40+64+40m连续梁挂篮主要吊挂件强度计算书.docx

1、40+64+40m连续梁挂篮主要吊挂件强度计算书40+64+40m连续梁挂篮主要吊挂件强度计算书图号：编号：编制：校对：审核：批准：XXXX集团有限公司20 年 月第1章 设计计算说明1.1 设计依据、客户提供的（40+64+40m专桥无轧轨道预应力混凝土连续梁图）;、钢结构设计规范（GB50017-2003）；、路桥施工计算手册； 、结构力学、材料力学；、机械设计手册；、铁路桥涵施工技术规范（TB10203-2002） 、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）1.2 挂篮结构40+64+40m连续梁三角型挂篮模板主要由主桁系统、走行锚固系统、导向系统、前上横梁系统、底篮系统、模板系统

2、等组成。1.3 挂篮设计1.3.1 主要技术参数、砼自重G26kN/m3；、钢材的弹性模量E210GPa；、材料容许应力：牌号许用正应力许用弯曲应力w许用剪切应力Q235205MPa205MPa125MPaQ345310MPa310MPa180MPa40Cr470MPa480Mpa280MpaPSB830700Mpa 1.3.2 挂篮构造 挂篮采用三角形挂篮，挂篮的前横梁由2工45a工字钢组成，底篮前、后横梁由双工36b的工字钢组焊组成，腹板下纵梁采用工25a工字钢，底板下纵梁采用工25a工字钢，吊杆采用32精轧螺纹钢。 1.3.3 挂篮计算设计荷载及组合、荷载系数考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系

3、数的超载系数：1.05；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：2.0；挂篮正常使用时采用的安全系数为1.2。活载分项系数：1.5恒载分项系数:1.2、作用于挂篮的荷载1、箱梁荷载：取1#块、2#块、3#块、4#块分别计算根据箱梁截面受力特点，划分箱梁各节段断面如图所示：通过建立箱梁各节段三维模型并查询各段体积，计算箱梁断面内各段重量如下表所示段号1#块(3m)2#块(3.25m)3#块(3.5m)4#块(4.25m)备注96.6KN104.7KN112.7KN136.9KN校核外模导梁315.5KN304.7KN292.3KN284.9KN校核腹板下纵梁187

4、.5KN2031KN218.8KN265.6KN校核内模导梁289KN292KN290KN323.4KN校核底板下纵梁恒载分项系数K1=1.2；活载分项系数K2=1.5。作用于主桁上箱梁荷载最大按145t计算；施工机具及人群荷载：2.5kPa；倾倒混凝土产生的荷载：2KPa振捣混凝土产生的荷载：2KPa、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：挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合I用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载组合II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

5、的规定。第2章 挂篮底篮及吊杆计算2.1.1 腹板下面纵梁的计算一、浇注1#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为：q1315.51.051.2/(30.8)=165.63KN/m22）、除侧模外，模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q22.51.23KN/m23）、人群及机具荷载为：q32.51.53.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（22）1.56KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0.15m）：W1（q1q2q3q4）0.15=26.76KN/m2、受力分析 腹板下

6、纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由材料力学求解器求得浇注1#块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力Ra49.89KN、Rb32.33KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax70.41N.mwWmax/Wx70.41106/401.4103175.4Mpa w205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax17.8mm5120/400=12.8mm 不满足要求二、浇注2#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为：q1304.71.051.2/3

7、.250.8=147.7KN/m22）、除侧模外，模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q22.51.23KN/m23）、人群及机具荷载为：q32.51.53.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（22）1.56KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0.15m）：W1（q1q2q3q4）0.15=24.06KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由 材料力学求解器得浇注2#块

8、时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力Ra46.71KN、Rb33.43KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax67.59KN.mwWmax/Wx67.59106/401.4103168.38Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax17.3mm5120/400=12.8mm 不满足要求三、浇注3#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为：q1292.31.051.2/3.50.8=131.5KN/m22）、除侧模外，模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q22.51.23KN/m23）、人群及机具荷载为：q32.51.53.

