锦州小凌河转体计算报告(120120m拱塔斜拉桥)竖转详解

1、小凌河大桥内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书编制：吕兆华朱海复核：张氢宋文杰审定：卞永明同济大学上海同新机电控制技术有限公司二零零九年三月小凌河大桥竖转工程结构计算目录第一部分整体结构计算3.1内塔竖转整体计算3.1.1 计算依据3.1.2 计算说明3.1.2.1 施工说明3.1.2.2 荷载工况3.1.2.3 分析工况及荷载组合31.3 结构计算4.1.3.1 内塔初始状态0°5.1.3.2 内塔最终状态75°5.1.4 结构整体计算结论5.1.4.1 三角架及拉索截面选择51.4.2 结构内力统计6.2外塔竖转整体计算9.2.1 计算依据9.2.2 计算说明9.2.2.1

2、 施工说明9.2.2.2 荷载工况9.2.2.3 分析工况及荷载组合9.2.3 结构计算1.02.3.1 外塔初始状态0°102.3.2 外塔最终状态821.12.4 结构整体计算结论1.12.4.1 索力统计1.12.4.2 反力1.2第二部分局部结构验算151塔钦结构验算1.51.1 塔较A计算模型1.51.2 模型荷载和约束161.3 计算结果1.62销轴计算2016第一部分整体结构计算1内塔竖转整体计算1.1 计算依据1.1.1 建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006)1.1.2 钢结构设计规范GB50017-20031.1.3 桥梁结构图纸1.2 计算说明1.2

3、.1 施工说明严格按照图纸说明施工，保证焊接质量和控制尺寸。1.2.2 荷载工况(1)被提内塔转体重量按照275t设计计算；(2)三角架自重；(3)后拉索拉力；(4)风载按照锦州地区10年一遇风压：0.4kN/m2,A类地貌1.2.3 分析工况及荷载组合(1)正常提升状况，桥塔0°(水平放置)；表1.1初始状态荷载组合列表计算内容组合工况桥塔离开地面时的索力及结构及形塔脚以及锚点反力标准值dead+deadsuo+xwdead+deadsuo+ywdead+deadsuo-yw计算桥塔及三角架的应力情况1.35(dead+deadsuo+1.4xw1.35(dead+deadsuo+

4、1.4yw1.35(dead+deadsuo-1.4yw(2)正常提升状况，桥塔75°(转体到位)；表1.2最终状态荷载组合列表计算内容组合工况桥塔离开地面时的索力及结构及形塔脚以及锚点反力标准值dead+deadsuo+xwdead+deadsuo+ywdead+deadsuo-yw计算桥塔及三角架的应力情况1.35(dead+deadsuo+1.4xw1.35(dead+deadsuo+1.4yw1.35(dead+deadsuo-1.4yw其中：dead-三角架自重以及桥塔自重deadsuo索力xw-x向风荷载yw-y向风荷载x向一与桥面垂直方向y向一与桥面平行方向z向一竖向1

5、.3 结构计算本次计算采用Sap2000有限元程序，对结构进行分析。桥塔分段进行建模，每段模拟实际的重量及抗弯刚度。结构的计算状态为两个状态：初始状态-桥塔0。状态；最终状态-桥塔75。状态。对每种状态，分别统计索力，结构的应力情况，桥塔较点反力，锚点反力。计算模型如下。模型中桥塔预埋段采用固结方式，转体段与预埋段之间采用较接节点。索与锚点连接采用较接形式。1.3.1内塔初始状态0图1.1初始状态模型图1.3.2内塔最终状态75°图1.2最终状态模型图1.4结构整体计算结论1.4.1 三角架及拉索截面选择表1.3三角架及拉索材料表构件名称拉杆压杆拉索上横杆下横杆斜杆截面0600/16

6、800/2038*15.240450/12500/16500/16材料Q345BQ345B钢绞线Q345BQ345BQ345B1.4.2结构内力统计表1.4杆件设计内力及应力构件名称拉杆压杆拉索上横杆下横杆斜杆截面600/166800/2038*15.246450/126500/166500/160°状态轴力标准值(kN)1745-18472300102830-61775°状态轴力标准值(kN)475-147344-31214-440°状态应力比0.5480.4690.2320.2730.4570.55675°状态应力比0.4260.1190.060.1

