菱形挂篮验算
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一、挂篮验算复核
1.验算依据
(1)《钢结构设计规范》(GBJ17-88)
(2)《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)
(3)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
(4)禹城南互通立交桥主桥设计图纸
2.结构参数
(1)悬臂浇筑砼箱梁分段长度为:1#-4#段3.5m,4#-8#段4.0m,合拢段2.0m。(2)箱梁底板宽6.9m,顶板宽13.5m。
(3)箱梁高度变化范围:4.2m~2.0m,中间按二次抛物线变化。
3.设计荷载:
(1)悬臂浇筑砼结构最大重量111t(1#块)
(2)挂篮总重46t(包括箱梁模板)
(3)人群及机具荷载取2.5KPa。
(4)风荷载取800Pa。
(5)荷载组合:
①砼重+挂篮自重+人群机具+动力附加系数(强度、稳定)
②砼重+挂篮自重+人群机具 (刚度)
③砼重+挂篮自重+风荷载 (稳定)
(6)荷载参数:
①钢筋砼比重取值为2.6t/m3;
②超载系数取1.05;
③新浇砼动力系数取1.2;
④挂篮行走时的冲击系数取1.1;
⑤抗倾覆稳定系数不小于1.5;
⑥前后托架刚度取L*0.3%;
⑦16Mn钢容许弯曲应力取1.3[бw]=1.3×210=273MPa。
A3钢容许弯曲应力取1.3[бw]=1.3×145=188.5MPa。
4.挂篮结构材料
挂篮主桁架和前后横梁材料为16Mn钢,销子材料为45号钢,纵梁、托梁、分配梁等材料为组合型钢(A3)。
二、纵梁计算
1、普通纵梁(箱梁两腹板中间段)受力分析
2、普通纵梁(箱梁两腹板中间段)强度计算(图1示)
R
A =qcb/L R
B
=qca/L
M
max
=qcb[d+cb/(2L)]/L
=1249.89×10-3×3500×2500×[750+3500×2500/(2×5000)]/5000 =2.4×107N.mm
纵梁选用[
22a
槽钢,其截面特性为:
W
x
=2.176×105mm3
I x =2.3939×107mm4
图1
σ= M max / W x =110.3MPa<188.5MPa
3、普通纵梁刚度计算
当x=d+cb /L=2500时(弯矩最大处),挠度最大。钢材弹性模量取E =2.1×105Mpa f max =qcb[(4L-4b 2/L-c 2/L)x-4x 3/L+(x-d)4/(bc)]/(24EI) =12.1mm 4、加强型纵梁(箱梁腹板下方)受力分析: 5、加强型纵梁(箱梁腹板正下方)强度计算 加强型纵梁采用I 28a 工字钢,其组合截面特性: W x =5.34×105mm 3 I x =7.48×108mm 4 其受力示意图如图2示: M max =qcb[d+cb /(2L)]/L =1552.6×10-3 ×3500×2500×[750+3500×2500/(2×5000)]/5000 =7.094×107 N.mm σ= M max / W x =132.8MPa<188.5MPa 满足要求 6、加强型纵梁(腹板下方) 刚度计算 图2 钢材弹性模量 E=2.1×105MPa 当x=d+cb /L=2500mm 时(弯矩最大处) f max =qcb[(4L-4b 2/L-c 2/L)x-4x 3/L+(x-d)4/(bc)]/(24EI) =11.5mm 三、前托梁计算 1、前托梁受力分析 2、前托梁强度的计算 对前托梁进行受力分析时,不考虑工作梁带来的荷载(很小),则前托梁受力示意图如图3所示。 2.1悬臂端最大弯距发生在支座A 处截面,其值为: M A =q ×a 2/2+pb=3754.053×1.32/2+13096.6 ×1=19440.98319kg.m 最大剪力发生在支座A 处截面,其值为: 图3 单位:mm Q m a x =p+qa=3754.053×1.3+13096.6=17976.9kg 跨中最大弯矩值: M=ql2[1-4×(1.3/4.3)2]/8-Pa =3754.053×4.32×[1-4×(1.3/4.3)2]/8-13096.6×1.3 =-11521.2kg.m 2.2前托梁的截面特性 前托梁的断面要素如图4所示, 槽钢[40b的截面特性: A 1 =8306.8mm2 W x1 =9.32×105mm3 I x1 =18.6×107mm4 组合截面特性: A=2×8306.8+280×10×2=22213.6mm2 I x =2 I x1 +(280×103/12+2052×280×10)×2=6.07×108 mm4 W x =2I X /h=2×6.07×108/420=2.3×106mm3 2.3强度校核最大弯应力: σ=M max /W x =19440.9839×104/(2.3×106)=84.5MPa<188.5MPa 3、前托梁刚度校核 前托梁悬臂端的挠度: f 1 =pb2L×(3+2b/c)/(6EI)+qaL3×[-1+6(a/c)2+3(a/c)3]/(24EI) =13096.6×10002×4300×(3+2×1000/4300)/(6×2.1×105×6.07×108)+37.54053×1300×43003×[-1+6×(1300/4300)2+ 3×(1300/4300)3] /(24×2.1×105×6.07×108) =2.5514-4.6763=-2.2mm(向上) 前托梁跨中的挠度: f 2=qL4[5-24(a/c)2]/(384EI)-pbL2/(8EL) 图4 280 1