防护棚架设计Word文档下载推荐.docx
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剪刀撑设在棚架两端和中间,以抵抗棚架所受纵向荷载。
剪刀撑采用L100X100X10的角钢,并于连系杆高强螺栓连接。
为方便安装,保证安装过程中既有线安全,铺板分成52块,块与块之间由高强螺栓连接。
每块铺板尺寸为1.5MX4.0m,由4mm厚钢板和I10型工字钢组焊而成。
防电板设置在横梁和铺板底面,并分别与横梁、铺板用螺栓连接。
图1棚架总体构造
3.防护棚架设计
3.1.设计规范
《铁路桥涵施工技术规范》(TB10203-2002)
《钢结构设计规范》(GB5007-2003)
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范》(TB1002.3-2005)
《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB1002.5-2005)
《铁路桥涵设计基本规范》(TB1002.1-2005)
《京沪高速铁路设计暂行规定》
《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)
《钢结构高强螺栓连接的设计、施工、及验收规程》(JGJ82-91)
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
3.2.材料
钢材:
Q235B
连接材料:
10.9S级钢结构用高强螺栓联结副
E43XX焊条
3.3.计算荷载
3.3.1.钢材自重78.5KN/m3
3.3.2.棚架顶面均布荷载:
2.5KN/m2。
3.3.3.风荷载:
按《铁路桥涵设计基本规范》,风荷载强度按下式计算
W=K1K2K3W0
其中武汉地区百年一遇的基本风压W0=400Pa
风载体系数K1=1.4
风压高度变化系数K2=1.0
地形、地理条件系数K3=1.0
则风荷载强度W=1.4X1.0X1.0X400=560Pa=0.56KN/m2
3.3.4.坠物冲击荷载:
考虑3kN物体坠落,冲击系数2.0。
3.3.5.气动力:
列车时速250km/h计算,线路中心与棚架水平净距取D=2.5m。
查《京沪高速铁路设计暂行规定》第6.2.26条气动力曲线
水平气动力qh=1.5X0.9=1.35KN/m2
垂直气动力qv=2qh*(7D+30)/100=1.282KN/m2
3.4.荷载组合
组合一:
棚架自重+棚架顶面均布荷载+坠物冲击荷载+风荷载
组合二:
棚架自重+棚架顶面均布荷载+气动力+风荷载,且风荷载与气动力荷载同向叠加。
3.5.结构计算
图2计算图式
图3计算图式三维效果
3.5.1.组合工况一计算结果。
3.5.1.1.总体变形
图4总变形图
由图4可知此防护棚架最大变形位于坠物节点荷载(6KN)处,最大变形为30mm。
3.5.1.2整体稳定性
图5整体稳定性
由图5可得在模态二工况下防护棚架稳定系数为12.9,稳定性满足要求
3.5.1.3纵梁强度
图6纵梁应力图
由图6得纵梁最大应力为60.2Mpa<
[σ]=170Mpa,纵梁强度满足规范要求。
3.5.1.4纵梁刚度
图7纵梁位移
由图7可知纵梁的最大变形位于跨中处为13.4mm,扣除横梁跨中处12mm位移,可得纵梁的最大变形值为1.4mm,相对挠度为1.4/4000=0.0004<
[f/l]=1/150,表明纵梁刚度满足要求
3.5.1.5横梁强度
图8横梁弯曲应力
图9横梁剪应力
由图8、图9可得在工况一作用下横梁最大弯曲应力б=63.6MPa<
[б]=170MPa,最大剪应力τ=22.3MPa<
[τ]=100MPa,横梁强度符合要求。
3.5.1.6横梁刚度
图10横梁变形值
由图10得横梁最大变形为12mm,相对挠度为12/7750=0.0015<
[f/l]=1/150,表明横梁刚度满足要求
3.5.1.7立柱强度、刚度、稳定性演算
图11立柱轴力图
立柱采用HW250X250X9X14型H型钢,其截面数据为
强度计算:
;
故强度满足要求
刚度验算
刚度满足要求
稳定性验算:
由于截面对X轴和Y州同属于b类截面,故由
,查询b类截面轴心受压构件的稳定系数值:
故稳定性满足要求
3.5.1.8支反力
图12反力图
图13混凝土基础立面图
此支架的扩大基础采用的是2.0m×
2.0m×
1.0m混凝土基础,由图12可得该矩形基础所承受的最大垂直反力F1=77.4KN,最大水平反力
。
混凝土矩形基础自重F2=(2×
2×
1)×
26=104KN
因为此棚架的基础埋置深度小于3m,依据《铁路桥涵地基与基础设计规范》得粉砂地基在中密的情况下基本承载力为100kPa,45.4kPa<
100kPa所以基底压应力检算满足要求。
滑动稳定检算
查表得砂粘土、半干硬粘土的基底摩擦系数为0.3
滑动稳定检算满足要求
3.5.2.组合二计算结果。
3.5.2.1.总体变形
图14总变形图
由图14可知此防护棚架在组合工况二作用下最大变形为30mm。
3.5.2.2整体稳定性
图15整体稳定性
由图15可得在模态1工况下防护棚架稳定系数为11.6,稳定性满足要求
3.5.2.3纵梁强度
图16纵梁应力图
由图16得纵梁最大应力为65.6Mpa<
3.5.2.4纵梁刚度
图17纵梁位移
由图17可知纵梁的最大变形位于跨中处为14.8mm,扣除横梁跨中处12.2mm位移,可得纵梁的最大变形值为2.6mm,相对挠度为2.6/4000=0.0007<
3.5.2.5横梁强度
图18横梁弯曲应力
图19横梁剪应力
由图18、图19可得在工况一作用下横梁最大弯曲应力б=66.2MPa<
[б]=170MPa,最大剪应力τ=24.7MPa<
3.5.2.6横梁刚度
图20横梁变形值
由图20得横梁最大变形为12.2mm,相对挠度为12.2/7750=0.0015<
3.5.2.7立柱强度、刚度、稳定性演算
图21立柱轴力图
3.5.2.8支反力
图22反力图
图23混凝土基础立面图
1.0m混凝土基础,由图12可得该矩形基础所承受的最大垂直反力F1=75.5KN,最大水平反力
因为此棚架的基础埋置深度小于3m,依据《铁路桥涵地基与基础设计规范》得粉砂地基在中密的情况下基本承载力为100kPa,44.9kPa<
4.结论。
经计算,此防护棚架在组合工况作用下,强度、刚度、稳定性,及支反力、预埋件均满足相关规范要求。
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