
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文檔簡介
1、高架橋主橋掛藍(lán)設(shè)計(jì)計(jì)算書一、掛籃設(shè)計(jì)總則1 設(shè)計(jì)依據(jù)(1)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(gbj17-88)(2)公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj025-86)(3)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(jtj041-2000)(4)某高架橋主橋設(shè)計(jì)圖紙及變更圖紙2 結(jié)構(gòu)參數(shù)(1) 懸臂澆筑砼箱梁共68段,分段長度為:左幅2#-10#段4.113m,合攏段2.006m;右幅2#-9#段3.987m,合攏段1.994m。(2) 箱梁底板寬8m,頂板寬16.25m。(3) 箱梁高度變化范圍:左幅4.8m2.4m,右幅4.5m2.2m,中間按半立方拋物線變化。3 設(shè)計(jì)荷載:(1) 懸臂澆筑砼結(jié)構(gòu)最大重量154.3t(左幅2#
2、塊)(2) 掛籃總重51t(包括箱梁模板)(3) 人群及機(jī)具荷載取2.5kpa。(4) 風(fēng)荷載取800pa。(5)荷載組合: 砼重+掛籃自重+人群機(jī)具+動力附加系數(shù) (強(qiáng)度、剛度)掛籃自重+沖擊附加系數(shù)+風(fēng)荷載 (行走穩(wěn)定)(6)荷載參數(shù):鋼筋砼比重取值為2.6t/m3;超載系數(shù)取1.05;新澆砼動力系數(shù)取1.2;掛籃行走時的沖擊系數(shù)取1.1;抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于1.5;16mn鋼容許軸向應(yīng)力取1.2=1.2200=240mpa。a3鋼容許彎曲應(yīng)力取1.3w=1.3145=188.5mpa。鋼材其他容許應(yīng)力按公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj025-86)表1.2.5規(guī)定值取。4荷載傳遞路
3、徑:內(nèi)頂板荷載 內(nèi)滑梁 前橫梁 翼板荷載 內(nèi)、外縱梁 后橫梁 主桁架腹板荷載 加強(qiáng)型縱梁 前托梁底板荷載 普通縱梁 后托梁 底籃后錨本計(jì)算書根據(jù)各自的荷載情況對內(nèi)滑梁、縱梁、前、后托梁、前橫梁 等各桿件的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算, 并校核主桁架剛度、前端的下?lián)隙群弯N接的強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算。 5掛籃結(jié)構(gòu)材料掛籃主桁架和前后橫梁采用16mn鋼,銷子采用45號鋼,縱梁、托梁、分配梁等采用組合型鋼(a3)。二、縱梁計(jì)算1、普通縱梁(箱梁兩腹板中間段)受力分析項(xiàng)目 塊件號左幅2#塊(411.3cm)1底模面板自重kg/m278.52縱梁自重kg/m43.43底板砼理論重量kg/m20.5302600=13784底
4、板砼理論重量動載系數(shù)1.2超載系數(shù)1.05kg/m217365施工荷載kg/m22506荷載取值q(縱梁間距為0.645米)kg/m(78.5+1736+250)0.645+43.4=13752、普通縱梁(箱梁兩腹板中間段)強(qiáng)度計(jì)算(圖1示)ra=qcb/l rb=qca/lmmax=qcbd+cb/(2l)/l=1375010-341132556.5887+41132556.5/(25500)/5500=4.84107n.mm縱梁選用i28a工字鋼,其截面特性為:wx=5.08105mm3ix=7.114107mm4= mmax/ wx=95.3mpa188.5mpa3、普通縱梁剛度計(jì)算當(dāng)x
