中铁十三局集团第五工程有限公司二OO八年一月中泉路桥设备有限公司MSS1800型50m上行式移动模架主要结构设计计算第二部分 设计指标第三部分 移动模架造桥机设计荷载第四部分 移动模架造桥机倾覆稳定性检算 第五部分 移动模架造桥机主梁设计计算第六部分 移动模架造桥机模架检算第七部分 吊杆设计计算第一部分 设计文件及参考文献第八部分 走行轮箱轮压计算第九部分 预埋件计算第一部分 设计规范及参考文献起重机设计手册 中国铁道出版社钢结构设计手册（第二版） 中国建筑工业出版社机械设计手册（第四版） 预埋件设计手册 中国建筑工业出版社2、结构验算安全系数钢结构安全系梁：n1.5抗倾覆稳定系梁：n1.53、焊缝容许应力贴角焊缝剪切容许应力：f=120MPa第二部分 设计指标3.1 竖向荷载3.1.1 现浇混凝土荷载 移动模架各施工节段混凝土方量及钢筋重量见下表，混凝土浇筑工况计算时按容重2.6t/m3计算现浇钢筋混凝土自重，混凝土浇筑前工况按预应力及普通钢筋实际重量加载表中L1表示跨内浇筑长度，L2表示悬臂浇筑长度联号 梁段类型 L1（米） L2（米） 现浇 C50混凝土 预应 力及普通钢筋（t） 体积（m3） 重量（t） 第1联 第1施工段（45米） 34.84 10435.33 1132 86.9 第2、3、7施工段（50米） 40 10458.24 1191 84.8 第46施工段（50米） 40 10463.90 1206 82.7 第8施工段（40米） 39.85 358.97 933 65.6 第2联 第1施工段（60米） 49.85 10562.91 1464 106.7 第2、6施工段（50米） 40 10458.24 1191 84.8 第35施工段（50米） 40 10463.90 1206 83.1 第7施工段（47米） 40 7432.81 1125 79.9 第8施工段（35米） 287331.09 861 64.6 第9施工段（25米） 2484231.40 602 45.2 第三部分 移动模架造桥机设计荷载3.1.2 移动模架自重荷载将以下结构重量视为均布荷载：1、3号主梁（双层，24盖板）： q1=2.77 t/m2号主梁（双层，30盖板）： q2=3.16 t/m4号主梁（单层，20盖板）q3=1.73 t/m1号导梁：q4=1.54 t/m2号导梁：q5=1.17 t/m施工临时荷载：q6=0.2t/m（仅13号主梁范围内有，计12.4t）将以下结构重量视为集中荷载：主梁接头ZJ1：3.365 t（共4个）主梁接头ZJ2：1.915 t（共1个）导梁接头DJ： 1.357 t（共2个）前支腿： 15 t中支腿： 15.4 t后支腿： 14.3 t导梁前端鼻架：0.3 t挑梁及吊臂：共30点，每点71.04/30=2.368 t底模：共26点（除墩顶散模），每点32.015/26=1.231 t侧模及翼模：共30点，55.935/30=1.865 t底模架：共26点，61.63/26=2.37 t侧模架：共30点，48.17/30=1.606 t安全走道：共26点，4.89/26=0.188 t内模：按1t/m估算，2.1t/m第三部分 移动模架造桥机设计荷载3.1.3 冲击系数造桥机工作时，每次浇筑的混凝土重量相对于整机自重很小，新浇混凝土的冲击力可忽略不计；造桥机主机走行是由油缸顶推前进，轨道平顺良好，其走行的冲击力可以忽略；支腿重量相对较小，其走行的冲击力也可以忽略不计。
