移动模架主要结构设计书

1、中铁十三局集团第五工程有限公司 二oo八年一月 中泉路桥设备有限公司 mss1800型50m上行式移动模架 主要结构设计计算 第二部分 设计指标 第三部分 移动模架造桥机设计荷载 第四部分 移动模架造桥机倾覆稳定性检算 第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算 第六部分 移动模架造桥机模架检算 第七部分 吊杆设计计算 第一部分 设计文件及参考文献 第八部分 走行轮箱轮压计算 第九部分 预埋件计算 第一部分第一部分 设计规范及参考文献设计规范及参考文献 起重机设计手册 中国铁道出版社 钢结构设计手册（第二版） 中国建筑工业出版社 机械设计手册（第四版） 预埋件设计手册 中国建筑工业出版社 1、钢结构

2、容许应力 钢号钢号 荷载组荷载组 合类别合类别 安全安全 系数系数 厚度厚度 （mm） 拉、压、弯拉、压、弯 许用应力许用应力 剪切许用剪切许用 应力应力 端面承压许用应力端面承压许用应力 （刨平顶紧）（刨平顶紧）c q34 5b 组合组合i 1.5 16 230 130 415 组合组合i 1.5 35 215 125 390 组合组合i 1.5 50 195 110 350 q23 5b 组合组合i1.5 40 150 85 270 45 调质调质 组合组合i 1.5 40100 215 125 - 第二部分第二部分 设计指标设计指标 2、结构验算安全系数 钢结构安全系梁：n1.5 抗倾覆

3、稳定系梁：n1.5 3、焊缝容许应力 贴角焊缝剪切容许应力：f=120mpa。 第二部分第二部分 设计指标设计指标 3.1 3.1 竖向荷载竖向荷载 3.1.13.1.1 现浇混凝土荷载 移动模架各施工节段混凝土方量及钢筋重量见下表，混凝土浇筑工况计算时按容重 2.6t/m3计算现浇钢筋混凝土自重，混凝土浇筑前工况按预应力及普通钢筋实际重量加载。表 中l1表示跨内浇筑长度，l2表示悬臂浇筑长度。 联号 梁段类型 l1（米） l2（米） 现浇c50混凝土 预应力及普 通钢筋（t） 体积（m3） 重量（t） 第 1 联 第1施工段（45米） 34.84 10435.33 1132 86.9 第2、

4、3、7施工段（50米） 40 10458.24 1191 84.8 第46施工段（50米） 40 10463.90 1206 82.7 第8施工段（40米） 39.85 358.97 933 65.6 第 2 联 第1施工段（60米） 49.85 10562.91 1464 106.7 第2、6施工段（50米） 40 10458.24 1191 84.8 第35施工段（50米） 40 10463.90 1206 83.1 第7施工段（47米） 40 7432.81 1125 79.9 第8施工段（35米） 287331.09 861 64.6 第9施工段（25米） 2484231.40 602

5、 45.2 第三部分第三部分 移动模架造桥机设计荷载移动模架造桥机设计荷载 3.1.2 移动模架自重荷载 将以下结构重量视为均布荷载： 1、3号主梁（双层，24盖板）： q1=2.77 t/m 2号主梁（双层，30盖板）： q2=3.16 t/m 4号主梁（单层，20盖板）q3=1.73 t/m 1号导梁：q4=1.54 t/m 2号导梁：q5=1.17 t/m 施工临时荷载：q6=0.2t/m（仅13号主梁范围 内有，计12.4t） 将以下结构重量视为集中荷载： 主梁接头zj1：3.365 t（共4个） 主梁接头zj2：1.915 t（共1个） 导梁接头dj： 1.357 t（共2个） 前支

