X市慈海桥工程摩天轮钢结构人字塔架安装施工方案

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X市慈海桥工程摩天轮钢结构人字塔架安装施工方案

当λ1y<0.2时,取λ1y=0.2,a1y=0.2ho=0.2*1450=290mm 

β1y=0.56/(0.2+0.2)=1.4 

 桩内边缘到承台外边缘的水平距离: 

DB15/T 353.1-2020 建筑消防设施检验规程 第1部分:火灾自动报警系统.pdfc1=c2=Sc+0.5bp=750+546/2=1022mm 

 [β1x*(c2+a1y/2)+β1y*(c1+a1x/2)]*βhp*ft*ho 

=[0.721*(1022+290/2)+1.4*(1022+837/2)]*0.942*1.433*1450 

=5592794N≥Nl=337500N,满足要求。 

 3、承台斜截面受剪承载力计算: 

 (1)X方向斜截面受剪承载力计算: 

扣除承台及其上填土自重后X方向斜截面的最大剪力设计值: 

Vx=Max{N1+N2+N3,N4+N5+N6}=1012500N 

 承台斜截面受剪承载力按下列公式计算: 

 X方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离: 

当λy<0.3时,取λy=0.3 

βy=1.75/(λy+1.0)=1.75/(0.3+1.0)=1.346 

 βhs*βy*ft*bxo*ho=0.862*1.346*1.433*4498*1450=10842890N 

≥Vx=1012500N,满足要求。 

 (2)Y方向斜截面受剪承载力计算: 

扣除承台及其上填土自重后Y方向斜截面的最大剪力设计值: 

Vy=Max{N1+N4,N3+N6}=675000N 

 承台斜截面受剪承载力按下列公式计算: 

 Y方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离: 

βx=1.75/(λx+1.0)=1.75/(0.577+1.0)=1.11 

 βhs*βx*ft*byo*ho=0.862*1.11*1.433*2999*1450=5958264N 

≥Vy=675000N,满足要求。 

 4、柱下局部受压承载力计算: 

局部荷载设计值F=2025000N 

混凝土局部受压面积Al=π*hc^2/4=636173mm 

承台在柱下局部受压时的计算底面积按下列公式计算: 

Ab=(bx+2*c)*(by+2*c) 

圆柱bx=by=Sqr(Al)=798mm 

c=Min{Cx,Cy,bx,by}=Min{1799,1049,798,798}=798mm 

Ab=(798+2*798)*(798+2*798)=5725553mm 

βl=Sqr(Ab/Al)=Sqr(5725553/636173)=3 

 ω*βl*fcc*Al=1.0*3*0.85*14.33*636173=23249016N 

≥F=2025000N,满足要求。 

 5、桩局部受压承载力计算: 

局部荷载设计值F=Nmax+γg*Qgk=337.5+1.35*84.3=451.3kN 

混凝土局部受压面积Al=π*d^2/4=311725mm 

承台在角桩局部受压时的计算底面积按下列公式计算: 

Ab=(bx+2*c)*(by+2*c) 

圆桩bx=by=Sqr(Al)=558mm 

c=Min{Cx,Cy,bx,by}=Min{435,435,558,558}=435mm 

Ab=(558+2*435)*(558+2*435)=2038393mm 

βl=Sqr(Ab/Al)=Sqr(2038393/311725)=2.557 

 ω*βl*fcc*Al=1.0*2.557*0.85*14.33*311725=9710417N 

≥F=451315N,满足要求。 

8.4.2河中提升门架主体结构计算

提升门架采用钢管桁架结构,由8个承台组成整个承重基础,在每个基础上顺桥向立两个Ф920钢管,两根钢管用型钢连接,组成桁架结构。并在主桥的桥面以下部分,上下游的每四个承台上的钢管用钢管连接起来;在桥面以上部分,靠近桥中心线两侧的四个承台上的钢管桩,通过型钢桁架横向和纵向连接,增加侧向稳定性。钢管顶部的连接在不同施工状态下,根据施工功能和受力状态,其顶部的纵横梁布置有所调整,提升人字塔架支腿状态时,以纵桥向为主梁,横桥向为次梁;提升立柱段时以横桥向为主梁,纵桥向为次梁。

