特大桥50米跨箱梁现浇施工DSZ501600上承自行式移动模架设计计算书

1、- 47 -1、设计规范及参考文献起重机设计规范GB/T3811-2008钢结构设计规范GB50017-2003公路桥涵施工技术规范JSJ041-20002、设计指标2.1、安全系数钢结构强度安全系数n1.34纵向抗倾覆安全系数n1.5横向抗倾覆安全系数n1.62.2、材料容许应力材质容许正应力MPa容许剪应力MPa容许挤压应力cMPaQ235B170100250Q345B25714836040Cr调质3462003、移动模架造桥机设计荷载3.1、竖直荷载端头主梁自重均布载荷，q11=5.8t/m；（双梁）q12为变截面主梁自重均布荷载，q12=6.1t/m；（双梁）q13为中间主梁自重均布荷

2、载，q13=5t/m；（双梁）q2为导梁1自重均布载荷，q2=1.9t/m；（双梁）q3为导梁2自重均布载荷，q3=1.6t/m；(双梁）G0为单个挑梁自重荷载，G0=2.5tG01为单个联系梁自重荷载，G01=2.73tG砼梁重，G=1600tG1前辅助支腿自重荷载，G1=5tG2-前主支腿自重荷载，G2=27tG3-后主支腿自重荷载，G3=18tG4-后辅助支腿自重荷载，G4=8tG5-单个吊挂外肋自重荷载，G5=9.6tG6-外模系统自重荷载，G6=140tG7-内模系统自重荷载，G7=58tG8-5t辅助起吊系统，G8=4tG9-辅助设施，G9=12tG10-液压电气系统，G10=19

3、t冲击系数浇注状态时冲击系数：1.01走行时冲击系数：1.023.2、水平荷载风荷载工作状态计算风压：设计过孔状态最大计算风压为6级风的最大风压： (瞬时风速20 m/s)设计过孔状态最大计算风压为8级风的最大风压： (瞬时风速28.3 m/s)非工作状态计算风压：设计取非工作状态最大计算风压为12级风的最大风压： (瞬时风速45.6 m/s)非工作状态是风荷载的危险状态，需要增加锚固风压计算公式式中C风力系数，用以考虑受风结构物体型、尺寸等因素对风压的影响；按照箱形截面构件：主梁l/h=56.9/4.5=12.6截面高度h与两腹板间距b之比4.5/2.11=2.13取C=1.75模板l/h=

4、43/4=10.75取C=1.6主支腿l/h=8/1.32=6.1截面两腹板间距b0与高度h之比0.795/1.32=0.6取C=1.2Kh风力高度变化系数；取值Kh =1.2q计算风压（N/m2）A起重机或起吊物品垂直于风向的迎风面积（m2）主梁纵向迎风面积26m2双箱吊挂外肋纵向迎风面积30m2主梁横向迎风面积300m2(含导梁)模板横向迎风面积200m2主支腿横向迎风面积8m2移动模架过孔状态风荷载顺桥向：主框架风荷载(过孔状态)Pw1=CKhqA=1.751.225026=13650N1.4t吊挂外肋风荷载(过孔状态)Pw2=CKhqA=1.61.225030=14400N1.4t横桥

5、向：主梁风荷载(过孔状态)Pw3=CKhqA=1.751.2250300=157500N15.8t模板风荷载(过孔状态)Pw4=CKhqA=1.61.2250200=96000N9.6t主支腿风载荷(过孔状态)Pw5=CKhqA=1.21.22508=2880N0.3t移动模架浇筑状态风荷载顺桥向：主框架风荷载(浇筑状态)Pw1=CKhqA=1.751.250026=27300N2.7t吊挂外肋风荷载(浇筑状态)Pw2=CKhqA=1.61.250030=18000N1.8t横桥向：主梁风荷载(浇筑状态)Pw3=CKhqA=1.751.2500300=315000N31.5t模板风荷载(浇筑状