7、630.3740.461注：索力为单侧索力说明：以上结果内力是标准值，反力是设计值，-表示压杆(1)转校反力标准值：初始状态反力Fx=-773kNFy=2502kNFz=2321kN到位状态反力Fx=-438kNFy=337kNFz=2129kN(2)周结段反力以及锚点反力节点编号如下：0°状态图3.3内塔0。节点编号图3.4内塔75。节点编号00节点反力JointOutputCaseF1F2F3M1M2M3TextTextNNNN-mmN-mmN-mm2d+ds+xw-20681524059432596274-19490000000-231791199620059642542d+d

8、s+yw-6265221509512594855-16650000000-7006528234437344632d+ds-yw-62143229502525948826950173084736224714d+ds+xw-821412039992259356992314989610876667394d+ds+yw6263221509102594962-16650000000700429436-4441258684d+ds-yw6212322949872594989-18260000000694793962-47408328060d+ds+xw-

9、38390-1108423-22444400060d+ds+yw-38236-1106273-22398900060d+ds-yw-38240-1106406-22400900061d+ds+xw38179-1106631-22403300061d+ds+yw38328-1108648-22446800061d+ds-yw38333-110878C-22448800062d+ds+xw42151-1111883-24911200062d+ds+yw42330-1114291-24968100062d+ds-yw42332-1114357-24968800063d+ds+xw-42584-111

10、8956-25074200063d+ds+yw-42402-1116483-25016700063d+ds-yw-42404-1116549-250174000750节点反力JointOutputCaseF1F2F3M1M2M3TextTextNNNN-mmN-mmN-mm2d+ds+xw-13411032893923294722898081109-24487422186561895322d+ds+yw1417027513621365362913011976-9681987125956540.042d+ds-yw874824640420913883097967600-1153750213092

11、6116.714d+ds+xw-15744619268818984853111671465-22365135405993000434d+ds+yw-141752751342136544291325320397886427.8-26243633.74d+ds-yw-875024640520914213098222152116160844.1-311377655d+ds+xw6373-130587-273820005d+ds+yw7909-161682-349270005d+ds-yw3978-81352-154410006d+ds+xw-5513-112487-229910006d+ds+yw-

12、7906-161681-349270006d+ds-yw-3977-81352-1544100060d+ds+xw-7201-128221-3184800060d+ds+yw-10333-184395-4746600060d+ds-yw-5161-92118-2181600061d+ds+xw8296-148340-37442010P061d+ds+yw10336-184397-4746600061d+ds-yw5162-92119-21816000(3)内塔本身应力内塔转体部分本身最大应力比为0.173;固结部分最大应力比为0.737.(4)三角架的后拉索锚点需根据桥面的设计情况进行设计。2

13、外塔竖转整体计算2.1 计算依据2.1.1 建筑结构荷载规范GB50009-20012.1.2 钢结构设计规范GB50017-20032.2 计算说明2.2.1 施工说明以内塔以及三角架作为提升支承结构，对外塔进行提升。严格按照图纸说明施工，保证焊接质量和控制尺寸，具体步骤见图纸。2.2.2 荷载工况(1)被提桥塔重量约为395t;(2)风载按照锦州地区10年一遇风压：0.4kN/m2,A类地貌。(3)后拉索拉力。2.2.3 分析工况及荷载组合(1)正常提升状况，桥塔0°(水平放置)；表2.1初始状态荷载组合列表计算内容组合工况桥塔离开地面时的索力及结构及形塔脚及锚点反力dead+d

14、eadsuo+xwdead+deadsuo+ywdead+deadsuo-yw计算桥塔的应力情况1.35(dead+deadsuo+1.4xw1.35(dead+deadsuo+1.4yw1.35(dead+deadsuo-1.4yw(2)外塔到位状态，桥塔82°表2.2到位状态荷载组合列表计算内容组合工况外塔离开地面时的索力及结构及形dead+deadsuo+xw塔脚及锚点反力dead+deadsuo+ywdead+deadsuo-yw计算桥塔的应力情况1.35(dead+deadsuO+1.4xw1.35(dead+deadsuo+1.4yw1.35(dead+deadsuo-1

15、.4yw其中：dead三角架自重以及桥塔自重deadsuo索力xw-x向风荷载yw-y向风荷载x向一与桥面垂直方向y向一与桥面平行方向z向一竖向2.3 结构计算本次计算采用Sap2000(9.16)有限元程序，对结构进行分析。桥塔分段进行建模，每段模拟实际的重量及抗弯刚度。内塔底部按照刚接。结构的计算状态为2个状态：外塔0。状态；外塔最终状态。对每种状态，分别统计索力，结构的应力情况，桥塔钦点反力，锚点反力。计算模型：2.3.1 外塔初始状态0图2.1外塔0。状态模型2.3.2 外塔最终状态82图2.2外塔到位状态模型2.4 结构整体计算结论2.4.1 索力统计结构索力预拉力（KN初始0

