σ= Mmax/Wx=20/(140.9×10-6)
=141945≈142MPa<[σw]=160MPa (可)
最大挠度:fmax= 5 qH’lH 4/384×EI=5×28×2.44/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.0051m<[f]=l0/400=2.4/400=0.006m (可) 四、纵梁计算
纵梁采用单层四排,上、下加强型贝雷片(标准贝雷片规格:3000cm×1500cm,加强弦杆高度10cm)连接形成纵梁,长30m。 1、荷载计算
(1)横梁自重:G6=4.6×0.205×56+3×18×0.205=64kN
(2)贝雷梁自重:G7=(2.7+0.8×2+1+2×3×0.205)×40=237kN 纵梁上的总荷载:
GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=4059+279+57+16+20+64+237=4732kN 纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q: q= GZ/L=4732/26.4=179kN/m
2、力学计算模型
建立力学模型如图2-3所示。
图2-3 纵梁计算模型图 3、结构力学计算
图2-3所示结构体系为一次超静定结构,采用位移法计算。 (1)计算支座反力RC:
第一步:解除C点约束,计算悬臂端均布荷载与中间段均布荷载情况下的弯矩与挠度
第二步:计算C点支座反力RC作用下的弯矩与挠度
第三步:由C点位移为零的条件计算支座反力RC 由假定支座条件知:∑fc=0
(2)计算支座反力RA、RB 由静力平衡方程解得
(3)弯矩图
根据叠加原理,绘制均布荷载弯矩图:
(4)纵梁端最大位移
=-648q/EI (↓) 4、纵梁结构强度验算
(1)根据以上力学计算得知,最大弯矩出现在A、B支座,代入q后 MB=8.82q=8.82×179=1579kN?m
(2)贝雷片的允许弯矩计算
查《公路施工手册桥涵》第923页,单排单层贝雷桁片的允许弯矩[M0]为975kN?m。
则四排单层的允许弯矩[M]=4×975×0.9=3510 kN?m(上下加强型的贝雷梁的允许变矩应大于此计算值)
故:MB=1579kN?m<[M]=3510 kN?m 满足强度要求 5、纵梁挠度验算 (1)贝雷片刚度参数
弹性模量:E=2.1×105MPa
惯性矩:I=Ah×h/2=(25.48×2×4)×150×150/2=2293200cm4(因无相关资料可查,进行推算得出)
(2)最大挠度发生在盖梁端
fmax=648q/EI=648×179/(2.1×108×2293200×10-8)=0.024m [f]=a/400=4.2/400=0.0105m 6、关于纵梁计算挠度的说明
由于fmax>[f],计算挠度不能满足要求。 计算时按最大挠度在梁端部考虑,由于盖梁悬出端的砼量较小,悬出端砼自重产生荷载也相对较小,考虑到横梁、三角支架、模板等方面刚度作用,实际上梁端部挠度要小于计算的fmax值。实际实施时,在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测测点,监测施工过程中的沉降情况,据此确定是否需要预留上拱度。
如果需设置预拱度时,根据情况采取按以梁端部为预留上拱度最大值,在梁端部预留2cm的上拱度并递减至墩柱部位的办法解决。 五、抱箍计算
(一)抱箍承载力计算 1、荷载计算
每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载,由上面的计算可知: 支座反力RA=RB=[2(l+a)-8.31]q/2=[2(9+4.5)-8.31]×179/2=1672kN RC=8.31q=8.31×179=1487kN
以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算,该值即为抱箍体需产生的摩擦力。 2、抱箍受力计算 (1)螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=1672kN
抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生,查《路桥施工计算手册》第426页: M24螺栓的允许承载力: *NL+=Pμn/K
式中:P---高强螺栓的预拉力,取225kN; μ---摩擦系数,取0.3;
n---传力接触面数目,取1; K---安全系数,取1.7。
则:[NL]= 225×0.3×1/1.7=39.7kN 螺栓数目m计算:
m=N’/[NL]=1672/39.7=42.1≈42个,取计算截面上的螺栓数目m=42个。 则每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=N/44=1672/42=39.8KN≈[NL]=39.7kN 故能承担所要求的荷载。 (2)螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶,按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算 抱箍产生的压力Pb= N/μ=1672kN/0.3=5573kN由高强螺栓承担。 则:N’=Pb=5573kN
抱箍的压力由42条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N1=Pb/44=55743kN /42=133kN<[S]=225kN σ=N”/A= N′(1-0.4m1/m)/A 式中:N′---轴心力
m1---所有螺栓数目,取:66个 A---高强螺栓截面积,A=4.52cm2
σ=N”/A= Pb(1-0.4m1/m)/A=5573×(1-0.4×66/42)/66×4.52×10-4 =117692kPa=118MPa<[σ]=140MPa 故高强螺栓满足强度要求。 (3)求螺栓需要的力矩M
1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1 u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015力臂
M1=0.15×133×0.015=0.299KN.m
2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10° M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2 [式中L2=0.011 (L2为力臂)]
=0.15×133×cos10°×0.011+133×sin10°×0.011 =0.470(KN?m)
M=M1+M2=0.299+0.470=0.769(KN?m)
=76.9(kg?m)
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥77(kg?m) (二)抱箍体的应力计算: 1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=21N1=21×133=2793(KN)
抱箍壁采用面板δ16mm的钢板,抱箍高度为1.734m。 则抱箍壁的纵向截面积:S1=0.016×1.734=0.027744(m2) σ=P1/S1=2793/0.027744=100.67(MPa)<[σ]=140MPa 满足设计要求。 2、抱箍体剪应力
τ=(1/2RA)/(2S1)
=(1/2×1672)/(2×0.027744) =15MPa<*τ+=85MPa
根据第四强度理论
σW=(σ2+3τ2)1/2=(100.672+3×152)1/2 =104MPa<*σW+=145MPa
满足强度要求。 【附图】
图一、盖梁抱箍法施工设计总图 图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图

