目录1、工程概况 (1)2、计算依据 (6)3、龙门吊荷载计算 (6)4、钢桁梁荷载计算 (8)5、支架立柱风荷载计算 (9)6、支架体系的检算 (10)6.1桩顶分配梁2I56b检算 (12)6.2钢管立柱检算 (12)6.3钢管桩反力 (17)6.4地基承载力计算 (18)6.5支架的整体稳定性分析 (19)6.6龙门吊走道梁的计算 (19)6.7 D10排架挑梁的计算 (20)6.8 D12排架挑梁的计算 (22)7、结论 (23)1、工程概况新井口嘉陵江渝利货线特大桥37#~48#墩之间桥跨布置为(32.7×4+128+32.7+2×24.7+32.7+48+32.7)m,在41#墩和42#墩之间采用128m下承式简支钢桁梁跨渝怀引入线和井歌联络线两条铁路。
钢桁梁中心线与既有线夹角为15°左右,梁底离接触网约3m。
在45#~48#墩之间设计为32+48+32m钢桁梁,跨井口工业园区井盛路。
41~47#墩桥跨立面布置(单位:cm)41~48#墩桥跨平面布置(单位:cm)桥式结构主桥采用128m下承式简支钢桁梁,全长129.6m。
主桁采用有竖杆三角桁式平行弦体系,节间长度12.8m,共10个节间,桁高16m,主桁中心距12.1m。
主桁弦杆采用箱型截面,截面内宽902mm,上弦杆内高1260mm,下弦杆内高1250mm;端腹杆⑥及⑦⑧腹杆采用箱型截面,其余腹杆采用H型截面;主桁采用整体节点板。
桥面系采用密横梁正交异性钢桥面系。
预拱度的设置采用拉开上弦杆拼缝的方法。
128m钢桁梁总重约为2070t;其中:下弦杆单根杆件最重为25.1t,上弦杆单根杆件最重32.5t,腹杆单根杆件最重18.5t,桥面板单件最重约36.63t。
图-3 主桁横断面图(单位:mm)地形地貌新井口嘉陵江特大桥渝利货线桥42#-46#墩左侧紧邻既有井歌联络线,墩位所处地形陡峭,横向坡度最陡达81%。
新建42#墩承台紧靠井歌线新杨家湾大桥0#台,最小距离1.02m。
新线右侧为中容石化厂,与厂房间既有挡墙基本平行线路,挡墙高约18m,距厂房约1.3m。
新建承台底与挡墙顶高差约15m,距离挡墙最近9.2m。
因此无法修筑便道,施工空间极为狭窄。
图-4 41#墩地形现况图图-5 42#墩地形现况图-6 43~46#墩地形现况图支架布置图下图所示:图-7 支架立面、平面布置图支架主要受力构件描述:(1)立柱:1)D0和D12采用Φ800×10mm钢管;2)D1和D11采用Φ1500×14mm钢管;3)D2~D8采用Φ1500×10mm钢管;4)D9和D10采用Φ1000×10mm钢管。
(2)连接系:采用Φ500×6mm钢管。
(3)柱顶横向分配梁:1)D2~D8采用2I56b;2)D9、D10采用2I56b,由于横向分配梁外伸悬挑较多,在横向增设辅助斜杆和横联形成排架挑梁;3)D1、D11采用利用横移滑道梁;4)D12由于外伸悬挑较多,采用贝雷梁;5)D0柱顶正对门吊走道梁,未设横向分配梁。
(4)门机走道梁:采用4 I40b,上、下各贴20mm钢板。
(5)基础:设计按每个柱下各一个3m×3m扩大基础设计。
2、计算依据及设计指标计算依据(1) 新井口嘉陵江渝利货车线特大桥128m钢桁梁施工图纸。
(2)《铁路桥涵设计基本规范》(TB 10002.1-2005);(3)《铁路钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005);(4)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
(5)《钢筋混凝土中预埋件设计》。
设计指标(1)、Q235B钢材:钢材的弹性模量,E=2.1×105 N/mm2。
Q235钢容许应力:[σ]=170MPa,[τ]=100MPa。
现场手工焊缝:抗剪[τ]=80MPa。
(2)、钢材Q345B:厚度t=30mm,24mm,容许正应力[σ]=198MPa,容许剪应力[τ]=113MPa,屈服强度fy=[325MPa]。
3、龙门吊荷载计算龙门吊总布置图如下:由图可知,当天车位于跨中且空载时,主支腿侧反力为11+12/2+12/2=23t,副支腿侧反力为8+12/2+12/2=20t。
其他工况下,龙门吊单侧反力如下:龙门吊单侧荷载表工况主支腿侧副支腿侧空载时23 20最大吊重在左支腿61 14最大吊重在跨中39 36最大吊重在右支腿17 58龙门吊荷载按以上4种工况进行计算,加载时按单个支腿采用移动荷载加载,考虑1.15冲击系数。
单个支腿的加载荷载如下:单个支腿荷载计算表工况单个主支腿单个副支腿空载时13.2 11.5最大吊重在左支腿35.1 8.1最大吊重在跨中22.4 20.7最大吊重在右支腿9.8 33.4其中,空载时按非工作工况,取10级风设防;工作工况时,最大吊重在左支腿时单侧竖向荷载最大,取6级风设防。
计算未考虑大风对龙门吊的影响,要求龙门吊在超过六级风时,停止起吊作业,同时现场采取可靠措施确保门吊稳定。
4、钢桁梁荷载计算128m钢桁梁总重约为2070t,钢桁梁采用满堂支架安装,每个支点下设置支撑点,单个节点的荷载为2070/22=94吨,考虑安装过程中对节点起顶产生的不均匀力,单个节点按130吨加载。