16、76;状态（KN最终状态82JO（KN）后拉索（提升索）3001630160内塔三角架锚固索465933465注：表中索力为单侧索力（之和）2.4.2反力Lx47DI69图2.4外塔82节点编号JointOutputCaseF1F2F3M1M2M3TextTextNNNN-mmN-mmN-mm6d+ds+xw-467678-1698791100323414250000000-4240365739-45468185476d+ds+yw-331677-1614213100860213480000000-3007139022-25903363436d+ds-yw-315274/p>

17、48812170000000-2858420997-24888131378d+ds+xw179128-138552210137461140000000016239208655319075768d+ds+yw331703-1614175100848213480000000300737977325892759308d+ds-yw315300-14701181008368121700000002858660944248790705869d+ds+xw-50768734674-32632500069d+ds+yw-49274716484-31796300069d+ds-yw-51030742090-3

18、2975400070d+ds+xw49316720528-31927400070d+ds+yw49049713108-31584400070d+ds-yw50806738723-32763900071d+ds+xw48138775749-31082000071d+ds+yw47915768355-30771900071d+ds-yw49414792468-317787000图2.3外塔0。节点编号外塔0。反力72d+ds+xw-48956781409-31256000072d+ds+yw-47678764682-305589010072d+ds-yw-49178788806-315662000

19、(2)外塔82反力JointTextOutputCaseTextF1NF2NF3NM1N-mmM2N-mmM3N-mm6d+ds+xw-366958-2126112563213-1504478661-5969740707-7355710636d+ds+yw-213550-2081852369472-1154924278-2902512478-3232276526d+ds-yw-230867-1699252426155-1604903085-3408246419-3255009818d+ds+xw77206-1650422231440-1258647369339620871-982018768d

20、+ds+yw213453-2077842368450-11560552082902045258311664381.78d+ds-yw230772-1695682425259-16052428763405884625314110272.169d+ds+xw-419893880-5028900069d+ds+yw-302668047-3577900069d+ds-yw-5401121466-6577300070d+ds+xw427396592-5184400070d+ds+yw307269062-3637800070d+ds-yw5446122449-6635200071d+ds+xw384995

21、359-4627800071d+ds+yw277868443-3248000071d+ds-yw4897120662-5923300072d+ds+xw-377492493-4478000r072d+ds+yw-272867212-3182300072d+ds-yw-4847119464-58595000(3)转校反力标准值:初始状态反力Fx=-411kNFy=-1799kNFz=716kN(4)到位状态反力Fx-48kNFy=-229kNFz-2330kN(5)外塔内塔应力水平复核外塔转体段的最大应力比为0.314,固结段应力比为0.336;内塔最大应力比为0.436小凌河大桥竖转工程结构计

22、算第二部分局部结构验算1塔较结构验算根据整体计算结果以及结构图纸可知，塔较A与塔较B通过销轴连接在一起，受力情况一样，塔较A截面尺寸小，因此只需要对塔较A结构验算。1.1 塔较A计算模型塔较A结构验算运用ANSYS软件对其结构进行弓S度分析，采用shell63板单元模拟结构的钢板，按照实际尺寸定义不同的板厚。根据设计图几何尺寸，利用ANSYS有限元软件，建立提升梁模型，其余物理参数如下：11拉压弹性模量：E=2.0610Pa；泊松比：PRXY=0.3;密度：P=7.85x1000kg/m3。塔较A结构模型如图1.1所示:1.2 模型荷载和约束由整体计算可知塔较A在竖转开始工况受力最大，荷载为Fx=3016kN,Fy=2311kN,Fz=327kN,以节点集中力的形式施加在受压耳板内边缘线的节点上，同时约束侧端面边线的X,Y,Z向自由度。荷载及边界条件如图1.2所示：图1.2塔较A模型荷载及边界条件图23ANMAR 2? 200?1.3 计算结果按照上述模型荷载及边界条件进行计算，应力分布如图1.3所示:NODALSOLUTIONSTEP-1TIHE=1SEW(AVGJ3MN=.025726SMS：=176u7D3图