钢箱梁吊装计算书

钢箱梁安装计算书1、设计依据

（1）、《公路桥涵设计通⽤规范》（JTG D60-2004）

（2）、《公路钢筋混凝⼟及预应⼒混凝⼟桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（3）、《公路桥涵钢结构及⽊结构设计规范》（JTJ 025-86）

（4）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）（5）、《公路桥涵施⼯技术规范》（JTGJ F50-2011）2、⽀架设计

2.1、结构分析内容与结论（1）、结构分析内容

依据钢桁⽀架的结构设计构造⼤样图，根据《公路桥涵钢结构及⽊结构设计规范》（JTJ 025-86）和《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）的要求，施⼯阶段考虑了钢桁临时⽀架结构⾃重、施⼯机具和⼈群临时荷载，以及钢箱梁节段吊装安置施⼯全过程作⽤于⽀架上的最不利荷载，分析计算施⼯阶段最不利荷载作⽤下钢桁⽀架构件的应⼒和内⼒值、⽀架⽔平位移、基础⽀撑反⼒值和钢桁⽀架屈曲稳定系数。（2）、结构分析结论

在短暂状况下，钢桁⽀架结构⾃重、施⼯机具和⼈群荷载，以及公路钢结构箱梁节段最不利值作⽤下，钢桁⽀架的

φ400x8mm钢管⽴柱、16#槽钢⽔平连杆和斜杆应⼒均满⾜规范要求；32#⼯字钢弯曲应⼒满⾜规范要求；钢桁⽀架的屈曲稳定系数满⾜规范要求。2.2、⽀架结构及材料

依据钢箱梁安装⼯程的特点，设计了钢桁⽀架，⽀架的尺⼨位置根据匝道钢箱梁的分段和钢箱梁的断⾯尺⼨确定。本⼯程根据钢箱梁梁底宽尺⼨确定2种⽀架，根据梁段的重量，最⼤分段重量在A匝道22～23#墩跨和C匝道2～3#墩跨，⽀架计算按照最不利状态取此部位⽀架计算。2.2.1、⽀架结构

钢桁⽀架的⽴柱采⽤10根φ400x8mm圆钢管，纵桥向设置2根，间距为3.0m；横桥向设置5根，间距分别为3.5m和2.25m，其平⾯尺⼨11.5x3.0m。相邻钢管间设置16#槽钢的⼀道斜撑；钢管的⽔平加劲杆采⽤16#槽钢，竖向间距为3.0m。圆钢管⽀架顶横桥向设置两道长9.0m的2x32#⼯字钢，钢桁⽀架构造尺⼨如图2.1所⽰。

图2.1钢桁⽀架构造⽰意图2.2.2、材料特性和容许值（1）、材料特性

钢管⽴柱、16#槽钢和⼯字钢组成的⽀架材料均为Q235钢；依据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）第3.4.1条，钢材材料特性如表2.3.1所⽰。表2.2.1 钢材的材料特性

（2）、规范容许值①、短暂状况的应⼒

依据《公路桥涵钢结构及⽊结构设计规范》（JTJ 025-86）第1.2.5条，施⼯阶段在钢桁⽀架结构⾃重、施⼯机具和⼈群荷载，以及节段钢拱和钢系梁吊装安置施⼯全过程的最不利荷载作⽤下，钢结构容许应⼒如表2.3.2所⽰。表2.3.2 Q235钢材的容许应⼒（MPa ）

②、钢桁⽀架⽔平位移

依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A 第A.2.1条，钢桁⽀架结构柱顶⽔平位移最⼤值H/500=12000/500=24mm。

③、稳定系数

依据《公路桥涵钢结构及⽊结构设计规范》（JTJ 025-86）第1.2.12条，钢桁⽀架应具有必要的纵横向刚度，施⼯过程中应保证横向和纵向的倾覆稳定性。稳定系数应不⼩于4.0。 2.2.3、作⽤⼒取值（1）、作⽤（荷载）取值

永久作⽤：钢桁⽀架结构的⾃重计算采⽤容重3/5.78m kN ；

依据设计单位提供的钢箱梁结构设计图纸，考虑施⼯机具和⼈群荷载等因素，同时根据纵桥向钢桁⽀架布置的间距，其⽀架顶部考虑施⼯机具和⼈群荷载的单跨钢结构箱梁重量见表2.4.1。表2.4.1 考虑施⼯机具和⼈群荷载等因素的钢结构箱梁重量（kN ）

