贵港市西南大桥施工挂篮设计计算书.docx

1、贵港市西南大桥施工挂篮设计计算书 贵港市西南大桥施工挂篮设计计算书编制： 复核： 审核： 审定： 批准： 2015年6月一、 挂篮介绍贵港西南大桥标准节施工采用牵索挂篮，单侧单台挂篮自重约90吨，采用钢材及型材焊接而成，包含挂篮平台、张拉机构、锚固系统、止推系统、行走系统、模板系统、横向限位装置、平台系统和张拉垫块等部件。二、 设计依据二.1 施工规范及参考资料公路桥涵施工技术规范(JTG_TF50-2011)；公路桥涵设计规范(JTG D60-2004)；钢结构设计手册；钢结构设计规范(GB 50017-2003)；桥梁施工工程师手册；路桥施工常用数据手册；建筑结构静力手册。二.2 设计基本

2、数据施工荷载250kg/m2；混凝土容重取26kN/m3；底模、侧模自重按150kg/ m2；顶模自重按100kg/ m2；各种型钢查相关手册资料。二.3 荷载系数及荷载组合类型(1)、有关荷载系数依据设计和施工规范，荷载系数取值如下：灌注混凝土时的动力系数：1.3挂篮走行时候的冲击系数1.3灌注混凝土和挂篮走行时的抗倾覆系数：2.0(2)、作用于挂篮系统的荷载箱梁荷载：灌注混凝土箱梁的最大重量为150.7t（按单个节段7.6m计算；砼重力密度： =2600kg/m3=26KN/m3），考虑灌注混凝土时的动力因素和安全性。图二.3-1 标准节截面及重量图控制设计最大冲击荷载系数取1=1.2，超

3、灌系数2=1.05计算。三、 材料选用及许用应力挂篮使用钢板材质分为Q345B和Q235B两种，安全系数取1.48，选用材料许用应力如下表：表三.1-1 材料许用应力名称材质或牌号许用应力（MPa）备注钢板Q345B， t16， 16t35钢板Q235B， t16， 16t40焊缝Q345B， t16， 16t35焊缝Q235B， t16， 16t40型材Q235B， 工钢或槽钢圆钢45#， 调质，200圆钢40Cr， 调质，100四、 各部件选型及验算四.1 模板选型及计算四.1.1 底模选型及计算四.1.1.1 荷载计算底模预采用厚度10mm面板，顺桥向450mm间距布置10100钢板背楞

4、，横桥向400mm间距布置10槽钢背楞，材质为Q235B。底模下方支承横梁间距为L纵=0.9m，故取0.9m长底模进行受力分析，底模受力简图及截面如如下：图四.1-1 底模受力简图（单位：mm）图四.1-2 底模截面图（单位：mm）底模截面参数： 现浇混凝土重力荷载： 振捣混凝土产生的荷载：0.2t/m；施工设备荷载：0.25t/m；钢模板自重：0.15t/m。四.1.1.2 整体横截面计算：模板剪力：模板弯矩：弯应力：=145MPa剪应力：=84MPa合应力：=145MPa刚度验算：满足要求四.1.1.3 面板局部验算：图四.1-1 局部计算单元（单位：mm）纵向背楞的间距为0.4m，横向背

5、楞的间距为0.45m，故取长为0.45m、宽为0.4m作为计算单元。弯矩计算：四边嵌固板承受均布荷载，长边跨中支承的负弯矩最大，按下式进行计算：M=Aql2=-0.0588*9.658*0.4*0.4=0.09086t式中：A计算系数，根据建筑结构静力手册中双向板的计算系数，由la/lb=0.9查表4-19得A=-0.0588；板的长边与短边，l取la与lb中较小者；q作用在模板上的正压力。面板为10mm钢板，单位长度内截面如下弯应力： =145MPa剪应力可忽略不计。满足要求。刚度计算：式中：B挠度计算系数；根据建筑结构静力手册中双向板的计算系数，由查表得，B=0.00140；短边的净跨度；

6、h板厚。满足要求四.1.1.4 纵向10槽钢计算：作用在顺桥向加劲肋上的荷载取左右各半跨的正压力，按照简支梁进行强度和挠度计算。图四.1-1 受力简图和计算单元截面（单位：mm） 10槽钢的截面参数：=145MPa满足要求挠度计算：四.1.1.5 横向钢板背楞计算：钢板背楞间距a=450mm，单排背楞上均布荷载q=P总a=9.6580.45m=4.3461t/m。以纵向背楞作为支点，间距0.4m图四.1-1 受力简图图四.1-2 剪力图（单位：t）图四.1-3 弯矩图（单位：t*m）受力截面及参数如下：横桥向钢板背楞弯曲正应力剪应力折算应力满足要求。四.1.2 底部横梁计算：四.1.2.1 底

7、横梁验算 底横梁为间距0.9m均布，采用25b工钢。25b工钢截面参数：图四.1-1 截面参数灌注混凝土箱梁的最大重量为150.7t*1.2*1.05/7.6=24.98t/m（砼重力密度： =2600kg/m3=26kN/m3，考虑灌注混凝土时的动力因素和安全性，控制设计最大冲击荷载系数取1=1.2，超灌系数2=1.05计算）。振捣混凝土产生的荷载：0.2t/m2；施工机具荷载：0.25t/m2；钢模板自重：0.25t/m2。单个横梁承受支承反力：受力简图如下：图四.1-2 受力简图图四.1-3 剪力图（单位：t）图四.1-4 弯矩图（单位：t *m）长细比： 按照b类截面轴心受压构件查表得

