大渡河大桥连续刚构箱梁挂篮计算书.docx

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大渡河大桥连续刚构箱梁挂篮计算书

四川大渡河长河坝水电站Ⅵ标

大渡河大桥工程连续刚构箱梁

三角斜拉挂篮计算书

中国路桥工程责任有限公司

二00七年十二月

目录

一.概况4

二.设计依据6

三.荷载6

四.挂篮施工时主要构件检算（施工1＃及5#块为控制工况）7

（一）施工1＃时挂篮计算（3m节段）7

1、底模平台纵梁检算7

2、9

3、10

4、底模平台前下横梁检算11

5、底模平台后下横梁检算11

6、底模平台前、后吊挂检算12

7、前上横梁检算14

8、后上横梁检算14

9、主梁系统检算15

10、后锚固梁系统检算16

（二）施工7＃时挂篮计算（3.5m节段）17

1、底模平台纵梁检算17

2、19

3、20

4、底模平台前下横梁检算20

5、底模平台后下横梁检算21

6、底模平台前、后吊挂检算22

7、前上横梁检算24

8、后上横梁检算24

9、主梁系统检算25

10、后锚固梁系统检算26

（三）施工11＃时挂篮计算（4m节段）26

1、底模平台纵梁检算27

2、29

3、29

4、底模平台前下横梁检算30

5、底模平台后下横梁检算31

6、底模平台前、后吊挂检算32

7、前上横梁检算34

8、后上横梁检算34

9、主梁系统检算35

10、后锚固梁系统检算36

（四）施工16＃时挂篮计算（4.5m节段）36

1、底模平台纵梁检算37

2、39

3、39

4、底模平台前下横梁检算40

5、底模平台后下横梁检算41

6、底模平台前、后吊挂检算42

7、前上横梁检算44

8、后上横梁检算44

9、主梁系统检算45

10、后锚固梁系统检算46

五.挂篮走行稳定性检算47

四川大渡河长河坝水电站Ⅵ标

大渡河大桥工程连续刚构箱梁

三角挂篮设计计算书

一、概况

上部结构为（93.5+210+93.5）米三跨一联的预应力砼连续刚构，主桥箱梁为单箱单室断面，箱顶板宽9m，底板宽6m。

在各墩与箱梁相接的根部断面梁高13.5m（梁高均以裸梁外缘顶面至箱梁面的竖直距离计），中跨合拢段梁高3.5米，边跨现浇段离梁端3米范围内梁高6.5米，其余梁高4.656米。

从中跨跨中至箱梁根部梁高以1.5次抛物线变化。

墩顶0#梁段长14m，箱梁在与墩身对应的12m长范围内等梁高，两边各1m范围则处于圆曲线线上。

两个“T构”的悬臂纵桥向中跨划分为25个节段、边跨划分为20个节段，节段数及节段长度从根部至跨中分别为：

中跨6×3米、4×3.5米、5×4米、10×4.5米和边跨6×3米、4×3.5米、5×4米、5×4.5米。

箱梁顶板厚为28cm～50cm，箱梁底板厚根部为160cm，跨中为32cm。

箱梁腹板厚度为50cm～100cm。

主墩墩顶箱梁综合考虑受力和变形情况，各设柔性横隔板4道，边墩顶各设横隔板1道，主墩两侧各72.5m处（18#节段处）各设1道横隔板。

箱梁纵坡0%，横坡为双向2%。

箱梁为三向预应力，其中竖向预应力为3Φ15.2钢绞线。

竖向预应力布置在横隔板和腹板中。

横隔板中的预应力筋共6束，沿横隔板中轴线居中对称布置；腹板中的竖向预应力沿纵向按45cm和50cm2种不同的间距布置，每侧腹板中布置2排。

施工图设计的基本要求：

要求挂篮最大承载力不小于2337KN，挂篮重量以1200KN控制（包括施工荷载）。

方案的确定：

由于桥址位于川藏高原东缘向四川盆地过渡地带，海拔约1500m，桥墩高达116m，挂篮施工处风大且频繁，因而要求挂篮结构迎风面小，抗风能力大，便于在该施工环境下操作。

