80t吊车及拱肋支架对系杆拱梁体
局部应力验算报告
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目录
1.概述 ............................................................................................................................ 1
1.1.工程概况........................................................................................................... 1
1.1.1.梁部......................................................................................................... 1 1.1.2.拱肋......................................................................................................... 2 1.1.3.横撑和吊杆............................................................................................. 2 1.2.设计荷载说明................................................................................................... 2
1.2.1.恒载......................................................................................................... 2 1.2.2.设计活载................................................................................................. 3 1.2.3.附加力..................................................................................................... 3 1.2.4.特殊荷载................................................................................................. 4 1.2.5.荷载组合................................................................................................. 4 1.3.主要技术参数及适用范围............................................................................... 5 1.4.设计主要采用规范及标准............................................................................... 5 1.5 计算概述.......................................................................................................... 6 1.6 支腿反力计算.................................................................................................. 9 2 吊车支腿最不利工况验算 ..................................................................................... 12
2.1 工况1：单支腿作用于中室顶部正中......................................................... 13
2.1.1 工况1全桥模型加载计算.................................................................. 13 2.1.2 工况1局部模型加载计算.................................................................. 15 2.2 工况2：单支腿作用于边室顶部正中......................................................... 17
2.2.1 工况2全桥模型加载计算.................................................................. 18 2.2.2 工况2局部模型加载计算.................................................................. 20 2.3 工况3：双支腿作用于边室顶部中心线..................................................... 22
2.3.1 工况3全桥模型加载计算.................................................................. 22
I
