客运专线32m简支箱梁zqm900移动模架造桥机设计计算及检.docx

客运专线32m简支箱梁
ZQM900移动模架造桥机

设计计算及检算报告

2007．01

目 录
1、设计规范及参考文献-------------------------------------1
2、设计指标------------------------------------------------1
2.1 安全系数----------------------------------------------1
2.2 材料容许应力------------------------------------------1
2.3 焊缝容许应力------------------------------------------2
3、移动模架造桥机设计载荷（单边）-------------------------2
3.1 垂直载荷----------------------------------------------2
3.2 水平载荷----------------------------------------------2
4、移动模架造桥机倾覆稳定性检算---------------------------3
4.1 横向倾覆稳定性检算------------------------------------3
5、移动模架造桥机主梁钢箱梁设计计算-----------------------3
5.1 主梁截面性质------------------------------------------3
5.2 主梁钢结构整体稳定性计算------------------------------3
5.3 主梁钢结构局部稳定性计算------------------------------4
5.4 主梁强度刚度计算（单箱）------------------------------4
5.5 主梁接头设计计算--------------------------------------5
6．横联简算----------------------------------------------12

1、设计规范及参考文献
设计规范及参考文献
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《起重机设计手册》（GB3811-83）
《工程机械通用安全技术要求》（JB/T6030-2001）
《客运专线32m、24m简支箱梁设计图》
《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）
2、设计指标
2.1、安全系数
钢结构强度安全系数n≥1.33
抗倾覆安全系数n≥1.3
2.2、材料容许应力

2.3、焊缝容许应力
对接焊缝：拉压容许应力[σ]=2100 kg/cm²
剪切容许应力[τ]=1200 kg/cm²
3、移动模架造桥机设计载荷（单边）
3.1、垂直载荷
3.1.1、混凝土施工载荷
钢筋混凝土：900t/32.6×2m=13.8t/m
内模：54t/2*31.5m=0.86 t/m
临时荷载：9t/2*37m=0.12t/m
3.1.2移动模架造桥机自重荷载
主箱梁：70.5t/36.2m=1.95 t/m
前导梁：25t/32=0.78 t/m
底模及横联：（24.5t+35.9t）/2*32.7m=0.92 t/m
配重：40t/32m=1.25 t/m
侧模及其支撑：（54.5t+5t）/2*32.7m=0.9 t/m
支承台车：3. t
墩旁托架：17.4t
梯子工作平台：9t
中扁担梁（整体）：5t
后扁担梁（整体）：35
前扁担梁（整体）：4.3t
整机自重约：570t
支承台车上部单边模架自重（计算用）：200t
3.1.3冲击系数
造桥机工作过程中，每次新浇注的混凝土相对造桥机自身的荷载很小，新浇注混凝土引起的冲击力可以忽略；走行过程中，采用油缸顶推前进，轨道平顺，速度较慢，主梁走行和支腿走行引起的冲击力均可以忽略。
3.2水平荷载
3.2.1风荷载
造桥机走行时的计算风压取六级风的最大风压：q=250N/m2
造桥机在非工作状态计算风压 qf=1000N/m2
风压高度变化系数：Kh=1.25
桁架风力形状系数： C=1.6
主梁及模板的形状系数： C1=1.35
主梁承受风荷载
主梁承受的风荷载作用点在轨道踏面以上1.4m处。
横桥向：迎风面积A1=2.8×36.2=101.36m2
风荷载：Pf1=C1·Kh·q·A1
Pf1=42.76KN
导梁承受风荷载
导梁承受的风荷载作用点在轨道踏面以上1.4m处。
单片迎风面积A3=0.35×33×2.8=36.96m2
风荷载：Pf3=C·Kh·q·*（1+0.5）A3
Pf3=27.720KN
侧模承受风荷载
侧模承受的风荷载作用点在主梁轨道踏面以上3.4m处。
迎风面积A4=32.7×2.8=91.56m2
风荷载：Pf4=C·Kh·q·A4
Pf4=38.63KN

4、移动模架造桥机倾覆稳定性检算
模架纵移过程始终是三点支承，纵向稳定性不需要简算。
4、1横向倾覆稳定性检算
移动模架造桥机横向倾覆稳定性最不利情况出现在移动模架造桥机纵移过程中。（无风工作状态）
M倾=116.5t*m
M稳=205.5t*m
K稳= M稳/M倾=1.76>1.3
移动模架造桥机横向倾覆稳定性最不利情况出现在移动模架造桥机纵移过程中。（六级风工作状态）
M风=28.6t*m
K稳= M稳/（M风+M倾） =1.42>1.3

