w连续梁悬臂浇筑挂篮验算书结构力学求解器讲课教案Word文档下载推荐.docx
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5.3底模验
算...................................................................................................................18
5.3.1底模板验
算....................................................................................................18
5.3.2横向分配梁（钢肋）验
算............................................................................19
6.滑梁验
算.............................................................................................................................20
6.1外滑梁验
算...............................................................................................................21
6.2内滑梁验
算................................................................................................................23
7.前托梁与前上横梁验
算.....................................................................................................26
8.主桁架验
算.........................................................................................................................34
9.后锚梁验
算.........................................................................................................................39
10.吊杆验
算...........................................................................................................................42
11.挂篮整体刚度校
核...........................................................................................................42
12.抗倾覆安全系
数...............................................................................................................43
12.1挂篮满载工作时抗倾覆安全系
数.........................................................................43
12.2挂篮行走时抗倾覆安全系
数.................................................................................43
13.垂直模板验
算...................................................................................................................45
13.1侧模面板验
算.........................................................................................................45
13.2横肋验
算.................................................................................................................48
13.3竖肋验
算.................................................................................................................49
13.4钢筋拉杆验
算.........................................................................................................50
鹤壁至辉县高速公路南水北调大桥挂篮设计验算
（70+120+70）m
1.计算依据
（1）鹤壁至辉县高速公路南水北调大桥设计图纸；
（2）对应的挂篮设计图纸；
（3）《公路桥涵施工技术规范》JTG_TF50-2011；
（4）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；
（5）《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008；
（6）电算软件：
SMSolver（清华大学结构力学求解器）。
2.主要技术参数
根据相应的设计、施工等技术规范，各类计算参数选定如下：
（1）人群及机具荷载取2.5KN/m2。
（2）钢筋砼比重取值为26KN/m3；
（3）混凝土考虑预压荷载系数取1.2；
（4）混凝土超灌系数取1.05；
（5）钢材弹性模量：
2.1×
105MPa；
（6）钢材容许应力:
拉应力[σ]=140×
1.3=182Mpa（Q235）
剪应力[τ]=85×
1.3=110Mpa（Q235）
注:
1.3为临时性结构提高系数,见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）表1.2.10
（7）焊接容许应力：
同基本钢材。
见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）第1.2.8条；
（8）粗制螺栓容许拉应力[σ]=110Mpa
剪应力[τ]=80Mpa
（9）构件容许挠度值：
0；
（11）模板容许挠度值：
1.5mm；
（12）钢肋容许挠度值：
1
（13）挂篮允许最大变形：
20mm。
（14）挂篮行走时自尊附加系数取1.2；
（15）挂篮行走时风荷载取800Pa；
（16）计算复核的荷载组合
①砼重×
荷载系数+挂篮自尊+施工荷载（强度）
②砼重×
超灌系数+挂篮自尊（刚度）
③挂篮自尊×
自尊附加系数+风荷载（行走安定）
（17）电算单位：
统一为KN、m。
3.挂篮设计
挂篮主要由五大部分组成,即:
承重系统、模板系统、锚固系统（后锚）、
吊挂系统、行走系统。
挂篮设计总体组装见图1、图2。
图1:
挂篮总装图（侧立面）
2
图2:
挂篮总装图（正面）
承重系统：
包括主桁架、前上横梁、底模平台、滑梁等，是挂篮的主要受力结构；