门架的提升力最大为单个支腿的重量,如果按平均受力状态考虑的话,卷扬机平均最大提升力为200t,每个主梁的受力为两个对称的200t集中荷载。根据计算,初步确定每组主梁采用桁架截面梁,其中下层边跨桁架梁弦杆采用H482*300H型钢,腹杆采用I36工字钢,其余桁架梁弦杆采用H482*300H型钢,腹杆采用I36工字钢。材质为Q235钢材,采用简支梁结构。

提升门架钢管的承载力计算:

钢管柱选用920×12螺旋管,圆管的回转半径:

i=sqrt(D^2+d^2)/4=sqrt(92^2+89.6^2)/4=32.1㎝

钢管的自由计算长度取37m(从桥面下的最后一个平面连接到人字塔架处的横桥向连接),两端铰接,长细比为

λ’=1*λ=1*3700/32.1=115.26查表φ=0.4624

钢管在横桥向上的回转半径为最小,其单根能够承受的的最大荷载为:

本门架计算在MIDAS中进行建模计算,单个塔腿重382t,一边受力按200t计算,单点受力40t,风荷载按0.5KPa计算,三叉块按90t计算,提升时,单点受力11.25t.提升塔腿时计算结果如图:

工况:顺桥向最大风力,跨中最大吊重状况。最大剪力100.239MPa<215MPa,在下层边桁架梁最边上的斜腹杆处。

工况:横桥向最大风力,跨中最大吊重状况。最大剪力107.244MPa<215MPa,在下层边桁架梁最边上的斜腹杆处。

工况:顺桥向最大风力,跨中最大吊重状况。最大组合应力(轴力+弯矩)124.072MPa,在下层边桁架梁最边上的斜腹杆处。

工况:横桥向最大风力,跨中最大吊重状况。最大组合应力(轴力+弯矩)122.747MPa,在下层边桁架梁最边上的斜腹杆处。

工况:顺桥向最大风力,跨中最大吊重状况。提升桁架梁最大位移2.045cm,在下层边桁架梁中间的竖腹杆处。

工况:横桥向最大风力,跨中最大吊重状况。提升桁架梁最大位移2.045cm,在下层边桁架梁中间的竖腹杆处。

在MIDAS中建模经有限元分析,其应力、位移及整体稳定符合设计要求。岸上提升门架桁架梁结构同河中门架,所以在这里不另外说明了。

8.5河中门架架缆风计算

P=CKqA,A=(1+η+η2+η3)A1*ψ1

计算顺桥向总风载,根据施工设计图上

q=0.613*22*22=296.692N,P=18.55t

P=CKqA,q=0.613*22*22=296.692N,P=12.86t

计算缆风平面角度,根据横竖向风载,与顺桥向平面角度为35度,锚点与缆风连接门架点水平距离按100m计算,高度71m,竖向水平角度为35度。则缆风绳的拉力为27.65t

因为四角都设缆风绳,f=27.65/4cos35°/cos35°=10.3t,

选用φ17.5(6*37)的钢丝绳,破断拉力为18.95t,抗拉强度为1700MPa。

缆风绳锚点预埋锚筋计算:

弯矩M=0.00kN.m,拉力N=103.60kN,剪力V=0.00kN

(3)锚筋总截面面积计算

fc:砼抗压强度设计值,砼为C25,fc=11.90MPa

fy:锚筋抗拉强度设计值,锚筋为HPB235,fy=210.00MPa

t:锚板厚度,t=20mm

d:锚筋直径,d=25mm

z:外层锚筋中心间距,z=150mm

αr:外层锚筋中心间距,锚筋分为三层,αr=0.90

αb:锚板的弯曲变形折减系数,αb=0.6+0.25t/d=0.800

As1=V/(αrαvfy)+N/(0.8αbfy)+M/(1.3αrαbfyz)=770.8mm2

As2=N/(0.8αbfy)+M/(0.4αrαbfyz)=770.8mm2

所需锚筋总截面面积As=max(As1,As2)=770.8mm2

现配锚筋总截面面积As0=6πd2/4=2945.2mm2≥As满足!