5、=d+cbl=2798.8時(彎矩最大處),撓度最大。fmax=qcb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=10.3mml400=13.75mm剛度滿足要求。4、加強(qiáng)型縱梁(箱梁腹板下方)受力分析:項(xiàng)目 塊件號左幅2#塊(411.3cm)1底模面板自重kgm278.52縱梁自重kgm523底板砼理論重量kgm20.53026001.21.05=1736.34單側(cè)腹板重量kgm2(4.185-0.530)2600=95035(4)項(xiàng)動載系數(shù)1.2超載系數(shù)1.05kgm211973.86人群、機(jī)具荷載kgm22507荷載取值q(腹板下側(cè)布置3條縱梁,間
6、距0.268m)kgmq=52+(78.5+1736.3+11973.8+250)0.268=38145、加強(qiáng)型縱梁(箱梁腹板正下方)強(qiáng)度計(jì)算加強(qiáng)型縱梁采用i32a工字鋼兩側(cè)加焊10mm厚鋼板,其組合截面特性:wx=6.922105+2103202/6=10.335105mm3ix=1.1108+2103203/12=1.65108mm4其受力示意圖如圖2示:mmax=qcbd+cb(2l)l=3814010-341132556.5887+41132556.5/(25500)/5500=13.4107 n.mm= mmax/ wx=129.7 mpa188.5mpa滿足要求6、加強(qiáng)型縱梁(腹板
7、下方)剛度計(jì)算鋼材彈性模量e=2.1105mpa當(dāng)x=d+cbl=2798.8mm時(彎矩最大處)fmax=qcb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=12.3mml/400=13.75mm滿足要求。三、前托梁計(jì)算1、前托梁受力分析項(xiàng)目 塊件號左幅2#塊(411.3cm)1普通縱梁傳給前托梁的荷載kgrai=qcb/l=13754.1132.5565/5.5=2628.72將1項(xiàng)化為作用于前托梁的均布荷載(縱梁間距為0.645m)kgm2628.7/0.645=4075.53前托梁自重kgm1204作用于前托梁的均布荷載qkgm4075.5+120
8、=4195.55腹板下方加強(qiáng)型縱梁傳至前托梁的支座反力kgra2= qcb/l=38144.1132.556/5.5=7290.26將5項(xiàng)化成集中荷載p(假設(shè)縱梁連成一體)kgp=7290.23=218712、 前托梁強(qiáng)度的計(jì)算對前托梁進(jìn)行受力分析時,不考慮工作梁帶來的荷載(很小),則前托梁受力示意圖如圖3所示。2.1懸臂端最大彎距發(fā)生在支座a處截面,其值為:ma=qa2/2+pb=4195.50.77752/2+218710.4775=11711.5kg.m最大剪力發(fā)生在支座a處截面,其值為: qmax=p+qa=21871+4195.5 0.7775=25133kg跨中最大彎矩值:m=ql
9、21-4(0.7775/6.445)2/8-pa=4195.56.44521-40.7775/6.445)2/8-218710.7775=3511.3kg.m2.2前托梁的截面特性前托梁的斷面要素如圖4所示,槽鋼25b的截面特性:a1=3991mm2wx1=2.82105mm3 ix1=3.53107mm4組合截面特性:a=23991+280102=13582mm2ix =2 ix1+(280103/12+130228010)2=1.65108 mm4wx=2ix/h=1.65108135=1.22106mm32.3強(qiáng)度校核最大彎應(yīng)力:=mmaxwx=11711.5104(1.22106)=9
10、6.0mpa188.5mpa3、前托梁剛度校核前托梁懸臂端的撓度:f1=pb2l(3+2b/c)(6ei)+qal3-1+6(a/c)2+3(a/c)3(24ei)=218710477.526445(3+2477.5/6445)/(62.11051.65108)+41.955777.564453-1+6(777.5/6445)2+3(777.5/6445)3 /(242.11051.65108)=4.87-9.53=-4.66mm(向上)前托梁跨中的撓度:f2=ql45-24(a/c)2(384ei)-pbl2/(8el)=41.95564454(5-24777.52/64452)/(3842
