黄滩坝大桥主桥挂篮计算书Word格式文档下载.docx

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4.1横梁吊杆验算17

4.3滑梁吊杆验算17

5锚固系统及浇筑抗倾覆验算18

5.1锚固系统18

5.2浇筑时主桁抗倾覆计算18

6挂篮行走验算19

6.1挂篮行走受力分析19

6.2后下横梁20

6.3滑梁20

6.4行走吊杆21

6.5反扣轮21

7挂篮操作抗风要求22

8结论22

1工程概述和计算依据

1.1工程概述

主桥上部采用（100+180+100）m预应力混凝土连续箱梁。

箱梁断面为单箱单室直腹板断面。

箱梁顶宽16m，底宽8.5m，翼缘板宽3.75m，根部梁高11m，悬臂段腹板厚105cm～55cm，悬臂段底板厚度为130cm～32cm，悬浇段顶板厚度30cm。

箱梁0#块在托（支）架上施工，梁段总长14m，边、中合拢段长为2m；

挂篮悬臂浇筑箱梁1#～5#块段长3.5m，4#～11#块段长4m，12#～211#块段长4.5m箱梁悬臂浇注采用菱形挂篮进行施工。

1.2设计依据

《大桥施工图设计》及项目部提供的相关技术资料

《钢结构设计规范》

《公路桥涵施工技术规范》

《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》

1.3材料参数

钢材弹性模量：

E=2.06+

MPa

密度：

γ=7850Kg/m³

泊松比：

ν=0.3

线膨胀系数：

α=0.000012

根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》表1.2.10，钢材按容许应力取值，临时钢结构提高30%，节点销子的抗弯允许应力在任何荷载作用下不得提高。

1.4挂篮主要技术指标及参数

（1）梁段最大重量：

319.1t；

（2）梁段最大分段长度：

4.5m；

（3）梁段混凝土重量：

2.65t/m³

；

（4）人群及机具荷载：

2.5KPa；

（5）超载系数取1.05；

（6）新浇砼动力系数取1.2；

（7）挂篮行走时的冲击系数取1.3；

（8）抗倾覆稳定系数2.0；

1.5计算组合及工况

（1）荷载组合：

①砼重+挂篮自重+施工、人群机具+动力附加系数（强度计算）

②砼重+挂篮自重（刚度计算）

③挂篮自重+冲击附加系数（行走稳定性）

（2）计算工况：

根据梁段长度、重量、梁高等参数，设计时按以下两种工况进行计算。

工况一：

1号梁段混凝土灌注完成工况。

此工况梁段高度最大、混凝土重量最大。

工况二：

12号梁段混凝土灌注完成工况。

此工况梁段长度最大、混凝土重量较大。

工况三：

12号梁段完成，挂篮由12号至13号梁段走行工况。

此工况挂篮走行距离最长，

控制挂篮走行状态抗倾覆稳定及外模、底模走行梁走行状态的强度和刚度。

1.6挂篮计算模型

根据设计图纸，对挂篮的主要构造进行了空间建模，采用通用有限元分析程序MIDAS进行空间分析。

菱形挂篮结构计算空间模型

2、荷载计算

2.1底篮平台计算

2.1.1平台加载分析表

1#底纵梁计算加载：

1#块一根底板纵梁荷载分析表

1#块一根腹板纵梁荷载分析表

12#底纵梁计算加载：

12#块一根底板纵梁荷载分析表

12#块腹板纵梁荷载分析表

2.1.2底篮平台模型分析

1#块底篮平台剪应力（单位:

Mpa）

1#块底篮平台弯应力（单位:

12#块底篮平台剪应力（单位:

12#块底篮平台弯应力（单位:

由计算模型可知：

底纵梁受最大弯矩、最大剪力均在1#块，最大弯应力为：

105.71MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa（容许抗弯），满足强度要求。

最大剪应力为：

54.28Mpa＜85Mpa（容许抗剪），满足强度要求。

1#块底篮平台刚度（单位:

mm）

12#块底篮平台刚度（单位:

底篮平台最大挠度为11.28mm,满足刚度要求。

2.2托梁、滑梁计算

2.2.1外滑梁

外滑梁计算

外滑梁荷载分析表（外滑梁2[40a槽钢）

滑梁验算应力如下:

外滑梁剪应力（单位:

外滑梁弯应力（单位:

最大弯应力为：

94.9MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa（容许抗弯），强度满足要求。

最大剪力为：

12.5Mpa＜85Mpa（容许抗剪），强度满足要求。

外滑梁刚度值（单位:

最大挠度为6.56mm＜5800/400=14.5mm,刚度满足要求。

2.2.2外导梁

外导梁荷载分析表（外导梁2[28槽钢）

托梁验算应力如下:

外托梁剪应力（单位:

外托梁弯应力（单位:

48.6MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa（容许抗弯），强度满足要求。

5.3Mpa＜85Mpa（容许抗剪），强度满足要求。

外托梁刚度值（单位:

最大挠度为13.8mm＜5800/400=14.5mm,刚度满足要求。

2.2.3内滑梁计算

内滑梁荷载分析表（内滑梁2[40a槽钢）

内滑梁验算应力如下：

内滑梁剪应力（单位:

内滑梁弯应力（单位:

140MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa（容许抗弯），强度满足要求。

20.6Mpa＜85Mpa（容许抗剪），强度满足要求。

最大挠度为8.9mm＜5800/400=14.5mm,刚度满足要求。

2.3前横梁验算（2H600*200）

1#块前上横梁剪应力（单位:

1#块前横梁弯应力（单位:

12#块前横梁剪应力（单位:

12#块前横梁弯应力（单位:

由计算模型可知，最大弯应力为：

105.84MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa（容许抗弯），强度满足要求。

50.3Mpa＜85Mpa（容许抗剪），强度满足要求。

2.4挂篮主桁竖向变形

2.4.1主桁在施工条件下最大竖向位移图

1#块主桁变形图（单位:

`12#块主桁变形图（单位:

由计算模型，可知主桁架前支点竖向变形最大值为14.063mm，挂篮前端变形满足变形要求。

2.4.2挂篮主桁内力

挂篮主桁施工荷载组合条件下内力（销结）

块段

杆件名称

杆件长度（mm）

轴力（KN）

1#块

下平杆

5000

-1334.2

立柱

4000

-1099.9

后拉杆

4704

1717.3

上平杆

5250

1339.7

前拉杆

5470

1636.8

12#块

10425

-938.8

4360

-778.6

6037

1209.2

942.4

1152.4

1#块主桁杆件轴力图（单位:

KN）

12#块主桁杆件轴力图（单位:

2.4.3挂篮主桁支点反力

1#块单片主桁后锚最大反力：

1093.2KN、前支点反力：

2068.7KN

12#块单片主桁后锚最大反力：

966.5KN、前支点反力：

1833.7KN

3挂篮主构件强度、稳定性分析

主桁截面特性：

Ix=2*0.00007598m4Iy=2*0.00000305+0.00015858m4

A=2*0.00487m2ix=0.125miy=0.13mWx=2*0.000475m3

根据计算模型，1#块主桁架杆件内力最大。

菱形主桁架结构平面杆系共5根杆件，杆件截面为箱形。

主桁杆1（Q345）截面特性：

Ix=433146100mm4Iy=276166900mm4

A=18816mm2ix=151.7mm

iy=121.1mmWx=2165730mm3

主桁杆件

A、A5杆件受力：

轴向受压最大1636.8KN（不考虑自重引起的剪力、弯矩）；

压杆长5470m

①杆件轴向承力σ=N/A=1636.8/18816=86.98Mpa＜[σ]=200Mpa

②压杆稳定性

杆件长细比：

λx=L/ix=5470/151.7=36.1弯曲系数Φ=0.914

N/A=86.98Mpa<

Φ*[σ]=0.914*200Mpa=182.8Mpa

B、A3杆拉杆最大受力：

轴拉力1717.3KN；

1）轴向拉应力

σ=1717.3/18816=91.3Mpa＜[200]