挂篮悬浇从1#节段～25#节段，共循环25个节段，因而要求挂篮主桁系统、底篮系统、模板系统等刚度较大。

悬浇箱梁高度从13.5m渐变到3.5m，因而要求内外模板沿竖向可抽除；箱梁腹板厚度从100cm渐变到50cm，因而要求内模板顶板沿横向可抽除；在跨中18#节段，箱梁设有1道横隔板，因而要求内模板便于人工拆除与组装；箱梁底板为抛物线变化，因而要求底篮平台可沿竖向转动。

最大悬浇节段重约233.7t，考虑桥址处的特殊性和特高空操作的安全性，安全系数考虑1.5，因而要求挂篮设计承载力为350t。

由于挂篮多达4个，因而要求挂篮尽量减轻自重，以降低施工成本。

基于以上原则，经过多种方案比选论证，决定采用三角式挂篮方案进行设计。

2、根据本桥的结构特点和施工特点，挂篮为三角挂篮，其由以下几个主要部分组成。

（1）主桁系统：

由主梁、立柱、斜拉钢带组成单片主桁，共2片，横向由前、后上横梁、平联、门架连接；

（2）底模平台：

由模板、纵梁、前后下横梁组成整体平台；（3）吊挂系统：

由前上横梁，前后吊挂组成；（4）外导梁系统：

由外导梁、锚固滑行设备等组成，为底模平台滑道设备；（5）走行系统：

由前后支腿、滑板及滑道组成，为主桁系统的滑行设备；（6）平衡及锚固系统：

由锚固部件、锚固筋、配重等组成，以便挂篮在灌注砼和空载行走时，具有必要的稳定性。

二、设计依据

1.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

2.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

3.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

4．大渡河大桥施工图设计

5．项目部的技术要求

三、荷载：

1、挂篮施工控制工况1＃、7＃、11＃、16＃块。

1＃块为3m节段最重块，混凝土89.884m3，重233.7t；7#块为3.5m节段最重块，混凝土82.189m3，重213.7t；11#块为4m节段最重块，混凝土77.780m3，重202.2t；16#块为4.5m节段最重块，混凝土67.867m3，重176.5t。