第三部分 移动模架造桥机设计荷载3.2 水平荷载 水平荷载仅考虑风力的影响3.2.1 计算风压工作状态计算风压造桥机走行时的计算风压取7级风的最大风压： q1=25 kg/m2非工作状态计算风压造桥机在非工作状态时，要求支承稳固，此时计算风压取11级风的最大风压： q2=80 kg/m2第三部分 移动模架造桥机设计荷载3.2.2 挑梁、主梁及导梁承受的风荷载（1）横桥向风荷载迎风面积A1=423 m2主梁形状系数C取1.4风压高度变化系数Kh取1.71非工作状态风荷载Pwf1=CKhq2A1=1.41.7180423=81013 kg工作状态风荷载Pwg1=CKhq1A1=1.41.7125423=25316 kg风荷载高度方向作用点在主梁纵移方钢踏面以上2.44m处2）纵桥向风荷载（略）第三部分 移动模架造桥机设计荷载3.2.3模架和模板承受的风荷载（1）模架开启状态横桥向风荷载迎风面积A2=61.512.5+61.511.860.6+3.12.10.615=281 m2 非工作状态风荷载Pwf2=CKhq2A3=1.41.7180281=53817 kg工作状态风荷载Pwg2=CKhq1A3=1.41.7125281=16818 kg风荷载作用点在主梁纵移方钢踏面以下y=3.67m（2）纵桥向风荷载（略）第三部分 移动模架造桥机设计荷载4.1 主梁纵向抗倾覆稳定性检算 造桥机主梁纵向倾覆稳定性最不利情况出现在主梁纵移过程中，取两种不利工况进行纵向抗倾覆稳定性计算。
工况一：中支腿吊挂前移至桥面安装后，整机前移13.8米第四部分 造桥机抗倾覆稳定性检算M倾=3590 t-m，后支腿反力R3=58.45 tM稳=3590+40.258.45=5940 t-mK稳=M稳/M倾=5940/3590=1.651.5 （满足要求）工况二：整机前移13.8m后，中支腿油缸与主梁转换牛腿顶紧，前支腿吊挂至前墩墩顶，但尚未与前墩墩顶预埋件连接M倾=5023 t-m，后支腿反力R3=16.51 tM稳=5023+37.9516.51=5650 t-mK稳=M稳/M倾=5650/5023=1.12后支腿设2根32精轧螺纹钢筋利用桥面吊杆孔进行张紧锚固，如须达到1.5倍的安全系数，则有：M稳=1.5M倾=1.55023=7535 t-m结论：主梁的纵向抗倾覆稳定性满足要求由此精轧螺纹钢筋需提供总拉力T为：M稳=5023+37.95（16.51+T）=7535T=(7535-5023-37.9516.51)/37.95 =49.7 t则单根精轧螺纹钢筋需提供拉力T1=49.7/2=24.85 t由单根32精轧螺纹钢筋（级钢筋）容许外力大于50 t（满足要求）第四部分 造桥机抗倾覆稳定性检算第五部分 移动动模架造桥桥机主梁设计计设计计 算5.1.1 1号、3号主梁截面性质1、3号主梁梁高5580，上下盖板为24厚，材质Q345B（16Mn）。
毛截面面积A=0.30465 m2毛截面惯性矩Ix=1.4553 m4截面绕x轴抗弯模量Wx=0.518 m35.1.2 2号主梁截面性质2号主梁梁高5580，上下盖板为30厚，材质Q345B（16Mn）毛截面面积A=0.3292m2毛截面惯性矩Ix=1.6371 m4截面绕x轴抗弯模量Wxup=0.583 m35.1.3 4号主梁截面性质4号主梁梁高3062，上下盖板为20厚，材质Q345B（16Mn）毛截面面积A=0.1927m2毛截面惯性矩Ix=0.2997 m4截面绕x轴抗弯模量Wxup=0.183 m35.1.4 1号导梁截面性质1号导梁为等截面空腹箱梁，梁高3062，上下盖板为12厚，材质Q345B（16Mn）毛截面面积A=0.1703m2毛截面惯性矩Ix=0.2458 m4截面绕x轴抗弯模量Wxup=0.148 m35.1.5 2号导梁截面性质2号导梁为变 截面空腹箱梁，上下盖板为12厚，材质Q345B（16Mn）始端截面参数同1号导梁末端：毛截面面积A=0.126 m2毛截面惯性矩Ix=0.0577 m4截面绕x轴抗弯模量Wxup=0.064 m35.1 主梁截面性质5.2 主梁钢结构整体稳定性检算5.2.1.检算原则 按两端简支及悬臂的箱形截面受弯构件进行检算。