6、态)Pw4=CKhqA=1.61.2500200=192000N19.2t主支腿风载荷(浇筑状态)Pw5=CKhqA=1.21.25008=5760N0.6t（3）移动模架非工作状态风荷载顺桥向：主框架风荷载(非工作状态)Pw1=CKhqA=1.751.2130026=70980N7.1t吊挂外肋风荷载(非工作状态)Pw2=CKhqA=1.61.2130030=74880N7.5t横桥向：主梁风荷载(非工作状态)Pw3=CKhqA=1.751.21300300=819000N81.9t模板风荷载(非工作状态)Pw4=CKhqA=1.61.21300200=499200N49.9t主支腿风载荷(

7、非工作状态)Pw5=CKhqA=1.21.213008=14976N1.5t4、移动模架造桥机倾覆稳定性检算4.1、纵向倾覆稳定性检算移动模架造桥机纵向倾覆稳定性最不利情况出现在空载过孔前端大悬臂时（过孔状态），前辅助支腿作为集中荷载到达前方桥墩未支撑。计算时按顺桥向阵风6级（瞬时风速20 m/s）考虑。稳定力矩：M倾覆力矩：M稳定系数：K4.2、横向倾覆稳定性检算非工作状态横向增加临时锚固，工作状态（浇筑状态和过孔状态）横向倾覆稳定性计算如下：浇筑状态稳定力矩：M浇筑状态倾覆力矩：M浇筑状态稳定系数：K过孔状态稳定力矩：M过孔状态倾覆力矩：M过孔状态稳定系数：K5、主框架设计计算主梁总图，虚

8、线框内为腹杆补强区域5.1、截面特性计算（1）高梁截面低梁截面：导梁一弦杆截面：导梁二、三弦杆截面：导梁四、五弦杆截面：5.2、结构材质主梁箱梁及导梁弦杆主要采用Q345B材料（1）建模分析后，各工况荷载表如下：工况一：浇注砼状态，为主梁最不利工况，此时主梁最大弯矩M=14735t*m,最大剪力：Q=1154t5.3、主梁计算5.3.1、工况1受力模型：工况一：浇注砼状态工况一：浇注砼状态123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )计算结果：1123456789101112( 1 )( 2 )(

9、 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )-24.71-24.715131.678093.368093.3610854.9912883.0914177.6714177.6714735.5114553.4213631.4013631.4011972.649580.366454.546454.543183.30-2419.19-2419.19-2262.19-2262.19-1270.27-1270.27-600.27-600.27-176.29-176.29弯矩图1123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )(

10、 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )-8.00-16.711062.991041.65878.49863.68700.52680.30517.13496.92333.75313.53150.37128.55-34.61-56.43-219.60-241.41-404.58-424.80-587.96-608.18-771.35-791.56-954.73-969.53-1132.70-1154.0396.0588.6588.6563.9563.9544.1144.1124.2724.275.00剪力图yyx123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )(

11、 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )位移图5.3.2、工况1主梁受力情况由图示可知：主梁最大弯矩为：Mmax1=14735t*m，此处剪力：F1=0t主梁最大剪力为：Fmax1=1154t，此处弯矩：M1=0t*m5.3.2.1、工况1主梁最大弯曲应力（压应力），满足使用要求。5.3.2.2、工况1主梁最大剪应力（剪应力）工况一主梁最大位移：S=150mm。5.4、工况6-2为导梁最不利工况受力模型：25.0025.0025.0025.0025.008.0016.0028.005.004.354.355.055.455.054.354.351.90

12、1.601.601.6025.0025.0025.0025.0025.0025.0025.0025.00工况六-2：整机纵移过孔到位，前辅助支腿暂未支承123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )5.4.1、计算结果1123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )-24.71-24.711069.571682.421682.422233.392603.492792.732792.732797.912

13、805.882615.822246.462246.461693.04958.7643.6143.61-878.80-2419.19-2419.19-2262.19-2262.19-1270.27-1270.27-600.27-600.27-176.29-176.29弯矩图1123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )-8.00-16.71233.99212.65187.65172.85147.85127.63102.6382.4257.4237.2012.20-9.61-34.61-56.43-

