40+60+40连续梁挂篮验算书.docx

40+60+40连续梁挂篮验算书.docx

《40+60+40连续梁挂篮验算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《40+60+40连续梁挂篮验算书.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

40+60+40连续梁挂篮验算书

附件4

40+64+40m挂篮验算书

第一章挂篮设计

1.1.设计依据

1、跨XXX省道特大桥设计文件；

2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000；

3、《结构力学》、《材料力学》、《桥梁工程》；

4、《钢结构设计规范》；

5、《路桥施工计算手册》；

6、《midascivil计算软件》；

1.2.工程概况

本主桥设计为新建XXXXXXXX铁路连续箱梁，主桥上部结构类型为有砟轨道40+64+40m的预应力混凝土双线连续箱梁。

截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式，梁顶宽12.2m，底宽6.7m。

顶板厚除梁端附近为65cm外，其余均为40cm，腹板厚48～64～80cm，设置5道横隔板。

梁全长为145.5m，计算跨度为（40+64+40）m，中支点截面中心处梁高为6.05m，跨中10m直线段及边跨13.75m直线段截面中心处梁高为3.05m，梁体下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75m。

箱梁0#块梁段长度为9m，合拢段长度为2.0m。

挂篮悬臂浇注箱梁最长且最重块段为4#块，长度为4.25m，重量为149.91吨。

该连续梁箱梁悬臂浇注段采用三角挂篮施工。

施工荷载：

施工挂篮、机具、人群。

1.3.挂篮设计

1.3.1主要材料技术参数

⑴钢筋砼自重G砼=2.6t/m3；

⑵钢材弹性模量E=2.1×105MPa；

⑶材料允许应力：

Q235B钢[σ]=140Mp，[σw]=145Mp，[τ]=85Mp；

精轧螺纹钢[σw]=785Mpa；

16Mn钢板[σ]=200Mp，[σw]=210MPa,[τ]=120MPa；

45#钢[σ]=210Mp，[σw]=220MPa,[τ]=125MPa；

1.3.2挂篮构造

本桥所用挂篮采用三角挂篮，挂篮主构架主梁为双Ⅰ40a#工字钢组合而成，立柱采用双[32b#槽钢，拉板采用厚20mm和12mm的普通钢板制成；前上横梁采用双Ⅰ45a#工字钢；前后下横梁采用双Ⅰ36b#工字钢组合而成。

