钢平台受力计算
一、 钢平台结构形式
平台纵向长27。8m,横向宽21。85m,结构自下而上分别为:钢管桩(纵4。1m×横5.0m布置,横纵设剪刀撑联结),Ⅰ45型工字钢纵梁(原为单根,建议改用双拼),Ⅰ25型工字钢横梁(间距原来为60cm,建议改用45cm),平台面为Ⅰ16型工字钢(间距30cm)和8mm厚钢板。
二、 沿横向行进时(最不利工况)
㈠、Ⅰ25型工字钢横梁验算
1、 上部恒载(按4。1m宽度计)
⑴、8mm厚钢板:4.1×5×0.008×7.85×10/1000=12。874kN
⑵、Ⅰ16型工字钢:17×4。1×20。5×10/1000=14。2 kN
⑶、Ⅰ25型工字钢:9×5×38.1×10/1000=17。145 kN
2、 活载
⑴、60t混凝土罐车(荷载形式如图1所示);⑵、人群荷载不计.
图13、 内力计算
⑴、混凝土罐车:
满载时重为60t(即600 kN),按简支计算,其最不利荷载分布入图2及图3所示:
工况一:图2工况二:图3剪力:
工况一:AB跨对A点取矩得 QB1=60×2.8/5=33。6 kN
BC跨对C点取矩得 QB2=270 kN
从而有QB=270+33。6=303。6 kN
工况二:AB、BC跨对A、C点取矩得 QB1= QB2=270×4。3/5=232.2 kN
AB跨对A点取矩得 QB3=60×0。3/5=3。6 kN
从而有QB=232。2×2+3。6=468 kN
故Qmax=468 kN
跨中弯矩:Mmax=270×1。8=486kN×m
挠度:fmax=Pal2(3—4a2/ l2)/(24EI)
=270×1。8×52×(3—1。82/52)×103/(24×2。1×9×5020)
=13.2mm<5000/250=20mm
⑵、恒载
按等跨简支梁计算:
q=8.86kn/m图4q=(12。874+14.2+17。145)/5=8。86kn/m
从而有
剪力:Qmax=8。86×5/2=22。15 kN(支点处)
弯矩:Mmax=8.86×52/8=27.7kN×m(跨中)
挠度:fmax=5×8。86×54×103/(384×2×9×5020)=0.8mm
⑶、恒载+混凝土罐车组合
Mmax=1。1×27.7+1.4×486=711 kN×m,
Qmax=1.1×22。15+1.4×468=680kn,从而有
σ=711×103/(9×402)=197n/mm2〈215 n/mm2(满足)
τ=680×2.307×104/(9×5020×8)=43。4 n/mm2<125 n/mm2(满足)
f=1。1×0.8+1。4×13.2=19.4mm<5000/250=20mm(满足)
㈡、Ⅰ45型工字钢纵梁验算
依据工况二考虑荷载传递(最不利)
QG=(12。874+14。2+17.145+3。3)/4。1=11。6kn/m
(QG=(12。874+14.2+17。145+6。593)/4.1=12。5kn/m)
QQ=468/4。1=115kn/m(近似等效为均布荷载)
从而
q=1。1×11.6+1。4×115=174kn/m
(q=1。1×12。5+1。4×115=175kn/m)
(175kn/m)图5
剪力:Q=174×4。1/2=356.7kn(Q=175×4。1/2=358。75kn)
弯矩:M=174×4。12/8=366kn×m(M=175×4.12/8=368kn×m),
故有
σ=366×103/1430=256n/mm2>215 n/mm2(不满足)
建议改为双拼Ⅰ45型工字钢
σ=368×103/(1430×2)=129n/mm2〉215 n/mm2(满足)
τ=358.75×3.371×104/(11。5×32240×2)
=16.4 n/mm2<125 n/mm2(满足)
f=5×175×4。14×103/(384×2×2×32240)
=5.0mm<4100/250=16.4mm(满足)
三、 沿纵向行进时(经验算均满足)
㈠、Ⅰ45型工字钢横梁验算
1、 上部恒载(按5.0m宽度计)
⑴、8mm厚钢板:4。1×5×0。008×7。85×10/1000=12。874kN
⑵、Ⅰ16型工字钢:17×4。1×20。5×10/1000=14。2 kN
⑶、Ⅰ25型工字钢:9×5×38.1×10/1000=17。145 kN
⑷、Ⅰ45型工字钢:4×4.1×80。4×10/1000=13。2 kN
2、 活载
⑴、60t混凝土罐车(荷载形式如图1所示);⑵、人群荷载不计.
图13、 内力计算
⑴、混凝土罐车:
满载时重为60t(即600 kN),按简支计算,其最不利荷载分布入图2及图3所示:
工况一:图2工况二:图3剪力:
工况一:AB跨对A点取矩得 QB1=60×1。45/5=21.22 kN
BC跨对C点取矩得 QB2=270 kN
从而有QB=270+21。22=291.22 kN
工况二:AB、BC跨对A、C点取矩得 QB1= QB2=270×3.4/4。从而有QB=224×2=448 kN
故Qmax=448 kN
跨中弯矩:Mmax=270×1.35=365kN×m
1=224 kN
挠度:fmax=Pal2(3—4a2/ l2)/(24EI)
=270×1。35×4。12×(3—4×1。352/4。12)×103/(24×2。1×4×32240)=2。5mm
⑵、恒载
按等跨简支梁计算:
q=14.0kn/m图4
q=(12。874+14。2+17。145+13。2)/4.1=14.0kn/m
从而有
剪力:Qmax=14。0×4。1/2=28。7 kN(支点处)
弯矩:Mmax=14。0×4。12/8=29。5kN×m(跨中)
挠度:fmax=5×14.0×4.14×103/(384×2×4×32240)=0。2mm
⑶、恒载+混凝土罐车组合
Mmax=1。1×29。5+1。4×365=543.45 kN×m,
Qmax=1.1×28.7+1。4×448=658.77kn,从而有
σ=543。45×103/(4×1430)=95n/mm2<215 n/mm2(满足)
τ=658。77×3。371×104/(4×32240×11。5)=15.0 n/mm2〈125 n/mm2(满足)
f=1。1×0。2+1。4×2。5=3。8mm〈5000/250=20mm(满足)
㈡、Ⅰ25型工字钢纵梁验算
计算跨径l=5。0m,采用Ⅰ25型工字钢
E=2×105n/mm2,I=5020cm4,W=402cm3,Sx=2。307×105mm2
荷载分布如图:P=180kn,q=10。5kn/m,分布宽度为1.8m
q=10.5kn/mP=180kn图5剪力:Q=99。45kn
弯矩:M=180×5/4+10.5×1。82/8=230 kN×m,故有
σ=230×103/(9*402)=n/mm2〈215 n/mm2(满足)
τ=99。45×2。307×104/(9×5020×8)
=6。4 n/mm2<125 n/mm2(满足)
f1=Pl3/(48EI)=180*53*103/(9*48*2.1*5020)=5.0mm
f2=qcl3(8-4r2+r3)/(384EI)
=10。5*1。8*53*(8-4*0.362+0。363)*103/(384*2。1*9*5020)
=0.5mm
故有 f=5+0.5=5.5mm<5000/250=20mm(满足)