11、.11051.65108)-218710477.564452/(82.11051.65108)=25.3-15.6=9.7mml/400=16.1mm。滿足要求四、后托梁計(jì)算1、 后托梁受力分析項(xiàng)目 塊件號左幅2#塊(411.3cm)1普通縱梁傳給后托梁的荷載kgrb1=qca/l=13754.1132.9435/5.5=3026.72將1項(xiàng)化為作用于后托梁的均布荷載(縱梁間距為0.645m)kgm3026.7/0.645=4692.53后托梁自重kgm1204作用于后托梁的均布荷載qkgm4692.5+120=4812.55腹板下方加強(qiáng)型縱梁傳至后托梁的支座反力kgrb2= qca/l=38
12、144.1132.9435/5.5=8395.46將5項(xiàng)化成集中荷載p(假設(shè)4條縱梁連成一體)kgp=8395.43=25186.22、后托梁強(qiáng)度校核后托梁兩端的吊點(diǎn)主要用于空載移籃。在澆筑砼時,兩端所受的力比較小,其荷載由底籃后錨所承受,所以對后托梁計(jì)算時,可按圖5的受力示意圖進(jìn)行分析。2.1懸臂端最大彎矩:ml=qm122+pm2=4812.50.922+25186.20.6=17060.8kg.m跨中最大彎矩值:ma= ql21-4(0.9/6.2)2/8-pm=4812.56.221-4(0.9/6.2)2/8-25186.20.6=6063.3kg.m2.2后托梁的斷面特性:后托梁選
13、用與前托梁相同的斷面,參見前托梁的斷面特性。2.3強(qiáng)度校核由上可知:mmax=17060.8kg.m最大彎曲應(yīng)力:=mmax/wx=17060.8104(1.22106)=139.8mpa188.5mpa 2.4后托梁剛度校核后托梁在圖5示工況下懸臂端的撓度f1=pb2l(3+2b/c)(6e1)+qal3-l+6(a/c)2+3(a/c)3(24ei)=25186260026200(3+2600/6200)/(62.11051.65108) +48.12590062003(-1+69002/62002+39003/62003)/(242.11051.65108)=8.6-10.7=-2.1m
14、m(向上)后托梁跨中的撓度f2=ql45-24(a/c)2(384ei)-pbl2/(8ei)=48.12562004(5-249002/62002)/(3842.11051.65108)-25186260062002/82.11051.65108)=24.0-21.0=3.0mml/400=15.5mm滿足要求。g84*2.06*105*1.65*108)-24301*100*62002/8*2.06*105*1.65*108五、縱梁與滑梁計(jì)算1、縱梁計(jì)算1.1縱梁的受力分析箱梁節(jié)段翼板的最大重量乘1.2動載系數(shù)和1.05超載系數(shù):g1=(0.9+0.5)0.6/2+(0.5+0.15)3.
15、525/24.11326001.21.05=21096kg側(cè)模板自重約:g2=2000 kg箱梁翼板重心距箱梁腹板外邊緣的距離:e=1570mm箱梁翼板重量與側(cè)模板重量傳予內(nèi)縱梁與外縱梁的荷載可近似成圖6所示計(jì)算。內(nèi)縱梁承受的荷載為:p1=ra=( g1+ g2)1130/1950=13383.8kg外縱梁共2條,單條外縱梁承受的荷載為:p2=rb2=(gl+g2)8200.51950=4856.1kg1.1.1內(nèi)縱梁澆筑砼時內(nèi)縱梁受力示意圖如圖7所示ql=p1/4.113+72=3326kg/mmmax=qcbd+cb(2l)l=332641132556.5887+(41132556.5)/
16、(25500)/5500=1.17108 n.mm 內(nèi)縱梁選用i36a工字鋼,其斷面特性:wx=8.75105mm3 ix=1.576108mm4=mmaxwx=1.1108(8.75105)=134 mpa188.5mpa強(qiáng)度滿足要求。剛度檢算:當(dāng)x=d+cbl=2798.8mm時(彎矩最大處),撓度最大:fmax=q1cb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=11.0mml/400=13.75mm滿足要求。1.1.2外縱梁外縱梁受力示意圖如圖8所示q2=4856.14.113+3l=1211.7kg.mmmax=qcbd+cb(2l)l=4.2
