小箱梁安装过程桥台、运梁车及架桥机安全验算.pdf

1、 箱梁安装过程桥台及架桥机安全验算箱梁安装过程桥台及架桥机安全验算 一、桥台抗倾覆稳定性验算一、桥台抗倾覆稳定性验算 根据公路桥涵设计通用规范：主动土压力：21E 2HB )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos-cosu22）（式中：E主动土压力标准值（kN）；土的重度（kN/m3）；B桥台的计算宽度（m）；H计算土层高度（m）；填土表面与水平面的夹角；桥台台背与竖直面的夹角；台背与填土间的摩擦角，取=/2。根据资料：35，5.172/，0，1.38/3.4=tan，故=22.12，则：997.02.122cos).5172.122cos(35sin).51735sin(1

2、)5.172.122cos(12.22cos2.12235cosu22）（所以：3062.79=0.7994.4812221=E2(kN)E 的着力点自计算土层底面算起为：76.4134.43HC(m)水平向分力：42.2359)2.1225.17cos(79.3062)cos(EEH(kN)离基础底面的距离：1.467=CH(m)对基底形心轴的力矩：.0054613=1.4672359.24=CE=MHHH(kNm)竖直向分力：12.1953)2.1225.17sin(79.3062)sin(EEV(kN)作用点离基础形心轴的距离：52.1467.1tg(22.12)-0.48-2.6=CV

3、(m)对基底形心轴的力矩：74.29681.5212.1953CEMVVV(kNm)（2）、桥上无荷载，台后有车辆荷载(考虑箱梁和运梁车自重以及运梁车冲击荷载)箱梁和运梁车自重运梁车冲击荷载 台后布载图 汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数，安全起见冲击系数 取 0.15 进行计算。运梁车冲击力为：E冲（78+11.5）10）/20.1567.125(kN)对桥台基础形成的力矩为：E冲67.1255.45365.83(KN.m)根据公路桥涵设计通用规范，破坏棱体长度0l由前墙后缘算起：0l)cotH(tan)tan)(tantan(cottancot 其中，355.172/，2.122，62

4、.74 4.0)tan)(tantan(cottancot 3.548=4.02.122tan.44=0）（l(m)此时支反力为 0kN，土压力车辆荷载等代均布土层厚度为：0hBlG472.118548.3221157802）（(m)土压力为：21E 4836.426=15.1*997.022)742.124.4(4.41821)2H(BhH(kN)hh2H3H3HC63.71274.124.4274.134.434.4(m)其水平分力：45.3725=).1222cos(17.5.4264836=)+(cosE=EH(kN)离基础底面的距离：1.736=CH(m)对基底形心轴的力矩：38.6

5、467=1.736.453725=CE=MHHH(kNm)竖直分力：3084.15=)22.12+sin(17.54836.426=)sin(E=EV(kNm)作用点离基础形心轴的距离：1.411.736tg(22.12)-0.48-2.6=CV(m)对基底形心轴的力矩：348.654 =1.413084.15=CE=MVVV(kNm)（3）、抗倾覆稳定性验算 验算基底抗倾覆稳定性，旨在保证桥梁墩台不致向一侧倾倒。倾覆稳定性通常用抗倾覆稳定性系数 k0表示：00esk 式中：s在截面重心至合力作用点的延长线上，自载面重心至验算倾覆轴的距离；e0所有外力的合力在验算截面的作用点对基础形心轴的偏心

6、距。竖直方向合力为：3084.15=P(kN)各种荷载对基础底面的弯矩为：56.248483.36538.64674348.65=M(kNm)偏心距计算：806.051084.3484.562PMPhHePeiiiii0(m)抗倾覆系数：.31k23.3806.06.2esk000 故基础抗倾覆系数满足规范要求。二、运梁车运梁安全性计算二、运梁车运梁安全性计算 当第一跨架梁完成后,进行第二跨架梁时,运梁车通过第一跨已架好的梁板把箱梁运输至架桥机下喂梁。运输过程中跑梁位置参照以下示意图：运梁时运梁车各轴荷载分布为：炮车采用三轴运梁炮车，自重11.5t 则前轴分布荷载为：P（箱梁自重/4+炮车自重