4吊杆验算

4.1横梁吊杆验算

由计算可得1#底篮后吊杆拉力最大，拉力为544.8KN：

1#块钢吊带应力，最大应力为544.8/（100*50）=109MPa<

f/2*1.3=130MPa满足2倍安全系数。

4.3滑梁吊杆验算

滑梁吊杆轴力（KN）

由计算可得外导梁、内外滑梁吊杆的最大拉力为145.1KN：

吊杆采用直径32mm、抗拉强度标准值为785MPa的精轧螺纹钢筋，A=804.2mm2

σ＝N/A=145.1/804.2=180.4MPa<

f/2=392.5MPa.满足2倍安全系数。

5锚固系统及浇筑抗倾覆验算

5.1锚固系统

从计算2.4.3中得知，一个后锚点的最大锚固力为1093.2KN，采用6根直径32mm、抗拉强度标准值为785MPa的精轧螺纹钢筋。

A=804.2mm2×

6=4825.2mm2,σ＝N/A=1093.2/4825.2=226.6MPa<

f/2=392.5MPa

故后锚钢筋满足规范2倍安全系数的要求

5.2浇筑时主桁抗倾覆计算

1、计算简图如下：

2、浇注砼时的抗倾覆计算：

根据计算结果，主纵梁后锚在浇注1#块3.5米节段砼时锚力最大，主桁架后锚力P1＝1093.2KN,由电算模型可知：

倾覆力P=943.2KN

倾覆弯矩M=P*L=943.2*5.8=5470.6KN.m

后锚共设6根Φ32精轧螺纹筋，其抗力达到P1=6*500=3000KN

抗倾覆弯矩M1=P1*L1=3000*5=15000KN.m

抗倾覆系数为K=M/M1=2.74>

2，满足规范要求。

6挂篮行走验算

6.1挂篮行走受力分析

挂篮行走时,前端还是通过前吊杆、滑梁吊杆把底篮、翼板模板及顶板模板吊在前上横梁上；

后端通过滑梁吊住翼板、顶板模板后端吊要己浇筑完的箱梁。

后下横梁（底篮）后端通过平联桁架吊住。

行走时后下横梁变换成了一根简支梁、跨径16.5m。

内外滑梁为一简支梁，随挂篮的行走跨径在不断变化（最大为11.2m）。

行走应力图

6.2后下横梁

后下横梁组合应力（单位：

58.12MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa，强度满足要求

6.3滑梁

滑梁组合应力（单位：

34.42MPa＜1.3*145Mpa=188.5Mpa，强度满足要求。

6.4行走吊杆

行走吊杆应力

最大应力:

88.7MPa满足要求。

6.5反扣轮

6.5.1反扣轮轴抗弯强度计算

行走主桁架支点受力

单片主桁行走受力:

后锚反扣轮179.3KN，前支座463.3KN，反扣轮轴直径为60mm，材质为45#钢调质，受力模型为短悬臂梁，

16*179.3/（3*3.14*60*60）/4=21.1MPa＜162.5MPa满足要求。

抗弯强度计算：

M=P.a=179.3*0.05/4=2.24kN.m

σ=

=2240000/21195=105.7MPa＜360MPa（容许抗弯）

反扣轮吊带销轴采用贝雷销，材质为30CrMnTi,容许抗剪力为844kN（单剪），远大于反扣轮受力179.3/4=44.8kN，吊带主销轴为直径80mm的调质钢，这里不再验算。

7挂篮操作抗风要求

为了确保人身的安全，在风力大于五级时，不得进行挂篮得施工作业。

8结论

基于前述计算，得到以下结论：

1挂篮主桁架，前横梁构件强度、刚度、整体稳定和局部稳定都能满足规范设计要求。

2挂篮吊杆以及锚固系统验算表明，精轧螺纹钢吊杆以及后锚吊杆都能满足规范设计要求。