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2.3.2 工况3局部模型加载计算.................................................................. 24 2.4 最不利工况验算结论.................................................................................... 26 3 吊车支腿放置安全范围计算 ................................................................................. 28
3.1 工况1计算结果............................................................................................ 28 3.2工况2计算结果............................................................................................. 30 3.3 工况3计算结果............................................................................................ 33 3.4 工况4计算结果............................................................................................ 35 3.5 工况5计算结果............................................................................................ 38 3.6 吊车支腿放置位置计算结论........................................................................ 40 4 拱肋支架支点处应力验算 ..................................................................................... 42
4.1 工况1：单支点作用于边室正中................................................................. 43
4.1.1 工况1全桥模型加载计算.................................................................. 43 4.1.2 工况1局部模型加载计算.................................................................. 45 4.2 工况2：两支点作用于边室中心线上......................................................... 47
4.2.1 工况2全桥模型加载计算.................................................................. 48 4.2.2 工况2局部模型加载计算.................................................................. 50 4.3 工况3：四支点作用于边室顶部................................................................. 52
4.3.1 工况3全桥模型加载计算.................................................................. 52 4.3.2 工况3局部模型加载计算.................................................................. 4.4 拱肋支架支点处应力验算结论.................................................................... 56 5 结论 ......................................................................................................................... 57
5.1 吊车支腿放置验算结论................................................................................ 57 5.2 支架放置验算结论........................................................................................ 58
II
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1.概述
1.1.工程概况
本桥为新建xxxxx无砟轨道高速铁路工程，主桥上部结构为144m尼尔森体系简支拱桥。系梁全长148m，计算跨度144m。
图1.1 主桥桥型布置图
1.1.1.梁部
系梁两端采用实心矩形截面，宽19.3m，高3m，两端实心段各长8.5m。普通段采用单箱三室截面，宽18.5m，高3m，长131m。底板、顶板和腹板厚均为35cm。吊点处设横梁，横梁厚度为40~60cm。梁采用单箱三室截面。
图1.2 箱梁横向截面图示
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1.1.2.拱肋