7、/4）78/4+11.5/4=22.375t 后轴分布荷载为：P（箱梁自重/6+炮车自重/6）78/6+11.5/6=14.917t 已架梁板抗倾覆验算：M倾=（箱梁自重/2+炮车自重/2）0.29=(390+57.5)0.29=129.77KN.m 2.05m0.711m箱梁重78t炮车自重11.5t箱梁重78t箱梁重78t第一跨已架设箱当梁盖梁铺设钢板0.5m0.29m临时支座 M抗=7800.25=195 KN.m 抗倾覆系数：k=M抗/M倾=1.51.3，故运梁炮车在已架设好的两块箱梁中间运行是安全的，不会引起箱梁倾覆。三三、架桥机安全性计算、架桥机安全性计算 由于架桥机工作状态时，存

8、在二种危险截面的情况：种为移跨时存在的危险截面；种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行验算和受力分析。、主体结构验算参数取值。、主梁、桁架及桥面系均部荷载：q=1.29t/m（包括枕木及轨道）、横梁纵移平车：1.6t台、天车：4.5t台、验算载荷（25m小箱梁）：80t、起重安全系数：1.05 运行冲击系数：1.15 结构抗倾覆稳定安全系数：1.3、基本假定 主梁现场拼装时重心最大偏差：c=0.1m 架桥机纵向移动时吊装梁钢丝绳倾角：=2、总体布置说明 架桥机主要由导梁、天车横梁、横梁支腿、天车、前部平车总成、中部平车总成、尾部平车总成等组成，导梁采用固定桁架式，动力部分全部采

9、用电动操作。、导梁中心距：4.9m、导梁全长：54m、架桥机导梁断面：1.7m1.3m、架桥机导梁底部由前部平车总成、中部平车总成、尾部平车总成组成。、吊装系统由套天车横梁总成和台横梁纵移平车组成。、吊装系统采用：台天车、结构验算、施工工况分析：工况一：架桥机完成拼装或一孔梁吊装后，前移至前支点位置时，悬臂最长，此时架桥机处于最不利受力情况，需验算的主要内容：、抗倾覆稳定性验算；、支撑反力的验算；、主桁内力验算；、悬臂挠度验算；工况二：架桥机吊装时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容为：、跨中挠度验算；、支点反力的验算；、天车横梁验算；、主桁内力验算；工况三:架桥机吊梁就位时，当前天车运行至前

10、部平车总成0.5m 处时，前部横梁受力为最大。A支点为处于零空状态。验算内容：、前部横梁强度及稳定性验算、基本验算：工况一：工况一：架桥机拼装完或装完一跨箱梁后，前移至悬臂最大时为最不利状态，验算内容：a、抗倾覆稳定性的验算；b、悬臂时刚度的验算；c、支点反力的验算；d、主桁内力的计算；施工中的荷载情况：a、主桁梁重：q1=12.9KN/m b、套天车横梁总成（包括横梁、天车、横梁纵移平车等）自重 p3=11t c、前部平车总成自重 p2=3.5t d、尾部平车总成自重（含尾部连接架）p4=3t 施工验算：、抗倾覆稳定性的验算（见计算模式图）架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段，

11、该工况下架桥机的支柱已经翻起，1 号天车及 2 号天车退至架桥机尾部作 为配重。q154m4.5m21.5m28mA支点反力p2p3 p3RARBC支点B支点反力 取B点为研究对象，去掉支座A，以支反力RA代替（由力矩平衡方程）注：配重天车位于点横梁之上、验算A支点反力 p228m+RA21.5m+q1L12/2=q1L22/2+2p321.5m（其中L1=28m,L2=26m）RA=142.02KN RB=839.58KN RA 远大于零，故是安全的。、验算架桥机纵向抗倾覆安全系数（此时视支点A无支点反力，故 应考虑尾部平车总成自重p4）M倾=1/2q1282+p228=5154.8KN.M