2、单只挂篮重量：

一只挂篮总重为120t（包括施工荷载），与设计院要求相符。

3、挂篮工作系数：

0.51。

四、挂篮施工时主要构件检算（施工1＃、7＃、11＃、16＃块为控制工况）：

挂篮各个构件结构见总图：

（一）、施工1＃时挂篮计算（3m节段）

1、底模平台纵梁检算：

1）、底模平台纵梁1（桁架纵梁）：

纵梁1承担着箱梁腹板混凝土荷载及底模平台部分重量：

一侧腹板混凝土荷载：

G=24.297t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为3.34t/m：

G’=1.1×G＋3.34=30.07t/m

该重量由2根纵梁1承受

则q＝15.04t/m。

计算模型：

选用桁架结构，桁高1米，上下主杆用2[20a，连接斜杆用2[10

计算采用ALGOR18计算软件对桁架建模检算；

计算结果：

最大弯曲应力σmax=101MPa；

最大变形fmax=-2.4mm；

支座反力（下横梁所受压力）：

R前=16.1t，R后＝29t；

2）、底模平台纵梁2：

混凝土底板下8根纵梁2承担着箱梁底板混凝土荷载及底模平台的一部分重量：

梁底板混凝土荷载：

G=20.34t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为4.51t/m：

G’=1.1×G＋4.51=26.88t/m

该重量由8根纵梁2承受

则q＝3.36t/m。

计算模型：

选用H390×300×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=38900cm抗弯截面模量：

wx=2000cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=45.9MPa；

最大变形f=-2.1mm；

支座反力（下横梁所受压力）：

R前=3.6t，R后＝6.48t；

一侧翼缘混凝土荷载：

G=1.131t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及外滑梁重量为2.86t/m：

q＝1.1×G＋2.86=3.844t/m

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=28.7MPa；

最大变形f=-1.4mm；

R前=4.1t，R后=7.44t

砼超打重量按1.1计、施工荷载及内滑梁重量2.75t/m：

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=31.5MPa；

最大变形f=-1.2mm；

R前=5.93t，R后=10.6t

4、底模平台前下横梁检算：

挂篮浇注混凝土1＃块时前下横梁受力图示：

选用两根HN500×200×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=47800cm抗弯截面模量：

wx=2140cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=41.4MPa；

最大变形f=-0.4（+1）mm；

支座反力（吊带所受拉力）：

R边=25.4t，R中＝21.5t。

5、底模平台后下横梁检算：

施工状态时，此时底模平台前、后下横梁承受底模平台纵梁传来的混凝土重量、底模平台自重其它重量。

计算模型：

选用两根HN500×200×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=47800cm抗弯截面模量：

wx=2140cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=106MPa；

最大变形f=-5（+2）mm；

支座反力（吊带所受拉力）：

R边=27.8t，R中＝55t。

6、底模平台前、后吊挂检算：

（1）底模平台前吊挂

边吊带最大受力：

25.4t；中吊带最大受力21.5t。

边吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=84.7MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/84.7=3.4>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=129MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=249MPa＜[360MPa];

中吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=71.7MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/71.7=4>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=108.9MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=210MPa＜[360MPa];

（2）底模平台后吊挂

边吊带最大受力：

27.8t；中吊带最大受力60t，考虑后吊带另加5t预拉力。

边吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=92.7MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/92.7=3.13>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=142MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=273MPa＜[360MPa];

中吊带采用B＝200mm,δ=30mm;材质为16Mn，φ61销孔；销轴φ60，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=100MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/100=2.9>2

φ60销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=212MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=327MPa＜[360MPa];

7、前上横梁检算：

计算图示：

前上横梁承受荷载为前吊挂系统反力。

前上横梁采用HM400×300

截面特性：

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=38900cm抗弯截面模量：

wx=2000cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=47.2MPa；

最大变形f=－1.5mm；

支座反力（主桁所受压力）：

R＝51.9t。

8、后上横梁检算：

后上横梁承受荷载为后边吊挂及吊杆系统反力。

后上横梁采用2[32b

截面特性：

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=16280cm抗弯截面模量：

wx=1018cm计算模型：

计算结果：

9、主梁系统检算：

三角斜拉挂篮的荷载主要由前上横梁传来的荷载，主梁系统由主梁、斜拉塔架组成。

按梁、杆单元模型计算。

计算模型如下：

计算结果：

三角斜拉主梁斜拉带拉力73.1t，应力52.6MPa＜[315MPa]

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/52.6=5.5>2

φ150销轴承受的弯剪应力：

τ=71.3MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=121MPa＜[360MPa];

