菱形挂篮计算书Word格式.docx

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8、支点反力37

9、吊带受力37

六、销子计算38

七、挂篮浇筑时的抗倾覆计算38

八、空载行走时计算39

九、挂篮计算结果汇总40

涪丰石黑竹林大桥主桥挂篮设计计算书

一、工程概况

涪丰石黑竹林大桥主桥采用80+150+80米变截面预应力混凝土连续刚构。

单幅桥宽11.75米，翼缘板悬臂长2.625米，箱梁底宽6.5m；

根部梁高9m，跨中梁高3.5m，箱梁采用直腹板，箱梁腹板厚度0#块100cm，1～8#梁段为70cm，10～14#梁段为60cm，16～20#梁段为50cm，现浇段腹板厚度为10cm。

跨中及合拢段底板厚度0.32m，根部底板厚度1.2m，箱梁顶板厚度0#块为0.8m，其余为0.30m；

0号块长13m，悬臂浇筑块划分为（2.5+5×

3＋8×

4＋4×

4.5）m，边、中跨合拢段长2m，边跨现浇段长8.75m，最大块件重量190吨。

历年最大风速31.5m/s。

箱梁采用三向预应力结构。

竖向预应力设在各梁段腹板处，每侧腹板横向设2根，纵向基准间距50cm。

横、竖向预应力滞后4个梁段张拉。

不平衡重不得超过一个底板的重量。

本桥挂篮用包树挂篮改制，原包树项目箱梁单幅桥宽13.75米，翼缘板悬臂长3.3米，箱梁底宽7.15m；

根部梁高8.5m，跨中梁高3.8m，0号块长10m，悬臂浇筑块划分为（8×

3＋5×

4＋5×

5）m，最大块件重量182吨。

二、设计依据

1、重庆涪陵至丰都高速公路第A1标黑竹林大桥两阶段施工图设计

2、《钢结构设计手册》（第二版）——中国建筑工业出版社；

3、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86）——人民交通出版社；

4、《热轧H型钢设计应用手册》冶金部建筑研究总院——中国计划出版社；

5、《建筑结构静力计算手册》——中国建筑工业出版社；

6、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）——人民交通出版社。

三、主要控制计算参数

1、取箱梁C50＃砼的自重取值为2.6t/m，块段悬浇时考虑1.05的涨模系数；

2、精轧螺纹粗钢筋选用标准强度为785Mpa，直径为φ32mm。

3、挂篮结构采用A3钢，其轴向允许应力[σ]＝140Mpa，[σw]＝145Mpa，[τ]＝85Mpa，节点销子的孔壁承压应力为210Mpa，节点销子的弯应力为240Mpa。

4、销棒选用45＃钢，其轴向允许应力[σ]＝210Mpa，[σw]＝220Mpa，[τ]＝125Mpa，节点销子的弯应力为360Mpa。

5、吊带选用16Mn钢，其轴向允许应力[σ]＝200Mpa，[σw]＝210Mpa，[τ]＝120Mpa，节点销子的孔壁承压应力为300Mpa，节点销子的弯应力为340Mpa。