5、移动模架造桥机主梁钢箱梁设计计算
5.1主梁截面性质
5.1.1两端箱梁
毛截面面积
A=0.147m2
截面中性轴到下走道方钢踏面的距离
ys=1.363m
截面惯性矩
截面绕x轴抗弯惯性矩Ix=0.202m4
截面抗弯模量
截面绕x轴抗弯模量Wxup=0.148m3
Wxdown=0.141m3
截面容许抗弯能力
[M]1700=(1700×1.41E5)/(1E5)
=2397t/m
5.1.2跨中箱梁
毛截面面积
A=0.156m2
截面中性轴到下走道方钢踏面的距离
ys=1.357m
截面惯性矩
截面绕x轴抗弯惯性矩Ix=0.22m4
截面抗弯模量
截面绕x轴抗弯模量Wxup=0.162m3
Wxdown=0.152m3
截面容许抗弯能力
[M]2100=(1700×1.52E5)/(1E5)
=2584t*m
在制梁工况下的，最大弯矩为[M]MAX =2368t*m
主梁在制梁工况下的最大应力为156MPa
小于许用应力169MPa
5.2主梁钢结构整体稳定性检算
检算原则
分别按两端简支的箱形截面受弯构件进行检算。检算的依据为《钢结构设计手册》
截面高度h与两腹板间距b0之比
h/b0==280/150=1.86<6
按两端简支形式检算受压翼缘的自由长度l1与b0之比
l1/b0=1400/150=9.3<65
不需计算箱梁整体稳定性。
造桥机在制梁工况，主梁受的最大弯矩Mx=
Mx/(фbWx)≤f
式中：Mx-移动模架造桥机在制梁工况主梁最大悬臂弯矩
Mx=2.29e7N*m
Wx=Wxup=1.37E5cm3
фb-绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数
фb=0.9
f-钢材的强度设计值，对Q345B钢，f=3000kg/cm2
对Q235B钢，f=2350kg/cm2
Mx/(фbWx)=2.29E7/(0.9×1.52E5)
=1678kg/cm2<f=2350kg/cm2
5.3主梁钢结构局部稳定性检算
腹板局部稳定性检算
腹板高度h0与腹板厚度δh的比值
h0/δh=275/1.2=229
240<h0/δh<320
腹板应：①设置横向加劲肋
②受压区设置两道纵向加劲肋
纵向加劲肋至腹板受压边缘之高度h1为H/4~H/5范围内，横向加劲肋间距小于2h2,h2=H- h1。
5.4主梁强度刚度计算（单边）

制梁时箱梁和前导梁单边计算结果表
位置（m）
制梁状态
弯矩
剪力
挠度
KN-m
KN
mm
0
0
0
0
2.9
-47.4
2670
-13
5.08
5379
2309
-25
7.26
10020
1948
-35
9.44
13870
1584
-44
11.62
16900
1194
-50
13.8
19080
802.8
-55
15.98
22400
412
-57
18.16
22870
21.17
-56
20.34
22490
-369.6
-53
22.52
19260
-760.5
-48
24.7
17180
-1151
-41
26.88
14240
-1542
-32
29.06
10450
-1933
-22
31.24
5842
-2296
-11
33.42
442.1
-2657
0
35.6
-5329
317
10
38.9
-4352
279.8
16
42.2
-3477
250
20
45.5
-2701
220
22
48.8
-2022
190.7
23
52.1
-1442
161
23
55.4
-959
131
22
58.7
-574.5
101.7
22
62
-288
72
20
65.3
-99.4
42.3
19

5.5主梁接头强度设计计算
5.4.1接头设计原则
主梁钢箱梁接头，按接头最大实际荷载进行接头设计。
接头的强度设计值：MjA=2142t*m
QjA=94t
采用M24（8.8级）高强螺栓 孔Φ26
5.4.2接头
腹板分配弯矩
接头毛截面惯性矩IXA=0.22m4
腹板对截面中性轴的惯性矩：IfA=0.038m4
腹板按刚度分配弯矩
Mf= （IfA/IXA）×MjA =370t*m
盖板分配的弯矩Mg= MjA-Mf=1772t*m
盖板接头的设计计算
盖板拉压应力：N=Mg/h'
式中：h'-盖板中心距，h'=270.8cm
N=1882t*m/270.8 cm =654t
单个螺栓按摩擦型计算的拉力为12t
所需螺栓的数量：n=654/12=55个
确定使用64个M24级高强螺栓。
满足设计要求！
箱梁接头处均采用了补强板，连接板采用等强设计。
腹板接头的设计计算
腹板接头的螺栓每侧47个，双侧腹板共94个，布置见图5。
腹板分配弯矩和腹板承受的剪力

计算最外排螺栓的最大摩擦力7.2t，满足设计要求!
孔壁最大承压为250MPa ，满足设计要求！
6．横联按简支进行简算
横联使用的材料为Q345B
横联受混凝土荷载承受的最大弯矩为114t*m
横联在跨中的最大弯曲应力为210MPa；
横联在跨中的最大变形量为16mm。