 0.04X 170X 103=673.2KN。外側(cè)前吊桿：F=115.283KN< 曰=785X 804=631.1KN。內(nèi)側(cè)前吊桿：F=274.417KN< F = (0.16-0.051) X0.04X170X 103=741.2KN。四、走行梁1、內(nèi)模走行梁設(shè)計(jì)走行梁為一根232b槽鋼，取兩吊點(diǎn)之間的部分并以 4#塊內(nèi)頂板碎重量進(jìn)行 驗(yàn)算。內(nèi)頂板碎在一根內(nèi)模走行梁上的荷載：F1=2.47n2X4rriX 2.65t/m 3X 1.05 義 1

12、.1 X 0.5=14.835t=148.35KN一根內(nèi)模走行梁承受內(nèi)模架荷載：F2=4564X 0.5=2282kg=22.82KN內(nèi)模架間距100cm,共4道，每道模架下滑梁所受集中力：F= (F1+F2)/4=42.7KN內(nèi)模走行梁自重集度 q=100kg/m=1KN/mmKNdiWwWi： cm1KN/m荷載布置圖43.92./ 43.9296.7839 96.78M圖(單位：KNJ- m)88.0987.59153.3552.3518.1217.121111 U h m 7MMi 川52.3553.3587.5988.09Q圖(單位：KNJ- m)通過(guò)計(jì)算，最大彎矩114.39KN-

13、 m,最大剪力88.09KN,最大豎向變形8mm查材料力學(xué)，得32b槽鋼截面性質(zhì)：Wx=2X 469.413cm3, Ix=2X 7510.6cm4, Sx=2 X88 X160X80-(88-8)(160-14)(160-14)/2=547520mm3, d=8mm。6 =11439X 103/2 X469.413X 10-6=121.8MPac 6 =140MPa Wxt =QSx/Id=88.09 X 103X 547520X 10-9/2 X 7510.6 X 10-8/0.008=40.1 MPm t =85MPa采用靜力平衡法可求得支座反力為88.09KN和88.09KN,即前吊桿

14、受力為88.09KN五、前上橫梁前上橫梁2根140b工字鋼下面的桁架不參與內(nèi)力計(jì)算。1、荷載計(jì)算內(nèi)側(cè)前吊桿受力（含吊桿自重）：274.42KN+9.24KN=283.66KN 外側(cè)前吊桿受力（含吊桿自重）：115.28KN+5.81KN=121.09KN 內(nèi)模走行梁前吊桿受力：88.09KN外滑梁前吊桿受力：103.01KN前上橫梁2140b工字鋼及扁擔(dān)梁、底座自重荷載集度 1.96KN/m；前上橫梁上操作平臺(tái)及施工荷載集度 2KN/mx 1.5m=3KN/mM圖（單位：KN m）Q圖（單位：KN）386.26KN;通過(guò)計(jì)算得140b工字鋼截面加強(qiáng)段最大彎矩260.48KN m,最大剪力 外側(cè)

15、前吊桿間最大豎向變形1mm,橫梁兩端豎向變形12mm。3、強(qiáng)度校核d=12.5mm。查材料力學(xué)，得140b工字鋼截面性質(zhì)：Wx=1139cm3, Ix： Sx=34.1cm,6 = M max =260.48 X 103/2 X 1139X 10-6=114.3MP* =140MPaWxT =QSX/IXd=386.26 x 103/2 X 34.1 X 10-2/0.0125= 45.3MPa v t =85MPa4、支座反力計(jì)算采用結(jié)點(diǎn)平衡法，利用支座處剪力計(jì)算得支座反力。F=628.09KN六、主桁主桁受力模型如下:332KNBJ D445Q圖（單位：KN）標(biāo)注單位： cmA_325TT

16、ninrrn*】M圖（單位：KN- mi）N圖（單位：KN）通過(guò)計(jì)算主梁最大彎矩40.1KN - m,最大剪力11.8KN,最大軸力-952.9KN ;立柱最大壓力752.9KN;斜拉帶最大拉力 589.96KN。前端最大豎向變形 10mm桿BC采用28b雙槽鋼綴板連接的格構(gòu)式桿件，橫截面尺寸見(jiàn)圖。于桿BC內(nèi)力及綜合應(yīng)力最大，故以受力最不利桿件 BC計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)：lox loy 3500mm、N 752.9KN對(duì)實(shí)軸（X軸）計(jì)算:查截面型鋼表可得：228b, A 2 4563.4 9126.8mm2、ix 106mm對(duì)實(shí)軸（X軸）演算剛度和整體穩(wěn)定:maxlox 3500ix 10633.0

17、150,滿(mǎn)足要求按照b類(lèi)截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表 C:可得：x 0.925則： 蔽瓷黑才 87.8N/mm2 c215N/mm2對(duì)虛軸（Y軸）計(jì)算:17計(jì)算肢間距離：分肢長(zhǎng)細(xì)比1 0.5 max 0.5 33 16.5,取1貝 U:y12max2,332 172 28.3iyloy350028.3123.6從而，b 空6 280.9, Mb 280mm0.440.44驗(yàn)算虛軸的剛度和整體穩(wěn)定性:單個(gè)槽鋼28b的截面數(shù)據(jù)為:D、24563.4mm、Zo 20.2mm、I y 2421044* mm、iy 23mm整個(gè)截面對(duì)虛軸（X-X軸）數(shù)據(jù):4280 23 22242 104563.41296

