小箱梁安装过程桥台、运梁车及架桥机安全验算

处时，前部横梁受力为最大。A支点为处于零空状态。验算内容： ①、前部横梁强度及稳定性验算 ⑵、基本验算： 工况一：架桥机拼装完或装完一跨箱梁后，前移至悬臂最大时为 最不利状态，验算内容： a、抗倾覆稳定性的验算； b、悬臂时刚度的验算； c、支点反力的验算； d、主桁内力的计算； 施工中的荷载情况： a、主桁梁重：q1=12.9KN/m b、１套天车横梁总成（包括横梁、天车、横梁纵移平车等）自 重 p3=11t c、前部平车总成自重 p2=3.5t d、尾部平车总成自重（含尾部连接架） p4=3t 施工验算： Ａ、抗倾覆稳定性的验算（见计算模式图） 架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段， 该工 况下架桥机的支柱已经翻起，1 号天车及 2 号天车退至架桥机尾部作
4 -8 4 4 4 9 2 4 -8 3 3 3 9 2
b、非弹性挠度计算： f非=Σ δ +Σ 300³SINNO=2³11+0.3+0.6+0.9+1.2+1.5+1.8+ 2.1+2.4+2.7+3+3.3=41.8cm 即悬臂挠度：f=f非+f弹=27.9+41.8=69.7cm 悬臂端翘起高度取0.8米为一合理值，能够满足架桥机的前移就 位。 Ｅ、鼻梁的强度验算： 可能导致鼻梁破坏的工作状态有二种： a、鼻梁悬臂且架桥机继续前移状态 此状态时，鼻梁与主桁接头处为最不利截面，此处弯矩 WA为鼻梁 自重及前移牵引力（牵引力取为3.5t）所产生弯矩之和。 WA=15.75³348.975+35³28=6476.4KN.mW<9618.8KN.m(允许弯 矩) 工况二：架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，验 算内容： ａ、天车横梁受力验算 ｂ、支点反力验算 ｃ、主桁内力验算 ｄ、跨中挠度的验算 施工中的荷载情况： ａ、主桁梁重：ｑ1=12.9KN/m ｂ、１套天车横梁总成（包括横梁、天车、横梁纵移平车等）自
①、导梁中心距：4.9m ②、导梁全长：54m ③、架桥机导梁断面：1.7m³1.3m ④、架桥机导梁底部由前部平车总成、中部平车总成、尾部平车 总成组成。 ⑤、吊装系统由２套天车横梁总成和４台横梁纵移平车组成。 ⑥、吊装系统采用：２台天车 ㈢、结构验算 ⑴、施工工况分析： 工况一：架桥机完成拼装或一孔Ｔ梁吊装后，前移至前支点位置 时， 悬臂最长， 此时架桥机处于最不利受力情况， 需验算的主要内容： ①、抗倾覆稳定性验算； ②、支撑反力的验算； ③、主桁内力验算； ④、悬臂挠度验算； 工况二：架桥机吊装时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容 为： ①、跨中挠度验算； ②、支点反力的验算； ③、天车横梁验算； ④、主桁内力验算； 工况三:架桥机吊梁就位时，当前天车运行至前部平车总成0.5m
竖直分力：
E V = E sin( ) = 4836.426 ×sin(17.5 + 22.12 ) = 3084.15 (kN²m)
作用点离基础形心轴的距Baidu Nhomakorabea：
C V = 2.6 - 0.48 - tg(22.12) 1.736 1.41 (m)
对基底形心轴的力矩：
M V = E V C V = 3084.15 ×1.41 = 4348.65 (kN²m)
箱梁安装过程桥台及架桥机安全验算
一、桥台抗倾覆稳定性验算
根据《公路桥涵设计通用规范》 ： 主动土压力：
E 1 BH 2 2
2 cos（ - ） sin( ) sin( ) cos2 cos( )[1 ] cos( ) cos( )
离基础底面的距离：
C H = 1.467 (m)
对基底形心轴的力矩：
M H = E H C H = 2359.24 ×1.467 = 3461 .005 (kN²m)
竖直向分力：