5、支架立柱风荷载计算 风荷载标准值计算公式为:1230t W k k k W =上式中,20000.491600V W W kPa ==——基本风压值,; 11 1.3k k =——风载体形系数,取 ; 22 1.13k k =——风压高度变化系数,; 33=1.2k k ——地形、地理条件修正系数,取;0V 取28m/s,十级风。
依据以上数据,求得:Wt=k 1k 2k 3W 0=1.3×1.13×1.2×0.49=0.86KPa 各部位所受到的风力:风荷载计算 迎风面积(m 2) 风压(Kpa)透风系数风力(KN )钢桁梁风荷载计算 2048 0.86 0.4 704.5 D0-D2立柱风荷载计算 438.6 0.86 0.4 150.9 D3-D4立柱风荷载计算 244.8 0.86 0.4 84.2 D5-D6立柱风荷载计算214.80.860.473.9D7-D8立柱风荷载计算196.8 0.86 0.4 67.7 D9-D10立柱风荷载计算151.8 0.86 0.4 52.2 D11-D12立柱风荷载计136.8 0.86 0.4 47.1 算6、支架体系的检算支架模型及荷载分布如下:计算模型钢梁荷载(单位:kN )风荷载示意(单位:kN,kN /m)施工荷载(单位:kN /m)计算按工作工况和非工作工况分别进行荷载组合:工作工况组合:1.2自重+钢梁自重+风荷载(6级)+门吊左支腿吊重+施工荷载非工作工况组合=1.2自重+钢梁自重+风荷载(10级)+门吊自重+施工荷载其中,门吊荷载采用移动荷载布载,最不利位置由程序自动筛选;施工荷载按3kPa ,每侧取3m 宽,沿支架全长布载。
除特别说明外,所有计算结果均为两种工况的荷载组合包络结果。
6.1桩顶分配梁2I56b 检算分配梁组合应力最大组合应力:MPa MPa 170][142max =〈=σσ,满足要求。
分配梁剪应力最大剪应力:max 53[]85MPa MPa ττ<==,满足要求。
6.2钢管立柱检算采用Φ1500×14mm 、Φ1500×10mm 、Φ1000×10mm 、Φ800×10mm 钢管,连接系采用Φ500×6mm 钢管。
Φ1500×10mm 钢管内力及正应力如下:Φ1500×10mm 的钢管,最大轴力2420kN ,最大弯矩1023kN-m ,最大应力113MPa 。
长细比:1606530.5526.8λ== 查表:轴心受压杆件的稳定系数0.934ϕ= 36N 242010102310=0.93446809.717321160114[]170M A W MPa MPaσϕσ⨯⨯=++⨯=<= Φ1500×14mm 钢管内力及正应力如下:Φ1500×14mm 的钢管,最大轴力1611kN ,最大弯矩599kN-m ,最大应力40MPa 。
长细比:1606530.5525.4λ== 查表:轴心受压杆件的稳定系数0.934ϕ= 36N 16111059910=0.93465357.724055901.351[]170M A W MPa MPaσϕσ⨯⨯=++⨯=<= Φ1000×10mm 钢管内力及正应力如下:Φ1000×10mm 的钢管,最大轴力2470.5kN ,最大弯矩424.4kN-m ,最大应力135.1MPa 。
长细比:600017.1350λ== 查表:轴心受压杆件的稳定系数0.978ϕ= 36N 2470.510424.410=0.97831101.87621488.1136.9[]170M A W MPa MPaσϕσ⨯⨯=++⨯=<= Φ800×10mm 钢管内力及正应力如下:Φ800×10mm 的钢管,最大轴力679kN ,最大弯矩185kN-m ,最大应力57.8MPa 。
长细比:1606557.5279.3λ== 查表:轴心受压杆件的稳定系数0.820ϕ= 36N 6791018510=0.82024818.64841174.671.6[]170M A W MPa MPaσϕσ⨯⨯=++⨯=<= Φ500×6mm 钢管内力及正应力如下:Φ500×6mm 的钢管,最大轴力519.2kN 时,其对应的弯矩为24kN-m 。
最大弯矩140.9kN-m 时,其对应的轴力为36.5kN ,最大应力127.4MPa 。
长细比:769444174.7λ== 查表:轴心受压杆件的稳定系数0.882ϕ= 36N 36.510140.910=0.8829311.71136360.3128.4[]170M A W MPa MPa σϕσ⨯⨯=++⨯=<= 6.3钢管桩反力钢管桩的最大反力(单位:kN )不考虑移动荷载(门吊)时的管桩反力分布(单位:kN )6.4地基承载力计算单个立柱最大竖向力2470kN ,柱底最大弯矩1559kN-m 。
则单个3×3m 扩大基础22333 4.566bh W m ⨯===,基底应力如下: min 247026(33)11559274263464603333 4.5F M P kPa A W ⨯⨯⨯=-=+-=+-=-<⨯⨯偏心荷载(e>b/6)下基底压力计算示意max 22(247026(33)1)650333(3/21559/(247026(33)1))F P kPa La ⨯+⨯⨯⨯===⨯⨯-+⨯⨯⨯ 要求,扩大基础地面的承载力不小于650Kpa 。