鋼箱梁頂推臨時支架及吊裝點應(yīng)力計算

1、鋼箱梁頂推臨時支架及吊裝點應(yīng)力計算【內(nèi)容提要】哈爾濱進鄉(xiāng)街高架橋，鋼箱梁頂推平臺臨時支架基礎(chǔ)作為臨時支架及未焊接完成鋼箱梁的基礎(chǔ)，承受臨時支架及鋼箱梁的全部重量。吊裝點作為吊裝過程吊裝設(shè)備與所吊鋼箱梁的連接點，需要承受所吊鋼箱梁的全部重量。因此，臨時支架的承載力計算以及吊裝點計算至關(guān)重要?！娟P(guān) 鍵 詞】鋼箱梁；臨時支架；吊裝；計算1.前言隨著我國橋梁建設(shè)的發(fā)展，大跨度鋼箱梁的頂推架設(shè)已成為橋梁建設(shè)的一個重要發(fā)展方向。由于，鋼箱梁頂推施工需要將預(yù)制鋼箱梁進行現(xiàn)場拼裝，鋼箱梁頂板，腹板，底板均為現(xiàn)場焊接。因此，需要搭設(shè)施工平臺，而施工平臺需要臨時支架進行支撐。在吊裝過程中，吊裝點作為吊裝設(shè)備與鋼箱

2、梁的連接點，它的位置設(shè)置以及焊接形式直接影響吊裝過程的安全。2. 工程概況本項目為哈爾濱市進鄉(xiāng)街高架橋工程，我公司負責部分為高架橋上跨鐵路拉濱下行線、香孫線、孫新線及站線和林機廠專用線，上跨鐵路鋼箱梁長131.672m。橋跨結(jié)構(gòu)為40.836m+50m+40.836m，分別為27#-28#、28#-29#、29#-30#墩，梁高2 m，鋼箱梁寬是變截面結(jié)構(gòu)，從25.3m漸變至15.8m；主梁鋼結(jié)構(gòu)總重1798T；鋼箱梁采用全焊鋼箱梁四箱結(jié)構(gòu)；鋼箱梁架設(shè)采用頂推方式，需要在現(xiàn)場對鋼箱梁進行逐段拼裝，其中最重段為91.8t。我公司所承擔的上跨鐵路橋工程為全線重點難點工程。3.臨時支架設(shè)計與應(yīng)力計算

3、3.1臨時支架基礎(chǔ)設(shè)計與應(yīng)力計算3.1.1基礎(chǔ)類型采用錐型柱基，計算形式為驗算截面尺寸 平面簡圖 剖面簡圖基本參數(shù)依據(jù)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 500072002）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500102002）簡明高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第二版）幾何參數(shù)已知尺寸：B1 = 3250 mm, A1 = 3250 mmH1 = 500 mm, H2 = 1000 mmB = 1200 mm, A = 1200 mm無偏心：B2 = 3250 mm, A2 = 3250 mm基礎(chǔ)埋深d = 2.50 m 鋼筋合力重心到板底距離as = 80 mm 3.1.2.3荷載值作用在基礎(chǔ)頂部的標準值

4、荷載Fgk = 3000.00 kNFqk = 80.00 kNMgxk = 600.00 kN·mMqxk = 0.00 kN·mMgyk = 600.00 kN·mMqyk = 0.00 kN·mVgxk = 0.00 kNVqxk = 0.00 kNVgyk = 0.00 kNVqyk = 0.00 kN作用在基礎(chǔ)底部的彎矩標準值Mxk = MgxkMqxk = 600.000.00 = 600.00 kN·mMyk = MgykMqyk = 600.000.00 = 600.00 kN·mVxk = VgxkVqxk = 0.

5、000.00 = 0.00 kN·mVyk = VgykVqyk = 0.000.00 = 0.00 kN·m繞X軸彎矩: M0xk = MxkVyk·(H1H2) = 600.000.00×1.50 = 600.00 kN·m繞Y軸彎矩: M0yk = MykVxk·(H1H2) = 600.000.00×1.50 = 600.00 kN·m作用在基礎(chǔ)頂部的基本組合荷載不變荷載分項系數(shù)rg = 1.20活荷載分項系數(shù)rq = 1.40F = rg·Fgkrq·Fqk = 3712.00 kNM

6、x = rg·Mgxkrq·Mqxk = 720.00 kN·mMy = rg·Mgykrq·Mqyk = 720.00 kN·mVx = rg·Vgxkrq·Vqxk = 0.00 kNVy = rg·Vgykrq·Vqyk = 0.00 kN作用在基礎(chǔ)底部的彎矩設(shè)計值繞X軸彎矩: M0x = MxVy·(H1H2) = 720.000.00×1.50 = 720.00 kN·m繞Y軸彎矩: M0y = MyVx·(H1H2) = 720.000.00&