9、75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（22）1.56KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0.15m）：W1（q1q2q3q4）0.15=21.64KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由 材料力学求解器得浇注3#块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力Ra43.35KN、Rb34.2KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax64KN.mwWmax/W

10、x64106/401.4103159.44Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax16.5mm5120/400=12.8mm 不满足要求四、浇注4#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为：q1284.91.051.2/4.250.64=131.97KN/m22）、除侧模外，模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q22.51.23KN/m23）、人群及机具荷载为：q32.51.53.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（22）1.56KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁

11、，间距均布约为0.15m）：W1（q1q2q3q4）0.15=21.7KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由 材料力学求解器得浇注4#块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力Ra45.91KN、Rb48.12KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax70.25KN.mwWmax/Wx70.25106/401.4103175.01Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax18.5mm5120/400=12.8mm 不满足要求

12、2.1.2 底模下普通纵梁的计算一、浇注1#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q底板混凝土荷载为：q12891.051.2/(35.1)=23.8KN/m22）、模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q22.51.23KN/m23）、人群及机具荷载为：q32.51.53.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（22）1.56KN/ m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m 6）、底板处纵梁上的均布荷载为（底板下布置6条纵梁，间距均布约为0.65m）：W1（q1q2q3q4）0.65=23.7KN/m2、受力分析 底板下型钢采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面

13、特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由材料力学求解器求得浇注1#块时底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力Ra44.3KN、Rb28.8KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax62.5KN.mwWmax/Wx62.5106/401.4103155.7Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax15.8mm5120/400=12.8mm 不满足要求二、浇注4#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q底板混凝土荷载为：q1323.41.051.2/4.255.26=18.22KN/m22）、模板重量按2.5KN/

14、m2计，模板载荷为：q22.51.23KN/m23）、人群及机具荷载为：q32.51.53.75 KN/ m2）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（22）1.56KN/ m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、底板处纵梁上的均布荷载为（底板下布置6条纵梁，间距均布约为0.65m）：W1（q1q2q3q4）0.65=20.1KN/m2、受力分析 底板下型钢采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由材料力学求解器求得浇注4#块时底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力R

15、a42.6KN、Rb44.8KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax65.2KN.mwWmax/Wx65.2106/401.4162.4Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax17.1mm5120/400=12.8mm 不满足要求2.1.3 底篮后横梁受力验算模板、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按4.0kN/m2计，由底篮纵梁计算可知，浇注1#块时底蓝后横梁受力最大，后横梁约承受箱梁60%的荷载。其受力简图如下：其中：P7-P13为浇注1#块时底板下普通纵梁作用在后横梁上支座反力(44.3KN);P1-P6,P14-P1

16、9为浇注1#块时腹板下纵梁作用在后横梁上支座反力(49.89KN)后横梁采用双工36b工字钢组焊加工，其力学参数如下:截面面积A=167.28cm2 截面惯性矩Ix=33148cm4 抗弯截面模量Wx=1841.6cm3由材料力学求解器计算得浇注1#块时底篮后横梁剪力图、弯矩图、挠度图如下所示1）剪力图其支座反力：RA=302.4 KNRB=302.4KN 2）弯矩图 其最大弯矩Wmax211.8KN.mwWmax/Wx211.8106/1841.6103115Mpaw205MPa 满足要求3）挠度图其最大挠度fmax2.12mm4400/600=7.33mm 满足要求2.1.4 底篮前横梁受

17、力验算模板、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按4.0kN/m2计，由底篮纵梁计算可知，浇注4#块时底篮前横梁受力最大，前横梁约承受箱梁51%的荷载。其受力简图如下：其中：P7-P13为浇注4#块时底板下普通纵梁作用在前横梁上支座反力(44.8KN); P1-P6,P14-P19为浇注4#块时腹板下纵梁作用在前横梁上支座反力(48.26KN)前横梁采用采用双工36b工字钢组焊加工，其力学参数如下:截面面积A=167.28cm2 截面惯性矩Ix=33148cm4 抗弯截面模量Wx=1841.6cm3截由材料力学求解器计算得浇注4#块时底篮前横梁剪力