ft:砼轴心抗拉强度设计值,砼为C25,ft=1.27MPa

锚固长度la≥0.16dfy/ft=661mm

8.6河中提升门架滑轮组、钢丝绳等计算:

河中提升门架设置8台10t慢动卷扬机,因考虑到卷扬机比较重,提升上去有困难,所以在每个塔脚处提升门架的平台上设置2台10t慢动卷扬机,每个卷扬机由一个导向滑轮通向门架承重梁下的滑轮。每个滑车需承受的拉力为120T,故选用H140×8D的滑车。整个滑车的有效绳数为17根,方向轮个数为1个,示意图如下:

由定滑轮外引出的钢丝绳的受力为SK:

SK=84kN<100kN

选用10t的卷扬机满足要求。

钢丝绳的安全系数取5.0;

F0>84×5=420kN

选用抗拉强度为1700N/mm2,直径为Φ26(6×37)的钢丝绳,其破断拉力为426.5KN,满足要求。

塔腿上端固定拉杆直径的选择:

拉杆采用45号钢,查表得抗拉强度为490MPa,其承受竖向拉力最大为100t:

F拉/A〈490MPa,

A为拉杆截面面积(m2);

考虑到可能有的撞击或者其他因素,取安全系数为5:

A〉5*F拉/490=100*5/490=0.0102m2

R>57mm,所以选择其直径为φ90mm,满足要求。

8.7塔腿整体提升时吊耳、吊杆、插销等强度计算

8.7.1吊耳受力计算

以一肢塔腿提升过程来计算:

由设计图纸可知,对于塔腿上段受力最不利位置是塔腿提升到设计高度,此时吊耳受力包括塔腿的自重以及在后续施工三叉块提升对接时对塔腿造成的撞击偶然荷载。一肢塔腿(包括同时提升的塔脚外露段)的自重为3803.95KN;

偶然荷载为0.5*900=450KN。

F1=G/2+450=3803.95/2+450,F1=2352KN,F2=2127KN

一肢塔腿的上、下均段采用两台卷扬机起吊,所以每台卷扬机受力F为(以最大受力计算):

F=2352/2=1176KN

为偏于安全考虑,在起吊过程中考虑1.1倍的偏载系数,同时,按起重规范要求,应计入1.1倍的冲击系数,故一台卷扬机承受的最大荷载为:

F=1176*1.1*1.1=1423KN

吊耳选用Q345b钢,钢板容许剪应力为155/1.5=103.3MPa,容许压应力为265/1.5=176.7Mpa,容许拉应力为367MPa;吊耳选用钢板厚度t为40mm。

设TM、TC吊耳的圆形中空的直径为R,d为吊耳的圆孔与顶上的最短距离,R取100mm,d取180mm;