立柱压力107.3t，应力-76.1MPa＜[170MPa]；主梁的应力-71.7MPa～28.1MPa＜[170MPa]。

三角斜拉主梁的前上横梁位置的挠度为4.2mm；

三角斜拉主梁支座反力：

后锚固支座R1=31.2t

前锚固支座R2=25.8t

10、后锚固系统检算：

主桁后锚固力由后锚固梁分配梁的锚固筋提供。

计算中未计该部分自重，是偏安全的。

每片主桁后锚固采用4根

32预应力钢筋

主体

32预应力钢筋张拉控制力50.3t。

则K=F/P=3.77＞2。

（二）、施工7＃时挂篮计算（3.5m节段）

1、底模平台纵梁检算：

1）、底模平台纵梁1（桁架纵梁）：

纵梁1承担着箱梁腹板混凝土荷载及底模平台部分重量：

一侧腹板混凝土荷载：

G=18.2t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为3.34t/m：

G’=1.1×G＋3.34=23.36t/m

该重量由2根纵梁1承受

则q＝11.68t/m。

计算模型：

选用桁架结构，桁高1米，上下主杆用2[20a，连接斜杆用2[10

计算采用ALGOR18计算软件对桁架建模检算；

计算结果：

最大弯曲应力σmax=97MPa；

最大变形fmax=-2.1mm；

支座反力（下横梁所受压力）：

R前=16.4t，R后＝24.5t；

2）、底模平台纵梁2：

混凝土底板下8根纵梁2承担着箱梁底板混凝土荷载及底模平台的一部分重量：

梁底板混凝土荷载：

G=14.8t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为4.51t/m：

G’=1.1×G＋4.51=20.79t/m

该重量由8根纵梁2承受

则q＝2.6t/m。

计算模型：

选用H390×300×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=38900cm抗弯截面模量：

wx=2000cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=42.9MPa；

最大变形f=-1.8mm；

支座反力（下横梁所受压力）：

R前=3.6t，R后＝5.5t；

一侧翼缘混凝土荷载：

G=1.131t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及外滑梁重量为2.86t/m：

q＝1.1×G＋2.86=3.844t/m

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=39.2MPa；

最大变形f=-2.3mm；

R前=5.5t，R后=8.3t

砼超打重量按1.1计、施工荷载及内滑梁重量2.75t/m：

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=39.5MPa；

最大变形f=-2.4mm；

R前=7.9t，R后=11.9t

4、底模平台前下横梁检算：

挂篮浇注混凝土1＃块时前下横梁受力图示：

选用两根HN500×200×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=47800cm抗弯截面模量：

wx=2140cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=41.5MPa；

最大变形f=-0.4（+1）mm；

支座反力（吊带所受拉力）：

R边=25.8t，R中＝21.7t。

5、底模平台后下横梁检算：

施工状态时，此时底模平台前、后下横梁承受底模平台纵梁传来的混凝土重量、底模平台自重其它重量。

计算模型：

选用两根HN500×200×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=47800cm抗弯截面模量：

wx=2140cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=89MPa；

最大变形f=-4（+1.5）mm；

支座反力（吊带所受拉力）：

R边=23.9t，R中＝51.4t。

6、底模平台前、后吊挂检算：

（1）底模平台前吊挂

边吊带最大受力：

25.8t；中吊带最大受力21.7t。

边吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=86MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/86=3.4>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=131MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=253MPa＜[360MPa];

中吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=72.3MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/72.3=4>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=110MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=213MPa＜[360MPa];

（2）底模平台后吊挂

边吊带最大受力：

23.9t；中吊带最大受力51.4t，考虑后吊带另加5t预拉力。

边吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=79.7MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/79.7=3.63>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=122MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=234MPa＜[360MPa];

中吊带采用B＝200mm,δ=30mm;材质为16Mn，φ61销孔；销轴φ60，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=85.7MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/85.7=3.4>2

φ60销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=182MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=283MPa＜[360MPa];

7、前上横梁检算：

计算图示：

前上横梁承受荷载为前吊挂系统反力。

前上横梁采用HM400×300

截面特性：

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=38900cm抗弯截面模量：

wx=2000cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=58.5MPa；

最大变形f=－1.9mm；

支座反力（主桁所受压力）：

R＝60.9t。

8、后上横梁检算：

后上横梁承受荷载为后边吊挂及吊杆系统反力。

后上横梁采用2[32b

截面特性：

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=16280cm抗弯截面模量：

wx=1018cm计算模型：

计算结果：

9、主梁系统检算：

三角斜拉挂篮的荷载主要由前上横梁传来的荷载，主梁系统由主梁、斜拉塔架组成。

按梁、杆单元模型计算。

计算模型如下：

计算结果：

三角斜拉主梁斜拉带拉力83t，应力69.2MPa＜[315MPa]

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/69.2=4.2>2

φ150销轴承受的弯剪应力：

τ=82.3MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=138MPa＜[360MPa];

