挂篮结构计算书.docx

1、挂篮结构计算书第一章 设计说明1.1、设计依据1、娄双公路施工招标文件及答疑；2、娄双公路两阶段施工图设计：3、公路工程桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011；4、路桥施工计算手册1.2、结构简介1）工程概况主桥上部为（30+50+30）m三跨预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，单幅桥面宽13.75m，箱梁高度主墩中心2m范围高为3.5m，边跨端部6.0m范围内高2.0m，梁高按二次抛物线变化连接。主桥箱梁在墩顶0号块处设置厚度为2m的横隔板，在边跨端部设厚度为1.5m的横隔板。箱梁采用变腹板高度成坡，顶板设置4%的横坡，底板水平。主桥箱梁采用纵向预应力体系。主桥位于半径为700的圆曲线

2、内，以路线中心线控制现浇箱梁纵向长度。箱梁顶板厚度为0.25m；底板厚度由跨中的0.3m按二次抛物线变化至距0号块中心线1m处的0.5m；腹板厚度0.6m。为改善箱梁根部截面受力，在0号块两端附近的截面顶、底板局部加厚。 主桥连续箱梁采用双挂篮悬臂浇筑法施工，各单“T”箱梁除0、0b号块采用在支架上现浇外，其余5对梁段，均采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。箱梁纵向悬浇分段长度为（33.5m24m），箱梁墩顶现浇块件（即0、0b号块）总长11m，中跨合拢段长度为2.0m，边跨合拢段长度为2.0m，边跨现浇段长度为3.92m。悬臂浇筑梁段中最大重量为95.8吨，双挂篮自重按50吨考虑，中跨合拢段施工

3、吊架自重按30吨考虑。山塘大桥箱梁采用C55混凝土，箱梁节段参数见表2-1，其中6#梁段为边跨现浇段，7#梁段为边跨合龙段，8#梁段为中跨合拢段。表1 箱梁节段主要参数表节段号012345678节段长(m)113.503.503.504.04.03.922.02.0方量(m3)123.738.336.133.932.231.652.517.617.6节段重（t）411.695.890.384.880.579131.34444最大悬臂段重量为1号梁段95.8t。第二章挂篮设计及荷载描述山塘大桥（30m+50m+30m）连续梁采用三角挂篮施工，主要构造有主桁架系统、轨道系统、前上横梁、模板系统、导

4、梁、底篮、防护系统等组成。如图图2.1 挂篮构造示意图 2.1、主桁系统主桁为三角桁片，由立柱、轨道横梁、斜拉带组成。每个挂篮由两片三角形组合梁。两片组合梁由设在立柱间的连接系统形成门架结构。主桁架由2 根36a槽钢对扣加工而成。斜拉带与立柱、轨道横梁的连接均采用40Cr插销铰接。上横梁采用2根I50a型钢加工而成（双拼工字钢）。2.2、底篮系统底篮由前横梁、后横梁、纵梁组成。前、后横梁采用2根I36a型钢加工而成（双拼工字钢），纵梁采用I28b焊接在前后横梁上。2.3、模板系统内外侧模板采用吊挂式，底模采用焊接在底纵梁上。均采用=6mm钢板。2.4、锚固系统挂篮尾部通过锚杆与箱梁腹板中的32

5、竖向精轧螺纹钢PSB930链接。锚固扁担梁可根据竖向精轧螺纹钢的位置调整，挂篮单根主梁上锚固精轧螺纹钢为4根。2.5、悬吊系统悬吊系统由底篮悬吊和外模悬吊两部分组成。底篮悬吊系统采用精轧螺纹钢作为吊杆。外模悬吊通过精轧螺纹吊挂外导梁形成。2.6、行走系统挂篮的主梁下方分别设有前、后两个支腿及相应配套的滑道，在主桁尾部设有反扣轮支撑在行走轨道上，挂篮的前移可采用穿心式千斤顶或者高强度受拉葫芦。为保证挂篮行走安全，在轨道前端设纤维装置，以防止挂篮滑出轨道或者箱梁前端引起挂篮倾覆。2.7、挂篮设计1、主要技术指标（1）取最重悬浇段1号段（96t）为最不利工况；（2）混凝土容重取26kN/m3；（3）