6、腿： 15 t 中支腿： 15.4 t 后支腿： 14.3 t 导梁前端鼻架：0.3 t 挑梁及吊臂：共30点，每点71.04/30=2.368 t 底模：共26点（除墩顶散模），每点 32.015/26=1.231 t 侧模及翼模：共30点，55.935/30=1.865 t 底模架：共26点，61.63/26=2.37 t 侧模架：共30点，48.17/30=1.606 t 安全走道：共26点，4.89/26=0.188 t 内模：按1t/m估算，2.1t/m 第三部分第三部分 移动模架造桥机设计荷载移动模架造桥机设计荷载 3.1.3 冲击系数 造桥机工作时，每次浇筑的混凝土重量相对于整机

7、自重很 小，新浇混凝土的冲击力可忽略不计；造桥机主机走行是由油 缸顶推前进，轨道平顺良好，其走行的冲击力可以忽略；支腿 重量相对较小，其走行的冲击力也可以忽略不计。 第三部分第三部分 移动模架造桥机设计荷载移动模架造桥机设计荷载 3.2 水平荷载 水平荷载仅考虑风力的影响。 3.2.1 计算风压 工作状态计算风压 造桥机走行时的计算风压取7级风的最大风压： q1=25 kg/m2 非工作状态计算风压 造桥机在非工作状态时，要求支承稳固，此时计算风压取 11级风的最大风压： q2=80 kg/m2 第三部分第三部分 移动模架造桥机设计荷载移动模架造桥机设计荷载 3.2.2 挑梁、主梁及导梁承受的

8、风荷载 （1）横桥向风荷载 0.594.31 52.2 4.31 22.599.4 1.8 1.65 3.06 5.58 95.2 迎风面积 a1=423 m2 主梁形状系数c取1.4 风压高度变化系数kh取1.71 非工作状态风荷载 pwf1=ckhq2a1 =1.41.7180423 =81013 kg 工作状态风荷载 pwg1=ckhq1a1 =1.41.7125423 =25316 kg 风荷载高度方向作用点在主梁纵移方钢踏面 以上2.44m处。 （2）纵桥向风荷载（略） 第三部分第三部分 移动模架造桥机设计荷载移动模架造桥机设计荷载 3.2.3模架和模板承受的风荷载 （1）模架开启状

9、态横桥向风荷载 61.51 2.5 1.86 3.1 2.1 1.9 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 1.9 2.1 1.9 2.1 2.1 2.1 迎风面积 a2=61.512.5+61.511.860.6 +3.12.10.615=281 m2 非工作状态风荷载 pwf2=ckhq2a3 =1.41.7180281 =53817 kg 工作状态风荷载 pwg2=ckhq1a3 =1.41.7125281 =16818 kg 风荷载作用点在主梁纵移方钢踏面以

10、下 y=3.67m （2）纵桥向风荷载（略） 第三部分第三部分 移动模架造桥机设计荷载移动模架造桥机设计荷载 4.1 主梁纵向抗倾覆稳定性检算 造桥机主梁纵向倾覆稳定性最不利情况出现在主梁纵移过程中，取两种不利 工况进行纵向抗倾覆稳定性计算。 工况一：中支腿吊挂前移至桥面安装后，整机前移13.8米。 第四部分第四部分 造桥机抗倾覆稳定性检算造桥机抗倾覆稳定性检算 53.1240.2 r3 m倾=3590 t-m，后支腿反力r3=58.45 t m稳=3590+40.258.45=5940 t-m k稳=m稳/m倾=5940/3590=1.651.5 （满足要求） 工况二：整机前移13.8m后，

11、中支腿油缸与主梁转换牛腿顶紧，前支腿吊挂 至前墩墩顶，但尚未与前墩墩顶预埋件连接。 52.837.95 r3 m倾=5023 t-m，后支腿反力r3=16.51 t m稳=5023+37.9516.51=5650 t-m k稳=m稳/m倾=5650/5023=1.12 后支腿设2根32精轧螺纹钢筋利用桥面吊 杆孔进行张紧锚固，如须达到1.5倍的安全系 数，则有： m稳=1.5m倾=1.55023=7535 t-m 结论：主梁的纵向抗倾覆稳定性 满足要求。 由此精轧螺纹钢筋需提供总拉力t为： m稳=5023+37.95（16.51+t）=7535 t=(7535-5023-37.9516.51)