17、6107n.mm外縱梁選用工字鋼i25a,其斷面特性:it.1wx=4.02105mm3it.1 ix=5.02107mm4外縱梁強(qiáng)度:=mmaxwx=4.261074.02105=106.0mpa188.5mpa滿足要求。剛度檢算:當(dāng)x=d+cbl=2798.8mm時(彎矩最大處),撓度最大:fmax=q2cb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=12.5mml/400=13.75mm滿足要求。2、滑梁計(jì)算2.1滑梁受力分析箱梁頂部砼通過內(nèi)模傳給單條滑梁的荷載:g1=(0.9+0.5)0.62+(0.5+0.25)1.52+0251.34.113
18、26001.21.05=17617.5kg內(nèi)模自重傳給單條滑梁的荷載g2=24002=1200kg2.2滑梁度和剛度計(jì)算滑梁在砼澆筑時,其受力示意圖如圖9所示q3=(g1+ g2)/4.113+60=(17617.5+1200)/4.113+60=4635 kg/mmmax=q3cbd+cb(2l)l=1.63108n.mm滑梁采用i40a工字鋼,其斷面特性為wx=10.90105mm3 ix=2.172108mm4滑梁強(qiáng)度:= mmax / wx=1.63108/(10.90105)=149.5mpa188.5mpa剛度檢算:當(dāng)x=d+cbl=2798.8mm時(彎矩最大處),撓度最大:fm
19、ax=q3cb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=11.1mml/400=13.75mm滿足要求。六、分配梁與吊帶計(jì)算1、分配梁7由內(nèi)縱梁傳予分配梁7的荷載(參見圖7)r1=q1cbl=33264.1132.55265.5=6358.6kg單條外縱梁傳予分配梁7的荷載:r2=q2cbl=1211.74.1132.55655.5=2316.5kg分配梁7的受力示意圖如圖10所示:ra=3107.3 kg rb=7884.3kg跨中彎矩:ml=rb1100-r11300=7884.31100-6358.61300=4.07106nmm懸臂端最大彎矩:
20、m2=rl200=63586200=1.27107nmm分配梁7選用兩條槽鋼12.6,槽鋼12.6的斷面特性:wx=6.214104mm3 ix=3.91106mm4分配梁7的強(qiáng)度:=m2/(2wx)=1.18107(26.214104)=94.9mpa188.5mpa滿足要求。2、分配梁2由分配梁7通寸32預(yù)應(yīng)力鋼筋傳予分配梁2的荷載(參見圖10)ra=3107.3kg rb=7884.3kg分配梁2的受力示意圖如圖12所示:rc=(ra2350+rb150)2500=(3107.32350+7884.3150)/2500=3393.9kgrd=7597.7kgmmax=3393.91250
21、-3107.31100=8.24106n.mm分配梁2選用兩條10槽鋼,10槽鋼的斷面特性:wx=3.97104mm3 ix =1.98106mm4分配梁2的強(qiáng)度:=mmax(2wx)=8.24106(23.97104)=103.8mpa188.5mpa滿足要求。3.分配梁4分配梁4用于空籃時對側(cè)模板與縱梁進(jìn)行調(diào)整,分配梁4所受的荷載較小,擬選定分配梁4用兩條槽鋼8即可滿足要求。4.分配梁1由前托梁通過32預(yù)應(yīng)力鋼筋傳至分配梁1的荷載(參見圖3)r1=p+ql2=21871+4195.582=38653kg由內(nèi)滑梁通過32預(yù)應(yīng)力鋼筋傳至分配梁1的荷載(參見圖9)r2=q3cal=46354.1
22、132.94355.5=10202.6kg分配梁1的受力示意圖如圖13所示。re=(r1819.5+r2520)1397=26472.1kgrf=22383.5kgmmax=re577.5=264721577.5=1.53108nmm分配梁1選用兩條工字鋼i32a,工字鋼i32a的斷面特性:wx=6.92105mm3 ix=11.08107mm4分配梁1的強(qiáng)度:=mmax(2wx)=1.53108(26.92105)=110.5mpa188.5mpa滿足要求。5.分配粱5分配梁5僅用于空籃時對底籃與內(nèi)模進(jìn)行調(diào)整,選定兩條槽鋼10即可。6.分配梁8分配梁8的受力狀況同分配梁7,可選用相同的斷面。