12、 M抗=1/2q1262+2p321.5+p421.5=9735.2KN.M 架桥机纵向抗倾覆安全系数 n=M抗/M倾=9735.2/5154.8=1.891.3 故满足规范要求。、支点反力的计算：当架桥机导梁最前端冲跨到下一片盖梁时，悬臂最长，中支点受力最大，这里按连续梁计算各支点反力，具体结果如下：RA=142.02KN，RB=839.58KN、主桁内力验算 a、主桁弯矩验算 中支点处断面所受弯矩最大：中=7499.18KN.m 允许弯曲 M允许=4809.42=9618.8KN.m中=7499.18KN.m 即主桁抗弯强度满足施工要求。b、桁架抗剪验算：桁架所受剪力为Q=994.45KN

13、/2=497.225KNQ允许=698.9KN，满足施工要求。、悬臂端挠度的验算：a、弹性挠度计算：前部平车总成产生挠度：f1=p2283/(3EI)=35KN283m3/(3210109N/m2 1732303.2m410-8)=0.07m 主桁自重（含钢枕、钢轨）产生挠度：f2=q1284/(8EI)=12.9KN/m284m4/(8210109N/m21732303.2m410-8)=0.272m 所以弹性挠度 f弹=f1+f2=0.07+0.272=0.279m=27.9cm b、非弹性挠度计算：f非=+300SINNO=211+0.3+0.6+0.9+1.2+1.5+1.8+2.1+

14、2.4+2.7+3+3.3=41.8cm 即悬臂挠度：f=f非+f弹=27.9+41.8=69.7cm 悬臂端翘起高度取0.8米为一合理值，能够满足架桥机的前移就位。、鼻梁的强度验算：可能导致鼻梁破坏的工作状态有二种：a、鼻梁悬臂且架桥机继续前移状态 此状态时，鼻梁与主桁接头处为最不利截面，此处弯矩WA为鼻梁自重及前移牵引力（牵引力取为3.5t）所产生弯矩之和。WA=15.75348.975+3528=6476.4KN.mW9618.8KN.m(允许弯矩)工况二：工况二：架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，验 算内容：、天车横梁受力验算、支点反力验算、主桁内力验算、跨中挠度的验算

15、 施工中的荷载情况：、主桁梁重：1=12.9KN/m、套天车横梁总成（包括横梁、天车、横梁纵移平车等）自 重 3=11t（天车自重5=4.5t）、箱梁重：P4=80t（偏于安全考虑，箱梁取80t进行计算）施工中荷载组合分析 此工况中风荷载对结构本身作用不大，所以这里不考虑风荷载的影响。施工验算：A、天车横梁受力验算 当荷载作用于横梁跨中时，弯矩最大 荷载：=P4/2+P5=100/4+4.5/2=44.5t 横梁及轨道自重：=0.184t/m，则横梁最大弯矩 横梁=Pmax/22.45-q4.92/8=（44.5+0.184*4.9）/22.45-0.1844.92/8=550.6 KN.m

16、横梁其组合截面抗弯模量（=3.2，H=4，b=2.96，h=3.6）=(BH3-bh3)/6H=2.8，则横梁最大截成应力 =196.6Mpa235Mpa 故横梁满足施工要求。B、支点反力的计算 当前天车运行到架桥机导梁前端跨中时，中支点弯矩最大，这里按连续梁计算各支点反力，具体结果如下：A=62.5t B=78.8t C=41.6t C、主桁内力验算、主桁弯矩验算 当前天车运行至跨中处断面所受弯矩最大 M中=41.61014-12.9142/2=4559.8KN.m4809.42，小于在工况一中主桁承受弯矩。即主桁抗弯强度满足施工要求。b、跨中挠度的验算 此工况中跨中挠度最大，作用力为天车吊梁时产生的集中荷载与主梁自重，以及鼻梁产生的弯矩。P=40+11=51t，q=1.29t/m。M鼻梁=57.75KN.m 所以跨中挠度：f=5101000283/48EI+12.910005284/384EI-57.751000283/4EI =0.54cmL/400=8.375cm 即跨中挠度未超过规范允许值，满足要求。工况三工况三:架桥机吊梁就位时的验算，验算内容：前部横梁强度及稳定性验算，当