某大橋#墩排施工吊裝驗(yàn)算

兩河口大橋2-3#墩排施工吊裝驗(yàn)算一、兩河口大橋2、3#墩下部結(jié)構(gòu)（排架）驗(yàn)算背景資料2008年7月2日，綏道公路兩河口大橋懸拼拱架施工方案在貴陽經(jīng)專家組論證；當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)代表考出席。論證會(huì)上，專家組對(duì)該方案中提及的拉索和背索以橋梁2、3號(hào)墩排架作為索塔支撐點(diǎn)，由橋梁排架承受豎向分力的構(gòu)思提出意見。到會(huì)各方認(rèn)為該方案以橋墩排架作拉索索塔缺乏理論支撐，要求我單位根據(jù)方案提供的加載模式進(jìn)行必要的驗(yàn)算，以確保結(jié)構(gòu)安全。詳見《拱架吊裝程序圖》二、計(jì)算數(shù)據(jù)收集1、拉索力數(shù)量及與水平向的夾角P1=3.2tθ1=41°39′52.5″P2=3.3tθ2=22°02′44.4″P3=7.0tθ1=11°59′28.5″詳見華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)加載程序華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)加載程序2、索鞍布置圖索鞍間距1.35m，共六個(gè)索鞍，橋軸、墩軸對(duì)稱布置。3、蓋梁自重荷載見荷載分布圖4、排架結(jié)構(gòu)形式見蓋量結(jié)構(gòu)圖三、索鞍受力計(jì)算扣索在蓋梁上布置如下：1、一個(gè)索鞍受力計(jì)算因纜索以索鞍對(duì)稱受力，故不考慮水平力，只考慮垂直受力F壓=2*P1*sinθ1+2*P2*sinθ2+2*P3*sinθ3=2*3.2*sin41°39′52.5″+2*3.3*sin22°02′44.4″+2*7.0*sin11°59′28.5″=4.254+2.477+2.909=9.640t2、索鞍1、2、5、6號(hào)以墩柱軸線為對(duì)稱軸施加壓力，并且距墩柱邊沿為0.025m，可以認(rèn)為直接施加壓力在墩柱上，不對(duì)蓋梁產(chǎn)生剪力和彎矩。3、索鞍3、4在蓋梁跨中，會(huì)產(chǎn)生彎矩。四、蓋梁受力對(duì)比分析1、分析原理：只要能分析索鞍所產(chǎn)生的附加彎矩比板梁安裝產(chǎn)生的彎矩小，就可以認(rèn)為是施工荷載相對(duì)于設(shè)計(jì)荷載來說是安全的。2、為了安全起見，將墩柱看著蓋梁的簡(jiǎn)支點(diǎn)，墩柱位置進(jìn)行削峰處理，計(jì)算兩種加載模式下的蓋梁附加彎矩。2.1、索鞍安放在墩軸線位置，這是可以控制，能夠做到。則索鞍不會(huì)產(chǎn)生偏壓。蓋梁整個(gè)體系可簡(jiǎn)化為彎剪受力模式。則有：Q1（附加剪力）=P壓=9.64tM1（附加彎矩）=Q*（5.4-1.3-1.35）/2=13.255t.m2.2、按照梁板安裝工況，先安邊板，從外向內(nèi)安裝，則在整跨安裝完成時(shí)排架受到的偏心壓力最大。而這時(shí)計(jì)算模式按軸心受壓計(jì)算，是受力模式的理想化假定。施加在簡(jiǎn)支端的重量為：2.2.1、G邊=[（11.6-11.4）+11.4/2]*2.6=15.34t（20m）G中=[（11.2-11.0）+11.0/2]*2.6=14.82t（20m）G1邊=4.3/2*2.6=5.59t（8m）G1中=2.61/2*2.6=3.393t式中：11.6為20m邊板體積、10.2為20m中板體積4.3為8m邊板體積、2.6為8m中板體積2.2.2、因蓋梁有10個(gè)墊石支撐20m板梁、有14個(gè)墊石支撐8m板，其值如下：P1=P2=7.67t、P3=P4=P5=P6=P7=P8=7.41t、P9=P10=7.67tp1=p2=p13=p14=G1邊/2=2.8tp3=p4=p5=p6=p7=p8=p9=p10=p11=p12=G1中/2=1.7t2.2.3、附加剪力、彎矩計(jì)算：P3和P7，p2、p3、p4、p10、p11、p13直接施加在墩柱上。對(duì)蓋梁不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力。Q2max（附加剪力）=P1+P2+p1=18.14t、Q3max（附加剪力）=P4+P5+p5+p6+p7=19.92tM2max（附加彎矩）=-（P1*1.5+P2*0）-p1*1.5=-15.705t.mM3max（附加彎矩）=-15.705+P4*（1.5-1.3）+（P4+P5）*1.5+2.05*1.7+0.81*3.4=+14.246t.m2.3、蓋梁受力結(jié)論：2.3.1、Q1（附加剪力）＜min（Q2max（附加剪力），Q3max（附加剪力）），未超出設(shè)計(jì)值。