（2）、作⽤效应组合

根据《公路桥涵设计通⽤规范》（JTG D60-2004）和《公路钢筋混凝⼟及预应⼒混凝⼟桥涵设计规范》（JTG D62-2004）的要求，钢桁⽀架结构属于施⼯阶段临时⽀撑系统，因此按短暂状况进⾏构件的应⼒、变形和屈曲稳定验算。施⼯荷载除了有特别规定外均采⽤标准值。不同类型荷载组合时不考虑荷载组合系数。施⼯阶段的钢桁⽀架纵横向稳定计算，其构件⾃重效应分项系数取1.2，附加的其他荷载效应分项系数取1.4。3、钢箱梁⽀架计算分析

3.1、计算模型

采⽤有限元分析软件Midas/Civil 2011对钢箱梁⽀架进⾏分析，建⽴计算模型如图3.1.1所⽰。

图3.1.1 钢箱梁⽀架计算模型图3.2、外荷载作⽤

依据表2.4.1按集中⼒作⽤于钢箱梁⽀架的两道横桥向2x32#⼯字钢和纵桥向单根32#⼯字钢，内侧横桥向2x32#⼯字钢单个集中荷载60*1.4/3=28T，外侧横桥向2x32#⼯字钢单个集中荷载70*1.4/3=33T，纵桥向单根32#⼯字钢单个集中荷载考虑5T，如图3.2.1所⽰。

图3.2.1 2x32#⼯字钢上集中荷载⽰意图3.3.1、变形分析

⽀架竖向变位如图3.3.1所⽰。

图3.3.1 竖向变形（mm）⽀架最⼤竖向变位为2.8mm。3.3.2、钢管⽀承点反⼒分析

钢管⽀承点竖向反⼒值如图3.3.2所⽰。

图3.3.2 竖向反⼒（kN）钢管⽀承点最⼤竖向反⼒为663kN。⽀架应⼒如图3.3.3所⽰。

图3.3.3 ⽀架应⼒包络图（MPa）

⽀架的结构包络应⼒为-68.1MPa～31.7MPa。4、⽀架基础4.1、⽀架基础设计

经过对该地区地质报告的分析和现场的勘察,同时为了避免破坏地下管线，本⼯程的⽀架基础全部采⽤扩⼤基础的⽅案。进场后,根据钢箱梁安装吊车、运梁车的需要,在总包⽅协助下进⾏现场场地平整硬化,并准确定出临时⽀架及基础的具体位置。⽀架为钢管格构柱⽀架，搭设⽀架基础位置在原有道路上和原状⼟上两种。基础具体尺⼨见⽀架搭设平⾯图（见附图），浇注C30砼条形基础，尺⼨长9m*宽1m*⾼0.5m和长12.5m*宽1m*⾼0.5m内配钢筋￠12＠250双向布置砼基础。另外，钢管位置顶部预埋500*500*16mm的钢板，与⽀撑钢管焊接固定。

4.2、⽀架基础验算（1）、钢箱梁重量

根据施⼯组织⽅案中⽀架墩的纵、横向位置，按计算跨径20m 的简⽀梁计算，由于箱梁最⼤重量约为240t ，在长12.5m 的基础上。⽀架需承受⼀半120t 的重量。单根条形基础承受的钢箱梁最⼤反⼒1200/2=600KN 。（2）、钢管型钢⽀架重量

由钢管型钢⽀架形式计算⾃可得钢管型钢⽀架传给砼基础的最⼤反⼒为78*5*10*1.6=6240kg=62.4KN 。（3）、⼈群及施⼯荷载

按规范取1.0kN/m2，则⼈群及施⼯荷载总重为1×12.5×20=250kN 。同时，根据箱梁节段重量的横向分配⽐例，⼈群及施⼯荷载为250/4=62.5kN 。（4）、 独⽴基础重量

1×12.5×0.5×26kN/m3=162.5kN 。

独⽴基础受⼒最⼤总和为：600+62.4+62.5+162.5=887.4kN 。 基底最⼤应⼒设计值应同时满⾜下列计算公式：][a f A Np ≤=][maxa R yy

x x f W M W M A N p γ≤++=

将数据代⼊计算公式可得基底平均压应⼒为：887.4/12.5=71kPa<110kPa 。临时⽀架基础剖⾯图临时⽀架基础剖⾯图临时⽀架基础平⾯图

考虑原为原有道路地⾯或在地⾯以下30cm 厚范围内进⾏灰⼟或建筑垃圾处理，使地基应⼒扩散，按34度⾓计算，实际受⼒⾯积为1.4×12.9m ，此时基底平均压应⼒为887.4/（1.4*12.9）=50kPa<110kPa 。满⾜规范要求。 4.3、扩⼤基础沉降计算取承受最⼤反⼒独⽴扩⼤基础进⾏计算。 由上节计算可知，基底处最⼤压应⼒均71kPa 。