5.2.2.简支 截面高度h与两腹板间距b0之比h/b0=5580/2000=2.796 按两端简支形式检算受压翼缘的自由长度l1与b0之比 l1/b0=50000/2000=2565 不需计算箱梁整体稳定性5.2.3悬臂按整机前悬臂54.1米形式检算时，需满足下式Mx/（bWx）f式中：Mx移动模架造桥机纵移过程中内主梁最大悬臂弯矩Mx=5023 t-m Wx=0.583 m3b绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数近似取b=0.9f钢材的强度设计值 ，对Q345B钢，f=290MPaMx/（bWx）=5023E5/（0.90.583E7）=95.7 MPa=146腹板应：设置横向加劲肋受压区设置三道纵向加劲肋（包括上下层拼接板）腹板应力情况考察标准截面最大剪力处腹板的平均剪应力 max=Qmax/（2h0h）式中：Qmax=792tmax=792E4/（2545212）=60.5 MPa最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲压应力=My1/Ix式中：M=8609 t-my1=2.747 mIx=1.6371 m4=8609E-22.747/1.6371=144.5 Mpa第五部分 移动动模架造桥桥机主梁设计计设计计 算受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格h1 = =1118 mm实际取h1=800 mm将第一道纵向加劲肋以下，对称于原中性轴的部分视作新梁的腹板，其计算高度为h01=h0-2h1=5452-2800=3852 mm其受压边缘 的弯曲压应力为=（1-2 h1/ h0）=42.4 MPah1 = =2064 mm实际取h1=800mm将第二道纵向加劲肋以下，对称于原中性轴的部分视作新梁的腹板，其计算高度为h02=h01-2h1=3852-2800=2252 mm同理可得,取h1=870mm，则受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格则h2= h02- h1=2252-870=1382 mm =8961200mm按构造确定腹板横向加劲肋（横隔板）的间距0.5h2=691mma2h2=2764mm取a=2100 mm，满足要求。
第五部分 移动动模架造桥桥机主梁设计计设计计 算5.3.2 腹板加劲肋的截面检算横隔板周边宽 度b不小于244mm，板厚=8mmb=244mmh0/30+40=221 mm由b/=30.515故横隔板周边需镶边补 强，镶边 板-8mm100mm横隔板及其镶边 截面对腹板中心的惯性矩Iz=11785 cm43h0h3=2826 cm4Iz3h0h3 （满足要求）腹板纵向加劲肋尺寸-16150 a/h0=210/545.2=0.390.85腹板纵向加劲肋截面对腹板边缘 的惯性矩Iy=1800 cm41.5h0h3=1413 cm4Iy1.5h0h3 （满足要求）第五部分 移动动模架造桥桥机主梁设计计设计计 算5.3.3 受压盖板局部稳定性检算盖板厚度分别为 24和36的两种主梁盖板均配置相同的纵向加劲肋，故仅检 算24主梁受压盖板宽厚比即可盖板自由外伸部分的宽厚比b/=4.4/2.4=1.8312.4 （满足要求）上盖板贴板外伸部分的宽厚比 b/=19.4/3=6.533，须设 置纵向加劲肋设置两道纵向加劲肋，加劲肋截面-16150b0/=63.4/2.4=26.4N=625 t （满足）孔壁承压应力c=5.8E2/（2.42.4）=100.7 MPa N=208 t（满足）孔壁承压应力c=5.8E2/（2.43）=80.6 MPaN=1250 t（满足）孔壁承压应力c=11.6E2/（2.44.6）=105.1 MPaN/3=417 t（满足）第五部分 移动动模架造桥桥机主梁设计计设计计 算（2）腹板接头的设计计 算腹板接头的螺栓每侧166个，双侧腹板共332个。
螺栓的内力单栓抵抗竖向剪力时产 生的双剪内力Tj= Qj/332=713/332=2.15 t（双剪）栓群抵抗腹板分配的弯矩Mf=2233 t-m时，则最外一排螺栓由弯矩产生的双剪内力T1=0.5Mfe1/（niei2）式中：ei螺栓到栓群形心轴的距离 e1最远螺栓到栓群形心轴的距离 ni接头一侧每一排螺栓的数量 T1=0.522332。