安全2.3.2、M1（附加彎矩）＜M3max（附加彎矩），安全五、墩柱抗力分析及施工控制原理按不墩柱混凝土開裂和不開裂兩種情況分析抗力位移變形。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的拉應(yīng)力按規(guī)范公式計(jì)算：μft=0.23μfck(2/3)=0.23×30(2/3)=2.22mPa（一）、按不同工況、鋼筋、混凝土變形協(xié)調(diào)，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)容許拉應(yīng)力時(shí)，計(jì)算墩柱能承受的水平力和水平位移。1、工況1、第一節(jié)段安裝完成，則每根拉索受力為34.32kN墩柱截面積A=3.1416*D^2/4=1.327m2壓力：N1=3×34.32*sin41°39′52.5″×2=136.9kN蓋梁自重:G1=(17.44/2-1.3×1.327)*2.5=393kN墩柱自重:G2=20.12×1.327×2.5=667.5kNI=3.1416×1.3^4/64+(6.67-1)3.1416*(1.2^4-1.194^4)/64=0.1516m4W=I/(D/2)=0.1516/0.65=0.2332m3σ=（N1+G1+G2）/A－(N1+G1+G2/2)*f1/W－P×20.12/W≥-2.22mPaf1=P×L^3/(6EI)（N1+G1+G2）/A－(N1+G1+G2/2)*P×L^3/(6EI)/W－P×20.12/W≥-2.22mPa1197.4×1000/1.327－863.65×1000×0.2985×10-6*P－86.28P≥-2.22×10686.53P≤0.90+2.22=3.12mPaP≤0.036mN=36kNf1=36×L^3/(6EI)=0.0108m=10.8mm2、工況2、第二節(jié)段安裝完成圖示(b)，1#索力36.08kN、2#索力61.54kN墩柱截面積A=3.1416*D^2/4=1.327m2壓力：N2=（3×36.08*sin41°39′52.5″+3×61.54×sin22°02′44.4″）×2=282.5kN蓋梁自重:G1=(17.44/2-1.3×1.327)*2.5=393kN墩柱自重:G2=20.12×1.327×2.5=667.5kNI=3.1416×1.3^4/64+(6.67-1)3.1416*(1.2^4-1.194^4)/64=0.1516m4W=I/(D/2)=0.1516/0.65=0.2332m3σ=（N2+G1+G2）/A－(N2+G1+G2/2)*f1/W－P×20.12/W≥-2.22mPa1343×1000/1.327－1009.05×1000×0.2985×10-6*P－86.28P≥-1.4386.58P≤1.012+2.22=3.234mPaP=0.0374mN=37.4kNf2=37.4×103×0.2985×10-6=28.2×0.2985/1000=0.0112m=11.2mm3、工況3、第三節(jié)段安裝完成圖示(c)，1#索力3.76kN、2#索力38.80kN、3#索力151.34kN墩柱截面積A=3.1416*D^2/4=1.327m2壓力：N3=（3×3.76*sin41°39′52.5″+3×38.80×sin22°02′44.4″+3×151.34*sin11°59′28.5″）×2=289.26kN蓋梁自重:G1=(17.44/2-1.3×1.327)*2.5=393kN墩柱自重:G2=20.12×1.327×2.5=667.5kNI=3.1416×1.3^4/64+(6.67-1)3.1416*(1.2^4-1.194^4)/64=0.1516m4W=I/(D/2)=0.1516/0.65=0.2332m3σ=（N3+G1+G2）/A－(N1+G1+G2/2)*f1/W－P×20.12/W≥-2.22mPa1349.76×1000/1.327－1016.01×1000×0.2985×10-6×*P－86.28P≥-2.22×10686.58P≤1.017+2.22=2.237mPaP=0.0374mN=37.4kNf3=P×0.2985=37.4×103×0.2985×10-6=0.0112m=11.2mm4、工況4、第四節(jié)段安裝完成圖示(c)，1#索力3.14kN、2#索力16.22kN、3#索力189.44kN墩柱截面積A=3.1416*D^2/4=1.327m2壓力：