7、#215;1.50 = 720.00 kN·m材料信息混凝土： C25鋼筋： HRB335(20MnSi)基礎(chǔ)幾何特性底面積：S = (A1A2)(B1B2) = 6.50×6.50 = 42.25 m2繞X軸抵抗矩：Wx = (1/6)(B1+B2)(A1+A2)2 = (1/6)×6.50×6.502 = 45.77 m3繞Y軸抵抗矩：Wy = (1/6)(A1+A2)(B1+B2)2 = (1/6)×6.50×6.502 = 45.77 m33.1.3臨時支墩計算過程3.1.3.1修正地基承載力修正后的地基承載力特征值 fa =

8、 150.00 kPa3.1.3.2軸心荷載作用下地基承載力驗算計算公式：按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 500072002）下列公式驗算：pk = (FkGk)/A(1)Fk = FgkFqk = 3000.0080.00 = 3080.00 kN Gk = 20S·d = 20×42.25×2.50 = 2112.50 kN pk = (FkGk)/S = (3080.002112.50)/42.25 = 122.90 kPa fa，滿足要求。3.1.3.3偏心荷載作用下地基承載力驗算計算公式：按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 500072002）下列公式驗算：當e

9、b/6時，pkmax = (FkGk)/AMk/W(2) pkmin = (FkGk)/AMk/W(3)當eb/6時，pkmax = 2(FkGk)/3la(4)X、Y方向同時受彎。偏心距exk = M0yk/(FkGk) = 600.00/(3080.002112.50) = 0.12 me = exk = 0.12 m (B1B2)/6 = 6.50/6 = 1.08 mpkmaxX = (FkGk)/SM0yk/Wy = (3080.002112.50)/42.25600.00/45.77 = 136.01 kPa偏心距eyk = M0xk/(FkGk) = 600.00/(3080.0

10、02112.50) = 0.12 me = eyk = 0.12 m (A1A2)/6 = 6.50/6 = 1.08 mpkmaxY = (FkGk)/SM0xk/Wx = (3080.002112.50)/42.25600.00/45.77 = 136.01 kPapkmax = pkmaxXpkmaxY(FkGk)/S = 136.01136.01122.90 = 149.12 kPa 1.2×fa = 1.2×150.00 = 180.00 kPa，滿足要求。3.1.3.4基礎(chǔ)抗沖切驗算計算公式：按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 500072002）下列公式驗算：Fl

11、0.7·hp·ft·am·h0(1)Fl = pj·Al(3)am = (atab)/2(2)pjmax,x = F/SM0y/Wy = 3712.00/42.25720.00/45.77 = 103.59 kPapjmin,x = F/SM0y/Wy = 3712.00/42.25720.00/45.77 = 72.13 kPapjmax,y = F/SM0x/Wx = 3712.00/42.25720.00/45.77 = 103.59 kPapjmin,y = F/SM0x/Wx = 3712.00/42.25720.00/45.77 =

12、 72.13 kPapj = pjmax,xpjmax,yF/S = 103.59103.5987.86 = 119.32 kPa柱對基礎(chǔ)的沖切驗算：H0 = H1H2as = 0.501.000.08 = 1.42 mX方向：Alx = 1/4·(A2H0A1A2)(B1B2B2H0) = (1/4)×(1.202×1.426.50)(6.501.202×1.42) = 6.48 m2Flx = pj·Alx = 119.32×6.48 = 773.44 kNab = minA2H0, A1A2 = min1.202×1.

13、42, 6.50 = 4.04 mamx = (atab)/2 = (Aab)/2 = (1.204.04)/2 = 2.62 mFlx 0.7·hp·ft·amx·H0 = 0.7×0.94×1270.00×2.620×1.420= 3114.50 kN，滿足要求。Y方向：Aly = 1/4·(B2H0B1B2)(A1A2A2H0) = (1/4)×(1.202×1.426.50)(6.501.202×1.42)= 6.48 m2Fly = pj·Aly = 11

14、9.32×6.48 = 773.44 kNab = minB2H0, B1B2 = min1.202×1.42, 6.50 = 4.04 mamy = (atab)/2 = (Bab)/2 = (1.204.04)/2 = 2.62 mFly 0.7·hp·ft·amy·H0 = 0.7×0.94×1270.00×2.620×1.420= 3114.50 kN，滿足要求。3.1.3.5基礎(chǔ)受壓驗算計算公式：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500102002）Fl 1.35·c·l&