底篮设置19根纵梁，纵梁采用Ⅰ25a工字钢；外侧模走行梁采用双[36b#槽钢组合而成；内模支撑梁采用双[32b#槽钢组合而成。

主桁架的拼接采用16锰结点钢板配合销轴连接，销轴采用40cr销轴，销座由16Mn钢板焊接而成。

挂篮主吊带采用16Mn钢板，副吊带、滑移梁吊带采用φ25精轧螺纹钢。

后锚采用8φ32根精轧螺纹钢筋。

挂篮加工完毕后全部焊缝进行无破损检测。

挂篮系统共重51.5t，其中主桁系统10.6t，行走系统5.7t，底篮8.9t，外模11.6t，内模7.9t，吊杆及吊具6t（估算），端模0.8t（估算）。

第二章挂篮结构验算

2.1设计工况及荷载组合

通过对挂篮施工过程进行分析得出挂篮的设计工况如下：

工况一：

浇筑4#块

荷载组合为：

混凝土自重+人群机具荷载+挂篮自重；

工况二：

挂篮行走

荷载组合为：

挂篮自重+人群机具荷载。

2.2荷载取值

⑴荷载系数：

超灌系数为：

K1=1.05；

混凝土浇筑时的冲击系数：

K2=1.2；

挂篮行走冲击系数：

K3=2.0；

⑵作用于挂篮主桁架的荷载：

人群、机具荷载：

J=2.5kN/m2；

挂篮自重：

51.5t；

箱梁荷载：

箱梁荷载取4#块计算，长度为4.25m，重量为149.91t；为安全起见，设其箱梁荷载在顺桥向方向成均匀分布，在横桥向方向成非均匀分布，具体见分布图。

2.3.挂篮结构计算

2.3.1.底模纵梁的受力计算

⑴腹板下纵梁计算

①受力计算

混凝土线荷载：

q1=3.786m*2.6t/m3*0.8m*1.05*1.2=99.22KN/m；

人群、机具荷载：

q2=2.5kN/m2*0.8m=2kN/m；

为便于计算，除侧模外，模板重量按1kN/m2计，模板荷载为：

q3=1kN/m2*0.8m=0.8kN/m；

腹板下纵梁均布荷载为：

Q腹底=q1+q2+q3=102.02kN/m；

每侧腹板下设置6根纵梁，每根纵梁承担均布荷载为：

Q腹底/6=17kN/m；

②结构模型

纵梁支座间距为5.12m，均布荷载长度为4.25m，采用Ⅰ25a工字钢。

③计算结果

a.支座反力图：

两端的支反力都是36.125KN。

b.竖向变形图：

最大竖向变形在中部为4mm（l/1280），满足l/400的要求。

c.结构应力图：

最大应力为134.8MPa＜[σw]=145Mp，可以通过。

⑴底板下纵梁计算

①受力计算

混凝土线荷载：

q1=2.72m2*2.6t/m3*1.05*1.2=89.1KN/m；

人群、机具荷载：

q2=2.5kN/m2*5.1m=12.75kN/m；

为便于计算，除侧模外，模板重量按1kN/m2计，模板荷载为：

q3=1kN/m2*5.1m=5.1kN/m；

底板下纵梁均布荷载为：

Q中底=q1+q2+q3=106.95kN/m；

底板下设置7根纵梁，每根纵梁承担均布荷载为：

Q中底/7=15.27kN/m；

②结构模型

纵梁支座间距为5.12m，均布荷载长度为4.25m，采用Ⅰ25a工字钢。

③计算结果

a.支座反力图：

两端的支反力都是32.45KN。

b.竖向变形图：

最大竖向变形在中部3.5mm，满足要求。

c.结构应力图：

最大应力为121MPa＜[σw]=145Mp，可以通过。

2.3.2.底模前后横梁计算及吊带受力计算

⑴计算模型

根据底模纵梁计算结果，底模前后横梁的受力就是底模纵梁的支反力，吊带就是底模前后横梁的边界条件。

底模横梁采用双Ⅰ36b#工字钢组合而成。

底模前后横梁计算简图

⑵计算结果：

a.支座反力图（计入纵梁自重）：

单位：

KN。

b.竖向变形图：

受力部位的最大竖向变形在中间：

0.9mm，满足l/400的要求。

c.结构应力图：

（单位：

MPa）

最大弯曲应力为45.4MPa＜[σw]=145Mp，可以通过。

最大剪切应力为26.1MPa＜[τ]=85Mp，可以通过。

从支反力图中可以看出，中间支反力为310.2KN，两边支反力为29.6KN，这两个支反力加上吊带及底模横梁自重（估算10KN）就是吊带的所受的力，中间吊带采用240mm*20mm的16Mn钢板，两边吊带采用φ25精轧螺纹钢。

验算16Mn钢吊带强度：

σ=F/A=320.2*103N/4800mm2=66.7MPa＜[σ]=200Mp，满足要求。

验算φ25精轧螺纹钢：

σ=F/A=39.6*103N/491mm2=80.6＜785Mp，满足要求。

2.3.3.外侧模和前吊带的受力计算

前吊带的内力大小由侧模顶板混凝土、侧模自重、侧模走形梁的重量构成。

混凝土线荷载：

q1=1.17m2*2.6t/m3*1.05*1.2=38.33KN/m；

总重量是：

38.33KN/m*4.25m=162.9KN。

侧模及侧模走形梁自重：

11.7t。

侧模前吊带的受力大小为：

（162.9KN+117KN）/2=140KN，前吊带采用φ25精轧螺纹钢：

σ=F/A=140*103N/491mm2=285MPa＜785Mp，满足要求。

2.3.4.内模吊梁和前吊带的受力计算

⑴内模顶板混凝土：

q1=2.3m2*2.6t/m3*1.05*1.2=75.35KN/m；

总重量是：

75.35KN/m*4.25m=320.23KN;