拱肋里面投影高28.52m，钢管拱主肋采用二次抛物线，拱肋面内方程为： y=4*28.8（144x-x2）/1442，拱肋在横桥向内倾8度，采用尼尔森吊杆体系，拱顶处两拱顶中心距8.884m。拱肋横截面采用哑铃型钢管混凝土等截面，截面高度h=4m，钢管直径1.3m，由20mm的钢板卷制而成，拱肋钢管之间用20mm厚的腹板连接。每隔一段距离在圆形钢管内设加劲箍，在两腹板中焊接拉杆，管内灌注C55补偿收缩混凝土。
图1.3 拱肋及横撑横向布置图示
1.1.3.横撑和吊杆
拱肋之间设1道一字撑和6道K撑，一字撑采用外径1.5m的圆形钢管组成，斜撑采用外径0.9m的圆形钢管组成，钢管内均不填充混凝土。
吊杆采用尼尔森体系，在吊杆平面内吊杆水平夹角在50.8度~73.1度之间，横桥向水平夹角为82度，间距8m，两交叉吊杆之间的横向中心距为341mm。全桥共设32对吊杆。
1.2.设计荷载说明
1.2.1.恒载
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1）梁体自重：采用《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）。 钢材容重78.5KN/m3，计入加劲肋重量后模型中拱肋钢管容重乘以系数1.13，计入加劲肋重量后模型中横撑、斜撑钢管容重乘以系数1.08；桥面系混凝土容重按26.5KN/ m3拱肋混凝土重量采用25 KN/m3；
2）二期恒载
本梁二期恒载按照145KN/m设计，如有变化另行计算。 3）混凝土收缩徐变影响
主梁收缩徐变系数按照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB100002.3-2005）进行计算。
4）支座沉降
单支座的不均匀沉降按5mm考虑。 1.2.2.设计活载
1)纵向计算采用ZK标准活载设计。 2)横向计算采用ZK特种活载设计。 3)列车活载动力系数如下： 结构力系数：11（1.44-0.18）。式中L为加载长度（m）。纵向L-0.2计算时L为主梁跨度；横向计算时L为横隔梁跨度。
4)离心力
按《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）第7.2.11条规定办理。 5)横向摇摆力
按《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）第7.2.12条规定办理。 6)人行道荷载 按5KN/m2计算。 1.2.3.附加力
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1)制动力或牵引力 2)风力 3)温度力
a.制作安装及拱肋合拢温度均为14℃±5℃。
b.整体升温：主梁整体升温+25℃，整体降温-30℃；拱肋钢管±10℃；拱肋混凝土±5℃；拱肋横撑钢管、吊杆±15℃考虑。
c.日照温差：左右拱肋之间温差5℃。运营阶段按+15℃，寒潮按-10℃考虑。 1.2.4.特殊荷载
1)施工荷载
本设计考虑了运营车过桥工况及架桥机架设相邻跨简支梁工况。施工荷载按先架后铺的方式检算，抗裂安全系数大于1.1，强度安全系数大于1.8。实际施工如果荷载有变化，施工单文应根据具体施工荷载进行检算，运架梁车通过桥梁时与梁中线最大偏差不超过10cm。当实际运梁设备与设计不符时，应重新检算。
2)地震荷载
按《铁路工程抗震设计规范》（2009年版）（GB50111—2006）规定计算。 1.2.5.荷载组合
分别以主力、主力+附加力进行组合，取最不利组合进行设计，同时就特殊活载进行验算。
1.主力组合：恒载+活载
2.主力组合+附加力组合：1）主力+单线制动力；2）主力+风力； 3.施工阶段荷载组合：
1)自重+收缩徐变+预应力+运梁车+施工期间温度效应 2)自重+收缩徐变+预应力+运架一体机+施工期间温度效应 3)自重+收缩徐变+预应力+架桥机+施工期间温度效应
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1.3.主要技术参数及适用范围
1.线路情况：双线正线，平面位于曲线上，曲线半径8Km，双线间距5.0m。 2.纵坡：位于i=1.5‰的纵坡。 3.设计活载：ZK活载 4.设计速度：350KM/h。
5.限界：《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）规定建筑界限，净高7.25m。 6.轨道类型：CRTS3型无砟轨道，轨顶至梁顶高738mm。 7.地震基本烈度Ⅶ度，动峰值加速度0.1g。
8.环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类型为碳化锈蚀环境T2级。
9.设计使用年限：主体结构在正常养护维修条件下为100年。 10.年平均相对湿度：59%。
1.4.设计主要采用规范及标准
1.《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）
2.《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005） 3.《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
4.《铁路桥涵混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005-2010） 5.《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》（TB10002.4-2005） 6.《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号发布） 7.《铁路工程抗震设计规范》（2009年版）（GB50111 -2006） 8.《铁路混凝土工程施工技术指南》 （铁建设[2010]241号） 9.《铁路钢桥制造规范》(TB 10212-2009)
10．《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011） 11.《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005） 12.《铁路架桥机架梁暂行规程》（铁建设[2006]181号）