8、稳定系数： ， =145MPa=84MPa=145MPa刚度计算：满足要求。四.1.2.2 螺栓验算：底横梁连接处采用4个M20（8.8级）螺栓连接。单个螺栓承受剪力螺栓群承受横梁处弯矩，所以单个螺栓拉力为：式中：n螺栓数量，螺栓为两排 ，每排2个，故n=2；L为螺栓间距，L=100mm；满足要求。四.1.3 侧模计算四.1.3.1 荷载说明：砼重力密度： =2.6t m3砼灌注时气温：T=12则新浇砼的初凝时间t0=200（12+15）=7.4h,取t0=8h砼灌注时间v=1.5mh外加剂影响修正系数1=1.2砼坍落度影响修正系数2=1.15标准节混凝土分两次浇注，浇注次数不影响模板受力，此

9、处模板计算按一次浇注成型进行计算，浇注砼总高度2.765m根据建筑施工模板安全技术规范规定，当采用内部振捣器时，新浇砼作用于模板的最大侧压力标准值，当砼浇注速度在6mh以下时，按下列两式计算，并取两式中的较小值。新浇筑砼对模板的最大侧压力：F=2.6x2.765=7.19t/m2F=Fmin=7.19t/m2采用导管向模板内供料，因砼厚度大于1.0m，其产生的冲击荷载不计，振捣砼时对侧面模板的压力按4.0kPa计。P强=（7.19+0.4）kPa=7.59t/m2P刚=7.19t/m2四.1.3.2 外侧模板横截面计算：外侧模支架间距为1.8m，故侧模整体受力简图如下：图四.1-1 外侧模板整

10、体受力简图（单位：mm）图四.1-2 外侧模板截面图（单位：mm）图四.1-3 外侧模板截面受力简图（单位：t/m2）由于侧模是线性载荷，计算时采用局部计算，荷载取左右各半跨的正压力，按照简支梁进行强度和挠度计算。外侧模板计算单元验算： 图四.1-4 外侧模板计算单元截面（单位：mm）计算单元简化为均布荷载作用，均布荷载大小为：图四.1-5 外侧模板计算单元受力简图受力图如下：图四.1-6 外侧模板计算单元剪力图（单位：t）图四.1-7 外侧模板计算单元弯矩图（单位：t*m）局部截面参数：长细比： 按照b类截面轴心受压构件查表得稳定系数： =84MPa=145MPa合应力： =145MPa满足

11、要求挠度计算：满足要求四.1.3.3 内侧模板横截面计算：侧模支架间距为1.8m，由于内侧模板需在横梁位置断开，故内侧模板最不利工况受力简图如下：图四.1-1 内侧模板受力简图（单位：mm）图四.1-2 内侧模板截面图（单位：mm）图四.1-3 内侧模板截面受力简图（单位：t/m2）由于侧模是线性载荷，计算时采用局部计算，荷载取左右各半跨的正压力，按照简支梁进行强度和挠度计算。计算单元验算： 图四.1-4 内侧模板计算单元截面（单位：mm）计算单元简化为均布荷载作用，均布荷载大小为：图四.1-5 内侧模板受力图（单位：mm）受力图如下：图四.1-6 内侧模板计算单元剪力图（单位：t）图四.1-

12、7 内侧模板计算单元弯矩图（单位：t*m）局部截面参数：长细比： 按照b类截面轴心受压构件查表得稳定系数： =84MPa=145MPa合应力： =145MPa满足要求挠度计算：满足要求四.1.3.4 面板局部验算：最不利局部位置为纵向背楞的间距0.9m，横向背楞间距0.3m，故取长为0.9m，宽为0.3m板单元作为计算单元，如下图所示：图四.1-1 局部计算单元(单位：mm)弯矩计算：四边嵌固板承受局部荷载，长边跨中支承的负弯矩最大，按下式进行计算：M=Aql2=-0.0829*7.59*0.3*0.3=0.05663t式中：A计算系数，根据建筑结构静力手册中双向板的计算系数，由la/lb=0

13、.33查表4-29得A=-0.0829；板的长边与短边，l取la与lb中较小者；q作用在模板上的正压力。面板为8mm钢板，单位长度内截面如下弯应力： =145MPa剪应力可忽略不计满足要求。刚度计算：式中：B挠度计算系数；根据建筑结构静力手册中双向板的计算系数，由查表得，B=0.00253。短边的净跨度。h板厚。满足要求四.1.3.5 竖向钢板背楞计算：钢板背楞间距a=900mm，单排背楞上均布荷载q=P强a=7.590.9m=6.831t/m。图四.1-1 受力简图图四.1-2 剪力图（单位：t）图四.1-3 弯矩图（单位：t*m）受力截面及参数如下：横桥向钢板背楞弯曲正应力剪应力折算应力满

14、足要求。四.1.4 顶模计算外侧顶模受力较内侧顶模受力小，故只按内侧顶模计算即可。四.1.4.1 顶模截面说明：顶模预采用厚度6mm面板，400mm间距布置80槽钢支承，顺桥向亦400mm间距布置6mm钢板支承。顶模下方支承间距L纵=1.8m，故整体受力简图如下：图四.1-1 内侧顶模整体受力简图（单位：mm）图四.1-2 内侧顶模截面图（单位：mm）现浇混凝土重力荷载： 振捣混凝土产生的荷载：0.2t/m；施工机具荷载：0.25t/m；钢模板自重：0.1t/m。图四.1-3 内侧顶模横截面内荷载分布图(t/)由于内侧顶模是线性载荷，计算时采用局部计算，荷载取槽钢左右各半跨的正压力，按照简支梁进行强度和刚度计算。四.1.4.2 计算单元验算： 图四.1-1 受