23、7分配梁3 分配梁3主要承受移籃時的部分側(cè)模與部份底模傳來的荷載,此荷載較小,分配梁3選用兩條槽鋼10即可。8分配梁6 分配梁6用于空籃時對底模與側(cè)模進(jìn)行調(diào)整,選定兩條槽鋼8即可。932預(yù)應(yīng)力鋼筋據(jù)以上分析可知,前托梁處的預(yù)應(yīng)力筋承受的荷載為最大,單根預(yù)應(yīng)力筋所承受的最大荷載(參見圖3)。 n=(p+ql2)2=(21871+4195.58/2)/2=19326.5kg=n/a=(1932654)/(3.14322)=240.4mpa 32預(yù)應(yīng)力鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)=750mpa 安全系數(shù)n= =750240.4=3.210鋼吊帶分配梁2處的單條鋼吊帶i所承受的最大荷載(參見圖12)。f=rd=759
24、7.7kg=fa=75977(10020)=38.0mpa1.3140=182mpa安全系數(shù)=18238.0=4.8分配梁1處的單條鋼吊帶ii所承受的最大荷載(參見圖13)。f=re=26472.1kg=fa=264721(110202)=60.2mpa1.3140=182mpa安全系數(shù)n=182/60.2=3.0211后托梁錨桿與錨梁后托梁錨桿所受的最大荷載(參見圖5)。f=p+ql/2=25186.2+4812.58/2=44436.2kg=fa=4443624/(3.14702)=115.5mpa錨桿材料采用40cr,容許應(yīng)力=785mpa安全系數(shù)=6.8后錨梁僅在空載時調(diào)節(jié)底模所用,采
25、用兩條槽鋼8可滿足要求。七 、主桁架橫梁計(jì)算1、前橫梁前橫梁承受由鋼吊帶傳來的荷載,前橫梁受力示意圖如圖14所示 f1=33939n(分配梁2通過鋼吊帶i傳來的力)f2=75977n(分配梁2通過鋼吊帶i傳予前橫梁)f3=264721n(直接傳予主桁架,可不考慮其作用于前橫梁)f4=223835n(分配梁1通過鋼吊帶ii傳予前橫梁)下面分別對各桿件的軸力進(jìn)行計(jì)算:支座反力:f支=-(fl+f2+f4)=-330.6kn對a點(diǎn):1=27.4740fabcos1+fac=0fabsin1=f1fab=73.57kn(拉) rnac周fac=-65.27kn(壓) rnac周對c點(diǎn):fbc=0kn(
26、拉) rnac周0260fcd = fac =-65.27kn(壓) rnac周對d點(diǎn):fbd=75.98kn(拉) rnac周fde= fcd =-65.27kn(壓)對b點(diǎn)2=62.526 0 3=52.4310fabcos2+fbesina+fbd=0fabsin2=fbf+fbecosa3fbe=-138.68kn(壓) fbf=149.83kn(拉) 對f點(diǎn):fbf= ffg= 149.83kn(拉) fef=0(ef桿為0becosa零桿)對e點(diǎn):a3=52.4310 a4=40.530fde+fbecosa3=feh+fegcosa 4f支=fbesina3+fegsina4+f
27、effeg=-339.6kn(壓)feh=108.3kn(拉)對h點(diǎn):fgh=f4=223.84kn(拉)fhj=feh=108.3kn(拉)對g點(diǎn):5=41.230ffg+fegcos5=fgi+fgj cos5fgh+fegsin5+fgjsin5=0fgi=-105.6(壓) fgj=0kn(fi桿為0桿)對i點(diǎn):fik=fgi=-105.6kn fij=0kn 對j點(diǎn):fjl=fhj=105.6kn(拉)由上面分析可列出前橫梁各桿件的軸力如圖15所示: 前橫梁材料采用16mn鋼,容許軸向應(yīng)力取1.2=1.2200=240mpa由圖15可得桿件最大軸力為nmax=339.6kn前橫梁桿件