6、考虑箱梁混凝土浇注时胀模等因素的超重系数取1.05；（4）浇注混凝土时的动力系数取1.2；（5）挂篮空载行走时的冲击系数取1.3；（6）浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数取2；（7）吊带及精轧螺纹钢筋吊杆的安全系数不小于2： （8）施工人员及施工机具产生的荷载标准值取2.5 kN /m2： （9）振捣荷载：4kN /m2： （10）挂篮主桁最大重量梁段1.1倍。 2、设计参数（1）超载系数、取混凝土浇筑涨模系数1.05；（2）挂篮允许最大变形（包括吊带变形的总和）20mm以内；（3）施工时、行走时的抗倾覆安全系数大于2：（4）自锚固系统的安全系数大于2：3、参数取值（1）风速取最大值10级

7、风速V=34m/s（2）材料性能取值弹性模量E=2140GPa；泊松比=0.3；密度=7850kg/m3；剪切模量G=81GPa；Q235钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=205MPa；吊杆PSB930抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=750MPa；抗剪设计强度fv=125MPa。4、荷载组合挂篮悬浇施工中，主要有以下四种工况：浇筑即将完成满载情况底板浇筑完成后，浇筑腹板时混凝土布料高度差形成的偏载浇筑完成满载且风荷载存在挂篮行走各工况对应的荷载组合及变形验算时的荷载组合如下。荷载组合：混凝土重量（考虑动力影响）+挂篮自重+施工荷载；荷载组合：挂篮自重（考虑行走冲击影响）+风荷载；荷载组合：混凝土

8、重量（考虑超载影响）+挂篮自重+施工荷载。荷载组合用于验算挂篮各构件的强度、稳定性、与抗倾覆性，荷载组合用于挂篮行走验算，荷载组合用于变形计算。5、计算模型图2.2 挂篮计算模型边界条件：立柱顶端采用铰接，斜拉带与主纵梁连接时释放梁端约束形成铰接。结构自重荷载由程序自动加载计算。第三章 结构计算分析3.1、荷载取值计算：单侧翼缘板混凝土自重G1：面积A1=1.245，长度L=3.5mG1=1.245x3.5x26=113.3kN顶板混凝土自重G2：面积A2=2.278，长度L=3.5mG2=2.278x3.5x26=207.25 kN底板混凝土自重G3：面积A3=3.269，长度L=3.5mG

9、3=3.269 x3.5x26=297.48 kN单侧腹板混凝土自重G4：面积A4=1.98,长度L=3.5mG4=1.98 x3.5x26=180.18 kN侧模自重G5=46.7kN内模自重G6=56 kN底模自重G7=27 kN3.2.结构强度验算荷载组合：混凝土重量（考虑动力系数1.2影响）+挂篮自重+施工荷载（振捣荷载+机具荷载）；结构的拉、压应力如图：图3.1挂篮结构最大拉、压应力图桁架立柱所受的压应力最大值为110MPa，弯曲应力为78MPa，均小于容许应力205MPa。满足要求。吊杆所受最大拉应力为273.2MPa，小于容许应力750MPa，且吊杆安全系数K= 750/273.

10、2=2.742。均满足要求。各构件所受剪应力最大值为62.1MPa，小于容许应力125MPa，安全系数K=125/62.1=2.012；弯曲应力最大值为78.79MPa，小于容许应力205MPa，安全系数K=205/78.79=2.62，均满足要求。图3.2 挂篮结构剪应力图3.3结构刚度验算荷载组合挂篮结构的变形如下图图3.3 挂篮变形图由上图可知结构结构在荷载组合作用下的竖向变形最大为20mm，在下横梁中点处，满足要求。3.4结构稳定性验算荷载组合：混凝土重量（考虑动力影响）+挂篮自重+施工荷载；立柱采用2 根36a槽钢对扣加工而成， 立柱高为3.5m，截面面积A= 1.361800e-0

11、02m2。立柱所受压力为1497kN。属于压杆稳定验算。Ix=0.4h=14.4Iy=0.5b=9.6x=L/ Ix=350/14.4=24.3 y=L/ Iy=350 /9.6=36.5稳定系数x=0.957 y=0.912fx=N/xA=1497/(0.957*0.013618)=115.15MPa205MPa。fy=N/yA=1497/(0.912*0.013618)=119.09MPa2，满足要求。2、行走状态倾覆稳定性验算荷载组合：挂篮自重（考虑行走冲击系数1.3影响）+风荷载挂篮行走时挂篮后锚部分为反扣轮反勾在组焊的轨道上。挂篮空载时反扣轮需提供的反力合力为R=216.7kN。轨道压杆所需最大压力为216.7kN（至少压两道），行走过程中自锚固安全系数为K=1200/216.7=5.532，满足要求。