1、TM1、TM2吊耳

吊耳的一边板所受的剪力为F0,

F0=1423/2=711.5KN

σ剪力=F0×0.5/(t×d)=49.4MPa<103.3Mpa,满足要求。

σ压=F0/(t×d)=113.4MPa<176.7Mpa,满足要求。

σ拉=F0/S=49.4MPa<367Mpa,满足要求。

2、TM3、TM4吊耳

由于TM3、TM4的受力尺寸均大于TM1、TM2,故不须验证。

吊耳的一边板所受的剪力为F0,

F0=F/2=711.5KN

σ剪力=F0×0.5/(t×d)=49.4MPa<103.3Mpa,满足要求。

σ压=F0/(t×d)=113.4Mpa,<176.7Mpa,满足要求。

σ拉=F0/S=49.4Mpa,<367Mpa,满足要求。

设计荷载:900000*1.1/(2×2×2)=123750N

σ拉=123750/(0.20×0.02)=31Mpa,<367Mpa,满足要求。

σ剪=123750/2×(0.10×0.02)=31MPa<103.3Mpa,满足要求。

σ压=123750/(0.098*0.02=63.14MPa<176.7Mpa,满足要求。

8.7.2焊缝应力计算

本吊耳采用直角对角焊缝,E50型焊条;焊缝应力容许值为180MPa。

σf=N/he×∑Lw,由于TM3、TM4的受力尺寸均大于TM1、TM2,

故,只须验算TM1、TM2即可。

∑Lw=0.6×3×cos30°+0.4×2×3+0.04*2=4.04m,he=hf×0.7071,N=711500N

取焊角高度为15mm;则:σf=16.6Mpa,由:180/16.5=11。

可知,焊缝满足强度和安全的要求。

σf=N/he×∑Lw,∑Lw=0.68×2×2+0.04×2=1.44m,he=hf×0.7071,N=711500N

取焊角高度为15mm;则:σf=46.6Mpa,由:180/46.6=3.86

可知,焊缝满足强度和安全的要求。

σf=N/he×∑Lw,∑Lw=0.44×2=0.88m,he=hf×0.7071,N=123750N

取焊角高度为12mm;则:σf=16.7Mpa,<180Mpa,满足要求。

8.7.3吊杆、插销强度计算

吊杆和插销的选材均为45#钢,容许抗拉强度为598/1.5=465.3MPa;容许抗剪强度为r代表插销直径。

①处的拉应力为:σ拉1=F/(3.14×d2/4)=181.3MPa

②处的拉应力为:σ拉2=F/(t×d)=177.9Mpa,均满足要求。

σ压=F/(t×r)=181.5Mpa,满足要求。

σ剪=F/2×(t×t)=71.1Mpa,满足要求。

σ剪=F/[2×(3.14×r2/4)]=93.4Mpa,满足要求。

σ压=F/(0.04×r)=181.5Mpa,满足要求。

作用在单片桁架梁上的力有4个,单个受力点受力取400kN,则下列计算如下:

单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩

3357543.24230813.482044541.1500357543.24230813.482097324.6448

下层边跨桁架杆件轴力图

经计算,单元7杆段剪力弯矩及轴力最大,即只要单元7杆端节点满足要求。

σ=M/W=300474.368/2520=119.2MPa<215MPa

F=600kN,e=0.15m,hf=10mm,he=7mm

面积:192.0000

周长:392.0000

质心:X:0.0000

惯性矩:X:36864.0000

Y:43648.0000

惯性积:XY:0.0000

旋转半径:X:13.8564

I:36864.0000沿[1.00000.0000]

J:43648.0000沿[0.00001.0000]

W=I/y=36864/25=1475

σf=M/W=61.02MPa

τf=N/A=600000/(4*480*7)=44.64MPa

=75.6Mpa<125MPa

在桁架吊杆固定位置布置双拼HW482*300H型钢,在其两H型钢上翼缘面上设置600*400mm钢板,在吊杆位置开洞,与H型钢围焊。在双拼H型钢跨中加横向加劲板,每隔25cm一道,共设3对。塔腿重约为400t,一端受力为200t,一根吊杆承受100t拉力,同时对吊杆下的短横梁受力即为100t,分配系数取1.2,计算得:

弯矩引起应力:σ=M/W=600000/7780=77.12MPa<205MPa,满足!

剪力引起应力:τ=V/A=600000/29280=20.49MPa<105MPa

只要满足()2+()2+()21

框支-剪力墙结构高层住宅楼施工组织设计(61页).doc受压有约束,=0.44.两加劲肋间距为25cm,梁中平均弯矩为437.5kN*m

=M/W=437.5*1000/(2*2520)=86.8MPa,=f

计算得=0.21,平均剪力为500kN,求得:

τ=V/()=50.28MPa,所以=fv

a/h0=25/452=0.5520.5,0.5521.5

计算得=0.225,所以=f

=1*500*1000/(11*(25+5*15)+0)=139.86MPa

国家电网有限公司安全事故调查规程(国家电网安监[2020]820号 国家电网有限公司2020年12月31日).pdf()2+()2+()2=0.163+0.162+0.423=0.751

所以分配梁设计满足要求。(完)

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