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13.《铁路无缝线路设计规范》（TB10015-1012）
14.上述规范的局部修改条文，以及其他相关规范与规程。 参考规范：
15.《钢管混凝土拱桥设计规范》(CECS28：2012)
1.5 计算概述
本桥梁段施工采用满堂支架现浇，由于工期原因，现需要在未进行预应力张拉的混凝土梁上放置吊车进行拱肋吊装，期间满堂支架不拆除，现需要对吊车支腿放置于混凝土梁上对顶板产生的局部应力进行分析计算。
本桥施工中拱肋安装采用支架支撑，支架底部支座放置于未张拉预应力的混凝土梁顶板处也会产生局部应力，在此一并分析计算。
为对吊车支腿及拱肋支架对混凝土梁的局部应力状况进行分析，利用大型通用有限元软件Ansys进行加载验算。建立的模型分为全桥模型和局部模型，两个模型均采用solid45单元建立实体单元模型，材料特性按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）取C55混凝土弹性模量为3.6×104MPa，泊松比0.2。由于满堂支架的存在，有限元模型的边界条件为约束梁底面节点在Y方向(竖向)的自由度，部分节点约束X（纵向）、Y（竖向）、Z（横向）三个方向的自由度。
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图1.4 全桥模型Ansys模型图示
图1.5 局部模型Ansys模型图示
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图1.6 局部模型Ansys单元划分图示
图1.7 局部模型Ansys模型部分单元
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图1.8 Ansys局部模型边界条件
1.6 支腿反力计算
吊装过程如下，初始时吊臂在Y平面内，然后吊臂旋转到X平面内，然后吊机旋转到X平面内，将所有力向旋转中心平移，可以得到等效的集中力F、偏心弯矩M。
32吊臂x旋转中心β4A1
图1.9 计算图示平面图
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RFMQGN图1.10 计算图示立面图
支腿荷载N由两部分组成，N=N1+N2。
第一部分N1由F产生，由于各支腿相对于旋转中心近似对称，可以认为各支腿平均承担，即：N1F。 4第二部分N2由M产生，当吊臂与Y轴成β角度，可分解到X、Y两个平面内，分量为：
MxMsinMyMcos
MxMsin 。2B2BMx由侧面支腿2、3的支反力共同平衡，产生的支反力N2xMy由侧面支腿1、2的支反力共同平衡，产生的支反力N2y支腿2支反力最大，其值为
My2AMcos。 2A10
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N2N2xN2yMsinMcos2B2AM(sincos)(C为A、B中较小值）2CM222 (sincos)2C222M2（sincos45cossin45)2C2Msin(45)2C
可得支腿最大反力计算公式：N
FMsin(45) 42C
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2 吊车支腿最不利工况验算
吊臂位于单支腿上方时，即β=45°时，单支腿承压最大，此时为单支腿最不利状况。另外，当β=0°或β=180°时，前两支腿或后两支腿承重最大，此时为双支腿最不利状况。
当β=45°时，N2取得最大值N2M(C为A、B中较小值）。 2CNmaxN1N2FM(C为A、B中较小值）。42C
吊车自重按68t计算，拱肋自重最大节段为30t，最大工作半径按照5m计算，吊车左右支腿距离A=6m，前后支腿距离B=6m。由此计算可得
NmaxFM306830542.18t442C26
即单支腿最大承重量为42.18t，考虑安全起见，加载计算中按43t加载计算。支腿底部与梁接触面积按40×40cm计算。
当β=0°或β=180°时，前两支腿或后两支腿承重最大，支腿最大承重由下式算得
NmaxFM306830537t 42B426即双支腿最大承重为各37t。支腿底部与梁接触面积也按40×40cm计算
综上所述，最不利工况设置如下：
工况1：单支腿最不利状况下作用于中室顶中部； 工况2：单支腿最不利状况下作用于边室顶中部； 工况3：双支腿最不利状况下作用于边室中部。
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2.1 工况1：单支腿作用于中室顶部正中
最不利加载情况之一为吊车吊臂位于某支腿正上方时，该支腿作用于中室正中位置，故对该工况进行加载计算。加载计算中单支腿最大承重按43t计算。
图2.1 工况1吊车放置位置图示
2.1.1 工况1全桥模型加载计算
首先利用全桥模型对工况1进行加载计算，得到纵向、竖向、横向应力云图如图2.2-2.4所示。
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图2.2 全桥模型工况1纵向应力云图（单位：Pa）
图2.3 全桥模型工况1竖向应力云图（单位：Pa）
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图2.4 全桥模型工况1横向应力云图（单位：Pa）
由全桥模型计算所得应力云图可知，工况1作用下结构纵向最大拉应力3.03MPa，竖向最大拉应力0.MPa，横向最大拉应力3.29MPa，均未超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，但横向最大拉应力已经十分接近抗拉强度极限值，应避免该情况出现。
根据以上计算结果可知，根据全桥模型计算结果，吊车支腿放置于中室顶部正中不安全。
2.1.2 工况1局部模型加载计算
利用ansys局部模型对工况1进行加载计算，可得应力云图如图2.5-2.7所示。
