太行山高速公路涞源至曲阳段雁宿崖互通钢混组合梁砂箱计算书.doc

太行山高速公路涞源至曲阳段雁宿崖互通钢混组合梁

砂箱计算书

编制：

审核：

批准：

中交世通重工（北京）有限公司

二〇一七年十月

太行山高速公路涞源至曲阳段雁宿崖互通钢混组合梁

砂箱计算书

编制：

内部审核：

内部批准：

中交世通重工（北京）有限公司

二〇一七年十月

太行山高速公路涞曲段钢混梁砂箱计算书

一、基本参数

1、钢混叠合梁自重：265t；

2、采用JH320-50架桥机自重：326.3t；

3、运梁炮车自重：20t；

4、每片梁下设4个临时支座，单端2个临时支座横向并排布置，如下图所示

5、每个砂箱的细部尺寸如下图，其材质为20#钢无缝钢管

二、最不利载荷情况及最大载荷计算

1、最不利载荷情况：架桥机刚好过孔完成且前支腿还未支承于前跨盖梁上，而此时炮车将梁运输到架桥机后端。

2、情况说明：

（1）恒载：梁体由每片梁底临时支座分担，每个支座承担荷载为

265/4=66.25t=662.5KN；

（2）活载：备架钢混梁及炮车重量由2片梁下临时支座分担，每个支座承载荷载为：（265+20）/8=35.63t=356.3KN；架桥机自重由盖梁顶3片梁下临时支座分担，每个支座载荷为：326/12=27.17t=271.7KN；

3、最不利荷载组合

F=1.2恒+1.4活=1.2x662.5+1.4x（356.3+266.7）=1667.2KN。

三、定心承压能力验算

（1）根据定心高度及截面尺寸，判断为非长细杆，从其结构及材质可以看出顶心为粗短钢管立柱；

1、tsd=ts+C1+C2

式中：tsd = 钢管设计壁厚(mm)

ts = 钢管计算壁厚(mm)

C1 = 钢管负偏差附加量(mm)

C2 = 钢管腐蚀附加量(mm)

C1=0.6mm (见GB/T17395~1998无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差) C2=1.5mm (介质对管材的腐蚀速度≤0.05/年，单面腐蚀取1.5mm)

2、ts=pD0/(2[σ]tEj+p)

式中：p = 设计压力介质工作压力(Mpa)

D = 钢管外径(mm)

[σ]t = 设计温度钢管的许应力(Mpa)；

钢管外径选250mm：因此P=F/A=1667.2*1000N/49087.4mm²=33.964Mpa 此处[σ]t=163Mpa （见GB50316-2000，工业金属管道设计规范，≤20°C 下的容许应力）

Ej = 焊接接头系数，无缝钢管Ej = 1

3、壁厚计算

ts = pD0/(2[σ]tEj+p)

=33.964*250/(2*163*1+33.011)=23.59mm

tsd=ts+C1+C2=23.59+0.6+1.5=25.69mm

实际采用26mm无缝钢管，满足承载要求。

四、套筒壁厚计算

砂在竖直均布荷载作用下，起竖直应力计算值为

δz=F/S=1667.2x10³N/（3.14x（0.3/2）²）=23.598MPa

根据不同深度，在侧限作用下，砂颗粒竖直应力与水平应力之间的关系得钢管受到的水平应力（即正应力）为δx=Kδz，此时K值取值为0.28，则δx=0.28*23.598=6.607MPa。

钢质压力容器壁厚t的确定

t=1+D*δ/(2fyφ-δx)

=1+300*14.450/（2*140*1-6.607）

=16.86

钢质压力容器容壁厚t的确定

t——容器壁厚（mm）

D——容器外壁直径（mm），此处取值为 300mm

δ——容器所受压力（MPa）,此处计算值为 14.450 MPa

fy——容器许用应力（MPa），此处取值为 140 MPa

φ——焊接系数，此处为无缝钢管，取值为1，焊接管取值为0.7~0.8

由此计算得容器壁厚t=16.85mm，实际钢管壁厚为T=20mm＞t=16.86mm，满足设计要求。

五、砂箱制作

1、材料

（1）定心钢管型号：250mm（外径）x20mm（壁厚），材质20#钢；

（2）顶心下钢板：φ250x25mm钢板与顶心钢管外壁采用坡口熔深焊接，材质Q235B钢；

（3）顶心上垫钢板：12x300x300（mm）与顶心钢管外壁采用贴角焊接，材质Q235B 钢；

（4）套筒钢管型号：300（外径）x 20（壁厚），材质为20#钢；

（5）套筒底钢板：12x350x350（mm）与套筒钢管采用坡口熔透焊接，材质为235钢；

（6）套筒内砂：采用过筛后的石英细砂，流动性好，含泥量不大于2%，并对砂进行干燥处理，含水量不大于1%；

（7）套筒丝堵：丝堵与套筒钢管采用坡口熔透焊接。

2、制作工艺

（1）加工制作砂箱

砂箱加工质量关键在于三个方面：材料的选择、可调节高度及砂箱的焊接质量。材料选择的重点在于砂箱型号规格以及材质和成形方式、钢垫板的平整度相关质量标注等。可调高度要控制好最低及最高高度，钢管的下料要考虑钢垫板的厚度，砂箱的焊接质量对砂箱的强度及稳定性影响很大。流沙孔设置于砂箱底向上20~30mm位置，便于操作，流沙孔外侧贴面焊接外径φ=50mm的丝堵（配套使用相应大小的套筒）。电焊工要技术熟练并持证上岗。

（2）装砂

选用过筛后的细砂，流动性好，含泥量不大于2%，并对砂进行干燥处理，含水量不大于1%；，经检验以上指标合格后方可使用。

（3）测控并确定每个砂箱的高度

现场要精确进行高程测量，主要测量砂箱放置区盖梁顶实际高程，从而确定每个砂箱的实际高程，并预留10mm的沉降。为控制梁段安装标高与设计标高一