15、#183;fc·Aln(-1)局部荷載設(shè)計值：Fl = 3712.00 kN混凝土局部受壓面積：Aln = Al = B×A = 1.20×1.20 = 1.44 m2混凝土受壓時計算底面積：Ab = minB2A, B1B2×min3A, A1A2 = 12.96 m2混凝土受壓時強度提高系數(shù)：l = sq.(Ab/Al) = sq.(12.96/1.44) = 3.00 1.35c·l·fc·Aln = 1.35×1.00×3.00×11900.00×1.44 = 69400.80

16、 kN Fl = 3712.00 kN，滿足要求。3.1.3.6基礎(chǔ)受彎計算計算公式：按簡明高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第二版）中下列公式驗算：M=/48·(La)2(2Bb)(pjmaxpjnx)(11.47)M=/48·(Bb)2(2La)(pjmaxpjny)(11.48)柱根部受彎計算：G = 1.35Gk = 1.35×2112.50 = 2851.88kN-截面處彎矩設(shè)計值：pjnx = pjmin,x(pjmax,xpjmin,x)(B1B2B)/2/(B1B2)= 72.13(103.5972.13)×(6.501.20)/2/6.50=

17、 90.76 kPa M = /48·(B1B2B)22(A1A2)A(pjmax,xpjnx)= 1.0306/48×(6.501.20)2×(2×6.501.20)×(103.5990.76)= 1664.50 kN·m-截面處彎矩設(shè)計值：pjny = pjmin,y(pjmax,ypjmin,y)(A1A2A)/2/(A1A2)= 72.13(103.5972.13)×(6.501.20)/2/6.50= 90.76 kPa M = /48·(A1A2A)22(B1B2)B(pjmax,ypjny)= 1.0

18、306/48×(6.501.20)2×(2×6.501.20)×(103.5990.76)= 1664.50 kN·m-截面受彎計算：相對受壓區(qū)高度： = 0.010730 配筋率： = 0.000426 < min = 0.001500 = min = 0.001500計算面積：2250.00 mm2/m-截面受彎計算：相對受壓區(qū)高度： = 0.010730 配筋率： = 0.000426 < min = 0.001500 = min = 0.001500計算面積：2250.00 mm2/m3.1.4臨時支墩計算結(jié)果3.1.4.1

19、 X方向彎矩驗算結(jié)果計算面積：2250.00 mm2/m采用方案：D18100實配面積：2544.69 mm2/m3.1.4.2 Y方向彎矩驗算結(jié)果計算面積：2250.00 mm2/m采用方案：D18100實配面積：2544.69 mm2/m經(jīng)過計算臨時支架基礎(chǔ)設(shè)計滿足要求。3.2臨時支架的設(shè)計與應(yīng)力計算由于頂推部分鋼箱梁為變寬橋體，臨時支架布置要盡可能使各臨時支架承擔相近的荷載，同時還要避開橋下支座位置，以便順利落架安裝；臨時支架結(jié)構(gòu)形式為鋼管立柱矩陣，參照支座平面布置圖，擬在直線側(cè)距橋邊2.2米、11.2米、21.55米處設(shè)置3排共九個臨時支架。在臨時支架計算過程中，為使計算更為準確，因此

20、采用手算與邁達斯軟件相結(jié)合的計算方式。臨時支架布置圖3.2.1臨時支架設(shè)計與應(yīng)力計算計算模型計算模型支座反力節(jié)點位移結(jié)構(gòu)內(nèi)力-彎矩結(jié)構(gòu)內(nèi)力-軸力主梁驗算立柱驗算人字柱驗算驗算結(jié)果經(jīng)過使用邁達斯軟件的計算臨時支架設(shè)計滿足要求。3.2.2臨時支架反力計算3.2.2.1 28#支架柱最大軸力橋體高度較支架梁大很多，在懸挑端傾覆力矩的作用下，除27#28#支柱附近的橋體，支架上橋體有脫離支架梁的趨勢，經(jīng)分析28#墩臺處支架承受85%的橋重，N28=(10717+500+700)*1.4*0.85=16680*0.85= 14180 KN（支架3、2、1、分別承擔4251 KN 、6381 KN 、6381 KN ）3.2.2.2 27#28#中間支架柱最大軸力橋體鋪滿拼裝支架時，中間支架柱受力最大N2728中=（4371+1000+500）*1.4= 8219 KN（支架6、5、4分別承擔2466 KN 、3700 KN 、3700 KN）3.2.2.3 27#支架柱最大軸力橋體鋪滿拼裝支架時，支架柱受力最大N27=（2428+500+800）*1.4= 5220 KN（支