18、图、弯矩图、挠度图如下所示1） 剪力图其支座反力： RA=292.7KNRB=292.7KN 2） 弯矩图 其最大弯矩Wmax205。KN.mwWmax/Wx205.17106/1841.6103111.4Mpaw205MPa 满足要求3）挠度图其最大挠度fmax1.89mm4400/600=7.33mm 满足要求2.1.5 挂篮内导梁受力验算： 内导梁在挂篮施工中承受箱梁顶部混凝土、内模自重的结构, 采用双拼32b槽钢加工，其截面特性如下：Wx1007cm3 ，Ix16105. 6cm4作用于内导梁上载荷如下：1、浇注1#块时内模顶部混凝土载荷为：112.7KN2、浇注4#块时内模顶部混凝土

19、载荷为：290KN3、内模载荷为：80KN;4、导梁载荷为：0.86KN/m一、浇注1号块时：1号块梁长3m，内导梁上作用的荷载主要通过内模背架传递至内导梁，其受力简图如下：其中：P6为内模自重作用于导梁的载荷； P1、P2、P3、P4、P5为箱梁顶部混凝土及内模自重作用于导梁的载荷； W1为导梁自重。P1=P2=P3=P4=112.71.051.5)/(42)=22.1KNW1=0.86KN/m由材料力学求解器计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图其支座反力Ra52.16KN、Rb40.5 KN图为：其最大弯矩Wmax59.76KN.mwWmax/Wx56.76106/1

20、00710356.36Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax4.8mm5000/400=12.5mm 满足要求二、浇注4号块时：4号块梁长4.25m，内导梁上作用的荷载主要通过内模背架传递至内导梁，其受力简图如下：其中： P1、P2、P3、P4、 P5、P6为箱梁顶部混凝土及内模自重作用于导梁的载荷； W1为导梁自重。P1=P2=P3=P4=(2901.051.5)/(42)=57.9KNW1=0.86KN/m由材料力学计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图其支座反力Ra136KN、Rb99.26KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax161.3KN

21、.mwWmax/Wx161.3106/1007103160.2Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax13.15mm5000/400=12.5mm 满足要求2.1.6 挂篮外导梁受力验算：外导梁主要承受箱梁翼缘处混凝土重量及外模重量，采用双拼36b钢加工，其截面特性如下：Wx1405.8cm3 ，Ix25303.4cm4作用于外导梁上载荷如下：1、浇注1#块时顶部翼缘处混凝土载荷为：96.6 KN2、浇注4#块时顶部翼缘处混凝土载荷为：289 KN3、单侧外模重：50KN;4、导梁载荷：1.07KN/m一、浇注1号块时：1号块梁长3m，外导梁上作用的荷载主要通过外模背架

22、传递至外导梁，其受力简图如下：其中：P6为外模自重作用于导梁的载荷； P1、P2、P3、P4、P5为箱梁翼缘处混凝土及外模自重作用于导梁的载荷； W1为导梁自重。为简化计算，假设翼缘板混凝土重量及模板重量由靠腹板内侧外导梁承受，则：P5=50/5=10KNP1=P2=P3=P4=(96.61.051.5)/4+50/5=48KNW1=1.07KN/m由材料力学求解器计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图其支座反力Ra122.4KN、Rb80.29KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax151.4KN.mwWmax/Wx151.4106/1405.8103107.7Mpaw20