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图2.5 部分模型工况1纵向应力云图（单位：Pa）
图2.6 部分模型工况1竖向应力云图（单位：Pa）
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图2.7 部分模型工况1横向应力云图（单位：Pa）
由局部模型计算所得应力云图可知，工况1作用下纵向最大拉应力4.22MPa，竖向最大拉应力1.03MPa，横向最大拉应力4.77MPa，其中纵向最大拉应力和横向最大拉应力超过了《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
根据以上计算结果可知，根据局部模型计算结果，最不利状况下支腿放置于中室顶部正中不安全。
2.2 工况2：单支腿作用于边室顶部正中
最不利加载情况之一为吊车吊臂位于某支腿正上方时，单支腿作用于边室正中位置，故对该工况进行加载计算。加载计算中单支腿最大承重按43t计算。
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图2.8 工况1吊车放置位置图示
2.2.1 工况2全桥模型加载计算
首先利用全桥模型对工况2进行加载计算，得到纵向、竖向、横向应力云图如图2.9-2.11所示。
图2.9 全桥模型工况2纵向应力云图（单位：Pa）
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图2.10 全桥模型工况2竖向应力云图（单位：Pa）
图2.11 全桥模型工况2横向应力云图（单位：Pa）
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由全桥模型计算所得应力云图可知，工况2作用下结构纵向最大拉应力3.34MPa，竖向最大拉应力0.83MPa，横向最大拉应力3.30MPa。纵向最大拉应力及横向最大拉应力均超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
根据以上计算结果可知，根据全桥模型计算结果，最不利状况下吊车支腿放置于边室顶部正中不安全。 2.2.2 工况2局部模型加载计算
在ansys局部模型上对工况2进行加载，得到纵向、竖向、横向应力云图如图2.12-2.14所示。
图2.12 部分模型工况2纵向应力云图（单位：Pa）
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图2.13 部分模型工况2竖向应力云图（单位：Pa）
图2.14 部分模型工况2横向应力云图（单位：Pa）
工况2加载于ansys部分模型中，由图中可以看出，纵向最大拉应力4.59MPa，竖向最大拉应力1.35MPa，横向最大拉应力4.93MPa，其中纵向最大拉应力和横
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向最大拉应力超过了《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
根据以上计算结果可知，根据局部模型计算结果，最不利状况下支腿放置于中室顶部正中不安全。
2.3 工况3：双支腿作用于边室顶部中心线
最不利加载情况之一为吊车吊臂位于双支腿中间时，双支腿作用于边室中心线上，故对该工况进行加载计算。加载计算中双支腿中单个支腿最大承重按37t计算。
图2.15 工况1吊车放置位置图示
2.3.1 工况3全桥模型加载计算
在ansys全桥模型上对工况3进行加载，即双支腿作用于边室顶部中心线上，得到纵向、竖向、横向应力云图如图2.16-2.18所示。
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图2.16 全桥模型工况3纵向应力云图（单位：Pa）
图2.17 全桥模型工况3竖向应力云图（单位：Pa）
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图2.18 全桥模型工况3横向应力云图（单位：Pa）
由全桥模型计算所得应力云图可知，单支腿30t支撑于箱梁边室顶部即工况2作用下结构纵向最大拉应力1.95MPa，竖向最大拉应力0.79MPa，横向最大拉应力1.70MPa，均未超过铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
根据以上计算结果可知，根据全桥模型计算结果，最不利状况下吊车双支腿放置于边室顶部中心线上安全。 2.3.2 工况3局部模型加载计算
在ansys局部模型上对工况3进行加载，即双支腿作用于边室顶部中心线上，得到纵向、竖向、横向应力云图如图2.19-2.21所示。
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图2.19 部分模型工况3纵向应力云图（单位：Pa）
图2.20 部分模型工况3竖向应力云图（单位：Pa）
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图2.21 部分模型工况3横向应力云图（单位：Pa）
双支腿各30t支撑于箱梁边箱室顶部，由图中可以看出，纵向最大拉应力3.59MPa，竖向最大拉应力1.55MPa，横向最大拉应力4.30MPa，其中纵向最大拉应力和横向最大拉应力均超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
根据局部模型工况3计算结果可知，吊车双支腿放置于边室顶部中心线位置不安全。
2.4 最不利工况验算结论
吊车放置的最不利工况有三个，分别是吊车单支腿放置于中室顶部正中、边室顶部正中，双支腿放置于边室顶部中心线上。三个工况分别利用全桥模型和局部模型加载计算。