6、施工荷载、振捣荷载取4.0Kpa。

四、挂篮结构

本挂篮采用原包树项目新加工挂篮改制。

挂篮主要结构为：

底篮系统、悬吊系统、后锚系统、行走系统、模板系统等如下图。

1、底篮系统

底篮系统包括底篮前、后横梁、底篮纵梁。

底篮前后横梁为两根工钢焊接。

底篮纵梁采桁架，桁架高100cm，纵梁与横梁之间通过螺栓进行联接。

纵梁上弦为1根I22a，其余杆件为2根[10，各杆件通过焊接连接。

2、悬吊系统

底篮前、后横梁的吊带均为Q345钢，箱内锚带厚4cm，前吊带厚3cm，翼缘板吊带厚2cm。

箱内吊带销子直径为8.5cm，材质为45＃钢，表面须经过热处理，HRC35-42。

其余吊带销子直径为7cm。

3、主桁结构

主桁为菱形结构，由弦杆和节点板组成，杆件采用2[32a型钢热轧普通槽钢，两排型钢对口焊接成整体。

4、后锚系统和行走系统

后锚系统主要由后锚扁担梁、底座、底端锚固梁。

施工时在箱梁翼缘板及顶板处预留孔进行锚固，也可利用竖向预应力筋进行锚固。

行走系统主要由行走轨道、锚固梁、枕梁组成。

5、模板系统

模板系统包括底板模板、翼缘板及箱外侧模板、箱内模板等。

翼缘板及箱外侧模板、箱内模板均悬吊于已浇块段和上前横梁上进行浇注；

挂篮行走时翼缘板模板前端悬于上前横梁、后端悬挂于已浇块上滑移与挂篮同步行走，而内模后走。

五、计算

（一）、荷载计算

1、箱梁截面如下图2（以1#块后断面示意）

图2

箱梁各截面参数见下表1：

表1

块段编号

1#

2#

6#

7#

14#

15#

18#

块段长度

2.5

3

4

4.5

箱梁混凝土（m3）

57.2

66.4

57.4

73.4

52.3

55.8

51.5

梁高H（m）

（后/前）

8.86/8.518

8.518/8.119

7.011/6.67

6.67/6.24

4.254/4.03

4.03/3.821

3.547/3.5

底板厚D2（cm）

0.983/0.94

0.94/0.891

0.754/0.712

0.712/0.659

0.413/0.386

0.386/0.36

0.326/0.32

腹板厚D1（cm）

0.7

0.6

0.6/0.5

0.5

顶板厚度cm

0.3

2、各块段混凝土自重计算

箱梁截面分块如下图进行计算

1#块计算如下，其余各块段汇总见表1。

AI=1.4175m2

AⅡ=6.1278m2

AⅢ=4.9937m2

AⅣ=2.7m2

GⅠ=1.05×

2.6×

2.5×

AI=9.6744t

GⅡ=1.05×

AⅡ=41.822t

GⅢ=1.05×

AⅢ=34.082t

GⅣ=1.05×

AⅣ=18.4275t

∑G=2（GⅠ+GⅡ）+GⅢ+GⅣ=155.5023t

3、模板荷载

底板按90Kg/m2计算，重量为：

5.1×

4.9×

90=2249.1Kg=2.25t

顶板按120Kg/m2计算，重量为：

120=2998.8Kg=3t

腹板按100Kg/m2计算，重量为：

14.66×

100=7183.4Kg=7.18t

翼缘板按190Kg/m2计算，重量为：

2.625×

190=2443.8Kg=2.44t

模板总重：

2.25+3+2×

7.18+2×

2.44=24.49t

4、施工荷载及振捣荷载

施工荷载及振捣荷载按4Kpa计算。

5、各块段荷载汇总

表2各控制块段荷载汇总表

块段

位置

混凝土（t）G1

模板G2（t）

施工等G3（t）

合计（t）

1块

2.5m

单侧腹板纵梁（4片）

41.822

7.18

1

50.002

底板纵梁（6片）

34.082

2.25

5.1

41.432

顶板纵梁（2片）

18.428

1.53

25.058

单侧翼缘板纵梁（2片）

9.675

2.44

2.625

14.74

总荷载

155.504

23.02

17.45

195.974

2#块

3m

48.063

1.2

56.443

42.0

6.12

50.37

22.12

29.77

11.61

3.15

17.2

183.466

20.94

227.426

6#块

39.589

5.48

46.269

34.37

42.74

158.888

19.62

191.528

7#块

4m

49.839

1.6

56.919

38.177

8.16

48.587

29.493

39.183

15.48

4.2

198.308

27.92

245.848

14#块

27.564

4.8

33.946

25.087

35.497

31.486

41.176

142.661

18.26

188.841

15#块

4.5m

26.963

1.5

