鋼桁梁轉體施工設計計算書

目錄1.設計計算說明 TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.1設計依據 3\o"CurrentDocument"1.2工程概況 3工程概述 3結構構造 3\o"CurrentDocument"1.3主要施工方法簡介 5\o"CurrentDocument"2.荷載計算及組合 6\o"CurrentDocument"2.1荷載分析 6恒載 6臨時荷載及分布 6荷載組合 6\o"CurrentDocument"2.2結構計算 62.3工況計算結果 6計算模型 7工況計算結果 73.臨時支墩設計與計算.7.83.1鋼管樁設計計算.7.83.2鋼管樁入土深度計算4.滑船設計計算.94.1荷載分析.9TOC\o"1-5"\h\z4.2單個滑船的承壓能力驗算 11\o"CurrentDocument"頂推系統(tǒng)驗算 112136a工字鋼后錨梁驗算 114.3.2連接桿驗算 144.3.3千斤頂反力裝置驗算 154.3.4連接絞的耳板和銷軸驗算 18鋼桁梁轉體施工設計計算書設計計算說明1.1設計依據***特大橋鋼桁梁施工圖紙及變更資料;現(xiàn)場施工調查、踏勘、咨詢資料；《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003；《建筑地基與基礎設計規(guī)范》GB50007-2002。1.2工程概況1.2.1工程概述***特大橋上跨***鐵路既有線，跨越既有線的主橋為1-132m鋼桁梁橋，橋梁位于R=4000m的曲線上，主橋采用平分中矢布置，與既有線成13°斜交。根據設計院提供的初步設計圖紙，鋼桁梁寬13.0m，高16.0m，鋼結構重2640t。1.2.2結構構造鋼桁梁結構形式為無豎桿道砟橋面三角形桁，主桁立面簡圖如圖1-1所示。AEEEEEEEi：AEEEEEEEi：jE'圖1-1132m鋼桁梁單孔立面簡圖主桁采用無豎桿整體節(jié)點平行弦三角桁架下承式道砟橋面鋼桁梁，桁高16m，節(jié)間長度12m，主桁中心距13m。上、下主桁采用焊接箱形截面，豎板高1300mm，內寬1100mm，板厚20~46mm，腹桿采用箱形及“H”型截面，箱形截面高1000mm，外寬1098mm，板厚20~46mm;H型截面高700-1000mm，外寬1098mm，板厚20~36mm。橋面系橋面系由縱梁、橫梁和縱梁間聯(lián)結系組成，均為焊接工字型截面。縱梁間距2300mm，梁高1700mm。橫梁梁高2500mm。縱梁間聯(lián)結系梁高1700mm。橫梁通過整體節(jié)點板內側焊有與橫梁連接的板，采用螺栓拼接?？v梁與橫梁上伸出板，在下緣、腹板采用螺栓拼接，上翼緣采用焊接。縱梁上翼緣在橋面板預留孔處焊有剪力釘以固定RPC混凝土橋面板。為減小橋面系與主桁共同作用的影響，在E10、E10'節(jié)間設有活動縱梁。上平縱聯(lián)上平聯(lián)由斜桿(420(16)*400(12))和橫撐(460(16)*400(12))組成，均為焊接工字型截面，平聯(lián)梁高400mm，頂板厚16mm，腹板厚12mm。