以A 匝道22号墩处钻孔桩为陆地扩⼤基础计算参考地质资料，计算如下： 基底附加应⼒：p0=100kPa沉降计算范围内压缩模量的当量值s E=4.923

沉降计算经验系数：s ≈0.908

由上表计算结果可知，临时钢筋砼⽀墩基础沉降为23.84mm 。

本⼯程⽀架为钢格构⽀架，钢构件间全部采⽤焊接连接，⽀架本⾝⽆弹性变形和⾮弹性变形，对⽀架的预压主要为消除基础沉降。钢箱梁安装⽀架的预压采⽤钢箱梁⾃压重的⽅法，即钢箱梁吊装与⽀架上，待沉降稳定后在利⽤千⽄顶调节钢箱梁标⾼⾄符合设计要求，后再进⾏钢箱梁对接缝的焊接。 5、吊⽿、钢丝绳、卸扣的选择

根据梁的截⾯尺⼨、分段的长短和吊装⼯况，选择⽤4个吊⽿起吊。吊⽿设在钢梁纵横板交点处，端部⽤钢板加强，保证局吊部稳定，吊⽿采⽤坡⼝焊接。

5.1、吊⽿强度验算 5.1.1、吊⽿选择

吊⽿选择25吨吊⽿，，材质为Q345B 钢，主板厚25mm ，外侧加强侧板厚12mm 。

5.1.2、吊⽿强度核算

4个吊⽿：最重段按70吨计算，分项系数取1.1，动⼒系数取1.2，钢丝绳夹⾓最⼤按60度计算，各设置了4个吊⽿。每个吊⽿所承受的拉⼒为：

KN N 4.261)2/34/(8.92.11.170==

经上述计算，当采⽤4个吊⽿进⾏吊装时单个吊⽿承受的拉⼒为261.4KN ，

由于吊装时钢丝绳⾓度⼤于60度，因此吊⽿主要承受竖向拉⼒引起的剪应⼒， 受剪截⾯积为： A=20*200=4000mm2吊⽿承受的剪应⼒为：

F=261.4*1000/4000=65.35N/mm25.1.3、吊⽿⾓焊缝应⼒校核⾓焊缝⾯积：计算公式 2m

336012140*2m A =?= ⾓焊缝的拉应⼒：

计算公式 M P a A F v a 4.67)33602/(310004.261/=??==σ

⾓焊缝的剪应⼒：

计算公式 MPa A F h a 3.39)33602/(10001.264/=??==τ 组合应⼒：计算公式 MPa a a a02.78)(2

/122=+=τσσ ⾓焊缝的许⽤应⼒：

计算公式 MPa 1402007.0][7.0=?=?l σ ⾓焊缝应⼒满⾜要求。 3.7.3、钢丝绳选择 本⼯程最⼤重量节段70T 钢丝绳强度计算（起吊点4个） 根据钢丝绳允许拉⼒计算公式S=P/K 钢丝绳作吊索使⽤取安全系数K=8

钢丝绳允许拉⼒S=70/4/cos （60/2）=20.21t=202.1KN 计算钢丝绳破断拉⼒P ＝S*K=202.1*8=1616.8KN 查钢丝绳技术表选⽤以下标准的钢丝绳：

6*37（股1+6+12+18），抗拉强度1850Mpa ，直径56mm 的钢丝绳换算系数（6×37）=0.82

查表得钢丝绳破断拉⼒P=ΣN *α =2175*0.82=17833.5KN＞1616.8KN3.7.4、卡环卸甲计算：

考虑起吊钢箱梁节段最⼤重量为70t，由4个卡环卸甲扣钢丝绳吊起，进⾏计算。Fg=G/4cosβ=700KN/4*cos30°=202KN根据卸甲的允许荷载公式 [Fk]≈3.5d2 202≈3.5 d2 d≈7.6cm即取销⼦为7.6cm以上的卸甲作为吊装联结使⽤（取25t的卸甲）。