立柱压力123.4t，应力-83.3MPa＜[170MPa]；主梁的应力-84.6MPa～32.4MPa＜[170MPa]。

三角斜拉主梁的前上横梁位置的挠度为5.4mm；

三角斜拉主梁支座反力：

后锚固支座R1=37.6t

前锚固支座R2=33.4t

10、后锚固系统检算：

主桁后锚固力由后锚固梁分配梁的锚固筋提供。

计算中未计该部分自重，是偏安全的。

每片主桁后锚固采用4根

32预应力钢筋

主体

32预应力钢筋张拉控制力50.3t。

则K=F/P=2.83＞2。

（三）、施工11＃时挂篮计算（4m节段）

1、底模平台纵梁检算：

1）、底模平台纵梁1（桁架纵梁）：

纵梁1承担着箱梁腹板混凝土荷载及底模平台部分重量：

一侧腹板混凝土荷载：

G=13.95t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为3.34t/m：

G’=1.1×G＋3.34=18.7t/m

该重量由2根纵梁1承受

则q＝9.34t/m。

计算模型：

选用桁架结构，桁高1米，上下主杆用2[20a，连接斜杆用2[10

计算采用ALGOR18计算软件对桁架建模检算；

计算结果：

最大弯曲应力σmax=92MPa；

最大变形fmax=-1.8mm；

支座反力（下横梁所受压力）：

R前=16.7t，R后＝20.7t；

2）、底模平台纵梁2：

混凝土底板下8根纵梁2承担着箱梁底板混凝土荷载及底模平台的一部分重量：

梁底板混凝土荷载：

G=13.0t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为4.51t/m：

G’=1.1×G＋4.51=18.8t/m

该重量由8根纵梁2承受

则q＝2.35t/m。

计算模型：

选用H390×300×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=38900cm抗弯截面模量：

wx=2000cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=47.5MPa；

最大变形f=-2.0mm；

支座反力（下横梁所受压力）：

R前=4.2t，R后＝5.2t；

一侧翼缘混凝土荷载：

G=1.131t/m

砼超打重量按1.1计、施工荷载及外滑梁重量为2.86t/m：

q＝1.1×G＋2.86=3.844t/m

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=47.2MPa；

最大变形f=-3.4mm；

R前=6.86t，R后=8.51t

砼超打重量按1.1计、施工荷载及内滑梁重量2.75t/m：

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=43.7MPa；

最大变形f=-2.7mm；

R前=9.8t，R后=12.2t

4、底模平台前下横梁检算：

挂篮浇注混凝土1＃块时前下横梁受力图示：

选用两根HN500×200×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=47800cm抗弯截面模量：

wx=2140cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=48.5MPa；

最大变形f=-0.5（+2）mm；

支座反力（吊带所受拉力）：

R边=27.4t，R中＝23.1t。

5、底模平台后下横梁检算：

施工状态时，此时底模平台前、后下横梁承受底模平台纵梁传来的混凝土重量、底模平台自重其它重量。

计算模型：

选用两根HN500×200×10×16型钢，

截面面积：

截面惯性矩：

Ix=47800cm抗弯截面模量：

wx=2140cm

计算结果：

最大弯曲应力σMAX=86MPa；

最大变形f=-3.5（+1.2）mm；

支座反力（吊带所受拉力）：

R边=19.8t，R中＝42.6t。

6、底模平台前、后吊挂检算：

（1）底模平台前吊挂

边吊带最大受力：

27.4t；中吊带最大受力23.1t。

边吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应力：

σMAX=N/A=91.3MPa；

按公路桥规：

σb=290MPaK=290/91.3=3.2>2

φ50销轴承受的剪应力：

τ=Q/A=139MPa＜[315MPa];

孔壁承压应力：

σC=Njy/dt=268MPa＜[360MPa];

中吊带采用B＝150mm,δ=20mm;材质为16Mn，φ51销孔；销轴φ50，材质为40Cr。

吊带承受的拉应