安徽公路工程橋梁箱梁設(shè)計計算書整體建模

PAGEPAGE41目錄\t"標(biāo)題4,4"1、箱梁結(jié)構(gòu)形式32、設(shè)計依據(jù)33、設(shè)計基本參數(shù)34、掛籃主要結(jié)構(gòu)35、結(jié)構(gòu)計算形式及荷載組合46、澆筑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段掛籃計算46.1底模平臺系統(tǒng)計算及分析46.1.1計算荷載46.1.2計算整體模型66.1.3計算結(jié)果及分析76.2內(nèi)、外導(dǎo)梁計算76.2.1外導(dǎo)梁計算76.2.2內(nèi)導(dǎo)梁計算96.3、掛籃主桁計算分析116.3.1計算荷載116.3.2計算模型分類及各桿件截面形式126.3.3主桁計算分析127、澆筑變寬節(jié)段掛籃計算197.1底模平臺系統(tǒng)計算及分析197.1.1計算荷載197.1.2計算整體模型207.1.3計算結(jié)果及分析217.2、掛籃主桁計算分析227.2.1計算荷載227.2.2計算分析228、細(xì)部結(jié)構(gòu)計算258.1主桁斜拉桿螺栓受力計算258.2主縱梁局部壓應(yīng)力計算258.3吊耳受力計算259、掛籃空載走行計算269.1澆筑標(biāo)準(zhǔn)段掛籃走行計算269.1.1掛籃底模系統(tǒng)空載走行計算269.1.2外導(dǎo)梁空載走行計算（走行4m）279.1.3內(nèi)導(dǎo)梁空載走行計算（走行4m）289.1.4掛籃主桁空載走行計算（走行4m）289.2澆筑變寬段掛籃走行計算289.2.1掛籃底模系統(tǒng)空載走行計算289.2.2外導(dǎo)梁空載走行計算（走行4m）309.2.3內(nèi)導(dǎo)梁空載走行計算（走行4m）309.2.4掛籃主桁空載走行計算（走行4m）309.3滾動支腿及反壓梁計算3010、掛籃抗傾覆穩(wěn)定性計算311、箱梁結(jié)構(gòu)形式A匝道第二聯(lián)65+65m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，梁體為單箱單室直腹板、變高度結(jié)構(gòu)?；春觽?cè)箱梁頂寬9.0m，箱梁底寬5.0m；匝道側(cè)自13號節(jié)段起為變寬段，梁頂寬從9.0m變化到10.31m，梁底寬從5.0m變化到6.31m。箱梁沿縱向跨徑方向分成不同節(jié)段，0號節(jié)段長6.0m，1、2號節(jié)段長3.0m，3～6號節(jié)段長3.5m，7～15號節(jié)段長4.0m，合攏段16號段長2.0m。懸臂澆注節(jié)段長度有3.0m（2號節(jié)段）、3.5m和4.0m三種；用掛籃懸澆施工的梁段長度分為3.0m(重107.02t，2號節(jié)段)、3.5m(最重為118.3t，3號節(jié)段)和4.0m(最重為108.16t，7號節(jié)段)。2、設(shè)計依據(jù)(1)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）(2)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）(3)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）3、設(shè)計基本參數(shù)(1)鋼筋砼容重：26kN/m3(2)鋼材的容重：78.5kN/m3(3)側(cè)模板荷載：2kN/m2(4)內(nèi)模板荷載：2kN/m2(5)施工機具及人群荷載：2.5kN/m2(6)一般鋼材：Q235b(7)焊接鋼板材質(zhì)：Q235b(8)精軋螺紋設(shè)計強度：見具體型號給出4、掛籃主要結(jié)構(gòu)為減輕掛籃自重，本掛籃取消了龐大的尾部平衡重或走行錨掛系統(tǒng)。如下圖所示：5、結(jié)構(gòu)計算形式及荷載組合由于匝道側(cè)箱梁有變寬節(jié)段，澆筑時需調(diào)整吊桿位置和增加底?？v梁，因此掛籃結(jié)構(gòu)形式分為兩種，一種是澆筑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段（除匝道側(cè)13-15號節(jié)段的其余節(jié)段）的掛籃形式，另一種是澆筑變寬節(jié)段（匝道側(cè)13-15號節(jié)段）的掛籃形式，需分別計算。澆注混凝土?xí)r掛籃承受的荷載有懸澆節(jié)段自重、施工荷載、模板荷載、掛籃自重等。澆筑計算模式：掛籃自重+1.2×模板荷載+1.05×1.2×箱梁節(jié)段重量+1.4×施工機具及人群荷載。