福州绕城公路梁预制场提梁龙门吊结构计算书MIDAS计算

国道主干线福州绕城公路西北段xxx合同段xxx～xxxxx特大桥预制场提梁龙门结构计算书编制：复核：审核：xxxx北方工程有限公司福州绕城xxx合同段项目经理部xx特大桥预制场提梁龙门结构计算书一、工程概况国道主干线福州绕城公路西北段RA1合同段，位于福州市闽侯县境内，线路起于闽侯县竹岐乡白龙村，设置白龙互通连接福银高速公路，起点桩号K0+000，路线横跨闽江后到达本合同段终点K2+910，闽侯县荆溪镇港头村附近，全长2.91公里。主要工程为：xx特大桥、白龙互通、荆溪互通1号桥。本标段预制T梁有25m,30m,35m和40m四种类型。数量分别为：421片，45片，187片和266片，共919片。35m、40mT梁主要集中在xx特大桥，因此在闽江河滩上建设35m、40mT梁xx特大桥预制场。xx特大桥预制场设置在在xx特大桥4#-15#墩西侧闽江沙滩上，预制场平行于xx特大桥设置，该处为闽江沙滩平地，原地面标高平均6.986m，此区域xx特大桥设计标高约为21m。预制场总长度377m,宽度47.5m，占地约27亩，预制场内划分为产梁区、钢筋加工存放区及职工生活区。其中产梁区内设35m和40m用通用预制底座40个，沿桥位呈一字排列，每排设置8个支座，共设5排。产梁区沿桥位两侧设有龙门轨道，轨道跨度为28.5m，场内配置80T龙门2台，10T龙门1台，采用两台大龙门吊一片梁的方式出梁。预制场内设有1条专用通道，路面宽度为4m,此道作为T梁运输通道。二、贝雷主梁龙门吊概述以MIDAS整体建模，对贝雷主梁龙门进行受力分析。龙门结构形式如下：贝雷主梁由6榀×10片弦杆加强型单层加强贝雷桁架组成，贝雷桁架之间、底部均配备118×90型支撑架，贝雷桁架顶部间距50cm布设I16工字钢轨道垫枕，轨道垫枕上铺设标准轨道；支腿立柱均采用直径426mm，壁厚1cm的螺旋焊管，两端采用2cm厚钢板封闭焊，并设置加劲板，底部与立柱基础预埋螺栓固定，按照图示尺寸设平联，材料为10#槽钢；每根钢立柱顶部设置2根宽翼缘H25a型钢做扁担梁，在扁担梁上面设置3至5根宽翼缘H25a型钢分配梁，分配梁与贝雷主梁采用Φ25螺杆栓接固定。现根据提梁、运梁至跨中和半幅最内侧边梁落梁三种工况以MIDAS/civil结构有限元分析软件整体建模验算如下。三、贝雷主梁龙门整体建模整体建模模型：图1、贝雷主梁龙门建模模型整体建模说明：1、上部主体结构的杆系模拟钢管支腿全部构件、贝雷片竖杆与斜杆和其它杆件均采用梁单元模拟,其销接采用释放梁单元端部约束来模拟其完全铰行为,即释放销接处弦杆绕Y(单元坐标系)轴的旋转自由度RY,其余节点为刚接。轨道与轨道垫枕之间、轨道垫枕与贝雷片加强弦杆之间、贝雷片加强弦杆与贝雷弦杆、贝雷片加强弦杆与钢立柱顶横纵分配梁宽翼缘H25a型钢之间、钢立柱顶横纵分配梁宽翼缘H25a型钢与钢立柱之间均采用刚性连接。2、计算荷载与工况龙门工作时，最大梁重为140t，每台龙门分担70t，分担在龙门天车两条轨道上位35t，按照龙门天车2.5m长裙滑轮组计算，每条轨道上的均布荷载为140KN/m，实际安全系数，实际按照200KN/m进行荷载布设。工况考虑：提梁工况、跨中运梁工况、中心边跨落梁工况。