上、下平縱聯(lián)的斜桿及支撐桿均為工字型截面，采用交叉式。為便于施工，桿件采用對拼式與平聯(lián)節(jié)點板相連，上、下平縱聯(lián)節(jié)點板焊于整體節(jié)點板上，焊后必須打磨勻順。在E6、E6'節(jié)點處設有制動聯(lián)結系，以承受制動力。橋門架及橫聯(lián)橋門架和橫向聯(lián)結系構件均為焊接H型，截面高400mm，寬350mm，板厚10mm。支座及抗震措施a.采用TQZ-G-22000-GD(固定)、ZX(縱向活動)HX(橫向活動)DX(多向活動)球型鋼支座各1個?？v向活動位移量為士200mm，橫向活動位移量為士50mm。b.為保證梁部結構在地震作用等特殊荷載下的安全性能，在梁與墩之間設置防落梁設施。1.3主要施工方法簡介本次設計采用轉體施工：在24#墩設置轉盤，在順既有線滿足橋跨布置要求位置增設臨時墩，臨時墩頂以拖船作為臨時支座，在24#墩與臨時墩之間搭設支架，拼接鋼桁梁，拼接好的鋼桁梁與24#-25#墩中心線成15o角。在臨時墩與25號墩之間搭設滑道梁，在滑道梁上鋪設軌道。拆除支架，以24#墩轉盤為旋轉中心將鋼梁平轉至設計位置。拆除軌道及滑道梁，安裝永久支座。（1） 從24#墩到臨時墩沿既有線路肩鋪設龍門吊軌道并安裝龍門吊，在順既有線滿足橋跨布置要求位置增設臨時墩，24#墩與臨時墩之間膺架采用鋼管樁樁基礎，其中在每個節(jié)點基礎采用申609mm、6=8mm鋼管，每桁節(jié)點下布置2根。由于支點反力大，樁頂需設置強大的分配梁才能將集中力均勻地傳到每根鋼管樁上，分配梁分采用I40b工字鋼組焊而成，在支點及集中荷載處設加勁板；為增加穩(wěn)定性，鋼管支架之間設［16a槽鋼聯(lián)結系。支墩頂部設置型鋼分配梁及千斤頂，以調整鋼桁梁節(jié)點標高及整體線型。24#-臨時墩支架布置見圖1-2。（2） 在臨時墩與25號墩之間搭設滑道梁，在滑道梁上鋪設軌道滑道擬采用鉆孔樁基礎，鋼筋混凝土立柱；滑道梁采用萬能桿件拼裝桁架或自制鋼桁梁，跨越既有線部分滑道梁下部凈空，應滿足鐵路限界要求；跨越既有線部分的滑道梁，預先拼裝成整體。（3）架梁吊機及走道28m跨龍門吊具有提升、變幅、整機前移及錨固的功能。吊機一次前移站位，完成一個鋼梁的架設。龍門吊自重80t，額定起重量40t，起升速度0-30m/min;額定起重量時最大吊距35m，軌距28m，吊機的結構見圖1-3龍門吊示意圖。r**^^*v>.vvaq荷載計算及組合2.1荷載分析恒載結構自重G=26400KN。臨時荷載及分布（1） 下弦運料道、人員走道、人群、安全網 ：已拼裝梁段全長范圍內布置q1=4.5kN/（桁.m）。（2） 上弦人員走道：已拼裝梁段全長范圍內布置q2=3.0kN/怖.m）。荷載組合按承載力極限狀態(tài)設計，基本組合為1.2G+1.4（q1+q2）。2.2結構計算工況：鋼橫梁采用龍門吊機拼裝，臨時墩及荷載如圖2-1所示。計算：臨時支墩支反力R；圖2-1荷載示意圖2.3工況計算結果