E V E sin( ) 3062 .79 sin(17 .5 22 .12) 1953 .12 (kN)
=22.12°，则：
u
2 cos （ 35 22.12） 0.799 sin( 35 17 .5 ) sin 35 cos2 22.12 cos(22.12 17.5)[1 ] cos(22.12 17.5) cos22.12
所以：
l 0 ＝ H(tan cot )
cot tan (cot tan )(tan tan )
/ 2 17.5 ， 22.12 ， 74.62 其中 35，
cot tan (cot tan )(tan tan ) 0.4
作用点离基础形心轴的距离：
C V = 2.6 - 0.48 - tg(22.12) 1.467 1.52 (m)
对基底形心轴的力矩：
M V E V C V 1953 .12 1.52 2968 .74 (kN²m)
（2）、桥上无荷载，台后有车辆荷载(考虑箱梁和运梁车自重以及运 梁车冲击荷载)
l 0 = 4.4 （tan 22 .12 0.4） = 3.548 (m)
此时支反力为 0kN，土压力车辆荷载等代均布土层厚度为：
h Bl0
G

2 （780 115） 1.274 (m) 22 3.548 18
土压力为：
E 1 1 H (H 2h) B 18 4.4 (4.4 2 1.274) 22 0.799 *1.15 = 4836.426(kN) 2 2 H H 3h 4.4 4.4 3 1.274 C 1.736 (m) 3 H 2h 3 4.4 2 1.274
抗倾覆系数：
k0 s 2 .6 3.23 [k 0 ] 1.3 e 0 0.806
故基础抗倾覆系数满足规范要求。
二、运梁车运梁安全性计算
当第一跨架梁完成后 , 进行第二跨架梁时 , 运梁车通过第一跨已 架好的梁板把箱梁运输至架桥机下喂梁。 运输过程中跑梁位置参照以 下示意图：
箱梁重78t
其水平分力：
E H = E cos( + ) = 4836 .426 ×cos(17.5 22.12 ) = 3725 .45 (kN)
离基础底面的距离：
C H = 1.736 (m)
对基底形心轴的力矩：
M H = E H C H = 3725 .45 ×1.736 = 6467 .38 (kN²m)
u
式中： E——主动土压力标准值（kN） ； ； ——土的重度（kN/m ） B——桥台的计算宽度（m） ； H——计算土层高度（m） ；
——填土表面与水平面的夹角；
——桥台台背与竖直面的夹角；
3
——台背与填土间的摩擦角，取 = /2。
根据资料： 35 ， / 2 17.5 ， 0 ， tan = 1.38/3.4，故
为配重。
p3 p3 q1 p2
RA A支点反力 4.5m 21.5m
RB B支点反力 28m 54m
C支点
取B点为研究对象，去掉支座A，以支反力RA代替（由力矩平衡方 程） 注：配重天车位于Ａ点横梁之上 ①、验算A支点反力 p2³28m+RA³21.5m+q1³L1 /2=q1³L2 /2+2p3³21.5m （其中L1=28m,L2=26m） RA=142.02KN RB=839.58KN RA 远大于零，故是安全的。 ②、验算架桥机纵向抗倾覆安全系数（此时视支点A无支点反力，故 应考虑尾部平车总成自重p4） M倾=1/2³q1³28 +p2³28=5154.8KN.M M抗=1/2³q1³26 +2p3³21.5+p4³21.5=9735.2KN.M 架桥机纵向抗倾覆安全系数 n=M抗/M倾 =9735.2/5154.8=1.89>1.3 故满足规范要求。
炮车自重11.5t
2.05m 0.711m
铺设钢板
箱梁重78t 第一跨已架设箱当梁
箱梁重78t
临时支座
盖 梁
0.29m
0.5m
运梁时运梁车各轴荷载分布为： 炮车采用三轴运梁炮车，自重11.5t 则前轴分布荷载为： P＝（箱梁自重/4+炮车自重/4）＝78/4+11.5/4=22.375t 后轴分布荷载为： P＝（箱梁自重/6+炮车自重/6）＝78/6+11.5/6=14.917t 已架梁板抗倾覆验算： M倾=（箱梁自重/2+炮车自重/2）³0.29 =(390+57.5)³0.29=129.77KN.m
