挂篮计算书.docx

1、挂篮计算书第1章 设计计算说明1.1 设计依据新建铁路客运专线施工图；钢结构设计规范GBJ17-88；桥梁工程、结构力学、材料力学；其他相关规范手册。1.2 工程概况本主桥为铁路客运专线连续箱梁，主桥桥跨组成为64+64m的单箱单室连续梁。箱梁顶宽12.2m，翼缘板长2.75m，支点处梁高7.50m，跨中梁高4m，梁高及底板厚按二次抛物线变化。腹板厚90cm（支点）至45cm折线变化，底板厚度为90cm至42cm按直线线性变化，顶板厚度40cm。箱梁0#块梁段长度为12m，直线段长度为5.75m；挂篮悬臂浇注箱梁最重块段为5#段，其重量为165.6吨，1#段重为1164.5吨。该特大桥箱梁悬臂

2、浇注段采用菱形挂篮施工。施工荷载：施工挂篮、机具、人群。1.3 挂篮设计1.3.1 主要技术参数钢弹性模量Es2.1105MPa；材料强度设计值：Q235钢 厚度或直径16mm，f=215N/mm2，fV=125 N/mm2厚度或直径1640mm，f=205N/mm2，fV=120 N/mm2Q345钢 厚度或直径16mm，f=310N/mm2，fV=180 N/mm2厚度或直径1640mm，f=295N/mm2，fV=170 N/mm2高强精轧螺纹钢25(JL785)，极限强度f=980Mpa，屈服强度fV=785Mpa；张拉千斤顶为：YC60A型千斤顶；1.3.2 挂篮构造挂篮为菱形挂篮，

3、菱形架片由236a 普通热轧槽钢组成的方形截面杆件构成，前横梁由双工40b型钢组成，底篮前托梁由2I36a 普通热轧槽钢组成，底篮后托梁由2I36a 普通热轧槽钢组成，底篮腹板下纵梁为HN350*175*7*11型钢，吊杆采用32精轧螺纹钢。主桁系统重13.5t、前横梁3.8t，行走系统重4.06t、底篮14.5t（包括底模重）、侧模重13.6t、内模系统重6.7t、端模重0.5t（估算），外侧模吊提梁、吊杆重2.44t，整个挂篮系统重62.1t。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

4、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。作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载：箱梁荷载取1#块计算。1#块段长度为3m，荷载为1540kn施工机具及人群荷载：2.5kN/m2；挂篮自重（不含行走及主桁架系统）：6210kn；荷载组合荷载组合：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：挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合用于主桁承重系统强度和稳定性计算，荷载组合用于挂篮系统行走算。第2章 挂篮底篮及吊杆计算2.1 1#块重量作用下底篮各项计算指标由于最重段5#段重量与1#段重量相差不多，因为1#段节段长度为3米，明显受力较5#段不利，计算时以1#段计算，但荷载取

5、5#段荷载（二者相差11kn）1#块梁段长度为3m，重量为1645kn，施工机具及人群荷载2.5kPa恒载分项系数K1=1.2；活载分项系数K2=1.4。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7.15m和6.776m取6.963m.加强纵梁间腹板宽80cm（每边由4片加强纵梁承受），加强纵梁间距为0.2m，模板重量按1.46kN/m2计，模板荷载为：q2=1.46*1*1.2=1.752kn/m人群及机具荷载为：q3=2.5*1.0*1.4=3.5kn/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载：q4=4*1.01.4=5.6kn/m混凝土线性荷载为：q1=6.963*0.8*3*26*1

6、.2*1/3=173.8kn/m1#块每根加强纵梁上的均布荷载为：q=(q1+q2+q3+q4)/4=46.16kn/m加强纵梁的受力及计算模型如图2-1所示:图2-1 纵梁受力模型支点反力分别为：RA=86.223KNRB=52.257KN最大弯矩为Mmax=123.64KNm加强纵梁选用HN350*175*7*10型钢，截面特性参数为：A=6366 I=137000000 W=782857则：f=160N/mm2 ,满足要求。 根据上述模型计算结果可得，纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为：5300/500=10.6mm，设计中该纵梁在长度方向上均布设加劲板，加强整体刚度。变形能满足整体变