14、81.43-103.25-128.25-148.46-173.46-193.68-218.68-238.90-263.90-278.70-303.70-325.0396.0588.6588.6563.9563.9544.1144.1124.2724.275.00剪力图反力图yyx123456789101112( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )位移图由图示可知：导梁最大弯矩为：Mmax1=2419t*m，主梁最大剪力为：Qmax1=96t，和最大剪力在同一位置，位于导梁一。5.4.2、工况2，导梁一弦杆受力计算导梁一

15、弦杆最大轴力：F=2419/2.565=943t导梁一上弦杆最大拉应力：=943/10460/4=225MPa，满足设计要求。导梁一下弦杆最大压应力：=943/24920/4=95MPa导梁一下弦杆最大局部弯矩：M=449X2/4/6=37.4tm导梁一下弦杆最大局部弯曲应力：=37.4/0.3=125 MPa导梁一下弦杆最大局部剪应力：=449/4/2/6280=89MPa导梁一下弦杆局部压应力：=449/4/20/（80+80）=35.1 MPa导梁一下弦杆折算应力：=256235X1.1=258 MPa，满足设计要求。6、前辅助支腿设计计算后主支腿支撑，前主支腿脱空并移至前方墩顶时（未支

16、撑），前辅助支腿反力最大，单侧支反力为F=40t，前辅助支腿计算模型如下：计算模型弯矩图解 轴力图解 剪力图解6.1、立柱计算前辅助支腿纵向立柱的弯矩最大，最大弯矩为： M最大弯矩处剪力Q=1.52 t最大弯矩处轴力N受压稳定系数为：=0.75=最大剪应力：=满足要求！6.2、上横梁计算上横梁最大弯矩 M最大弯矩处的剪力和轴力分别为：剪力Q=3.75 轴力N=最大剪应力：=折算应力：满足要求！6.3、斜撑杆计算斜撑杆最大弯矩 M最大弯矩处的剪力和轴力分别为：剪力Q=0.2 轴力N受压稳定系数为：=0.8=最大剪应力：=满足要求！6.4、立柱法兰计算上部支撑与下立柱连接处最大弯矩：M最大弯矩处剪

17、力为：Q=1.52 t上部支撑与下立柱接头处连接螺栓n共16个，螺栓规格为：M20，10.9级；单个螺栓抗拉保证荷载为20.3t，单个螺栓抗剪保证荷载为11.7t (单剪)。设法兰抵抗弯矩时绕内侧盖板旋转，则外侧一排（5个螺栓）所受的拉力为：N式中：n=886500则：N单个螺栓的平均剪力：N其安全系数：K6.5、铰座销轴计算单侧立柱销轴最大受力20t，销轴直径为80，双剪。剪切应力：=销轴孔壁承压：满足要求！7、主支腿设计计算7.1、截面参数（1）上横梁截面特性（2）立柱截面特性（3）水平撑杆截面特性（4）斜撑杆截面特性7.2、结构受力分析受力模型弯矩图剪力图轴力图7.3、结构校核计算（1）

18、上横梁设计计算满足强度要求。（2）立柱设计计算长细比 受压稳定系数 满足强度要求。（3）水平撑杆设计计算满足强度要求。（4）斜撑杆设计计算长细比 受压稳定系数 满足强度要求。（5）撑杆销轴设计计算1、立柱与水平撑杆连接销轴计算，1)、销轴强度校核抗弯强度验算抗剪强度验算2)、孔壁承压校核构件的轴向拉力；销孔拉板的承压厚度；销孔的直径。2、立柱与斜撑杆连接销轴计算，1)、销轴强度校核抗弯强度验算抗剪强度验算2)、孔壁承压校核构件的轴向拉力；销孔拉板的承压厚度；销孔的直径。8、后辅助支腿设计计算后辅助支腿在过孔时后主支腿脱空时，后辅助支腿的受力最大，单侧最大支撑反力为F=175t。8.1、立柱计算