1．在全桥模型计算下，工况1、工况2下的纵向、横向最大拉应力均超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中规定的C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明工况1、2下的吊车放置验算均无法通过。工况3下
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的纵向、横向最大拉应力均未超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中规定的C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明工况3下的吊车放置验算通过。
2. 在局部模型计算下，三个工况下纵向、横向最大拉应力均超过了《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中规定的C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明在局部模型计算结果中，最不利工况下，吊车放置不安全。
3. 局部模型计算得到最大拉应力大于全桥模型计算结果，原因在于全桥模型计算下，在未加载的梁段上竖向约束了各节点向上方的位移，而实际中的满堂支架并不能该方向位移，故加载梁段拉应力的大小比实际情况下，而局部模型中的约束条件较为符合实际情况，故全桥模型计算结果大于局部模型。
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3 吊车支腿放置安全范围计算
由以上计算可知，最不利加载下计算结果均不安全。另外，由于局部模型计算结果较全桥模型更符合实际情况，另外为了安全起见，在此对局部模型进行加载计算，从而得出吊车支腿放置的安全位置范围。
考虑将支腿放置位置向箱室中心线两侧各偏移1.5m计算，同样考虑单腿最不利状况和双支腿最不利状况两种。
设置计算工况共5种：
工况1：单支腿最不利状况下放置于中室顶部偏离中心线1.5m的外侧位置； 工况2：单支腿最不利状况下放置于边室顶部向外侧偏离中心线1.5m的位置；
工况3：单支腿最不利状况下放置于边室顶部向内侧偏离中心线1.5m的位置；
工况4：双支腿最不利状况下放置于边室顶部向外侧偏离中心线1m的位置； 工况5：双支腿最不利状况下放置于边室顶部向内侧偏离中心线1m的位置。
3.1 工况1计算结果
利用ansys局部模型计算工况1下的各方向应力，支腿放置处与梁顶面的接触面积按80×80cm计算。该工况吊车放置如图3.1所示。
图3.1 工况1吊车放置位置图示
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图3.2 工况1作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图3.3 工况1作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图3.4 工况1作用下横向应力云图（单位：Pa）
单支腿放置于中室偏离中心线1.5m处的工况下，由图中可以看出，纵向最大拉应力2.13MPa，竖向最大拉应力1.02MPa，横向最大拉应力2.45MPa，其中横向最大拉应力最大，但均未达到《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明该工况下结构安全。
3.2 工况2计算结果
利用ansys局部模型计算工况2下的各方向应力，支腿放置处与梁顶面的接触面积按80×80cm计算。该工况吊车放置如图3.5所示。
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图3.5 工况2吊车放置位置图示
图3.6 工况2作用下纵向应力云图（单位：Pa）
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图3.7 工况2作用下竖向应力云图（单位：Pa）
图3.8 工况二作用下横向应力云图（单位：Pa）
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单支腿放置于边室外向偏离中心线1.5m处的工况下，由图中可以看出，纵向最大拉应力2.84MPa，竖向最大拉应力1.70MPa，横向最大拉应力3.10MPa，其中横向最大拉应力最大，但均未达到《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明该工况下结构安全。
3.3 工况3计算结果
利用ansys局部模型计算工况3下的各方向应力，支腿放置处与梁顶面的接触面积按80×80cm计算。该工况吊车放置如图3.9所示。
图3.9 工况3吊车放置位置图示
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图3.10 工况3作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图3.11 工况3作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图3.12 工况3作用下横向应力云图（单位：Pa）
单支腿放置于边室外向偏离中心线1.5m处的工况下，由图中可以看出，纵向最大拉应力2.83MPa，竖向最大拉应力1.30MPa，横向最大拉应力3.14MPa，其中横向最大拉应力最大，但均未达到《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明该工况下结构安全。
3.4 工况4计算结果
利用ansys局部模型计算工况4下的各方向应力，支腿放置处与梁顶面的接触面积按80×80cm计算。该工况吊车放置如图3.13所示。
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图3.13 工况4吊车放置位置图示
图3.14 工况4作用下纵向应力云图（单位：Pa）
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图3.15 工况4作用下竖向应力云图（单位：Pa）