33.263

26.956

9.1

38.306

36.584

47.214

17.415

24.355

152.296

30.2

200.756

（二）、1#块计算结果如下

1、变形结果如下图

最大位移9mm。

2、最大应力图如下

最大应力为103MPa，发生在底篮纵梁斜杆。

3、底篮纵梁计算结果

应力图如下

最大应力103MPa。

4、底篮前、后横梁计算结果

最大应力图如下，最大应力55.8MPa。

5、上前横梁计算结果

最大应力图如下，最大应力55.3MPa。

6、翼缘纵梁及顶板纵梁计算结果

最大应力图如下，最大应力47.9MPa。

7、主桁计算结果

最大应力图如下，最大应力42.4MPa。

8、支点反力

NODEFXFYFZMXMYMZ

1-0.48046E+06-0.47812E+06322.45

20.48044E+060.87326E+06-537.33

145-0.48493E+06-0.48265E+06-298.71

1460.48495E+060.88131E+06513.59

12070.00000.16249E+060.0000

12080.00000.16255E+060.0000

12090.00000.35562E+060.0000

12100.00000.35565E+060.0000

12160.53715E-2764097.-0.32286E-41

12370.53715E-2764097.0.0000

12610.80573E-2793557.0.0000

12860.80573E-2793557.0.0000

13110.53715E-2764097.0.32286E-41

13360.53715E-2764097.0.0000

TOTALVALUES

VALUE-0.47765E-060.22736E+07-0.19595E-050.00000.00000.0000

9、吊带受力

箱内锚带力最大为35.5t。

（三）、2#块计算结果如下

最大位移11mm。

最大应力为113MPa，发生在底篮纵梁斜杆。

最大应力113MPa。

最大应力图如下，最大应力51.6MPa。

最大应力图如下，最大应力67.7MPa。

最大应力图如下，最大应58.2MPa。

最大应力图如下，最大应力52.6MPa。

1-0.59688E+06-0.59562E+06356.77

20.59685E+060.10764E+07-652.99

145-0.60318E+06-0.60211E+06-326.10

1460.60321E+060.10875E+07622.33

12070.00000.19103E+060.0000

12080.00000.19111E+060.0000

12090.00000.37674E+060.00000.00000.00000.0000

12100.00000.37675E+060.00000.00000.00000.0000

12160.000071426.-0.46635E-41

12370.000071426.0.0000

12610.26858E-270.10570E+060.0000

12860.26858E-270.10570E+060.0000

13110.000071426.0.46635E-41

13360.000071426.0.0000

VALUE-0.79395E-060.25990E+07-0.24319E-050.00000.00000.0000

箱内锚带力最大为37.61t。

（四）、7#块计算结果如下

最大位移14.5mm。

最大应力为105MPa，发生在底篮纵梁斜杆。

上弦最大应力94.5MPa、斜杆最大应力105MPa。

最大应力图如下，最大应力46.9MPa。

最大应力图如下，最大应力88.7MPa。

最大应力图如下，最大应力74.6MPa。

最大应力图如下，最大应力66.7MPa。

最大轴力如下图

最大轴力109t。

1-0.76291E+06-0.76349E+06386.78

20.76289E+060.13657E+07-266.11

145-0.76799E+06-0.76863E+06-354.95

1460.76802E+060.13749E+07234.28

12070.00000.17391E+060.0000

12080.00000.17399E+060.0000

12090.00000.33294E+060.00000.00000.00000.0000

12100.00000.33294E+060.00000.00000.00000.0000

12160.26858E-2779171.-0.46635E-41

12370.26858E-2779171.0.0000

12610.53715E-270.12178E+060.0000