19、后辅助支腿适应3%纵坡时，立柱纵向弯矩M后辅助支腿过孔纵移时，摩擦阻力对立柱产生的弯矩M立柱最大弯矩 M最大弯矩处的剪力和轴力分别为：剪力Q=17.5 轴力N受压稳定系数为：=0.9=最大剪应力：=折算应力：满足要求！8.2、横梁计算横梁最大弯矩 M最大轴力处的弯矩和剪力分别为：剪力 Q=87.5 轴力 N=0=最大剪应力：=折算应力：满足要求！8.3、立柱法兰计算立柱与主梁连接处最大弯矩：M最大弯矩处剪力为：Q=17.5 t上部支撑与下立柱接头处连接螺栓n共26个，螺栓规格为：M24，10.9级；单个螺栓抗拉保证荷载为29.3t，单个螺栓抗剪保证荷载为16.9t (单剪)。设法兰抵抗弯矩时绕

20、内侧盖板旋转，则外侧一排（7个螺栓）所受的拉力为：N式中：n则：N单个螺栓的平均剪力：N其安全系数：K8.4、走行机构计算8.4.1 车轮校核单侧走行机构最大静态轮压为P静=39.5t，车轮踏面直径D=500mm，轨道有效接触宽度l=80mm，许用比压k=6N/mm2。车轮静强度校核：PP满足要求！8.4.2 轴承校核单个车轮的轴承个数为2，单个车轮载荷P=39.5t，轴承的径向载荷为C0=19.75t，选定轴承型号：调心滚子轴承23124CC，其基本额定静载荷为Cr=45t，安全因数S=Cr/C0=2.28，合适。8.4.3 车轮轴计算车轮轴受力为F=39.5t，剪力为Q=F/2=19.75

21、t（单剪），弯矩M=Fl/4=39.50.24/4=2.37t.m。弯曲应力：=剪切应力：=折算应力：满足要求！9、吊挂外肋计算9.1、建模分析得出各个部分结构受力情况：受力模型弯矩图剪力图轴力图9.2、底模和吊挂2截面性质：（1）受力情况：弯矩M=33t.m剪力Q=42t轴力N=50计算：弯曲应力：=55 MPa轴向应力：=15MPa剪应力： =QSIb=（40 x2188800）/（2093567530 x24应力叠加：2+（2）底模法兰的计算法兰截面受力为：M=33t.M N=50t最上排螺栓受力：Q=M/H/n=33/（0.83x4）=9.9t 采用8.8级M24螺栓满足设计要求9.3

22、、吊挂1截面性质：（1）吊挂1受力情况分析：弯矩M=43t.m剪力Q=11t 轴力N= 37t计算：弯曲应力：=90.9轴向应力：=18.5剪应力： =QSIb应力叠加：2+（2）吊挂1顶部销轴的计算根据支撑反力可以得出：N=40t顶部双销轴直径为60mm A=1800 双剪销轴的剪切应力=N2X1.5XA10、外模系统计算10.1、模板验算依据计算依据：、公路桥涵施工规范对模板的相关要求；、路桥施工计算手册对模板计算的相关说明。荷载组合：、强度校核：新浇砼对侧模板的压力+振捣砼产生的荷载、挠度验算：新浇砼对侧模板的压力、采用Q235钢材：轴向应力：弯曲应力：剪 应 力： 弹性模量：变形量控制

23、值：结构外露模板，其挠度值为L/400钢模面板变形1.5mm10.2、模板验算荷载从偏安全考虑，有效压头高度取值：a、新浇砼对侧模板的压强P 根据大量实验 P=50KPa b、振捣砼产生的荷载 侧模面板验算（面板采用5mm厚钢板）2.1小肋验算（L63x40 x6角钢） 每隔0.44m长度设置L125*80*8角钢大肋，故小肋按照荷载宽度0.44m、跨度0.35m的单跨梁计算。计算单元L63x40 x6mm，其力学数据为：A=591mm2 I=233600mm4计算荷载：强度校核q挠度验算q (1)、强度验算最大弯矩：M最大拉应力： (2)、挠度计算：最大挠度:f(3)、结论：强度及挠算验算均满足要求。2.2大肋验算 每隔0.35m高度设置L125*80