图3.16 工况4作用下横向应力云图（单位：Pa）
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双支腿放置于边室外向偏离中心线1.5m处的工况下，由图中可以看出，纵向最大拉应力2.19MPa，竖向最大拉应力0.96MPa，横向最大拉应力2.24MPa，其中横向最大拉应力最大，但均未达到《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明该工况下结构安全。
3.5 工况5计算结果
利用ansys局部模型计算工况5下的各方向应力，支腿放置处与梁顶面的接触面积按80×80cm计算。该工况吊车放置如图3.17所示。
图3.17 工况5吊车放置位置图示
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图3.18 工况5作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图3.19 工况5作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图3.20 工况5作用下横向应力云图（单位：Pa）
双支腿放置于边室向内侧偏离中心线1.5m处的工况下，由图中可以看出，纵向最大拉应力2.18MPa，竖向最大拉应力0.88MPa，横向最大拉应力2.27MPa，其中横向最大拉应力最大，但均未达到《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa，说明该工况下结构安全。
3.6 吊车支腿放置位置计算结论
通过上述五个工况的计算，可以确定，箱梁各室的顶部中心线两侧1.5m范围内为支腿放置的不安全范围，如图3.21所示。
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图3.21 箱梁顶吊车支腿放置不安全区域图示
在箱梁顶吊车支腿位置放置不安全区域外，可以放置吊车支腿。
另外，由于支腿与梁顶面接触面积越小，引起的集中应力越大，在放置吊车时，支腿下面应采取垫方木等措施增大吊车荷载在梁上的作用面积，保证面积不小于80×80cm。
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4 拱肋支架支点处应力验算
本工程拱肋采用常规支架法进行安装，即在主跨桥面浇筑完成并完成初张拉后，在桥面上安设拱肋临时支架。
拱肋临时支架全桥共计26个，单侧13个支架，依次分别为拱肋支架1~拱肋支架7，其中拱肋支架1~3的立柱采用φ325*6mm钢管，支架上部的分配横梁采用双拼I40b型工字钢；拱肋支架4~7的立柱采用φ400*8mm钢管，支架上部的分配横梁采用双拼I32b型工字钢，钢管格构支架的水平撑与斜撑均采用［16槽钢。支架与支架采用单根I32b型工字钢（截面竖向放置）沿纵桥向进行连接。拱肋临时钢管格构支架的材料均为Q235材质。
图4.1 拱肋支架布置示意图
拱肋中心线156683500465035005500350073003500595035005050350051311750桥面中心线5247461040263491317131982942图4.2 拱肋支架布置平面图
支架单个最大重量为20t，拱肋拼装段最大重量为30t，在计算中各工况均以最大重量计算，共50t。支架底部有四个支点安装于梁上，各支点承重12.5t，支点与梁接触面积按20×20cm计算。
由于该拱桥结构形式为提篮式拱桥，拱肋支架在靠近支座的两端最靠近梁横
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截面边缘，在跨中位置最靠近桥梁中心线。在跨中位置，支架距离桥梁中心线2.94m，而中室宽度为6m，所以支架放置于两侧的边室上。
因此，对支架底部局部应力计算采用以下工况： 工况1：单支点作用于边室顶部正中 工况2：两支点作用于边室中心线上 工况3：四支点作用于边室顶部 4.1 工况1：单支点作用于边室正中
单支点作用于边室顶部正中，如图4.3所示。
图4.3 工况1支架放置位置图示
4.1.1 工况1全桥模型加载计算
在ansys全桥模型中加载工况1荷载，计算得到纵向、竖向、横向应力云图如下所示。
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图4.4 工况1作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图4.5 工况1作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图4.6 工况1作用下横向应力云图（单位：Pa）
由图中可以看出，纵向最大拉应力1.18MPa，竖向最大拉应力0.27MPa，横向最大拉应力1.12MPa，应力较小。工况1作用下，通过全桥模型计算可知支架放置安全。
4.1.2 工况1局部模型加载计算
在ansys局部模型中加载工况1荷载，计算得到纵向、竖向、横向应力云图如下所示。
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图4.7 工况1作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图4.8 工况1作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图4.9 工况1作用下横向应力云图（单位：Pa）
由图中可以看出，纵向最大拉应力1.34MPa，竖向最大拉应力0.35MPa，横向最大拉应力1.44MPa，应力较小。工况1作用下，通过局部模型计算可知支架放置安全。
4.2 工况2：两支点作用于边室中心线上
两支点作用于边室顶部正中，如图4.10所示。
图4.10 工况2支架放置位置图示
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4.2.1 工况2全桥模型加载计算