7、形要求。2.1.2 底板下普通纵梁的计算计算普通纵梁强度底板荷载由6根普通纵梁承受。混凝土荷载： q1=0.8265*5.1*26*1.2=131.51KN/m模板重量按0.9kN/m2计，模板荷载为： 人群及机具荷载： 倾倒和振捣混凝土产生的荷载： 每根普通纵梁上的均布荷载为： q=(q1+q2+q3+q4)/6=30.57KN/m,小于腹板处纵梁均布荷载。建立力学模型，计算得：支点反力RA=57.1KNRB=34.6KN最大弯矩Mmax=81.879KN/m则，满足要求。普通纵梁最大变形为：5300/500=10.6mm，可满足整体变形要求。 由以上计算可知，普通纵梁应力强度和变形条件均满

8、足要求。2.2下托梁计算2.2.1底拖前托梁（按最重块计算）荷载：前托梁承担底部荷载的45%底托系统G1=14.5t1045/6.7=9.74kN/m混凝土除顶板外的重量都由底模系统承担，则腹板处的荷载=46.16*4/0.8+9.74=240.54KN/M底板处的荷载=30.57*6/5.1+9.74=45.7KN/m受力图如下：前托梁弯矩图(单位:kNm)前托梁剪力图(单位:kNm)计算得：Mmax=70.294KN/m支点反力R1=121252N，R2=220257N 前托梁采用2I36a普通热轧槽钢， 截面形式如图 查表知36a槽钢组成的箱形结构截面特性参数为： ，满足要求。挠度满足要

9、求采用32精扎螺纹，屈服极限785Mpa。验算吊杆强度，满足要求。前托梁的最大剪应力：,满足要求，由于抗剪强度远小于许用剪应力，所以可以忽略不计。2.2.2底模后托梁荷载：后托梁承担底部荷载的55%故，后托梁的弯应力、变形均为前托梁的1.22倍前、后托梁的强度刚度均满足设计要求！第3章 主构架计算3.1主桁架计算3.1.1主桁架结构如下图 荷载元素：最大梁段重量取1660kn挂篮自重621kn人员、机具合计25kn因梁体前后为变截面，前轻后重，为安全计，前吊点受力取总荷载一半计算，则P0=（1660+621+25）/2=1153kn，单片桁架受力为：P=1153/2=576.5kn.建立模型，

10、得出主桁架各杆件轴力图如下图主桁架轴力图3.1.2 断面检算由上可知，AC杆所受拉力最大，为1005.7kn。由于断面相同，CD杆所受拉力小于AC杆，只需检算AC杆。其他杆件受压，全部需要检算。杆件断面图如下图：主桁架断面图为2*36a槽钢和10mm钢板焊接而成。其截面性质如下： Ix=23740cm4 Wx=1320cm3 Iy=19203cm4 A=121.8cm2AC杆检算最大正应力=N/A=1010/121.8=82.92Mpa此杆件只受拉，无需检算其他项目，满足要求。AB杆检算此杆件为受压杆件，需要检算稳定性。截面性质计算：rx=(Ix/A)1/2=(23740/121.8)1/2=

11、13.96cm，ry=(Iy/A)1/2=(19203/121.8)1/2=12.56cm.稳定性计算，自由长度面内lx=0.8l0=0.8*465=372cm 面外ly=l0=465cm.对x轴的压弯稳定性计算：x=lx/rx=372/13.96=26.65,查表得=0.948则N/*A=807*103/（0.948*121.8*10-4）=69.9Mpa满足要求。对y轴压弯稳定性计算：y=ly/ry=465/12.56=37,查表得=0.91则N/*A=807*103/（0.91*121.8*10-4）=72.8Mpa满足要求。BC杆检算此杆件为受压杆件，需要检算稳定性。稳定性计算，自由长

12、度面内lx=0.8l0=0.8*350=280cm 面外ly=l0=350cm。对x轴的压弯稳定性计算：x=lx/rx=280/13.96=20.05,查表得=0.97则N/*A=607.5*103/（0.97*121.8*10-4）=51.42Mpa满足要求。对y轴压弯稳定性计算：y=ly/ry=350/12.56=27.87,查表得=0.943则N/*A=607.5*103/（0.943*121.8*10-4）=52.89Mpa满足要求。BD杆检算此杆件为受压杆件，需要检算稳定性。稳定性计算，自由长度面内lx=0.8l0=0.8*602=481.6cm 面外ly=l0=602cm。对x轴的