P = 3084.15
各种荷载对基础底面的弯矩为：
(kN)
M = 4348.65 6467.38 365.83 2484.56
偏心距计算：
e0 Pe ∑ Hh ∑ P ∑
i i i i i
(kN²m)

M 2484.56 ∑ 0.806 (m) P 3084. 15 ∑
（3）、抗倾覆稳定性验算 验算基底抗倾覆稳定性，旨在保证桥梁墩台不致向一侧倾倒。倾 覆稳定性通常用抗倾覆稳定性系数 k0 表示：
k0 s e0
式中：s——在截面重心至合力作用点的延长线上，自载面重心 至验算倾覆轴的距离； e0——所有外力的合力在验算截面的作用点对基础形心轴 的偏心距。 竖直方向合力为：
M抗=780³0.25=195 KN.m 抗倾覆系数：k=M抗/M倾=1.5>1.3，故运梁炮车在已架设好的两块 箱梁中间运行是安全的，不会引起箱梁倾覆。
三、架桥机安全性计算
由于架桥机工作状态时，存在二种危险截面的情况：Ⅰ种为移跨 时存在的危险截面；Ⅱ种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此 须分别对其进行验算和受力分析。 ㈠、主体结构验算参数取值。 ①、主梁、桁架及桥面系均部荷载：q=1.29t/m（包括枕木及轨 道） ②、横梁纵移平车：1.6t／台 ③、天车：4.5t／台 ④、验算载荷（25m小箱梁）：80t ⑤、起重安全系数：1.05 运行冲击系数：1.15 结构抗倾覆稳定安全系数：≥1.3 ⑥、基本假定 主梁现场拼装时重心最大偏差：c=0.1m 架桥机纵向移动时吊装梁钢丝绳倾角：β =±2º ㈡、总体布置说明 架桥机主要由导梁、 天车横梁、 横梁支腿、 天车、前部平车总成、 中部平车总成、尾部平车总成等组成，导梁采用固定桁架式，动力部 分全部采用电动操作。
E= 1 22 18 4.42 ×0.799 = 3062.79(kN) 2
E 的着力点自计算土层底面算起为：
C
H 4.4 1.467 (m) 3 3
水平向分力：
E H E cos( ) 3062 .79 cos(17 .5 22 .12) 2359 .24 (kN)
箱梁和运梁车自重
运梁车冲击荷载
台后布载图
汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数，安全起见冲击 系数 μ 取 0.15 进行计算。 运梁车冲击力为： E 冲＝ （ （ 78+11.5） ³10 ） /2 ³ 0.15 ＝ 67.125(kN) 对桥台基础形成的力矩为：E 冲 ＝ 67.125 ³ 5.45 ＝ 365.83(KN.m) 根据《公路桥涵设计通用规范》 ，破坏棱体长度 l0 由前墙后缘算 起：
2 2 2 2
Ｂ、支点反力的计算： 当架桥机导梁最前端冲跨到下一片盖梁时，悬臂最长，中支点受 力最大， 这里按连续梁计算各支点反力， 具体结果如下： RA=142.02KN， RB=839.58KN Ｃ、主桁内力验算 a、主桁弯矩验算 中支点处断面所受弯矩最大： Ｍ中=7499.18KN.m 允许弯曲 M允许=4809.4³2=9618.8KN.m>Ｍ中=7499.18KN.m 即主桁抗弯强度满足施工要求。 b、桁架抗剪验算： 桁架所受剪力为Q=994.45KN/2=497.225KN<Q允许=698.9KN，满足 施工要求。 Ｄ、悬臂端挠度的验算： a、弹性挠度计算： 前部平车总成产生挠度： f1=p2³28 /(3EI)= 35KN³28 m /(3³210³10 N/m ³ 1732303.2m ³10 )=0.07m 主桁自重（含钢枕、钢轨）产生挠度： f2=q1³28 /(8EI)= 12.9KN/m³28 m /(8³210³10 N/m ³ 1732303.2m ³10 )=0.272m 所以弹性挠度 f弹= f1+f2=0.07+0.272=0.279m=27.9cm