地脚螺栓固定架计算

地脚螺栓固定架计算
西南铝热连轧生产技改项目中有大量的设备基础，基础中有大量的地脚螺栓套筒，埋设精度要求高,中心线偏差为1/10。

为保证地脚螺栓套筒埋设位置和标高正确。

施工中采用了型钢固定架来固定螺栓套筒。

因这种固定架在浇筑砼时需经受各种施工荷载的作用,为确保其不变形\不位移,施工前需根据螺栓固定架的布置进行设计计算。

下面以粗轧机轧牌坊处螺栓固定架为例进行计算。

粗轧机牌坊处共计有M140螺栓套筒20根,螺栓自重大,具有代表性。

其固定刚架如图示：由于螺栓自重大,及砼结构顶面与垫层顶面之间高差大,为降低立柱的有效计算高度,减小长细比计算中的L0,故在设计固定架时考虑了采取下托上扶的方式进行套筒固定,一方面有利于套筒吊装就位,同时增加了固定架的稳定性(见下图)。

一.荷载计算
1.螺栓套筒取直径最大的一种M140计算 12000N
2.施工操作荷载取 1500N
3.浇筑混凝土时的冲击荷载 2500N
4.[12槽钢自重12.32㎏/m(长度见后内力简图)
则F=12000+1500+2500=16000N
二.型钢的力学性能
对主轴的惯性矩 Ix=303.9×104mm3
截面抵抗矩W=50.6×103mm4
型钢的弹性模量 E=2.1×105
回转半径 i=15.3㎜
型钢的强度设计值 f=215 N/mm2
三.螺栓固定架计算
螺栓固定架由螺栓固定角钢、横梁、立柱以及斜撑、-拉结条等杆件组成。

杆件之间采用焊接连接。

为简化计算,固定角钢和横梁均按简支梁计算。

1.固定角钢计算
固定角钢采用槽钢制成,承受螺栓和操作的集中荷载。

根据固定螺栓数量和位置,可按下式计算弯矩,和挠度
Mmax=Fa
=16000×500=8.00×106N·mm
内力 =M/W
=8.00×106/50.6×103
=158N/mm2'210 N/mm2
挠度W=Fal2(3-4a2/l2)/24EI
=1.6×104×5×102×(1.815×103 )2 [3-4×(5×102)2/(1.815
×103)2]/24×2.1×105×303.9×104
=4.64㎜
挠度满足W A' [w]=10㎜
2.横梁计算
横梁采用槽钢[12,承受固定角钢传来的集中荷载,计算时取荷载最大,跨度最长加以核算.横梁的内力计算简图(见下图) 作用在横梁上的荷载 F=16100N
其强度可按下式验算：
σ≦f
Mmax=2.4F/4+F×0.3×2.1×1.2/2.4×2.4
=11773N·m=1.1773×107N·m
σ=1.1773×107/50.6×103
=233N/mm2
与钢材的设计强度相近,考虑到在套筒底部有托梁,上部有角钢扶正,加上套筒间有拉条,形成一个复杂的受力体系,故使用[12槽钢可满足要求。

3.立柱计算
由于横梁与立柱为单面焊接,故柱子按偏心受压构件计算如图：
E=2x0=2×1.54=3.08㎝=30.8㎜
σ=N/A+Ne/w
=16100/1328+16100×30.8/50.6×103
=22N/mm2'215 N/mm2
由此可知立柱强度满足要求,还要求验算长细比
λ=L0/i≦150
套筒长度=(2800+132+5+100=3037)
L0=砼垫层顶面标高-砼结构层顶面标高-套筒长度
=9400-4145-3037=2218
λ=L0/i
=2218/15.3=145'150满足要求
4.斜撑、拉条计算
斜撑、拉条按长细比λ≦150要求设置,不另计算
5.考虑到固定架应单独自成体系,不与脚手架合用或连接故可不进行侧向位移计算，但实际施工中所有刚架应通过水平系杆及相互间的垂直剪刀撑或拉条连成一片，即形成一个大的、整体刚架体系，以增加固定架的整体稳定性，从而保证螺栓套筒不发生位移。

撰稿人：刘卫中。