6、澆筑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段掛籃計算6.1底模平臺系統(tǒng)計算及分析6.1.1計算荷載底?？v梁采用I40b，縱梁長度為6.1m，底模下布置10片縱梁；前、后下橫梁采用2[36b，長度均為10.4m，前、后下橫梁中心距為4.8m。分別取首個3米節(jié)段(2#塊)，首個3.5米節(jié)段(3#塊)和首個4米節(jié)段（7#塊）計算。箱梁節(jié)段橫斷面荷載計算分區(qū)圖分區(qū)面積表注：1.由于箱梁存在橫坡，橫斷面中心線兩側(cè)面積并不相等，表中數(shù)據(jù)取較大值。2.表中“后”指該節(jié)段高度最高的截面，“前”指該節(jié)段高度最矮的截面。底?？v梁荷載表注：1.表中“后”指該節(jié)段高度最高的截面，“前”指該節(jié)段高度最矮的截面。2.掛籃自重在程序計算中自動計入，表中未計入。1/2底模縱梁橫斷面布置圖（mm）澆筑2#節(jié)段時底模縱梁受力模型圖（KN/m）澆筑3#節(jié)段時底?？v梁受力模型圖（KN/m）澆筑7#節(jié)段時底?？v梁受力模型圖（KN/m）6.1.2計算整體模型底模平臺整體模型圖6.1.3計算結(jié)果及分析澆筑2#塊澆筑3#塊澆筑7#塊最大值前下橫梁2[36b最大變形(mmm)6.9467.2326.5147.232組合應(yīng)力(MPPa)84.097.184.697.1后下橫梁2[36b最大變形(mmm)5.599（懸懸臂）5.481（懸懸臂）4.496（懸懸臂）5.599組合應(yīng)力(MPPa)77.579.863.379.8縱梁I40b最大變形(mmm)7.3977.9906.4657.990組合應(yīng)力(MPPa)134.2142.2113.9142.2吊桿軸力前長吊帶1(kN)62.477.173.477.1前長吊帶2(kN)166.2209.5197.3209.5后短吊桿(kNN)273.0282.4217.5282.4后長吊桿(kNN)94.495.275.295.2型鋼最大應(yīng)力值為142.2Mpa，小于Q235b鋼材強度設(shè)計值205Mpa，桿件符合要求?？v梁最大撓度值為7.990mm，其容許撓度值為4800/400=12mm，能滿足撓度規(guī)范要求。吊桿均為JL930精軋螺紋鋼，公稱直徑32mm，設(shè)計強度為770Mpa，吊桿可承受荷載為N=61.9t,吊桿最大受力為28.24t，則吊桿安全系數(shù)為K＝61.9/28.24=2.2，滿足要求。前后下橫梁吊耳的銷子采用直徑50mm的銷子，材質(zhì)為Q345，最大受力為282.4KN,剪應(yīng)力大小為282.4×4×1000/（2×3.14×50×50）=72Mpa<145Mpa，滿足要求。吊耳承壓承載力設(shè)計值=385×20×50/1000=385KN>282.4KN，滿足要求。吊耳處的四根螺栓采用直徑25mmHRB335的螺栓，單根所受拉應(yīng)力為4×282.4×1000/（4×3.14×25×25）=143.9Mpa<170Mpa，滿足要求。建議螺栓采用新制螺栓。6.2內(nèi)、外導(dǎo)梁計算6.2.1外導(dǎo)梁計算計算荷載：混凝土荷載=1.2×1.05×26×0.9=29.5KN/m模板荷載=1.2×2×7.5=18KN/m施工機具和人群荷載=1.4×2.5×2=7KN/m澆筑時總荷載=29.5+18+7=54.5KN/m6.2.1.1澆筑2#塊時受力計算分析澆筑2#塊時外導(dǎo)梁受力模型（mm）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（Mpa）位移等值線圖（mm）從受力圖中可以看出，最大應(yīng)力為94.3Mpa，小于強度設(shè)計值205Mpa，強度滿足要求。最大位移為177.4366mm，小于容容許值為4900/2200=224.5mmm，滿足要要求。6.2.1.2澆澆筑3#塊時受力力計算分析析澆筑3#塊時外外導(dǎo)梁受力力模型（mm）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）從受力圖中可以以看出，最最大應(yīng)力為為102..1Mpa，小于強度度設(shè)計值205Mppa，強度滿滿足要求。最大位移為199.0477mm，小于容容許值為4900/2200=224.5mm，滿足要要求。6.2.1.33澆筑7#塊時受力力計算分析析澆筑7#塊時外導(dǎo)梁受力力模型（mm）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）從受力圖中可以以看出，最最大應(yīng)力為為107..2Mpa，小于強度度設(shè)計值205Mppa，強度滿滿足要求。