一千吨静载试验堆载法钢平台承载力验算书1Word格式.docx
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平板载荷试验现场
从检测对象与仪器设备的角度看,平板载荷试验由待检地基、加载设备、反力装置、传感器、控制仪器五大部分组成,见图2。
图4
2
三、加载反力装置概述
加载装置由千斤顶构成,通过控制仪器自动加载。
反力装置是指压重平台反力装置,即所谓堆载法、堆重法。
堆载法反力装置由支墩、主梁、次梁、混凝土试块组成。
根据规范要求,试验前必须满足支墩施加的压应力小于地基土的1.5倍承载力特征值,否则应进行局部地基处理。
本计算书对主梁、次梁构成的钢平台进行强度、刚度、稳定性计算,校核其安全性是否满足试验要求。
按最大加载量10000kN计,主要受力参数如下表所示:
表1
受力指标
主梁、次梁均为钢梁,采用Q345B钢材,长均为8m;
第一层试块中,每一块都有两根次梁支承。
主梁、次梁截面均为箱型梁,尺寸如下:
主梁2根,总高度100cm,宽50cm,腹板厚为3.5cm,上下翼缘厚3.5cm;
加劲肋跨中部间距50cm,支座部位间距为80cm。
次梁10根,总高度50cm,宽50cm,腹板厚3cm,上下翼缘厚3cm。
加劲肋间距为50cm。
3
水泥试块尺寸为1m×
1m×
2m,单块重量为5吨。
钢材为Q235。
四、次梁承载力计算
钢平台尺寸为8m×
8m,沿主梁方向上有5个混凝土试块,每个试块由两根次梁支承。
所以,次梁承受的均布荷载为12000kN⨯1m=187.5kN/m,即187.5kN/m。
支座距悬臂端尺8m⨯8m
寸为1m。
次梁受力简图如下图所示。
图5
计算简图
次梁受力的弯矩包络图、剪力包络图如下:
图6
弯矩包络图
4
图7
剪力包络图
取最大弯矩
单片次梁上所承受的最大荷载分为两种工况:
(1)主梁未施加荷载时,次梁为两端悬臂的简支梁;
(2)主梁施加全部荷载时;
工况1情况下:
跨中最大弯矩:
Mmax1ql2187.5*62===843.75kN⋅m88
ql2187.5*12
===93.75kN⋅m22
2=187.5*6=562.5kN2悬臂端最大弯矩:
Mmax2最大剪力为:
Vmax=ql
工况2情况下:
梁跨中最大弯矩:
Mmax1ql1187.5*42=-Nl2=-125⨯3=875kN⋅m222
最大剪力为:
Vmax=625kN
(一)抗弯强度验算
因为受压翼缘b/t=235/30=7.83<13,所以考虑部分塑
5
性。
MyMx875kN⋅m+=+0=147.02MPa≤f=295MPa,满足;
6γxWnxγyWny1.05⨯4.7⨯10
其中,γx=1.05为截面塑性发展系数;
bh2
=5.668⨯106mm3;
次梁的净截面模量:
Wnx=6
(二)抗剪强度验算
跨中处抗剪强度:
V⋅S625⨯1000⨯4.251⨯106
τ===47.35MPa≤fv=170MPa,满足;
9I⋅tw1.87⨯10⨯30
bh2500⨯5002-470⨯4402
==4.25⨯106mm3为次梁计算剪其中,S=88
应力处以上毛截面对中和轴的面积矩,
bh3500⨯5003-470⨯4403
I===1.87⨯109mm4
1212为次梁毛截面惯性
矩,tw=30mm为次梁腹板总厚度。
(三)次梁稳定性验算
由于本次梁的受压翼缘的自由长度与其宽度之比为6000/500=12<13,可不计算次梁的整体稳定性。
(四)次梁的局部稳定性验算
(σσ2τ)+()2+c=0.406≤1;
σ=102.8MPa;
σcrτcrσc.cr
V=47.3MPa;
τcr=fv=170MPa;
tw⨯hwσcr=f=295MPa;
τ=
σc.cr=f=295MPa;
σc=64.1MPa
故次梁的局部稳定性满足要求。
6
五、主梁承载力计算
千斤顶上施加最大试验荷载时,主梁承受最大集中荷载10000kN,主梁承受次梁传递均匀竖向荷载,等效均布荷载为10000kN=1250kN/m。
主梁受力简图、弯矩包络图、剪力包络图8m
与次梁相近。
主梁为2根并排放置。
主梁为箱形截面,高度h=1000mm,宽度b=500mm,翼缘厚度t1=t2=35mm,腹板厚度tw=35mm;
主梁跨中最大弯矩:
Mmaxql21250*82===10000kN⋅m,单根主88
梁上承受最大弯矩为5000kN⋅m;
主梁跨中最大剪力:
2=1250*8=5000kN2,单根主梁上
承受最大剪力为2500kN⋅m
因为受压翼缘b/t=235/30=7.83<13,所以考虑部分塑性。
MyMx5000⨯106
+=+0=223.05MPa≤f=295MPaγxWnxγyWny1.05⨯2.135⨯107,满
足;
γx=1.05为截面塑性发展系数;
Wnx=2.135⨯107mm3。
V⋅S5000⨯1000⨯1.601⨯107
τ===89.05MPa≤fv=170MPa,满足;
I⋅tw1.284⨯1010⨯70
bh2500⨯10002-430⨯9302
==1.601⨯107mm3为主梁计算其中,S=88
7
剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩,
bh3500
10003
430
9303
I
1.284
1010mm4为主梁毛截面惯性矩,1212
tw
70mm为主梁腹板总厚度。
(三)刚度验算
vq
l21250
1000
4000311
,符合;
510l8EIx2
8
2.06
10
102117400
(四)主梁稳定性验算
该主梁h/bo=1000/480=2.08<6,且l1/bo=4000/480=8.33<95(235/fy)=64.7,根据规范要求,该梁可不计算整体稳定性。
(五)
主梁的局部稳定性验算
(
2
)
()2
c
0.61
1;
181.2MPa;
cr
c.cr
V
38.4MPa;
fv
170MPa;
tw
hw
f
295MPa;
c.cr
52.9MPa;
主梁箱形截面受压翼缘无支承宽度和其厚度之比:
bo/t=410/35=11.7<40235
fy=33.0
故主梁的局部稳定性满足要求。
六、结论
综上所述,该套反力装置主、次梁安全性满足最大加载量10000kN(反力12000kN)的试验要求。
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