3、计算与分析结果采用MIDAS/civil进行整体建模，采用容许应力法对龙门吊主体结构各杆件进行应力验算，对整体模型进行屈曲模态分析。四、工况1（提梁）龙门结构验算1、整体应力分析：图2、工况1-整体应力分析图图3、工况1-非贝雷材料整体应力分析图图4、工况1-贝雷材料整体应力分析图普通钢材的临时结构的容许应力取181MPa，锰钢钢材的临时结构的容许应力取262MPa。计算分析贝雷杆件（材料性质为16Mn的杆件）最大应力为180MPa，产生位置为贝雷腹杆；非贝雷杆件（材料性质为A3钢的杆件）最大应力为140MPa，产生位置为龙门天车轨道。经整体分心龙门吊各杆件允许应力均能满足规范要求，对龙门吊各部件详细分析如下。2、轨道应力分析：图5、工况1-轨道应力分析图计算分析龙门吊天车轨道（材料性质为A3钢）最大应力为140MPa，满足规范要求允许应力。3、轨道垫枕应力分析：图6、工况1-轨道垫枕应力分析图计算分析龙门吊天车轨道垫枕（材料性质为A3钢）最大应力为114MPa，满足规范要求允许应力。4、贝雷加强弦杆应力分析：图7、工况1-贝雷加强弦杆应力分析图计算分析龙门吊贝雷加强弦杆（材料性质为16Mn钢）最大应力为125MPa，满足规范要求允许应力。5、贝雷应力分析：图8、工况1-贝雷应力分析图计算分析龙门吊横梁贝雷（材料性质为16Mn钢）最大应力为180MPa，满足规范要求允许应力。6、贝雷支撑架应力分析：图9、工况1-贝雷支撑架应力分析图计算分析龙门吊横梁贝雷支撑架（材料性质为A3钢）最大应力为59MPa，满足规范要求允许应力。7、钢立柱顶横纵分配梁应力分析：图10、工况1-钢立柱顶横纵分配梁应力分析图计算分析钢立柱顶横纵分配梁（材料性质为A3钢）最大应力为19MPa，满足规范要求允许应力。8、钢立柱应力分析：图11、工况1-钢立柱应力分析图计算分析钢立柱（材料性质为A3钢）最大应力为59MPa，满足规范要求允许应力。9、钢立柱平联应力分析：图12、工况1-钢立柱平联应力分析图计算分析钢立柱平联（材料性质为A3钢）最大应力为30MPa，满足规范要求允许应力。10、整体位移分析：图13、工况1-龙门吊整体位移分析图计算分析龙门吊最大位移为14.8mm，发生在龙门贝雷横梁上，能够满足规范要求。11、稳定性分析：对龙门结构在重力作用以及提梁荷载组合作用下的结构稳定性进行分析，提梁荷载考虑1.2倍冲击系数，计算结果如下：表1、工况1-龙门吊屈曲分析特征值表经过屈曲分析计算，五种模态下屈曲特征值均大于2，结构不会发生失稳。五、工况2（跨中运梁）龙门结构验算1、整体应力分析：图14、工况2-整体应力分析图图15、工况2-非贝雷材料整体应力分析图图16、工况2-贝雷材料整体应力分析图计算分析贝雷杆件（材料性质为16Mn的杆件）最大应力为178MPa，产生位置为贝雷腹杆；非贝雷杆件（材料性质为A3钢的杆件）最大应力为203MPa，产生位置为龙门天车轨道。经整体分心龙门吊各杆件允许应力均能满足规范要求，对龙门吊各部件详细分析如下。2、轨道应力分析：图17、工况2-轨道应力分析图计算分析龙门吊天车轨道（材料性质为A3钢）最大应力为203MPa，不满足规范要求允许应力。3、轨道垫枕应力分析：图18、工况2-轨道垫枕应力分析图计算分析龙门吊天车轨道垫枕（材料性质为A3钢）最大应力为118MPa，满足规范要求允许应力。