最大位移為200.0599mm，小于容容許值為49000/2000=24..5mm，滿足要要求。6.2.2內(nèi)內(nèi)導(dǎo)梁計算算計算荷載：混凝土荷載=11.2×1.055×26××0.844=27..52KNN/m模板荷載=1..2×2××2.2==5.288KN/mm施工機具和人群群荷載=1.44×2.55×2=77KN/mm澆筑時總荷載==27.552+5..28+77=39..8KN//m6.2.2.1澆澆筑2#塊時受力力計算分析析澆筑2#塊時內(nèi)導(dǎo)梁受力力模型(mm)反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）從受力圖中可以以看出，最最大應(yīng)力為為66Mpa，小于強度度設(shè)計值205Mppa，強度滿滿足要求。最大位移為111.1211mm，小于容容許值為44600//200==23mm，滿足要要求。6.2.2.2澆澆筑3#塊時受力力計算分析析澆筑3#塊時內(nèi)內(nèi)導(dǎo)梁受力力模型（KN·m）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）從受力圖中可以以看出，最最大應(yīng)力為為73Mpa，小于強度度設(shè)計值205Mppa，強度滿滿足要求。最大位移為122.9011mm，小于容容許值為4900/2200=224.5mm，滿足要要求。6.2.2.33澆筑7#塊時受力力計算分析析澆筑7#塊時內(nèi)導(dǎo)梁受力力模型（KN·m）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）從受力圖中可以以看出，最最大應(yīng)力為為77.77Mpa，小于強度度設(shè)計值205Mppa，強度滿滿足要求。最大位移為133.8577mm，小于容容許值為49000/2000=24..5mm，滿足要要求。6.3、掛籃主桁計算分分析6.3.1計算荷荷載1、結(jié)構(gòu)自重2、6.1中計算出來的吊吊桿軸力3、6.2中計算出來的內(nèi)內(nèi)、外導(dǎo)梁梁前吊桿軸軸力6.3.2計算模型分分類及各桿桿件截面形形式計算程序為通用用有限元軟軟件Midaas20006。所有桿桿件均用梁梁單元模擬擬，其中主主縱梁采用用2I566b，斜拉桿桿采用2[255b，立柱采采用2[400b，前上橫橫梁采用2I566b，連接接系采用[20和[10，后后錨梁采用用2I255b，后錨桿桿為JL9330精軋螺紋紋鋼。6.3.3主桁計算分析6.3.3.1澆筑2#塊時受力計算分分析受力模型圖（KKN）反力圖（KN）軸力圖（KN）彎矩圖（KN··m）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）由以上受力分析析圖可知，桿件最大組合應(yīng)力為72.2Mpa，小于Q235b鋼材強度設(shè)計值205Mpa，桿件強度符合要求。主縱梁最大位移移為14..105mmm，其容許許值為52500/2000=26..25mmm，滿足要要求。受壓桿件為立柱柱，需驗算算穩(wěn)定性。豎豎向軸力為為747..4KN，截面為2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA(chǔ)=48Mpa，滿足穩(wěn)穩(wěn)定性要求求。6.3.3.2澆筑3##塊時受力力計算分析析受力模型圖（KKN）反力圖(KN))軸力圖(KN)彎矩圖(KN··m)組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）由以上受力分析析圖可知，最最大組合應(yīng)應(yīng)力為877.6Mppa，小于Q2235b鋼鋼材強度設(shè)設(shè)計值205Mppa，桿件強強度符合要要求。主縱梁最大位移移為17..293mmm，其容許許值為52500/2000=26..25mmm，滿足要要求。受壓桿件為立柱柱，需驗算算穩(wěn)定性。豎豎向軸力為為913..1KN，截面為2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA(chǔ)=58..5Mpa，滿足穩(wěn)穩(wěn)定性要求求。6.3.3.3澆筑7#塊時受受力計算分分析受力模型圖（KKN）反力圖（KN）軸力圖（KN）彎矩圖（KN··m）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）由以上受力分析析圖可知，最最大組合應(yīng)應(yīng)力為900.4Mppa，小于Q2235b鋼鋼材強度設(shè)設(shè)計值205Mppa，桿件強強度符合要要求。