挂篮荷载计算讲解Word文档格式.docx
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3.4.1荷载计算24
3.5悬臂端挠度计算25
第4章挂篮支点反力计算25
4.1.1作用荷载25
4.2混凝土作用下挂篮支点反力27
第1章设计计算说明
1.1设计依据
①、
②、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011；
③、《钢结构设计规范》GB50017-2003；
④、《路桥施工计算手册》；
⑤、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；
⑥、其他相关规范手册。
1.2工程概况
XXXXXXXXX跨越XXX，主桥桥跨组成为35+55+35m的变截面单箱单室连续梁，采用垂直腹板。
箱梁顶宽8m，底宽4.5m，翼缘板长1.75m，支点处梁高3.2m，跨中、桥台支点处梁高1.8m，梁高及底板厚按二次抛物线变化。
箱梁顶板厚28cm，底板厚度由梁端和跨中的28cm渐变至桥墩横隔板处的55cm；
腹板厚度跨中为45cm，渐变至桥墩处为65cm，在端支点、中支点共设4道横隔梁，在中跨跨中设40cm横隔板。
横桥向箱梁顶、底板均保持平行，桥面横坡由顶、底板斜置形成。
主梁悬臂施工，悬臂浇筑单个梁段长3.0~3.5m，边跨支架现浇段长6.5m，中、边跨合拢段长2m。
箱梁0#块梁段长度为9m,挂篮悬臂浇注箱梁最重块段为1#块，其重量为57.46t。
根据施工现场实际情况及我公司现有设备,该桥箱梁悬臂浇注拟采用贝雷梁挂篮进行施工。
XXX箱梁悬臂浇注段采用贝雷挂篮施工其各块段基本情况如下表1-1所示。
表1-1各梁段基本情况
名称
砼（m3）
重量（吨）
长度（m）
高度（cm）
底板厚（cm）
腹板（cm）
顶板（cm）
1#块
22.1
57.46
3.0
2.892
50.6
70
28
2#块
20.7
53.82
2.639
45.4
3#块
19.01
49.43
2.416
40.8
4#块
17.1
44.46
222.4
36.8
60
5#块
15.92
41.39
206.4
33.5
50
6#块
17.93
46.62
3.5
193.9
30.9
7#块
17.53
45.58
184.1
28.8
8#块
9.95
25.87
2
180
1.3挂篮设计
1.3.1主要技术参数
①、砼自重GC＝26kN/m3；
②、钢弹性模量Es＝2.1×
105MPa；
③、材料容许应力：
容许材料应力提高系数：
1.3。
1.3.2挂篮构造
挂篮为贝雷梁挂篮，桁片由321军用贝雷片组成，每道桁片采用双排单层贝雷梁,梁长12m,前上横梁由2I56B工字钢组成，底篮前下横梁由2[40普通槽钢组成，底篮后下横梁由2[40普通槽钢组成，底篮腹板下加强纵梁为由I25普通热轧工字钢组成，底篮底板纵梁为I25普通热轧工字钢，吊杆采用φ32精轧螺纹钢。
主桁系统9.6t。
行走系统2.1t，底篮8.2t，前提升系统5.7t，外模7.6t、底模2.4t、内模1t，张拉操作平台及端模1.5t。
整个挂篮系统重36.6t，自重与载荷比为（以1#为例）0.66：
1。
挂篮示意图如下：
1.3.3挂篮计算设计荷载及组合
①、荷载系数
考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：
1.05；
浇筑混凝土时的动力系数：
1.2；
挂篮空载行走时的冲击系数1.3；
浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：
1.8；
挂篮正常使用时采用的安全系数为1.2。
②、作用于挂篮主桁的荷载
箱梁荷载：
箱梁荷载取1#块计算。
4#块段长度为3.0m，重量为57.46t；
施工机具及人群荷载：
2.5kPa；
挂篮自重：
38.1t；
混凝土偏载：
箱梁两侧腹板浇筑最大偏差取5m3混凝土，重量13t。
③、荷载组合
荷载组合I：
混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重人群和机具荷载；
荷载组合II：
混凝土重量+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和机具荷载；
荷载组合III：
混凝土重量+超载+挂篮自重+人群和机具荷载；
荷载组合IV：
挂篮自重+冲击附加荷载；
荷载组合I、II用于主桁承重系统强度和稳定性计算；
荷载III用于刚度计算（稳定变形）计算；
荷载组合IV用于挂篮系统行走计算。
1.3.4内力符号规定
轴力：
拉力为正，压力为负；
应力：
拉应力为正，压应力为负；
其它内力规定同结构力学的规定。
第2章挂篮底篮及吊杆计算
挂篮底篮计算荷载：
取1#块计算，1#块梁段长度为3.0m，重量为57.46t，施工机具及人群荷载；
2.5×
103KN/m2。
2.11#块段重量作用下底篮各项指标计算