在ansys全桥模型中加载工况2荷载，计算得到纵向、竖向、横向应力云图如下所示。
图4.11 工况2作用下纵向应力云图（单位：Pa）
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图4.12 工况2作用下竖向应力云图（单位：Pa）
图4.13 工况2作用下横向应力云图（单位：Pa）
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由图中可以看出，纵向最大拉应力1.08MPa，竖向最大拉应力0.36MPa，横向最大拉应力1.16MPa，应力较小。工况2作用下，通过全桥模型计算可知支架放置安全。
4.2.2 工况2局部模型加载计算
在ansys局部模型中加载工况2荷载，计算得到纵向、竖向、横向应力云图如下所示。
图4.14 工况2作用下纵向应力云图（单位：Pa）
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图4.15 工况2作用下竖向应力云图（单位：Pa）
图4.16 工况2作用下横向应力云图（单位：Pa）
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由图中可以看出，纵向最大拉应力1.24MPa，竖向最大拉应力0.50MPa，横向最大拉应力1.52MPa，应力较小。工况2作用下，通过局部模型计算可知支架放置安全。
4.3 工况3：四支点作用于边室顶部
四支点作用于边室顶部正中，如图4.17所示。
图4.17 工况3支架放置位置图示
4.3.1 工况3全桥模型加载计算
在ansys全桥模型中加载工况3荷载，计算得到纵向、竖向、横向应力云图如下所示。
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图4.18 工况3作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图4.19 工况3作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图4.20 工况3作用下横向应力云图（单位：Pa）
由图中可以看出，纵向最大拉应力1.11MPa，竖向最大拉应力0.MPa，横向最大拉应力1.04MPa，应力较小。工况2作用下，通过全桥模型计算可知支架放置安全。
4.3.2 工况3局部模型加载计算
在ansys局部模型中加载工况3荷载，计算得到纵向、竖向、横向应力云图如下所示。
80t吊车及拱肋支架对梁体局部应力验算报告
图4.21 工况3作用下纵向应力云图（单位：Pa）
图4.22 工况3作用下竖向应力云图（单位：Pa）
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图4.23 支架作用下横向应力云图（单位：Pa）
由图中可以看出，纵向最大拉应力1.39MPa，竖向最大拉应力0.68MPa，横向最大拉应力1.35MPa，应力较小。工况2作用下，通过局部模型计算可知支架放置安全。
4.4 拱肋支架支点处应力验算结论
通过上述验算可知，各工况下纵向、竖向、横向最大拉应力均不超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中规定的C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
说明在支架支点与梁接触面积不小于20×20cm的情况下，不张拉预应力的梁上放置支架并进行拱肋拼装施工是安全的。
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5 结论
5.1 吊车支腿放置验算结论
吊车吊臂位于单支腿上方时，该支腿承压最大，此时单个支腿最大承压43t。当吊臂位于两支腿中间正上方时，吊臂两侧两支腿承重最大，最大承重各37t。
验算中，吊车支腿横向距离按6m计算，支腿沿车长方向距离按6m计算。经过各工况下的计算，可得出以下结论。
1、经过验算，在单支腿承压最大和双支腿承压最大的状况下，最不利放置位置时是不安全的，纵向及横向最大拉应力均较大。
2、梁各室的顶部中心线两侧1.5m范围内为支腿放置的不安全范围，如图5.1所示。在箱梁顶吊车支腿位置放置不安全区域外，可以放置吊车支腿。
图5.1 箱梁顶吊车支腿放置不安全区域图示
3、由于支腿与梁顶面接触面积越小，引起的集中应力越大，在放置吊车时，各支腿下面应采取垫方木、钢板等措施增大吊车荷载在梁上的作用面积，保证梁顶板有效受力面积不小于80×80cm。
4、由验算结果可知，在吊车支腿放置安全范围计算中工况2作用下横向最大拉应力为3.10MPa，工况3作用下横向最大拉应力为3.14MPa，接近极限抗拉强度3.3MPa。所以，在吊车作业过程中，必须在5m工作半径范围内吊装作业。
5、实际作业中吊车支腿放置位置应尽量靠近腹板上方位置。
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6、如果在实际作业中，吊车支腿不得不放置于图5.1所示的不安全范围内，则应当在箱室中对支腿放置正下方位置，用钢管等设施将顶板与底板之间做一支撑，有效支撑面积不小于支腿作用在梁上的受力面积，防止顶板底部出现拉应力过大而造成开裂。 5.2 支架放置验算结论
支架单个最大重量为20t，拱肋拼装节段最大重量为30t，在计算中各工况均以最大重量50t计算。支架底部有四个支点安装于梁上，各支点承重12.5t，支点与梁接触面积按20×20cm计算。
通过验算，全桥模型及局部模型中各工况下纵向、竖向、横向最大拉应力均不超过《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中规定的C55混凝土抗拉强度极限值3.3MPa。
说明在支架支点与梁接触面积不小于20×20cm的情况下，不张拉预应力的梁上放置支架并进行拱肋拼装施工是安全的。
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