18、410 mmiyIx129 106A 2 4563.4119.2mm,loy3500119.229.4oy2y229.42 172 34按照b類(lèi)截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表C:y 0.922則：.741100N2 87.2N/mm2xA 0.922 9216.8mmc215N /mm2、分肢穩(wěn)定性驗(yàn)算:max ox、y、50令1170.5 max 0.54038.8133.84才兩足要求0、綴板設(shè)計(jì):初選綴板尺寸：綴板寬度:hp(280 223) 156mm厚度：tp p280 24040235.85mm10mm.綴板取：hp tp p p250mm 10mm綴板間凈距 l1iy 1 23 17

19、391mm ,取 l1520mm相鄰綴板中心距離l l1 hp 770mmpMIB綴板線(xiàn)剛度之和與分肢剛度比值為:kbk1Ib/a 2 10 2503/12 / 280 2 23I1/l242 104/77017.7 6,綴板剛度足夠。橫向剪力：VA f fy9126.8mm2 215N/mm221585 23585: 23522081.2N綴板與分肢連接處的內(nèi)力為Vl 22081.2 7702a 2 280 2 2336330.2N_a280 2 23M T ?- 36330.2 4250633.4N22在剪力和彎矩的共同作用下，該處角焊縫為貼角滿(mǎn)焊，焊縫強(qiáng)度滿(mǎn)足下式要求222f 26MT1

20、 1.22 f 1 1.22 0.7 hf lW 0.7 hf lw65.1 ffw 160hf1 6M0.7lwffw , 1.22lw3.251 2 mm 10 2 8mm,最后確V根據(jù)構(gòu)造要求：hf 1.5, t 15.14 5.6mm, hf tmin定取hf 8mm,可以滿(mǎn)足要求七、主桁架節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓驗(yàn)算1、設(shè)計(jì)資料受力類(lèi)型為：扭矩、豎向剪力及水平拉力荷載數(shù)據(jù)：扭矩 T(kN m): 0.00豎向剪力V(kN): 741.10水平拉力F(kN): 0.00螺栓排列等行距排列：行數(shù)：3,行距D: 90.00 mm列數(shù)：3,歹U距：80.00 mm2、單個(gè)螺栓的參數(shù)計(jì)算所選螺栓的參數(shù)：類(lèi)

21、型及等級(jí)：高強(qiáng)螺栓承壓型連接10.9級(jí)螺栓直徑d: 24 mm受剪面數(shù)目nv： 2連接板鋼號(hào)：Q235同一受力方向連接板較小總厚度2 t: 14 mm抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f b : 310.00 N/mm2一個(gè)高強(qiáng)螺栓承壓型連接的抗剪承載力設(shè)計(jì)值： .22.b兀db兀 X 24-3Nb = nv f b = 2 >4 X 310.00 t03 = 280.48 kN一個(gè)高強(qiáng)螺栓承壓型連接的承壓承載力設(shè)計(jì)值:Nb = d X t 2M b = 24 14 470.00 t0-3 = 157.92 kN所以，取二者中較小值Nb = min(Nb,Nb) = 157.92 kN3、螺栓群受力計(jì)算,采

22、用螺栓群受扭矩T和豎向剪力V以及水平力F (即偏心力作用下螺栓群抗剪) 彈性分析法，旋轉(zhuǎn)中心在螺栓群形心處2r2 =k + 42 = 38400.00 + 48600.00 = 87000.00 mn2對(duì)于受力最大的螺栓：,t T T >ymax0.00 103 >90.00扭矩T產(chǎn)生的水平力：NT= 彳=8700000 =0.00kN3l rTT >Xmax0.00 103 >80.00扭矩 T產(chǎn)生的豎向力：NJ=- 2= Q7nnn nn =0.00kNzr87000.00水平軸力F產(chǎn)生的水平方向的剪力：NF = 黑0 = 0.00 kN3 z33 z3豎向剪力V產(chǎn)

23、生的豎直方向的剪力：nV = 2 = 祟10 = 82.34 kN3 z3 3 入3所以，受力最大的螺栓所受剪力的合力為：.(NT + NF) 2 + (NT + NV) 2 = , (0.00 + 0.00) 2 + ( 0.00 + 82.34 ) 2 = 82.34 kN4、結(jié)論受力最大的螺栓所受合力82.34 kN < min(Nb,Nb) = 157.92 kN，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足八、總沉降量計(jì)算前吊桿最大長(zhǎng)度按12.5m進(jìn)行計(jì)算，伸長(zhǎng)量最大為3mm通過(guò)各級(jí)結(jié)構(gòu)變形的總體 累計(jì)后總沉降量 f=3+0.2+3+1+9+3.3=19.5mm。八、后支座與主構(gòu)架連接螺栓計(jì)算每個(gè)后支座與主構(gòu)架由8個(gè)M27-10.9S高強(qiáng)螺栓連接，按鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的 設(shè)計(jì)、施工、及驗(yàn)收規(guī)程JGJ82-91,每個(gè)螺栓抗拉、抗剪、承壓承載力設(shè)計(jì)值為Ntb 0.8p 0.8 225 180KN22Nb nv - fvb 1 215 97.2KN48Nb d tfcb 24 20 335 160.8KN圖27后支座與主構(gòu)架連接螺栓計(jì)算連接螺