23、5MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax8.7mm5300/400=13.25mm 满足要求二、浇注4号块时：4号块梁长4.25m，外导梁上作用的荷载主要通过外模背架传递至外导梁，其受力简图如下：其中： P1、P2、P3、P4 、P5为箱梁翼缘处混凝土及外模自重作用于导梁的载荷； W1为导梁自重。为简化计算，假设翼缘板混凝土重量及模板重量由靠腹板内侧外导梁承受，则：P1=P2=P3=P4=P5=(2891.051.2)/5=72.8KNW1=1.07KN/m由材料力学求解器计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图其支座反力Ra192.9KN、Rb176.8KN2）

24、、弯矩图为：其最大弯矩Wmax249.6KN.mwWmax/Wx249.6106/1405.8103177.6Mpaw205MPa 满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax14.7mm5300/400=13.25mm 满足要求三、挂篮空载前移时：挂篮前移4.25m时导梁受力处于最不利情况，其主要承受外模重量，受力简图如下图所示挂篮空载前移时，导梁仅承受模板自重，其强度无需进行校核。主要校核其刚度变形情况。其中：P1、P2、P3、P4、P5为外模自重作用于导梁的载荷；P1=P2=P3=P4=P5=50/6=1-KNW1=1.07KN/m由结构力学计算软件求得导梁空载前移4.25m时挠度图如下所

25、示：其最大挠度fmax24.16mm1.52）、后吊杆所承受的最大支点反力为302.4kN，采用吊带时，其应力为：bN/A302.4/2760=109.5MPa 其安全储备为：K=315/109.5=2.871.5 由上述计算可知，底篮前、后横梁的吊带强度安全储备均满足要求。2.1.8 挂篮前横梁受力验算：由以上计算可知，挂篮前横梁在浇注4#块时承受的载荷最大，其浇注4#块时受力简图如下：其中： P1、P6为浇注4#块时挂篮外导梁前端吊杆作用于前上横梁的载荷（192.9KN）；P2、P5为浇注4#块时底篮前横梁外侧吊杆作用于前上横梁的载荷（292.7KN）；P3、P4为浇注4#块时挂篮内导梁前

26、端吊杆作用于前上横梁的载荷（136KN）；W1为前上横梁自重(1.6KN/m)。前横梁采用双工45a工字钢组焊加工，其截面力学参数如下:截面面积A=204.8cm2 截面惯性矩Ix=64482cm4 抗弯截面模量Wx=2865.8cm3由材料力学求解器求得浇注4#块时前上横梁剪力图、弯矩图、挠度图如下所示1）剪力图支座反力：RaRb=433.68KN2)弯矩图其最大弯矩Wmax288.97KN.mwWmax/Wx288.97106/2865.8103100.8Mpaw205MPa 满足要求3）挠度图其最大挠度fmax6.4mm6220/600=10.4mm 满足要求第3章 挂篮主桁计算3.1

27、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)3.1.1荷载计算 由第二章计算的结果是以该组合计算而得出的结果，即在混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具荷载的组合下，单片主桁前支点最大荷载P=433.68KN。3.1.2 荷载组合I作用下主桁计算 计算简图 三角形桁架简化后计算简图如下图所示。经3D3S算得出各杆件情况如下图所示：3.2主桁杆件强度验算由上图可知12杆、23杆、24杆受压，13杆、34杆受拉，各杆件的强度验算如下表所示：序号内力（KN）选材截面面积(cm2)正应力(MPa)许用应力(MPa)备注12杆521.92工40a286.0730.3205满足23杆521.92工40a286.07303205满足34杆679.42*t20200240849205满足13杆805.92*t202002401007205满足24杆-1050232b254.9956205满足3.3、主桁位移通过电算得主桁位移图如下所示：由上图可知，主桁架A点处Y向位移最大，最大值为14.3mm,小于规范要求的20mm3.5、主桁销轴校核由以上计算可知主桁CD杆轴力最大为1050KN。杆件与节点板间均采用60销轴连接，销轴材质选用40Cr，销轴两面受剪，其承受的最大剪应力为：maxQmax/A（0.51050