大吨位预制箱梁出坑龙门的设计和验算

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇大吨位预制箱梁出坑龙门的设计和验算范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：结合237省道淮涟路互通工程实际，简要介绍用于起吊大吨位箱型梁的大跨度、高龙门的设计和验算方法，对类似龙门的设计具有借鉴意义。

关键词：出坑龙门，设计 ， 验算

Abstract: combined with 237 provincial road huai-lian road interchange engineering practice, this paper briefly introduces to lifting the load of the large span box beam, the design and the high method of calculating the design of similar of significance of reference.

Keywords: out of the pit, the design, the checking

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

237省道淮安段淮涟路互通位于淮安市淮阴区新渡乡与涟水县保滩镇交界处，采用简易半苜蓿叶形式。淮涟路互通主线桥梁—盐河大桥：桥长936m，上部构造为50+85+50m挂篮悬浇变截面预应力砼连续箱梁、6-25+3-25+4-25+3-25+5-25+4-25m装配式部分预应力砼预制箱梁、2-17+2-22+2-21m支架现浇预应力砼连续箱梁。下部构造为柱式桥墩，肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。

本计算龙门用于第七联、第八联的箱梁出坑和安装，桥梁位于平曲线内，内外侧梁长不同，梁长24.2～24.8m，梁高1.4m，单片梁混凝土为25.4～28.22m3 。箱梁最大自重为73.4t。

二、安装方案

在327省道淮涟路的南、北侧各设置了一个箱梁预制场，本计算为淮涟路南侧跨墩龙门的设计与验算。负责出坑；、安装第七联、第八联（25#墩～34#台）的箱梁，计90片。

箱梁预制场顺桥向布置，位于26#～30#墩之间，利用左半幅桥位。龙门跨径34m。箱梁由龙门起吊横移至右半幅的桥位上或起吊后带梁行走至需安装的桥孔安装就位。

三、出坑龙门设计与验算

1、结构设计

a、龙门的横梁由4排单层“”军用梁拼成，每二排为一组，共2组，两组宽1.13m，两组之间开档0.88m，横梁全宽3.14m，长40m，横梁接头用军用梁横联套管及螺栓联接。横梁上用I16做枕木，间距70cm，用跨码螺栓固定。轨道用50型钢轨。

b、龙门站腿四组贝雷组成，高度12m，站腿顶口和横梁通过用I40焊接而成的矩形框架梁用销子连接，站腿底口铰接固定在行走系统的平车上。行走系统由4对火车轮和平车组成，火车轮下铺设双轨混凝土枕木。

c、起吊设备：8t卷扬机，八门葫芦（80t），φ2.4cm钢丝绳（1700Mpa），φ5.4cm千斤钢丝绳。

2、结构验算

2.1、横梁抗弯强度验算(以25米边跨边梁计算)

a、荷载：

已知g1=455kg，g2=2.5kg，g3=412kg，g4=231kg， g5=50kg，g6=26.7kg。其中g1-每片标准三角构架重量，g2-每个销子重量，g3-每个端构架的重量，g4-每个标准弦杆的重量，g5-每m轨道重量，g6-每根钢枕木重量。

Q=(0.455×9+0.0025×60+0.412×2+0.231×10)×4+(0.0267×58+0.050×40)×2=29.516+7.097=36.613t

q=36.613 t/40m=0.915t/m

P=73.4×1.2/2+5=49.04t

龙门抗弯强度验算简图

b、跨中弯矩：

横梁两端与站腿之间以简支梁型刚架计算

均布荷载产生的最大弯矩：

M1max=ql2/8=9.15×342/8=1322.2KN.m

C、集中荷载产生的最大弯矩：

M2max=1/4×Pl=1/4×490.4×34=4168.4kN.m

综上可知横梁产生的最大弯距为：

Mmax =M1max+ M2max=1322.2+4168.4=5490.6 kN.m=549.06t.m

式军用梁的弦杆由2[16B通过缀板联接，标准三角构架的上下销孔间距为150cm。据型钢规格表可知：

[16b的截面面积为25.162cm2、弯曲截面系数Wx=117cm3、惯性矩Ix1=935cm4

Ix=(935+25.162×752)×4=569885 cm4

Wx= Ix÷ymax=569885÷75=7598.5 cm3

[M]=[σ] ×Wx=273×106×7598.5×10-6×4×0.95=788.27 t.m

Mmax

2.2、横梁抗剪强度验算

梁端剪力：由ΣMA=0得RB=614.94KN，则Qmax=595.26KN

假设梁端剪力以不超过剪力的70%分配给上竖杆或下竖杆，则横梁抗剪始终以斜杆为控制条件，则：

[Q]=4×0.95×1.43×17.15=93.19t>59.526t

龙门抗剪强度验算简图

3、刚度验算

不考虑悬臂部分对跨中挠度的影响，则跨中挠度为f=f弹+f非弹。

q=0.915t/m，p=49.04t，E=2.1×105Mpa, I=569885cm4，

①、弹性挠度

f弹=5ql4/(384×E×I×4)+pl3/(48×E×I×4)