28、有三種斷面:口1201208mm口1201206mm口1201204mm取最不利情況來驗(yàn)算(桿件斷面形狀為口1201204mm時):=nmaxa=3.3961051856=183mpa240mpa滿足要求。2后橫梁后橫梁在砼澆筑時,承載極小。在掛籃前移時,其承受部分底模重與部分側(cè)模重,所受的荷載也較小,所以后橫梁桿件均選用口1201206mm,后橫梁強(qiáng)度已足夠滿足要求,無需再對其進(jìn)行校核。八、主 桁 架 計(jì) 算1荷載分析單榀主桁架承受由前橫梁傳來的荷載(參見圖14) f=f1+f2+f3+f4=3.3939+7.5977+26.4721+22.3835=59.8t主桁架受力示意圖如圖16所示:
29、fa=f55005000=65.8tfb=f105005000=125.6t下面分別計(jì)算各桿件的軸力對a點(diǎn)naccos34.9920+nab=0nacsin34.9920=fanac=114.7t(拉) nab=-94.0t(壓)(b=ffgj=10.80kn(對b點(diǎn):nab=nbdsin68.1990fb+nbc+nbdcos68.1990=nbd=-101.2t(壓) nbc=-88.0t(壓)對c點(diǎn):ncdcosl3.2980=naccos34.9920ncd=96.6t(拉)2.強(qiáng)度桿件最大軸力n=114.7t選擇各桿件的斷面為口20020014mm。則截面積:a=200200-172
30、172=10416mm2慣性矩i=(2004-1724)/12=6.04107mm4慣性半徑:i=(ia)1/2=76mm長細(xì)比:入=li=1526376=69.3查表知穩(wěn)定系數(shù):=0.713max=n(a)=114.7104(0.71310416)=154.4mpa240mpa(16mn鋼)強(qiáng)度滿足要求3.主桁架撓度計(jì)算主桁架撓度以計(jì)算d點(diǎn)的豎向位移為準(zhǔn)。由上面計(jì)算可知,cd桿、bd桿、ac桿、ab桿所受的軸力為:ncd=96.6t nbd=-101.2t nac=114.7t nab=-94.0t nbc=-88.0t當(dāng)荷載變?yōu)閱挝缓奢d時,cd桿、bd桿、ac桿、ab桿的軸力為: ncd1
31、=1.615 nbd1=-1.692 nac1=1.918 nab1=-1.572 nbc1=-1.472各桿件計(jì)算長度:lcd=5.652m lbd=5.924m lac=6.013m lab=5.0m lbc=3.5md點(diǎn)的垂直位移為:d= ncd1ncdlcd/(ea)+ nbd1nbdlbd/(ea)+ nac1naclac/(ea)+ nab1nablab/(ea) + nbc1nbclbc/(ea)=20.1mm4、 主桁架銷子校核4.1 從上面計(jì)算可知,主桁架桿件所受的最大軸力為:nac =114.7t。桿件與結(jié)點(diǎn)板之間采用銷子80連接,銷子材料采用45號鋼,銷子兩面受剪,所承受
32、的最大剪力為:qmax=0.5114.7=57.4t最大剪應(yīng)力:max=qmax/a=(57.4104)/(0.253.14802)=114.2mpa=125mpa4.2 主桁架銷子與結(jié)點(diǎn)板聯(lián)接的接觸面的擠壓校核(即結(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度校核):擠壓應(yīng)力: bs=p/abs=(0.5114.7104)/(8060)=119.5mpa210mpa4.3 銷子抗彎計(jì)算:mmax=pl/4=1147/210315=8.6106n.mmwx=r3/4=3.14/4503=5.02104mm3w= mmax/wx=171.3mpa360mpa滿足要求。4.4主桁桿件銷孔尺寸檢算:4.4.1主桁架桿件計(jì)算所需面積:a=nmax/=1147103/(240106)=4.7810-3m2=4780mm2銷孔凈載面積:a凈=80200=16000mma凈/a=3.31.4滿足要求。4.4.2由銷孔邊至桿端的截面積:a1=70200=14000mm2a=4780mm2滿足要求。5、主桁架后錨據(jù)上面對主桁架的分析可知f=65.8t,每榀桁架采用3個錨點(diǎn),,、架桿件與結(jié)點(diǎn)lbd/(ea)+nac1naclac/
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