主縱梁最大位移移為17..697mmm，其容許許值為52500/2000=26..25mmm，滿足要要求。受壓桿件為立柱柱，需驗算算穩(wěn)定性。豎豎向軸力為為943..9KN，截面為2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA(chǔ)=60..5Mpa，滿足穩(wěn)穩(wěn)定性要求求。7、澆筑變寬節(jié)段掛掛籃計算7.1底模平臺臺系統(tǒng)計算算及分析7.1.1計算算荷載匝道側(cè)澆筑133#節(jié)段時，縱縱梁不增加加；澆筑14號節(jié)段時時，縱梁增增加為12片；澆筑15#節(jié)段時，縱縱梁增加至至14片。此處處只計算澆澆筑15#節(jié)段時的的工況。底?？v梁荷載表表澆筑15#塊時，11/2底模縱梁梁橫斷面布布置圖（mm）澆筑15#節(jié)段時底底?？v梁受受力模型圖圖（KN/m）7.1.2計算算整體模型型底模平臺整體模模型圖7.1.3計算算結(jié)果及分分析反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）底?？v梁最大應(yīng)應(yīng)力值為79.22Mpa，小于2005Mpa，滿足要要求。底模縱梁最大位位移值為7.5449mm，小于容容許值48000/4000=12mmm，滿足要要求。前下橫梁最大位位移值為5.5669mm，小于容容許值29000/4000=7.225mm，滿足要要求。后下橫梁最大位位移為2.2338mm（懸臂端端），小于于容許值19800/2000=9.99mm，滿足要要求。7.2、掛籃主主桁計算分分析7.2.1計算荷載載1、結(jié)構(gòu)自重2、7.1.3中計計算出來的的吊桿軸力力3、6.2.1.33和6.2..2.3中計算出出來的內(nèi)、外外導(dǎo)梁前吊吊桿軸力7.2.2計算分析析受力模型圖（KKN）反力圖（KN）軸力圖（KN）彎矩圖（KN··m）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）由以上受力分析析圖可知，桿桿件最大組組合應(yīng)力為為76.22Mpa，小于Q2235b鋼鋼材強度設(shè)設(shè)計值205Mppa，桿件強強度符合要要求。主縱梁最大位移移為14.9930mmm，其容許許值為52500/2000=26..25mmm，滿足要要求。受壓桿件為立柱柱，需驗算算穩(wěn)定性。豎豎向軸力為為790..2KN，截面為2[400b，A=0..016661m2，i＝0.15m，λλ＝l/i==4.355/0.115=299查φ＝0.9339，σ＝N/ΦA(chǔ)=500.7Mppa，滿足穩(wěn)穩(wěn)定性要求求。8、細(xì)部結(jié)構(gòu)計算8.1主桁斜拉桿螺栓栓受力計算算1、螺栓剪力、拉拉力驗算斜拉桿采用8個個8.8級M24承壓型高高強度螺栓栓，所受最大拉拉力為F==688..6KNF剪=F×sin45°==487KNNF拉=F×cos45°==487KNNτ剪=F剪/8A=4877×10000/（8×353）=172..5Mpaa<[τ]=250Mpaб拉=F拉/8A=4877×10000/（8×3533）=172..5Mpaa<[б]=4000Mpa2、螺孔擠壓應(yīng)力驗驗算б擠壓=487×11000//（8×20×24）=127Mppa<[б]=4700Mpa，滿足要要求。8.2主縱梁局局部壓應(yīng)力力計算梁段澆筑時，前前支點受力力比較大，最最大達(dá)到了了10277KN，進(jìn)行局局部壓應(yīng)力力計算。主縱梁為2I556b，取單根I56b局部受集集中力為F=10227/2==513..5KN。設(shè)墊塊與主縱梁梁接觸面的的長度為a=150mm（現(xiàn)場放放置的墊塊塊不可小于于此值），按45°擴(kuò)散，荷載分布長度l=a+2hy，hy為翼緣頂面至腹板與翼緣相接處的內(nèi)圓弧起點的距離，hy=34.6mm，則l=219.2mm，所以局部應(yīng)力б=ΨF/lt=1×513.5×1000/（219.2×14.5）=161.6Mpa<205Mpa，滿足要求。前支點處主縱梁需加焊加勁肋，滾動支腿和墊塊需要加強。8.3吊耳受力力計算前后下橫梁吊耳耳的銷子采采用直徑50mm的銷子，材材質(zhì)為Q345，最大受受力為282..4KN,,剪應(yīng)力大大小為282..4×4××10000/（2×3.14×50××50）=72MMpa<1155Mpa，滿足要要求。