1#块段长度为3.0m，重量为57.46t，恒载分项系数K1=1.2；
活载分项系数K2=1.4。
各项参数情况如下表：
项目
1#块（300cm）
1
模板单位荷载
Kg/m2
250
纵梁单位荷载
Kg/m
42.03
3
底板砼单位理论荷载
（0.506+0.454）*2600/2=1248
4
单侧腹板单位荷载
（2.892+2.639）*2600/2=7190.3
5
（4*1.05+1）*恒载分项系数1.2
（7190.3*1.05+250）*1.2=9359.8
6
人群、机具荷载
7
腹板荷载取值Qf
Qf=5+6*1.4=9359.8+250*1.4=9709.8
8
底板荷载取值（顶板砼荷载通过内支架传递于底板）Qd
Qd=（1248+0.28*2600）*1.2=2371.2
2.1.1腹板下面加强纵梁的计算
箱梁梁段两端高度分别为2.892m和2.639m，腹板宽度为0.65m,则腹板单位荷载q=97.1*.65=63.1KN/m：
标题：
腹板下纵梁
内力计算
杆端内力值（乘子=1）
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端1杆端2
----------------------------------------------------------------------------------
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.00000000105.1666660.000000000.00000000105.16666652.5833333
20.00000000105.16666652.58333330.00000000-84.133333384.1333333
30.00000000-84.133333384.13333330.00000000-84.13333330.00000000
反力计算
约束反力值（乘子=1）
结点约束反力合力
支座----------------------------------------------------------------------------------
结点水平竖直力矩大小角度力矩
10.00000000105.1666660.00000000105.16666690.00000000.00000000
40.0000000084.13333330.0000000084.133333390.00000000.00000000
加强纵梁（箱梁腹板正下方）强度计算（采用25#b型工钢）：
WX=423CM3IX=5280CM4,
其受力示意图如图示：
跨中最大弯矩M=139.7KN.m
σ=M/w=139700/423=330.3mpa,330.3/140=2.4，则腹板下需两根I25工字钢，
即：
330.3Mpa〈420Mpa
加强型纵梁（腹板正下方）刚度计算：
纵梁为4.5米，外伸端0.5米，为张拉平台,取4米中间弯距最大处。
F=5ql^4/（384EJ）=10.1mm<
l/400=11.3mm满足要求。
1.2底板下普通纵梁的计算
①计算普通纵梁强度
计算混凝土高度按腹板内边的底板厚度0.454~0.506m，顶板厚度0.28，顶板砼荷载通过内支撑传递至底板模板，底板宽3.2m,则底板砼单位荷载：
Qd=23.71KN/m2,底板有效宽度线荷载为：
QD=75.9KN/m，受力情况如下图表：
底板下纵梁
10.00000000126.5000000.000000000.00000000126.50000063.2500000
20.00000000126.50000063.25000000.00000000-101.200000101.200000
30.00000000-101.200000101.2000000.00000000-101.2000000.00000000
10.00000000126.5000000.00000000126.50000090.00000000.00000000
40.00000000101.2000000.00000000101.20000090.00000000.00000000
M=167.99KN.m
σ=M/w=167990/423=397.1mpa,397.1/140=2.84,即取：
3根25工字钢，底板宽度：
3.2m,为方便布设,底板下可设5根纵梁,间距为0.8m。
F=5ql^4/（384EJ）=7.2mm<
2.1.3底篮后横梁受力验算
1#块箱梁横断面计算如图2-3所示，图中尺寸以米计。
模板、支架按2.5kN/m2计，人群及机具荷载按2.5kN/m2计，倾倒和振捣混凝土荷载均按2.0kN/m2计，1#块长度为3.0m，前、后横梁均采取40槽钢对口两边用1cm钢板焊接，但由于后横梁处荷载大于前横梁，则取后横梁验算，如满足要求，则前横梁也满足要求。
则后横梁腹板（65cm）部位承载q=（97.1+2.5*1.2+2*1.4）*3/2=151.4KN/m,底板（320cm）部位承载q=（23.7+2.5*1.2+2*1.4）*3/2=44.3KN/m,受力示意图如下:
图2-3底篮后横梁受力示意图
后横梁
10.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000
20.0000000055.88207260.000000000.0000000055.882072616.7646217
30.0000000055.882072616.76462170.00000000-42.527927321.1047190
40.00000000-42.527927321.10471900.00000000-73.5379273-19.5183301
50.0000000039.8700000-19.51833010.00000000-39.8700000-19.5183301
60.0000000073.5379273-19.51833010.0000000042.527927321.1047190
70.0000000042.527927321.10471900.00000000-55.882072616.7646217
80.00000000-55.882072616.76462170.00000000-55.88207260.00000000
90.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000
20.0000000055.88207260.0000000055.882072690.00000000.00000000
50.00000000113.4079270.00000000113.40792790.00000000.00000000
60.00000000113.4079270.00000000113.40792790.00000000.00000000
90.0000000055.88207260.0000000055.882072690.00000000.00000000
（a）底篮后横梁剪力图
由上述计算结果可知，荷载作用下，后横梁最大弯矩为：
M=27.04kNm；
最大剪力为Q=73.54kN；
，四个吊杆反力为55.9kN、113.4kN,113.4kN、55.9kN。
底篮后横梁采用两片40槽钢对口焊接，其截面特性参数为：
从而可以得到其应力为：
σ=M/W=27040/1846=14.6Mpa<
[σ]=145Mpa（满足要求）
τ=QS/It=73540*1422/（37200*12.5*10）=22.5Mpa<
[τ]=85Mpa
f=5ql^4/（384EJ）=5*151.4*1650^4/384*210000*37200=0.2mm
腹板位置跨中最大挠度为0.2mm<
L/400=650/400=1.6mm，满足变形要求
由上述计算可知，底篮后横梁满足应力强度和变形要求。
由于底篮前横梁计算过程与上述一致，前横梁与后横梁采取同样型钢一样组合，且其荷载小于后横梁，则前横梁也应满足要求。
2.1.4挂篮前上横梁受力验算
挂篮上横梁采用两片56工字钢焊接，中间穿精扎螺纹钢吊杆，图示1：
其各项参数如下：
截面积：
A=293cm2WX=4893cm3S=2894.4cm3IX=137006cm4
（应为1#块）其荷载为：
1#块恒定荷载574.6KN模板荷载为：
2.5KN/m2，活动荷载为：
2.5KN/m2前上横梁取恒定与活动总荷载的50%。
根据前述下横梁的计算，箱梁腹板及底板对四根吊杆产生的反力分别为四个吊杆反力为55.9kN、113.4kN,113.4kN、55.9kN。
吊杆同时对上横梁施加相同的集中力，同时每个集中力需加上底横梁重的1/4，即65.19*9*2*1.2/4=352kg（3.5Kn）,每侧翼缘通过两根吊杆对上根梁产生集中力为:
（单根吊杆）
[（（0.2+.45）/2*1.75*3*26+2.5*1.75*3）*1.2+4.5*1.75*3*1.4]/2/2=25.6KN
上横梁自重均布荷载为2.3*1.2=2.76KN/m前上横梁受力分析如下：
图1：
弯距图
图2：
剪力图
前上横梁
10.000000000.000000000.000000000.00000000-1.65600000-0.49680000
20.00000000-27.2560000-0.496800000.00000000-30.9820000-39.8074500
30.00000000-56.5820000-39.80745000.00000000-57.1340000-51.1790500
40.00000000-116.534000-51.17905000.00000000-117.707000-100.955262
50.00000000122.213000-100.9552620.00000000119.38400022.8632000
60.000000002.4840000022.863200
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