4、贝雷加强弦杆应力分析：图19、工况2-贝雷加强弦杆应力分析图计算分析龙门吊贝雷加强弦杆（材料性质为16Mn钢）最大应力为177MPa，满足规范要求允许应力。5、贝雷应力分析：图20、工况2-贝雷应力分析图计算分析龙门吊横梁贝雷（材料性质为16Mn钢）最大应力为144MPa，满足规范要求允许应力。6、贝雷支撑架应力分析：图21、工况2-贝雷支撑架应力分析图计算分析龙门吊横梁贝雷支撑架（材料性质为A3钢）最大应力为108MPa，满足规范要求允许应力。7、钢立柱顶横纵分配梁应力分析：图22、工况2-钢立柱顶横纵分配梁应力分析图计算分析钢立柱顶横纵分配梁（材料性质为A3钢）最大应力为19.6MPa，满足规范要求允许应力。8、钢立柱应力分析：图23、工况2-钢立柱应力分析图计算分析钢立柱（材料性质为A3钢）最大应力为62MPa，满足规范要求允许应力。9、钢立柱平联应力分析：图24、工况2-钢立柱平联应力分析图计算分析钢立柱平联（材料性质为A3钢）最大应力为56MPa，满足规范要求允许应力。10、整体位移分析：图25、工况2-龙门吊整体位移分析图计算分析龙门吊最大位移为31mm，发生在龙门贝雷横梁上，能够满足规范要求。11、稳定性分析：对龙门结构在重力作用以及跨中运梁荷载组合作用下的结构稳定性进行分析，跨中运梁荷载考虑1.2倍冲击系数，计算结果如下：表2、工况2-龙门吊屈曲分析特征值表经过屈曲分析计算，五种模态下屈曲特征值均大于2，结构不会发生失稳。六、工况3（中心边梁落梁）龙门结构验算1、整体应力分析：图26、工况3-整体应力分析图图27、工况3-非贝雷材料整体应力分析图图28、工况3-贝雷材料整体应力分析图计算分析贝雷杆件（材料性质为16Mn的杆件）最大应力为202MPa，产生位置为贝雷腹杆；非贝雷杆件（材料性质为A3钢的杆件）最大应力为136MPa，产生位置为贝雷支撑架。经整体分心龙门吊各杆件允许应力均能满足规范要求，对龙门吊各部件详细分析如下。2、轨道应力分析：图29、工况3-轨道应力分析图计算分析龙门吊天车轨道（材料性质为A3钢）最大应力为114MPa，满足规范要求允许应力。3、轨道垫枕应力分析：图30、工况3-轨道垫枕应力分析图计算分析龙门吊天车轨道垫枕（材料性质为A3钢）最大应力为123MPa，满足规范要求允许应力。4、贝雷加强弦杆应力分析：图31、工况3-贝雷加强弦杆应力分析图计算分析龙门吊贝雷加强弦杆（材料性质为16Mn钢）最大应力为109MPa，满足规范要求允许应力。5、贝雷应力分析：图32、工况3-贝雷应力分析图计算分析龙门吊横梁贝雷（材料性质为16Mn钢）最大应力为202MPa，满足规范要求允许应力。6、贝雷支撑架应力分析：图33、工况3-贝雷支撑架应力分析图计算分析龙门吊横梁贝雷支撑架（材料性质为A3钢）最大应力为136MPa，满足规范要求允许应力。7、钢立柱顶横纵分配梁应力分析：图34、工况3-钢立柱顶横纵分配梁应力分析图计算分析钢立柱顶横纵分配梁（材料性质为A3钢）最大应力为99MPa，满足规范要求允许应力。8、钢立柱应力分析：图35、工况3-钢立柱应力分析图计算分析钢立柱（材料性质为A3钢）最大应力为30MPa，满足规范要求允许应力。9、钢立柱平联应力分析：图36、工况3-钢立柱平联应力分析图计算分析钢立柱