N3=（3×3.14*sin41°39′52.5″+3×16.22×sin22°02′44.4″+3×189.44*sin11°59′28.5″）×2=285.24kN蓋梁自重:G1=(17.44/2-1.3×1.327)*2.5=393kN墩柱自重:G2=20.12×1.327×2.5=667.5kNI=3.1416×1.3^4/64+(6.67-1)3.1416*(1.2^4-1.194^4)/64=0.1516m4W=I/(D/2)=0.1516/0.65=0.2332m3σ=（N3+G1+GG2）/A－(N1+GG1+G22/2)**f1/WW－P×200.12//W≥-2.22mPaa1345.744×10000/1.3327－10111.99××10000×0.22985×10-66×*P－86.228P≥-2.222×10686.58P≤≤1.0114+2..22=3.2336mPPaP=0.03774mN==37.44kNf4=P×0..29855=37..4×1003×0.22985××10-66=0.01112m=11.22mm總之，在混凝土土容許拉應(yīng)應(yīng)力條件下下（墩柱混混凝土不開開裂），在1、2、3、4種工況下能承受水平力為為36kNN、37.44kN、37.44kN、37.44kN墩柱頂部位移值值為：、110.8mmm、11.22mm、11.22mm、11.22mm位移值較小,施施工觀測(cè)不不易控制。（二）、容許墩柱混凝土土開裂，計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)的的抗力和位位移首先按不開裂時(shí)時(shí)的截面的的核定配筋筋情況，最最后按開裂裂后的短期期剛度與未未開裂時(shí)的的剛度比值值核定位移移容許值。將墩柱按正方行行進(jìn)行剛度度代換、按按矩形截面面梁計(jì)算，并并考慮混凝凝土帶裂縫縫工作，計(jì)計(jì)算墩柱能能承受的水水平力和水水平位移。I=0.15166=b^4//12得：b=1.14m，即可可以按邊長(zhǎng)長(zhǎng)等于1..14m的的方柱代替替圓柱計(jì)算算。fy×As=fc××ζb×b^22得:ζb=0.0081＜0.5444,不屬于超超筋梁配筋率ρ=3..14166×0.025×0.025×10/（4×1.14×1.114）=0.38%≥00.15%%，不屬于少筋梁。故屬適筋梁。T=fy×Ass=3100×3.11416××25×225×100=60866850N根據(jù)拉壓平衡方方程：T=fc×b×dd=14..3*1.140×ddd=0.093mm＞2×0.0045mmm（保護(hù)層層厚度）鋼筋材料設(shè)計(jì)分分項(xiàng)系數(shù)：：Ks=11.2Mk=（h-xx/2）×As××σs=（1.144-0.0093/22）×π×0.0025×00.0255/4×110×3110×1006/1.22=1387kNN.mP=Mk/H==13877/20..12=668.9kN最大位移計(jì)算：：1、開裂后短期剛剛度Bs2=（EssAsh002）/（1.155ψ+0.22+(6αEρ/(1++3.5γ′))）式中：Ψ=1..1-(00.65fftk)//(ρteбs)=1.1-（0..65×22.20）/（0.011×2588）=1.11-0.555=0.555бs=310/1.22=2588mpρte=As/AAte=00.0055/0.665=0..755%%＜1%，取ρte=11%Ate=0.55bh+（bf-b）hf=0.55*1.114×1..14=00.65m2Bs2=2.00×1055×0.0005×11.1022/0.88325==11000×1055mPa2、混凝土未開裂裂時(shí)剛度I=3.14116×1.3^^4/644+(6..67-11)3.11416**(1.22^4-11.1944^4)//64=00.15116m44E=3.0×1104mPaaEI=3.0××104×0.15516=44548mPa3、剛度折減系數(shù)數(shù)：Bs22/EI=00.25最大位移：fmax=[PP]×L^^3/(66EI)××（EI/Bs2）=68.9×10000×220.122^3/((6×3..0×100^10××0.15516)××4=0.021m××4m=0.0884m因此時(shí)混凝土是是帶裂縫工工作，剛度度為為不開開開裂時(shí)的的0.25倍。5、裂縫寬度驗(yàn)算算：Lcr=（2.77×c+00.1×dd/ρte）ν=（2.7×45＋＋0.1××25/00.01）×0.77=260.05mmmбs=258mmPawm=0.85Ψбs/E