砂筒

方形砂筒计算

摘要：砂筒具有稳定性好、加工方便、承载力高、高度可调控等特点，是桥梁施工中

经常用到的落架设备，本文对方形砂筒的受力进行了详细的分析，并作了强度、刚度、稳定性的验算，主要包括：顶心顶板的强度验算，顶心底板的强度验算，顶心立板的抗压承载力验算，砂筒的筒壁拉应力验算，外筒底板承载力验算，外筒焊缝强度验算。

关键词：方形砂筒 落架设备 顶心 外筒

1、方形砂筒的一般构造

方形砂筒由顶心和外筒组成，施工时在外筒内装一定高度的砂子，在将外筒套在顶心上做好外筒、顶心与各自施工构件的连接就可以使用。

图1砂筒一般构造图

2、顶心计算

2.1、顶心顶板的强度验算

上部的作用力通过工字钢传到顶心顶板，为了不让雨水进入外筒，将顶板四边外挑，工字钢采用两片I56a ，顶心顶板采用3cm 厚钢板

217.130

35<==b h 按双向板进行计算。 式中：h ——长边长度；

b ——短边长度。

由系梁传到砂筒上的力按230kN 进行计算。 传到顶心顶板上的作用力为MPa p 31.2300

332102303

=⨯⨯=

519231)

3.01(1203.010210)1(1223

923=-⨯⨯⨯=-=νEh K 式中：K ——单位板宽的刚度；

E ——钢板的弹性模量；

h ——钢板的厚度；

ν——泊松比，对于钢板取0.3。

允许挠度为[]mm l f 375.0800

300800===

图2顶心顶板内力计算说明图 由553.0300

166==y x l l 查阅《路桥施工计算手册》附表2-20按均匀荷载作用下四边固定板进行计算。

计算跨内最大挠度

查得挠度系数为0.002452，则挠度为

[]f mm K ql f <=⨯⨯⨯=⨯=008.0519231

166.01031.2002452.04

64所查系数（满足） 式中：f ——板中心点的挠度；

l ——x l 、y l 中较小的；

计算跨内最大弯矩

查得平行于x l 方向板中心点的弯矩系数为0.038356，查得平行于y l 方向板中心点的弯矩系数为0.005668

m N ql M x .2442166.01031.2038356.0262=⨯⨯⨯=⨯=所查系数

m N ql M y .361166.01031.2005668.0262=⨯⨯⨯=⨯=所查系数

计入3.0=ν的影响时，得

m N M M M y x x .25503613.02442=⨯+=+=νν

m N M M M x y y .10943.02442361=⨯+=+=νν

式中：x M ——平行于x l 方向板中心点的弯矩；

y M ——平行于y l 方向板中心点的弯矩；

ν

x M ——计入ν的影响时平行于x l 方向板中心点的弯矩；

ν

y M ——计入ν的影响时平行于y l 方向板中心点的弯矩；

计算固定边中点的最大弯矩

查得固定边中点沿x l 方向的弯矩系数为-0.081232，查得固定边中点沿y l 方向的弯矩系数为-0.0571

m N ql M x .5171166.01031.2081232.02620-=⨯⨯⨯-=⨯=所查系数

m N ql M y

.3635166.01031.20571.02620-=⨯⨯⨯-=⨯=所查系数 式中：0x M ——固定边中点沿x l 方向的弯矩；

0y

M ——固定边中点沿y l 方向的弯矩。 强度检算：

取最大弯矩进行验算，m N M x

.51710-= 322249006

166306mm b h W =⨯=⨯= []MPa MPa W M 20520824900

1051713

=>=⨯==σσ（满足） 考虑到砂筒的通用性顶心顶板用4cm 厚钢板

2.2、顶心底板的强度验算

顶心底板与外筒内的砂子接触，顶心底板采用4cm 厚钢板。 传到顶心底板上的力为MPa p 17.4290

190102303

=⨯⨯= 231.15

.1419<==b h 按双向板进行计算。 1230769)

3.01(120

4.010210)1(1223

923=-⨯⨯⨯=-=νEh K 允许挠度为[]mm l f 18.0800

145800===

图3顶心底板计算说明图

763.0190

145==y x l l 查阅《路桥施工计算手册》附表2-20按均匀荷载作用下四边固定板进行计算。

计算跨内最大挠度

查得挠度系数为0.001931，则挠度为

[]f m K ql f <=⨯⨯⨯=⨯=m 0029.01230769

145.01017.4001931.04

64所查系数（满足） 计算跨内最大弯矩

查得平行于x l 方向板中心点的弯矩系数为0.02895，查得平行于y l 方向板中心点的弯矩系数为0.013364

m N ql M x .2538145.01017.402895.0262=⨯⨯⨯=⨯=所查系数

m N ql M y .1172145.01017.4013364.0262=⨯⨯⨯=⨯=所查

计入3.0=ν的影响时，得

m N M M M y x x .6.288911723.02538=⨯+=+=νν

m N M M M x y y .4.193325383.01172=⨯+=+=νν

计算固定边中点的最大弯矩

查得固定边中点沿x l 方向的弯矩系数为-0.069138，查得固定边中点沿y l 方向的弯矩系数为-0.056344。

m N ql M x .6061145.01017.4069138.02620-=⨯⨯⨯-=⨯=所查系数

m N ql M y

.4940145.01017.4056344.02620-=⨯⨯⨯-=⨯=所查系数 强度检算：