钢平台计算书.docx

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钢平台计算书

附录

设计计算书

一、基本概况

沈阳市金阳大街跨苏抚线K10+944立交桥新建工程采用双导梁架桥机架设25m箱梁箱（最重箱梁80t）。

该架桥机利用第十八联连续梁桥面（长37.5m）与搭设钢平台组装架桥机。

组装时起重设备利用100t吊车在桥下吊装组拼，钢平台上无吊车等吊装设备。

二、设计承载力

双导梁架桥机取100t即m1=100t、G1=1000kN

最重箱梁取80t，即m2=80t、G2=800kN

轮胎式运梁炮车重量取7.5t，即m3=7.5t、G3=75kN

1、工况一：

1.2×（结构自重+架桥机自重）

双导梁架桥机安装及工作最不利工况:

架桥机过孔时,三个支撑点变两个支撑点（前支点、后支点），每个支点由两支腿支撑架桥机,并且后支点位于钢平台孔跨中点处。

此时后支点顺桥向位于距46#墩轴线5.4m处（大里程）；横桥向一个支腿位于距线路中心线3.9m处，另一个支腿位于距线路中心线2.1m处（详见工况一示意图）。

每个支腿支撑G1/4架桥机重量即S1=G1/4=1000/4=250kN

工字钢间距45cm，支腿下垫长2.5m枕木，即5根工字钢承担荷载

P1=S1/5=50KN

2、工况二：

1.2×结构自重+1.4×炮车运梁重

钢平台运梁车道面宽5.85米（详见工况二示意图），运梁炮车按挂车荷载定义。

炮车运梁车前、车后取（G2+G3）/2，即

S2=（G2+G3）/2=（800+75）/2=437.5kN

输入炮车荷载为P1=437.5KN，间距25m，P2=437.5KN，间距0.5m

三、建立模型

钢平台模型

直径630mm壁厚10mm螺旋钢管上铺横纵向I50a工字钢，最上层纵向工字钢上铺1cm钢板。

钢平台模型边界条件

立柱边界条件x、y、z方向移动固定，x、y、z方向转动自由；工字钢边界条件z方向移动固定，x、y方向移动自由，x、y、z方向转动自由。

钢平台模型钢臂连接

上下层工字钢采用刚体连接，x、y、z方向移动固定，x、y、z方向转动自由。

钢平台模型一条车道

按midas移动荷载分析中车面布置，车道宽5.4m。

钢平台模型集中荷载加载位置

每根工字钢集中荷载为50KN，每处加载5根工字钢，加载两处中心间距6.45m，模拟架桥机两支腿

四、结构计算

4.1支反力计算

4.1.1工况一支反力计算

工况一支反力计算结果图

由图上得出：

Fxmax=-0.0022KN；Fymax=-0.146KN；Fzmax=558.62KN

4.1.2工况二支反力计算

工况二支反力计算结果图

由图上得出：

Fxmax=0.685KN；Fymax=0.291KN；Fzmax=649.5KN

120Mpa×4×（3.14×0.022÷4）㎡=150.72KN>Fxmax=0.685KN，地脚螺栓抗剪满足要求。

4.2应力计算

4.2.1工况一应力计算

工况一梁单元应力计算结果整体图

由图上得出：

最大应力为68.81MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况一板单元应力计算结果整体图

由图上得出：

最大应力为29.65MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况一纵梁单元应力计算结果

由图上得出：

最大应力为61.62MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况一横梁单元应力计算结果

由图上得出：

最大应力为68.81MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况一螺旋钢管立柱应力计算结果

由图上得出：

最大应力为49.12MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况一槽【16a剪刀撑应力计算结果

由图上得出：

最大应力为22.96MPa<215MPa，结构满足强度要求

4.2.2工况二应力计算

工况二梁单元应力计算结果整体图

由图上得出：

最大应力为170.24MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况二板单元应力计算结果整体图

由图上得出：

最大应力为113.03MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况二纵梁单元应力计算结果图

由图上得出：

最大应力为170.24MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况二横梁单元应力计算结果图

由图上得出：

最大应力为122.99MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况二螺旋钢管单元应力计算结果图

由图上得出：

最大应力为66.90MPa<215MPa，结构满足强度要求

工况二槽【16a剪刀撑单元应力计算结果图

由图上得出：

最大应力为39.62MPa<215MPa，结构满足强度要求

4.3位移计算

4.3.1工况一位移计算

工况一位移计算结果整体图

由图上得出：

Xmax=0.5996mm，Ymax=0.734mm，Zmax=7.317mm，挠度Zmax=7.317mm＜8800/400=22mm,结构满足刚度要求

工况一板单元位移计算结果图

由图上得出：

Xmax=0.5996mm，Y=0.1477mm，Zmax=7.317mm，钢板挠度Z=7.317mm与横梁变化相同。