吊耳處的四根螺螺栓采用直直徑25mm的螺栓，單單根所受拉拉應(yīng)力為4×2882.4××10000/（4×3..14×225×25）=143..9Mpaa<1700Mpa，滿足要要求。螺栓栓需采用新制制螺栓。9、掛籃空載走行計計算掛籃空載走行狀狀態(tài)下，底底模結(jié)構(gòu)中中的縱梁均均只承受結(jié)結(jié)構(gòu)的自重重和底模的的荷載。荷荷載比混凝凝土澆注狀狀態(tài)下小得得多。但是是對于后下下橫梁由原原來的4個支點變變?yōu)橥鈧?cè)兩兩個支點，需需要對后下下橫梁重新新計算，主主要計算其其撓度。掛籃走行也分為為兩種情況況，第一種種是在澆筑筑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段段后的走行行狀態(tài)，第第二種是澆澆筑變寬段段時，由于于增加了縱縱梁，且吊吊桿位置有有所移動，也也需要進(jìn)行行計算。9.1澆筑標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)段掛籃走走行計算9.1.1掛籃籃底模系統(tǒng)統(tǒng)空載走行行計算掛籃空載走行時時，底?？v縱梁只承受受自重和底底模荷載。底?？v梁受力模模型圖（KN/m）計算結(jié)果如下：：吊桿軸力圖（KKN）后下橫梁位移等等值線圖(mm)后下橫梁組合應(yīng)應(yīng)力圖(Mpa))后下橫梁最大位位移為2..978mmm；容許最最大變形為為fmax＝55600/4000=13..9mm,滿足要求求。σmax＝20..9Mpa，小于Q2335b鋼材材強度設(shè)計計值205Mppa，桿件符符合要求。9.1.2外導(dǎo)梁空載走行行計算（走走行4m）受力模型（mmm）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）最大應(yīng)力為1112.3MMpa，小于強度度設(shè)計值205Mppa。最大位移為244.9188mm，大于于容許最大大變形為fmax＝91000/4000=22..75mmm。在外導(dǎo)梁梁上、下面貼10mmm鋼板以增增強其剛度度，經(jīng)重新新計算得：：位移等值線圖（mm）最大位移為166.6211mm，滿足要要求。9.1.3內(nèi)導(dǎo)梁空載走行行計算（走走行4m）受力模型（mmm）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）最大應(yīng)力為288.8Mppa，小于強度度設(shè)計值205Mppa。最大位移為6..283mmm；容許最最大變形為為fmax＝9100//400==22.775mm,滿足要求求。9.1.4掛掛籃主桁空空載走行計計算（走行行4m）由于吊桿的受力力小于澆筑筑狀態(tài)下，因因而不需要要驗算主桁桁架受力。9.2澆筑變變寬段掛籃籃走行計算算9.2.1掛籃籃底模系統(tǒng)統(tǒng)空載走行行計算掛籃空載走行時時，底模縱縱梁只承受受自重和底底模荷載。底?？v梁受力模模型圖（KN/m）計算結(jié)果如下：：吊桿軸力圖（KKN）后下橫梁位移等等值線圖(mm)后下橫梁組合應(yīng)應(yīng)力圖(Mpa))后下橫梁最大位位移為4.0331mm；容許最最大變形為為fmax＝64400/4000=16..1mm,,滿足要求求。σmax＝28MMpa，小于Q2235b鋼鋼材強度設(shè)設(shè)計值205Mppa，桿件符符合要求。9.2.2外外導(dǎo)梁空載載走行計算算（走行44m）受力模型（mmm）反力圖（KN）組合應(yīng)力圖（MMpa）位移等值線圖（mm）最大應(yīng)力為822.5Mppa，小于強度度設(shè)計值205Mppa。最大位移為177.7488mm；容許最最大變形為為fmax＝91000/4000=22..75mmm，滿足要求求。9.2.3內(nèi)內(nèi)導(dǎo)梁空載載走行計算算（走行44m）內(nèi)導(dǎo)梁計算與99.1.33計算相同同。9.2.4掛掛籃主桁空空載走行計計算（走行行4m）由于吊桿的受力力小于澆筑筑狀態(tài)下，因因而不需要要驗算主桁桁架受力。9.3滾動支腿及及反壓梁計計算1、掛籃走行時，由由滾動支腿腿的軸承受受力；走行開始始時，反壓壓梁錨固于于距三角主主桁立柱中中心線300cm處；；走行4..0m時，由9.1和9.2中空載走行行計算出的的吊桿軸力力對比可知，在9.1中，單片三三角主桁前前端受力最最大，最大大為7.8++21+669.4+20.44=118..6KN。掛籃走行4m時時，反壓梁梁需要換一一次位置，具具體見“掛籃走行行步驟圖紙紙”。等走行行到位后，反反壓梁距立立柱中心線線距離為3.3m。由力矩平平衡可知，反