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双导梁架桥机的结构计算及应用实例
随着预应力T型梁桥技术的日臻完善,大跨径预应力混凝土T梁在桥梁设计、施工中已日趋增多。S205XX特大桥位于XX省XX市XX镇,为XX区桥梁畅通工程的子项目。桥梁全长1703.94m,桥宽10m;接线全长1839.83米,上部构造主桥采用19*48.5m 预应力钢筋砼T 梁, XX岸引桥采用15*25m预应力钢筋砼T 梁,XX岸引桥采用16*25m预应力钢筋砼T
选择使用安全、高效的T型梁架设方案,对于确保施工安全,保证施工质量,加快施工进度,提高经济效益都至关重要。根据S205XX特大桥的施工特点,同时考虑到工程建设的质量、进度、安全因素等,决定对预制T型梁采用公路钢桁架双导梁架桥机进行架设安装。
架桥机主要技术参数
表1 主要技术参数
最大跨度
50M
运梁车重载速度
4-8M/min
起重能力
160T
运梁车空载速度
8-24M/min
起吊小车提升速度
0.8M/min
斜桥最大角度
45°
起吊小车移动速度
4.5M/min
适应弯桥最小曲率半径
R350
大车移动速度
2.7M/min
运梁车功率(KW)
22
运梁车载重量
80T×2
整机功率(KW)
75
2 架桥机工作原理
2.1基本结构组成:
双导梁架桥机由主梁,起重纵移台车, 端部横联架, 横移道轨方梁(简称轨枕梁), 中、后部支腿, 前、中、后部顶升油缸液压系统和电控系统等部分组成。主梁采用A字形桁架, 造型美观、轻便, 结构刚度大, 稳定性好。
整机各主要部件均采用拼装式,易于拆卸、运输、转移工地,便于技术改造。控制系统增加变频调速可实现动作微调,增加可编程序控制器后,可有效地互锁,限制架桥机在两个坐标方向同时动作,同时在三个坐标方向上都设有机械、电气限位装置,能有效的保证施工安全和满足施工要求。
图1 架桥机的基本结构组成
2.2架梁施工工艺:
铺设轨道→拼装架桥机→前移落支腿→喂梁→天车吊梁→纵向移梁→落梁→横移梁→安装支座→落梁→松绳→结束。
3 架桥机结构计算
作为桁架钢结构的架桥机在设计、制造、施工前应对其构件强度、刚度、稳定性及疲劳强度等进行结构计算。架桥机应具有强度高、挠度小、刚性好、安全系数高的特点,满足相关技术规范及工程生产的要求。
3.1载荷的分类及组合
作用在架桥机结构上的载荷按受力特性可分为基本载荷、附加载荷和特殊载荷。
载荷组合Ⅰ:单独为基本载荷,用于结构件的疲劳强度寿命及电动机功率计算;
载荷组合Ⅱ:基本载荷与附加载荷,用于构件承载能力和工作状态下搞倾覆稳定性验算;
载荷组合Ⅲ:基本载荷与特殊载荷或三类载荷都予以考虑,用于构件的静强度和非工作状态下的抗倾覆稳定性的验算。
在对架桥机整体强度、弹性稳定性的计算时,必须同时满足载荷组合Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3类情况的规定值。
3.2构件材料及其许用应力
架桥机钢桁架结构中,承载构件可以采用普通碳素钢Q235-A、Q235-B、Q235-C或者使用低合金高强度钢16Mn、16MnTi和14MnV等。
表2 结构件材料的安全系数及许用应力
载荷组合类型
安全系数
拉伸、压缩、弯曲许用应力
剪切许用应力
端面承压许用压力
组合Ⅰ
nⅠ=1.50
组合Ⅱ
nⅡ=1.33
组合Ⅲ
nⅢ=1.20
注:当钢材屈强比时,基本许应力。
3. 3结构件的稳定性计算
架桥机的结构件稳定性计算包含整体和局部稳定性两部分。需要对轴心受压构件、单向或双向压弯构件、板和圆柱壳进行稳定性计算。构件的受拉、受压、受弯及受扭的强度结构计算可按力学的相关计算公式进行,除此以外视结构件受力情况还应进行下列内容的计算:
3.3.1局部压应力
(1)
公式中出现的符号付以定义:
:局部压应力,N/mm2;P:集中应力,N;δ:板厚, mm;c:集中应力分布长度,mm;
c=a+2hy, (2)
a:集中载荷作用长度,对车轮取a=50mm;hy:自构件顶面或轨顶到板计算高度上边缘的距离,mm。
3.3.2复合应力
纵梁上弦杆的上翼板承受正应力、剪应力和局部压应力,其复合应力计算为:
(3)
3.3.3单向或双向压弯构件稳定性计算
架桥机纵梁上受力包含有天车水平惯性力、自重力及起吊天车产生的垂直平面的弯矩、横移惯性力以及考虑到横向风载产生的水平面内的弯矩。
在双弯矩作用下的稳定性验算:
(4)
(5)
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