12、/37.95 =49.7 t 则单根精轧螺纹钢筋需提供拉力 t1=49.7/2=24.85 t 由单根32精轧螺纹钢筋（级钢筋） 容许外力大于50 t（满足要求） 第四部分第四部分 造桥机抗倾覆稳定性检算造桥机抗倾覆稳定性检算 第五部分第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算移动模架造桥机主梁设计计算 5.1.1 1号、3号主梁截面性质 1、3号主梁梁高5580，上下盖板为24 厚，材质q345b（16mn）。 毛截面面积a=0.30465 m2 毛截面惯性矩ix=1.4553 m4 截面绕x轴抗弯模量wx=0.518 m3 5.1.2 2号主梁截面性质 2号主梁梁高5580，上下盖板为30厚，

13、材质q345b（16mn）。 毛截面面积a=0.3292m2 毛截面惯性矩ix=1.6371 m4 截面绕x轴抗弯模量wxup=0.583 m3 5.1.3 4号主梁截面性质 4号主梁梁高3062，上下盖板为20厚， 材质q345b（16mn）。 毛截面面积a=0.1927m2 毛截面惯性矩ix=0.2997 m4 截面绕x轴抗弯模量wxup=0.183 m3 5.1.4 1号导梁截面性质 1号导梁为等截面空腹箱梁，梁高3062，上下盖 板为12厚，材质q345b（16mn）。 毛截面面积a=0.1703m2 毛截面惯性矩ix=0.2458 m4 截面绕x轴抗弯模量wxup=0.148 m3

14、5.1.5 2号导梁截面性质 2号导梁为变截面空腹箱梁，上下盖板为12厚， 材质q345b（16mn）。 始端截面参数同1号导梁。 末端： 毛截面面积a=0.126 m2 毛截面惯性矩ix=0.0577 m4 截面绕x轴抗弯模量wxup=0.064 m3 5.1 主梁截面性质主梁截面性质 5.2 主梁钢结构整体稳定性检算主梁钢结构整体稳定性检算 5.2.1.检算原则 按两端简支及悬臂的箱形截面受弯构件进行检算。 5.2.2.简支 截面高度h与两腹板间距b0之比 h/b0=5580/2000=2.796 按两端简支形式检算受压翼缘的自由长度l1与b0之比 l1/b0=50000/2000=256

15、5 不需计算箱梁整体稳定性。 5.2.3悬臂 按整机前悬臂54.1米形式检算时，需满足下式 mx/（bwx）f 式中：mx移动模架造桥机纵移过程中内主梁最大悬臂弯矩 mx=5023 t-m wx=0.583 m3b绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数 近似取b=0.9 f钢材的强度设计值，对q345b钢，f=290mpa mx/（bwx）=5023e5/（0.90.583e7）=95.7 mpa=146腹板应： 设置横向加劲肋 受压区设置三道纵向加劲肋（包括上下层拼接板） 腹板应力情况 考察标准截面最大剪力处腹板的平均剪应力 max=qmax/（2h0h） 式中：qmax=792t max=792e

16、4/（2545212）=60.5 mpa 最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲压应力 =my1/ix 式中：m=8609 t-m y1=2.747 m ix=1.6371 m4 =8609e-22.747/1.6371=144.5 mpa 第五部分第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算移动模架造桥机主梁设计计算 受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格 h1 = =1118 mm 实际取h1=800 mm 将第一道纵向加劲肋以下，对称于原中性轴的部分视作新梁的腹板， 其计算高度为h01=h0-2h1=5452-2800=3852 mm 其受压边缘的弯曲压应力为=（1-2 h1/ h0）=42.4 mpa h1