13、压弯稳定性计算：x=lx/rx=481.6/13.96=34.5,查表得=0.92则N/*A=991.8*103/（0.92*121.8*10-4）=88.5Mpa满足要求。对y轴压弯稳定性计算：y=ly/ry=602/12.56=47.93,查表得=0.86则N/*A=991.8*103/（0.86*121.8*10-4）=94.68Mpa满足要求。最大挠度D点最大，为fc=15.6mm.支反力：RA= -P*490/465= -607.5kn RB=P*955/465=1184kn.经检算，主桁架满足使用要求。3.2后锚杆，后锚扁担梁检算3.2.1后锚扁担梁计算后锚系统承受支反力RA，有3

14、根扁担梁承受，每根扁担梁由2根32精轧螺纹钢锚固在梁体上，考虑到安装松紧等因素，取不均匀系数为1.5，共6根精轧螺纹钢，则每根受力为：N=RA/6=101.3kn,拉应力=*N/A=（1.5*101.3）/（8.04*10-4）=189Mpa=750Mpa其中A=8.04*10-4为精轧螺纹钢截面积，精轧螺纹钢容许应力=750Mpa。安全系数K=750/189=3.968后锚扁担梁共有3根，则每根平均受力为：N1=*RA/3=304kn.受力简图如下图4：建立模型，得出最大弯矩M=118kn*m最大剪力Q=165kn。后锚扁担梁受力简图后锚扁担梁由2根32b槽钢组焊而成，其截面性质如下：Ix=

15、8144cm4, Wx=2036cm3, A=110.2cm2, S*=302.5cm3则有弯曲正应力=M/*Wx=118*103/(1.05*2036*10-6)=55.2Mpa剪应力：=QS*/It=165*103*426*10-6/(2*8144*10-8*9*10-3)=47.95MpaNmax=1010kn（AC杆）满足要求。3.2.3销孔拉板的计算 销孔壁承压应力验算 销孔的直径是D=80mm=224Mp所以=56mm由于是两边同时承受力，所以一边销孔拉板厚度是28mm所以连接板采用20mm,再在槽钢内壁加上一块16mm的补强板。3.3挂篮抗倾覆系数计算浇注混凝土时，后锚总受力最大

16、，以此确定挂篮的抗倾覆系数。后锚受力F=前吊点受力P0=1215kn,后锚由12根32精轧螺纹钢，则单根吊杆受力为:F后=F/12=1215/12=101.25kn后锚杆截面积A=3.14*162=8.04cm2 max=F后/A=101.25/8.04=125.93Mpa.32精轧螺纹钢=750Mpa.则抗倾覆系数K=/=750/125.93=5.95。3.4顶横梁检算顶横梁采用2 H500*200*10组合成“II”形截面。截面特性如下：截面抵抗矩 Wx3827.68 cm3截面塑性发展系数x1.05截面半面积矩Sx3466.000cm3截面面积 A228.46cm2截面惯性矩 Ix956

17、92cm4受力计算顶横梁承受前吊带传递的吊力，前吊带为32 精轧螺纹钢。计算时假设32 精轧螺纹钢分别承受内外模板的重量和前下横梁传递的力，此处均应考虑1.2 的冲击系数。最不利工况确定：当浇筑1#梁段时，梁段受力最大，此时确定为最不利工况，计算得Mmax=246KN.m Qmax=514KN, fmax=11.6mm弯曲正应力计算：=Mmax/(Wx)=246*103/1.05*3827.68*10-6=61.2Mpa =215 Mpa剪应力计算：=QS*/It=(514103346610-6)/(29569210-81510-3)=62.05Mpa =125 Mpa整体稳定性计算：e=(l0x)/(hy)=(1.89.540.26)/(0.50.14)=63.78查表得=0.789故= Mmax/ (Wx)=246103/3827.6810-60.789)=81.46Mpa =215 Mpa满足要求。