2.3.1計算模型采用MIDAS程序對各工況結構進行空間有限元分析計算，計算模型見圖2-2:5：5：5；55■555545B55：5：5；55■555545B5n0 0| 30 .3.…3”3 3 0I 33 3 3I3|jJ—3 3 3 』?心…f沁:3 .3?-.廠二"￡忑.：芒北玄沢3 3 3| 33 3 3| 33 3 3. 3圖2-2鋼橫梁分析計算模型2.3.2工況計算結果臨時支墩采用龍門吊機懸拼，經計算各懸拼工況下臨時支墩支反力如圖2-3。舊；《>KVZR&OMOOE^BOF￥tnCHXKE^CKinFZj19M3&+CKBFKTO1.SWiE-KKH0ku<xi-4MlhiacBW8#aiEreL蘭字出圖2-3臨時支墩支反力臨時支墩支反力R控制值：Rma)=1806kN臨時支墩設計與計算3.1鋼管樁設計計算

每個支墩位置設置雙排鋼管樁，鋼管樁之間用型鋼連接。鋼管樁的布置如圖5.1-1。單根鋼管樁豎向荷載大小為P=1806/2=903KN。鋼管采用0609x8mm鋼管,按鋼管最大計算長度12m計算,面積A=15105mm2，回轉半徑為：Jd2+《回轉半徑為：Jd2+《2_J6092+59324二212.5mm長細比l_120001_212.5_56.5<k】_150查《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)，得0=0.896.強度驗算：_59.8MPa<口_215_59.8MPa<口_215MPaC_——_ A15105滿足要求。穩(wěn)定性驗算：〔N]=?A.]=0.896x15105x=2910KN>N=903KN，滿足要求。3.2鋼管樁入土深度計算按正常使用極限狀態(tài)下的標準組合，單根鋼管樁豎向荷載大小為P=1495/2=748KN。根據建筑樁基技術規(guī)范JGJ94-2008，樁基豎向承載力需符合下列要求:Q_Q+Q_u工ql+九qAukskpk sikippkp當hjd<5時，九p_0叫/d當hjd 時，九p_°8式中：Quk——單樁軸向受壓容許承載力（kN）;q$ik—樁側第i層土的極限側阻力標準值（kPa）;qpk——極限端阻力標準值（kPa）;樁端土塞效應系數(shù);樁端進入持力層深度（m）;U——樁的周長（m）;l——地面以下各土層厚度（m）;有效樁長從原地面向下計算。承載力計算時不計鋼管樁端承力，則沉樁容許承載力為：Q=u工ql，地質資料取05-ZD-14536鉆探點（24-臨時墩），該點地面uk siki高程為999.829m。臨時支墩入土深度：層數(shù)土層情況厚度（m）極限摩阻力q（kPa）sik第一層粉質粘土8.530第二層稍密細砂1050擬設計采用采用0609x8mm鋼管樁，樁長15m。故單樁豎向承載力值為：Q=u工qluk siki=2xkx0.305(30x8.5+50x6.5)=1111.5KN>748KN符合要求，故鋼管樁入土深度為15m，樁底標高取984.829m?；O計計算滑船由MGE高分子材料滑板、鋼板、工字鋼組成，具體結構尺寸如圖4-1。4.1荷載分析解除中間鋼管樁臨時支撐，鋼橫梁由4個滑船支撐，每個支點所承受的荷載設計值為：R=1.2*26400/4=7920KNMGE材料滑板在干態(tài)情況下摩擦力最大，分靜摩擦力和動摩擦力，其中靜摩擦力大于動摩擦力，為驗算控制工況，摩擦力系數(shù)取0.06。轉體系統(tǒng)的布置如圖4-2，根據力的平衡條件，千斤頂?shù)捻斖屏氐扔谀Σ亮?。即：P-L=2f-L+2f-1式中：P——千斤頂頂推力；f——滑船摩擦力，f=RR=0.06x7920=475KN；L——大旋轉半徑，L=132m；廠2fL+2fl2x475x132+2x475x6.5P= = =997KNL 132選用最大工作荷載不低于150t的千斤頂。

4.2.1I28b工字鋼驗算滑船拖梁由7榀長1m的I28b工字鋼組成，工字鋼翼板位置焊接5道612mm加勁板。鋼橫梁荷載通過620mm鋼板傳遞到I28b工字鋼拖梁上，視為工字鋼均勻受壓。工字鋼腹板位置為受壓薄弱環(huán)節(jié)，每榀工字鋼腹板的承壓強度為屮F