17、 = =2064 mm 实际取h1=800mm 将第二道纵向加劲肋以下，对称于原中性轴的部分视作新梁的腹板，其 计算高度为h02=h01-2h1=3852-2800=2252 mm 同理可得,取h1=870mm， 则受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格 则h2= h02- h1=2252-870=1382 mm =8961200mm 按构造确定腹板横向加劲肋（横隔板）的间距 0.5h2=691mma2h2=2764mm 取a=2100 mm，满足要求。 第五部分第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算移动模架造桥机主梁设计计算 h1120 1120 h 4 .42 121120 5 .144 12112

18、0 5 .60 12 1382 2 h h 5.3.2 腹板加劲肋的截面检算 横隔板周边宽度b不小于244mm，板厚 =8mm b=244mmh0/30+40=221 mm 由b/=30.515 故横隔板周边需镶边补强，镶边板- 8mm100mm 横隔板及其镶边截面对腹板中心的惯性矩 iz=11785 cm4 3h0h3=2826 cm4 iz3h0h3 （满足要求） 腹板纵向加劲肋尺寸-16150 a/h0=210/545.2=0.390.85 腹板纵向加劲肋截面对腹板边缘的惯性矩 iy=1800 cm4 1.5h0h3=1413 cm4 iy1.5h0h3 （满足要求） 第五部分第五部分

19、移动模架造桥机主梁设计计算移动模架造桥机主梁设计计算 5.3.3 受压盖板局部稳定性检算 盖板厚度分别为24和36的两种主梁盖板均 配置相同的纵向加劲肋，故仅检算24主梁受 压盖板宽厚比即可。 盖板自由外伸部分的宽厚比 b/=4.4/2.4=1.8312.4 （满足要求） 上盖板贴板外伸部分的宽厚比 b/=19.4/3=6.533，须设置纵向加劲 肋 设置两道纵向加劲肋，加劲肋截面-16150 b0/=63.4/2.4=26.4n=625 t （满足） 孔壁承压应力c=5.8e2/（2.42.4） =100.7 mpa n=208 t（满足） 孔壁承压应力c=5.8e2/（2.43） =80.

20、6 mpan=1250 t（满足） 孔壁承压应力c=11.6e2/（2.44.6）=105.1 mpan/3=417 t（满足） 第五部分第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算移动模架造桥机主梁设计计算 （2）腹板接头的设计计算 腹板接头的螺栓每侧166个，双侧腹板共332个 。 螺栓的内力 单栓抵抗竖向剪力时产生的双剪内力 tj= qj/332=713/332=2.15 t（双剪） 栓群抵抗腹板分配的弯矩mf=2233 t-m时，则 最外一排螺栓由弯矩产生的双剪内力 t1=0.5mfe1/（niei2） 式中：ei螺栓到栓群形心轴的距离 e1最远螺栓到栓群形心轴的距离 ni接头一侧每一排螺栓的

21、数量 t1=0.522332.546/460=6.2 t 受力最大的一只螺栓的双剪内力为 r= = =6.6 tqs=20 t（ 满足） 接头腹板螺栓孔的孔壁承压应力 c=6.6e2/（2.4（0.8+1.2） =137.5mpan/2=314 t（满足） 孔壁承压应力c=3.5e2/（2.42） =72.9 mpa n/6=105 t（满足） 检算箱梁盖板的强度 检算盖板2-2面的撕裂强度 按两种截面应力计算撕裂面的净面积a2-2 第一种截面：截面平行于盖板内力方向，应力 采用0.75 a12-2=2（45.5-4.52.4）3.2=222 cm2 第二种截面：截面垂直于盖板内力方向，应力 采用 a22-2=（169-172.4）3.2=410 cm2 截面撕裂强度n= a12-20.75+ a22-2 =2220.752.15+4102.15 =1239tn=628 t（满足） 孔壁承压应力c=7e2/（2.43.2）=91.1 mpan/3=209 t（满足） 第五部分第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算移动模架造桥机主梁设计计算 （2）腹板接头的设计