12860.53715E-270.12178E+060.0000

13110.26858E-2779171.0.46635E-41

13360.26858E-2779171.0.0000

VALUE-0.10986E-050.27825E+07-0.30928E-050.00000.00000.0000

箱内锚带力最大为33.23t。

（五）、15#块计算结果如下

最大应力为136MPa，发生模板吊杆（精轧螺纹钢）。

最大应力59.6MPa。

最大应力图如下，最大应力27.8MPa。

最大应力图如下，最大应力83.5MPa。

最大应力图如下，最大应力86.3MPa。

最大应力图如下，最大应力59.7MPa。

1-0.68221E+06-0.68196E+06369.04

20.68219E+060.12250E+07-312.75

145-0.68657E+06-0.68636E+06-338.53

1460.68659E+060.12329E+07282.24

12070.000097052.0.0000

12080.000097128.0.0000

12090.00000.21167E+060.00000.00000.00000.0000

12100.00000.21167E+060.00000.00000.00000.0000

12160.13429E-2780929.-0.28699E-41

12370.13429E-2780929.0.0000

12610.80573E-270.13623E+060.0000

12860.80573E-270.13623E+060.0000

13110.13429E-2780929.0.28699E-41

13360.13429E-2780929.0.0000

VALUE-0.58836E-060.23033E+07-0.27682E-050.00000.00000.0000

箱内锚带力最大为21.1t。

六、销子计算

（1）、主桁销子

作用于主梁上的力为1090KN，销子直径为12cm

W=πr3/4=π63/4=169.6cm3

剪应力：

τ=

=64.25Mpa＜[τ]=125Mpa满足要求

M=1090KN/2×

3.2cm=1744KN.cm

弯应力：

σ=M/W=102.8MPa＜[σw]=220Mpa满足要求

挤压应力：

1090KN/（2δd）=1270KN/（2×

3.2cm×

12cm）=141MPa＜210Mpa满足要求

（2）、吊带销子

A、作用于前吊带的力取217.7KN，销子直径为70mm

W=πr3/4=π353/4=33673mm3

=37.7Mpa＜[τ]=125Mpa满足要求

M=217.7KN/2×

25mm=2721.25KN.mm

弯应力:

σ=M/W=76.26MPa＜[σw]=220Mpa满足要求

B、作用于后锚带的力取376.12（405.9KN，销子直径为85mm

W=πr3/4=π42.53/4=60291mm3

=44.18Mpa＜[τ]=125Mpa满足要求

M=376.12KN/2×

25mm=4701.5KN.mm

σ=M/W=51.5MPa＜[σw]=220Mpa满足要求

七、挂篮浇筑时的抗倾覆计算

挂篮主桁后锚的最大拉力为76.86t，考虑采取与箱梁竖向预应力筋相结合使用的原则，按《公路桥涵施工技术规范》要求自锚系统的安全系数为2进行控制设计，因此要求后锚的设计拉力达到153.72t，按竖向预应力筋为φ32的精轧螺纹钢，设计应力为785Mpa，设计控制最大张拉力为56.7t，则锚固所需的预应力筋数量n＝F/N＝153.72÷

56.7＝2.71根，实际采用4根。

安全系数为：

56.7×

4/76.86=2.95＞2，满足规范要求。

八、空载行走时计算

最大位移如下图，最大位移为12.4mm。

最大应力图如下，最大应力为93.3MPa。

九、挂篮计算结果汇总

1、各工况下挂篮总体变形见下表3

表3

工况

1#块

行走工况

变形（mm）

9

11.1

14.5

93.3

2、挂篮计算结果汇总如下表4

表4

位置

工况一

浇筑1#

工况二

浇筑2#块

工况三

浇筑7#块

工况四

浇筑15#块

工况五

挂篮行走

桁架纵梁上弦

最大应力（MPa）

97.1

105

94.5

56.4

桁架纵梁下弦

103

113

59.6

底篮后横梁

51.6

46.9

27.8

底篮前横梁

22.2

26.3

31.1

17.7

上前横梁

55.3

67.7

88.7

83.5

滑梁

47.9

58.2

74.6

86.3

箱内锚带

最大轴力（KN）

355

376.12

332.3

211.1

前长吊带

139.441

180.332

217.7

162.3

后长吊带

最大轴