G屮F

G二-—11wz1.0X7920x10310.5x1000x7二108MPa<Q］二215MPa滿足要求工字鋼翼板位置每隔200mm焊接一道加勁肋，受壓翼緣的自由長度1與其寬1度b之比$二200二1.61<13.0，故不需計算工字鋼的整體穩(wěn)定性。1b1241h/1=252.6/10.5=24.1<80/235/f=80，故不需計算工字鋼的局部穩(wěn)定性。0w y4.2.2MGE高分子材料滑板上部荷載通過鋼板、工字鋼均勻傳遞到5cm厚960MGE高分子材料滑板上，滑板與不銹鋼板接觸面做成20*20mm圓弧角，滑板所承受的壓應力為：c=7920x103=11.91MPa<Q]=15MPa滿足要求兀x46024.3頂推系統(tǒng)驗算4.3.12136a工字鋼后錨梁驗算后錨梁由雙榀I36a工字鋼焊接加強板組成，計算跨徑1.3m。千斤頂?shù)捻斖屏礊楹箦^梁所受的節(jié)點反力，P=997KN。計算圖式如圖4-3至圖4-8。圖4-3受力簡圖?eg?~?"?n-STi.1MKk!4MJHrq-立*:WfcSR圖4-4彎矩圖M二324KN-mmax圖4-5剪力圖T二499KNmax圖4-6彎矩應力圖c二186MPa<Q］二215MPa滿足要求maxBiDLE*JrrDO4樂￡5915003 7-ZBJ54?+a口工BiDLE*JrrDO4樂￡5915003 7-ZBJ54?+a口工-2LB-fiS&a+iJCM-3￡4?7-?+OEM-5L"】9X+<!E^1A7.3圖4-7剪應力圖T二80MPa<Q］二125MPa滿足要求max圖4-8變形圖f=1mm<空max=3.25mm5*tKl?P.-frTSSSe-OCM6.7v8S^a-fX)4S.iJSfl-je-OCM5.43SMS-004■l.75aOT?-DOq出D793ie-HH3.M3+=-￡CM2.73947?-1?>42.Q3560e-￡CM1.3^374?-EK4673OMe-OO5OMKWOe-HWOlXr9B5e-i-WJ2ST:1MAX:&MI14:4頁*:丁挖云JRRr^:m4.3.2連接桿驗算連接桿為兩道0245x10鋼管，鋼管長11.5m。每根鋼管所受的軸向力為T=3=997—0.06x7920=261KN22鋼管采用0245x10mm鋼管，面積A=7382.7mm2,

回轉半徑為：i二d2+d-2二2452+2252二83.2mm4 4長細比.l11500 [1…長細比九=_= =138.2<氓」=150i83.2查《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003），得0=0.4。強度驗算：“J=^61^=353MPa兒L215MPa穩(wěn)定性驗算;[n]=0Ab]=0.4x7382.7x-2-00=635KN>N=261KN，滿足要求。千斤頂反力裝置驗算沿滑到每隔900mm，在滑道兩側設置一個千斤頂反力裝置，正面擋板為620mmQ235鋼板，側面擋板為630mmQ235鋼板，側面加勁板為612mmQ235鋼板。反力裝置焊接在鋼滑道梁上，采用雙面焊縫，焊角尺寸h=18mm,h=25mm,f1f2沿底角四周滿焊。截面尺寸如圖4-9。Lf^g140Lf^g140\\2D200圖4-9千斤頂反力裝置尺寸圖（單位：mm）（1）截面應力驗算千斤頂反力裝置與后錨梁接觸面上的壓應力為：29務=9」6Mpa，受力圖示如圖4皿應力計算結果如圖4-11。如圖4-11。IrFlillly二「IIHJ.二?：圖圖4-10反力裝置受力圖示rjcj-rr^l,99033e+OO2L.BM37?-rOQ2訂竝畑+OQ2S342■一QQ2inW-37B-rOI317.27?55?-rOOlrjcj-rr^l,99033e+OO2L.BM37?-rOQ2訂竝畑+OQ2S342■一QQ2inW-37B-rOI317.27?55?-rOOl乩左bOOl■亠glL.HMOJ?-rOCl2.0253.Er774c-^aa：L^Tl3IrflAXI1M2-MENI!MMMjON^mm7圖4-11組合應力圖Q二200MPa<Q］二215MPaQ二200MPa<Q］二215MPamax在肋腳位置進行局部加強焊接，可以滿足要求。（2）焊縫驗算焊縫的計算厚度如圖4-12所示。圖4-12焊縫有效面尺寸圖I=1.314x108mmaxA=2.078x10amm2V=P/2=997/2=449KNM