工况一纵梁位移计算结果图

由图上得出：

Xmax=0.5996mm，Y=0.1477mm，Zmax=7.317mm，挠度Zmax=7.317mm＜8800/400=22mm,结构满足刚度要求

工况一横梁位移计算结果图

由图上得出：

Xmax=0.5996mm，Y=0.1477mm，Z=2.052mm，挠度Z=4.02mm＜7600/400=19mm,结构满足刚度要求

工况一立柱位移计算结果图

由图上得出：

X=0.546mm，Ymax=0.774mm，Z=1.48mm，水平位移Ymax=0.774mm＜10600/500=21.2mm,结构满足稳定性要求

工况一剪刀撑位移计算结果图

由图上得出：

X=0.436mm，Y=0.705mm，Z=1.20mm，挠度Z=1.20mm＜7600/400=19mm,结构满足刚度要求

4.3.2工况二位移计算

工况二位移计算结果整体图

由图上得出：

Xmax=0.7115mm，Ymax=1.633mm，Zmax=2.135mm，挠度Zmax=2.135mm＜8800/400=22mm,结构满足刚度要求

工况二板单元位移计算结果图

由图上得出：

Xmax=0.7115mm，Ymax=0.6277mm，Z=2.135mm，钢板挠度Z=2.135mm与横梁变化相同。

工况二纵梁位移计算结果图

由图上得出：

X=0.7115mm，Y=0.6277mm，Zmax=2.135mm，挠度Zmax=2.135mm＜8800/400=22mm,结构满足刚度要求

工况二横梁位移计算结果图

由图上得出：

X=0.616mm，Y=0.6277mm，Zmax=1.291mm，挠度Z=1.291mm＜7600/400=19mm,结构满足刚度要求

工况二立柱位移计算结果图

由图上得出：

X=0.333mm，Y=1.633mm，Z=0.701mm，水平位移Y=1.633mm＜10600/500=21.2mm,结构满足稳定性要求

工况二剪刀撑位移计算结果图

由图上得出：

X=0.349mm，Ymax=1.626mm，Z=0.573mm，挠度Z=0.573mm＜7600/400=19mm,结构满足刚度要求

4.4盖梁顶横梁、支墩计算

4.4.1盖梁顶支墩支反力

工况一支反力图

工况二支反力图

节点

荷载

FX（kN）

FY（kN）

FZ（kN）

MX（kN*m）

MY（kN*m）

MZ（kN*m）

1217

1.2+1.4（最大）

0.013751

12.106489

54.592853

0

0

0

1218

1.2+1.4（最大）

0.000444

9.229644

52.078794

0

0

0

1225

1.2+1.4（最大）

0.005825

35.058503

444.773336

0

0

0

1226

1.2+1.4（最大）

0.01866

2.987585

147.696035

0

0

0

1217

1.2+1.2

-0.009903

5.022354

161.462858

0

0

0

1218

1.2+1.2

0.01055

-3.080814

48.472872

0

0

0

1225

1.2+1.2

-0.012343

9.974503

179.366478

0

0

0

1226

1.2+1.2

0.011696

-11.663716

75.531003

0

0

0

X方向最大支反力为12.343N，该力由支墩摩擦力提供。

钢与混凝土的摩擦系数取0.2，支墩为Ф630×10×600mm，干沙密度1.5t/m3

则支墩质量m支墩=3.14×（0.63÷2）2×0.6×1.5+0.18=0.46t

G支墩=0.46×10=4.6KN

f摩擦力max=4.6KN×0.2=0.92KN=920N>12.343N

结论：

X方向最大支反力由摩擦力提供，满足结构要求。

Y方向最大支反力为35.06KN，该力由摩擦力及10吨导链提供。

导链与水平方向最大夹角为57°。

则Fy合=4.6+10×10cos57°=58.6KN>35.06KN

结论：

Y方向最大支反力由摩擦力提供，满足结构要求。

4.4.2盖梁顶支墩、横梁应力

工况一应力图

工况二应力图

由图上得出：

最大应力为62.7MPa<215MPa，结构满足强度要求

4.4.3盖梁顶支墩、横梁位移

工况一位移

由图上得出：

X=0.37mm，Y=0.096mm，Z=0.44mm，挠度Z=0.44mm＜2360/400=5.9mm,结构满足刚度要求；水平位移X=0.37mm<600/500=1.2mm,水平位移，Y=0.096mm<1.2mm，结构满足刚度要求。

工况二位移

由图上得出：

X=0.398mm，Y=0.054mm，Z=0.29mm，挠度Z=0.29mm＜2360/400=5.9mm,结构满足刚度要求；水平位移X=0.398mm<600/500=1.2mm,水平位移，Y=0.054mm<1.2mm，结构满足刚度要求。

五、地基承载力计算

在工况二情况下，立柱支反力最大Fzmax=649.5KN，扩大基础底面积为A=3.2×3.2=10.24㎡

P=F/A=649.5KN÷10.24㎡=63.43Kpa

地基承载力保证大于63.43Kpa即满足承载要求。

在实际施工时地基承载力保证大于70Kpa，若小于该值进行换填夯实。

六、结论

经计算该钢平台最大应力170.24MPa<215MPa，满足强度要求；最大挠度7.317mm＜8800/400=22mm，满足钢度要求；最大水平位移Ymax=1.633mm＜10600/500=21.2mm,结构满足稳定性要求。

钢平台结构安全可靠，方案可行。