出坑龙门拼装完成后，式军用贝雷原有的预拱度被自身荷载产生的挠度及销与孔间隙产生的部分非弹性变形相抵消，故出坑龙门的挠度为 f弹=pl3/(48×E×I×4)= 8.39cm。

②、非弹性挠度

销与孔间隙产生的非弹性变形采用经验公式计算：

f非弹=d（n2-1）/8=0.3556×（102-1）÷8=4.4cm。

③、跨中挠度

f=f弹+f非弹=8.39cm+4.4cm=12.79cm

四、龙门稳定性验算

1内力验算

劲性桁架上弦稳定验算

由箱梁吊运产生的最大弯矩Mmax=549.06t.m

劲性桁架上弦所受的压力N=M max/n=549.06/1.5=366.04t.m

取上弦不均匀系数0.9，则N′=366.04/（0.9×4）=101.7t

如下图N′由2根槽钢共同受力,Aj=2×25.15=50.3cm2

弯矩作用平面内,弦杆的计算长度Lox=0.75m

弯矩作用平面外,弦杆的计算长度取支撑片长度Loy=0.6m

单根16号槽钢的几何特性如下：

A=25.15cm2，I1x=935cm4，I1y=73.4cm4

则Ix=1870cm4，Iy=14728.8cm4

γx= = =6.097cm

γy= = =17.112cm

λx=Lox /γx=75/6.097=12.3

λy= Lox /γx=60/17.112=3.51

查《钢结构设计规范》：ψx=0.988，ψy=0.999

则弯矩作用平面内：

σx= N′/ψxAj=101.7×104/(0.988×50.3×102)=204.6Mpa

σy= N′/ψyAj=101.7×104/(0.999×50.3×102)=202.4Mpa

2 、支腿

支腿由四组贝雷拼装而成，高度12米

①、荷载计算：

以上龙门军用梁计算得支座最大反力R=61.494t

②、强度验算

单腿R1=Rmax/4=15.37t

σ=N/A=15.37×104/25.48×102=60.32Mpa

③、整体稳定性验算

取Lox=Loy=1200cm，桁片惯矩I=250497.2cm4

i==99.2cm，λx = 1200/99.2=12.1< [λ]=150。

查得ψ=0.989

σ=N/ψA=15.37×104/0.989×25.48×102=61MPa

满足要求，龙门是稳定的

五、地基基础受力分析

1、出坑龙门单侧受力情况：

①、出坑龙门一侧站腿重量：

4.32t+0.084t+5.2t+2t+4t+3.3t=18.9t

其中贝雷：0.27×16=4.32t，销子28×0.003=0.084t，连接片26×0.20=5.2t，顶框架梁:2t，底平车:4t，斜（横）拉杆：(12×2+10×2+7)×0.065=3.3t；

②、均布荷载：17×0.951=16.2t；

③、集中荷载：49.04t；

综上可知，出坑龙门单侧站腿受力为：18.9+16.23+49.04/2=59.6t

2、单侧站腿行走系统为双轨自行式，四对火车轮子，计8个受力点，每个受力点受力约为7.45t。

3、站腿与地面接触为12个钢筋混凝土枕木，地基受力长度按平车长12m、宽按枕木宽2.5m计算，12个枕木的面积为:2.5×0.25×12=7.5m2

地基平均受力为：59.6t/7.5m2=7.95t/ m2=79.5 kN/m2

地质勘探报告显示地表1.5m范围为亚粘土，枕木基础经压实后认为与地表土质相似，查《路桥施工计算手册》地基允许承载力[σ]=100Kpa

地基承载力满足要求

主要参考文献：

1.黄绍金、刘陌生编著.装配式公路钢桥多用途使用手册. 人民交通出版社.2002年

2.式（加强型式）铁路军用梁手册（增订版）.北京.中国铁道建筑总公司 .1998年

3.钢结构设计规范(GB 50017- 2003)

4.周水兴、何兆益、邹毅松等编著.路桥施工计算手册.人民交通出版社.2003年

5.徐烈炫、王斌耀编著.工程力学.同济大学出版社.2008年

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。