⑵内模及内模吊梁自重：

7.9t。

内模前吊带的受力大小为：

（320.23KN+79KN）/4=100KN,前吊带采用φ25精轧螺纹钢：

σ=F/A=100*103N/491mm2=203MPa＜785Mp，满足要求。

2.3.5.前上横梁计算

⑴计算模型：

根据各前吊带和模板吊杆的受力可知，前上横梁受力大小如图所示。

前上横梁采用双Ⅰ45a#工字钢组焊而成。

前上横梁计算图（单位：

KN）

⑵计算结果：

a.支座反力图：

支座反力即主构架前悬点的受力是580KN。

b.竖向变形图：

受力部位的最大竖向变形在中间：

7.3mm＜l/400=15.55mm，满足要求。

c.结构应力图：

（单位：

MPa）

最大弯曲应力为90.3MPa＜[σw]=145Mp，可以通过。

最大剪切应力为47.0MPa＜[τ]=85Mp，可以通过。

2.3.6.主构架的计算

⑴计算模型

挂篮主构架主梁为双Ⅰ40a#工字钢组合而成，立柱采用双[32b#槽钢，拉板采用厚30mm和18mm的普通钢板制成。

三角形主构架做平面计算。

根据前上横梁的计算结果，主构架的前悬点受力是580KN。

主构架计算图（单位：

KN）

⑵计算结果：

a.支座反力图：

由图可以看出，前点支撑反力是1399KN,后点的锚固力是819KN。

b.竖向变形图：

前点竖向位移为15.0mm，由于各杆件均为铰接，其杆端位移值均在杆件的弹性形变范围内。

支座反力图（单位：

KN）

竖向变形图（单位：

mm）

c.各杆件内力图：

杆件内力图（单位：

KN）

d.结构应力图：

（单位：

MPa）

由图可以看出，两根拉杆的拉应力分别为107.2MPa、89.4MPa,小于145MPa，满足要求。

竖杆的压应力为131MPa，长度为4m；两平杆的压应力分别为86.7MPa、83.5MPa，长度分别为3.4m、4.8m，需要进行压挠稳定计算。

平杆：

i=15.88cm，自由长度l1=340cm、l2=480cm，

λ1=340/15.88=21.41，查表可得φ1=0.9，

平杆1折算应力：

86.7/0.9=96.3MPa，满足要求；

λ2=480/15.88=30.23，查表可得φ2=0.9，

平杆2折算应力：

83.5/0.9=92.8MPa，满足要求；

竖杆：

i=12.11cm，自由长度l3=400cm，

λ3=400/12.44=32.154，查表可得φ1=0.953，

竖杆折算应力：

131/0.953=137.5MPa，满足要求；

⑶螺栓检算

每根杆件要根据内力计算连接螺栓的受力大小和数量。

螺栓采用8.8级，一个螺栓承受的单剪力12t，竖杆的受力139t，承力螺栓18个，每个螺栓需要承受7.7t，小于12t，可以通过。

2.3.7.后锚检算

后锚的受力大小是852KN，由4根φ32根精轧螺纹钢筋锚固，满足要求。

要确保4根精轧螺纹钢受力均匀。

2.4.挂篮行走抗倾覆计算

挂篮总重51.5t，按照一半的重量由前横梁承受计算，挂篮行走状态下受力如图：

由图可得每个后锚受力F=181.8KN。

2.4.1.梁面锚固钢筋极限抗倾覆力

走行轨道锚杆钢筋按2根φ25根精轧螺纹钢筋受力计算，则锚固钢筋极限抗拉力为：

F1=2*785*A=770KN，满足要求。

2.4.2.走行轨道极限抗倾覆力

走行轨的截面特性：

A=143200mm2，Wx=1492000mm3

Q235钢材极限抗拉强度σp=235MPa。

当F=σp*Wx/500=701KN，

行走轨的抗倾覆力：

F2=F=701KN。

2.4.3.连接销轴极限抗倾覆力

销轴采用φ100mm的40Cr销轴，销轴极限抗倾覆力为：

F3=A*[τ]=1954.65KN。

2.4.4.后支座滚轮销轴抗倾覆力

销轴采用φ50mm的40Cr销轴，销轴极限抗倾覆力为：

F4=A*[τ]=488.7KN。

2.4.5.挂篮行走工况下抗倾覆稳定系数

后锚最小抗倾覆力

N1=488.7KN，

抗倾覆系数：

S=N1/F=488.7/181.8=2.7＞[s]=2,满足规范要求。

2.5.挂篮浇筑混凝土状态抗倾覆计算

2.5.1.后锚精轧螺纹钢极限受力

挂篮采用4根φ32根精轧螺纹钢筋锚固，螺纹钢极限受力为：

F1=4*A*[σ]=2523KN

2.5.2.后锚扁担极限受力

后锚扁担梁的截面特性为：

A=7700mm2，Wx=459000mm3

Q235钢材极限抗拉强度σp=235MPa。

当σp=M/Wx=F*240/Wx

F=σp*Wx/240=447KN，

2根后锚扁担梁可以承受的极限力为：

F2=4*F=1788KN。

2.5.3.混凝土浇筑状态下的抗倾覆系数

因为F1＞F2，所以抗倾覆力按F2计算，则混凝土浇筑状态下挂篮抗倾覆系数为：

S=F2/580=3.08＞[s]=2,满足规范要求。