模板系统：
模板由三部分组成，即:
底模、外模、内顶模及内侧模。
底模由底模平台及前、后托梁支承，内、外侧模及顶模由滑梁支承，见图1、图2。
锚固系统：
主桁架是一悬臂受力结构，后端必须锚固在已浇混凝土顶板上以防倾覆。
锚固系统包括锚梁、锚杆、顶升及卸载设备，见图1、图3。
吊挂系统：
分前吊和后吊。
前吊就是通过吊杆把底模平台的前托梁，内、外滑梁前端与主桁架上的前上横梁连接起来，见图1、图2；
后吊就是通过吊杆把底模平台的后托梁，内、外滑梁的后端与已浇梁段进行连接，见图1、图4。
吊挂设备包括吊杆、顶升及卸载装置。
3
图3:
挂篮锚固系统（正面）
图4:
挂篮后吊挂系统（正面）
4
行走系统：
梁段浇筑张拉完成后，挂篮前移的装置。
行走系统包括移篮行走轨道、移篮横梁、支座及后支座钩板、滑梁吊架、液压顶进设备等。
挂篮移动前，需将后锚杆和后吊杆拆除。
主桁后锚改为利用竖向预应力钢筋与轨道锚紧，后支座钩板钩住轨道不使倾覆（支座与桁架牢固地焊成整体）；
底模后吊由挂篮中部移篮横梁两端悬吊的钢丝绳及手动葫芦承担；
内、外滑梁的后吊由吊架承担。
挂篮行走由前端液压顶进设备完成，液压顶镐前端顶住前支座，后端利用移篮轨道支撑，支座与轨道之间采用滑动摩擦前移。
见图2、图5、图6。
图5:
挂篮行走系统（侧立面）
主桁架
图6:
后支座结构图
5
三角桁架结构高度3.7m，总高度为3.925m，为对称结构。
三角桁架由大梁、立柱、斜杆三种构件组成：
大梁采用Ⅰ45b工字钢，立柱采用［36b槽钢，斜杆采用［32b槽钢，均为双拼，杆件与杆件之间通过节点板以螺栓连接，螺栓直径υ27mm。
前上横梁、后锚梁，前托梁（前下横梁）、后托梁（后下横梁）均采用Ⅰ40a双拼工字钢。
内滑梁采用双拼［25a槽钢、外滑梁采用双拼［20a槽钢。
底模纵向分配梁采用Ⅰ32a单工字钢，横肋采用［8槽钢（间距0.25m）。
钢材材质及规格：
型钢均为Q235钢，吊杆采用υ32mm（PSB785）精轧螺纹钢筋，连接螺栓采用5.6级普通螺栓。
4.施工荷载及荷载组合
4.1荷载传递路径
荷载传递路径见下图：
挂篮的设计计算顺序也是根据荷载的传递路径，一级一级的确定各级结构。
先根据各自的荷载情况对纵梁,后托梁,内、外滑梁,前托梁及前上横梁等杆件进行设计，再设计主桁架并校核其刚度、前端的下挠度和销接的强度。
随后再对锚固系统和走行系统进行设计验算。
4.2荷载组合
梁顶宽12.75m，梁底宽6.75m，腹板厚1.1m～0.6m，梁节段长度分别为3m、3.5m、4m三种。
3m节段混凝土最大体积在悬灌起始节段1号梁段，总方量70.4m3，3.5m节段
6
混凝土最大体积在5号梁段，总方量64.6m3。
4m节段混凝土最大体积在9号梁段，总方量55.9m3。
对挂篮的前托梁、后托梁、滑梁、桁架等各部位应按最晦气荷载组合进行设计验算。
悬灌节段荷载由前、后吊点承担，后吊点支承在已浇注的混凝土梁段上，前吊点支承在桁架前上横梁上，由前上横梁传递至桁架前支点。
作用在挂篮前、后吊点的荷载不仅与节段混凝土总重量有关，还与节段长度有关。
因为节段长度例外，前、后吊点的受力分配系数也例外。
因此应对例外节段长度混凝土圬工量最大者分别计算其作用在前、后吊点的重量，择其最大值作为构件设计依据。
主桁前、后吊点跨度长5m，后吊点距已浇筑混凝土梁端为0.5m，当节段长3m时，前端1.5m为空载;
当节段长3.5m时，前端1m为空载;
当节段长4m时，前端0.5m为空载。
设荷载重为1个单位，例外节段长度前、
后吊点受力分配系数计算如下：
Yb=
0.5?
L/2
Ya=1-Yb5
式中：
Yb—前吊点荷载分配系数；
Ya—后吊点荷载分配系数；
L—梁节段长度。
例外梁段长度前、后吊点重力分配计算表
7
以上计算表明，控制挂篮后吊点设计的是3m梁段的1号节段，包括后托梁及后吊杆；
控制挂篮前吊点设计的是3.5m梁段的5号梁段，包括前托梁，前吊杆、前上横梁、后锚梁、主桁架等。
9号节段前、后吊点重量均小于1、5节段，不受控制，故不参与验算。
4.3梁段混凝土各部位重量计算
1号梁段的各部位混凝土重量表
5号梁段的各部位混凝土重量表
5.底模系验算5.1纵梁验算
纵梁承受来自底板和腹板的荷载。
由于荷载分布不平均，对中纵梁和边纵梁分别进行验算。
中纵梁承担底板荷载，边纵梁承担腹板荷载。
因例外荷载组合需要，分别对1号、5号梁段进行验算。
5.1.1边纵梁
5.1.1.1强度验算
（1）荷载计算
a.1#梁段荷载计算。
边纵梁双侧采用I32a工字钢12根，每根长6m，总重37.9KN。
8
混凝土考虑预压1.2系数及超灌1.05系数。
底篮计算跨度5.0m，后吊点距已浇筑混凝土梁端为
0.5m，前端1.5m只承受结构自尊。
按强度组合计算的荷载及反力（内力）图如下：
345
弯距图
567
剪力图
9
b.5#梁段荷载计算，考虑预压1.2系数及超灌1.05系数。
3456
以上计算结果表明，控制底篮纵梁和后托梁设计的是1#梁段（弯距最大、反力最大）。
（2）应力验算
10
1#梁段弯距和剪力最大，只需对该梁段进行验算。
边纵梁采用12根32a工字钢，1根32a工字钢有关参数如下：
A0=67cm2Ix=11080cm4Wx=692cm3d=9.5mmSX=400.5cm3M6
弯应力:
σmax=max1200.9*10W?
3?
145mpa＜[σ]=182Mpa，满足要求。
x692*12?
剪应力：
τQmax?
SX860.1?
103?
400.5?
103
max＝I?
?
104?
9.5=27Mpa＜[τ]=110Mpa.
X?
b11080?
12
剪应力不受控制，在下面的计算中不再验算此项。
5.1.1.2刚度（挠度）验算
按1#梁段验算,荷载及反力图如下：
位移电算结果输出如下：
标题:
边纵梁
位移计算
单位：
位移（默认）,转角（默认）
杆端位移值（乘子=1）
-----------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2
----------------------------------------------------------------------------------单元码u-水平位移v-竖直位移-转角u-水平位移v-竖直位移-转角
-----------------------------------------------------------------------------------------------10.000000000.00305186-0.006103610.00000000
0.00000000-0.0061040820.000000000.00000000-0.006104080.00000000-0.00299679-0.005771983
0.00000000-0.00299679-0.005771980.00000000
-0.00897293-0.0016135140.00000000-0.00897293-0.001613510.00000000-0.007334240.003551125
0.00000000-0.007334240.003551120.00000000
0.000000000.0055592060.000000000.00000000
0.005559200.000000000.002779430.00555873
-----------------------------------------------------------------------------------------------
边纵梁最大挠度值为9mm＜l500
400=400=12.5mm，满足要求。
11
5.1.2中纵梁5.1.2.1强度验算5.1.2.1.1荷
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