1、桥梁挂篮强度验算计算书合口澧水大桥挂篮强度验算计算书一、计算说明1、 计算依据及参考资料1.1 常德临澧县合口澧水大桥工程招标文件 第四卷 设计图表 桥梁、涵洞 第二册1.2 挂蓝施工设计图1.3 悬浇箱梁施工组织设计1.4 公路桥涵施工技术规范(JTJ-041-2000)1.5 路桥施工计算手册1.6 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)1.7 钢结构设计规范GB 50017-20032、 基本参数2.1 钢筋混凝土密度取2.5t/m3,钢材密度取7.85t/m,钢材弹性模量E=2.1x105Mpa。2.2 Q235钢弯曲容许应力=145Mpa;剪切容许应力=
2、85Mpa; Q420钢(贝雷插销)抗剪强度设计值fv=195Mpa;贝雷梁Q345钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=310Mpa,抗剪强度设计值fv=180Mpa,容许弯矩M=900KN.M;25、32精轧螺纹钢筋(吊杆和锚杆)采用785级,按两倍安全系数控制拉应力不大于390Mpa。 3、 计算方法和内容3.1计算工况:根据设计图纸,本桥箱梁梁段长度有3.5m和4.0m两种,取3.5m和4.0m长度的梁段,即最重的1#和5#梁段进行计算。3.2荷载施加:混凝土浇筑时,箱梁腹板及底板混凝土自重荷载作用在挂篮底模面板上;顶板混凝土及内模自重作用在挂篮内模走行梁上;翼板混凝土和外模自重作用在外模;
3、挂篮其他结构在计算模型中以自重形式施加;各部分混凝土方量均按1#和5#梁段后端进行计算;主要计算内容:挂篮主体结构的总体强度和刚度。4、荷载传递路径翼板荷载 外模行走梁 已浇梁段翼板 主桁架 顶板、底板、腹板荷载 底模纵梁 底模前横梁 前吊横梁 底模后横梁 已浇梁段二、 荷载计算单个挂蓝构件重量明细表构架名称组成材质单位单位重量(kg)数量总重(kg)编号主桁架4排贝雷片组480029600G1上横梁2排贝雷片组300026000G2下横梁双40#工字钢组190023800G3底模整体钢模套530015300G4外侧模整体钢模套420028400G5内侧模组合钢模套150023000G6顶板模
4、整体钢模套330013300G7合计(kg)39400最重梁段重量计算梁段号梁段长顶板重量(kg)翼板重量(kg)底板重量(kg)腹板重量(kg)总重(kg)编号G8G9G10G111#块350cm165622*10829229582*20800102778编号G12G13G14G155#块400cm189282*12376260522*13260962521#块砼数量(m3)6.372*4.168.832*839.535#块砼数量(m3)7.282*4.7610.022*5.137.02三、 吊杆系统强度验算由于底模、外侧模、顶板模吊杆系统为独立支撑,因此各系统吊杆分别对应承受底腹板砼重量、
5、翼板砼重量、顶板砼重量以及相对应系统自重之和。1. 底篮吊杆系统受力验算对于1#块1)、吊杆受力简图:P1=2G3+G4=9.1吨P2=G13=62吨则前吊杆受力 R前=32吨 后吊杆受力 R后=39吨由于前后吊杆系统均承受5根32精轧螺纹钢,则每根前吊杆受力为6.4吨,取7吨;后吊杆受力为8吨,吊杆强度满足要求。2)、同理对于5#块受力分析后:单根前吊杆受力为7吨,单根后吊杆受力为10吨,同理满足强度要求。2.外侧模吊杆系统外侧模吊杆系统共设计吊杆32精轧螺纹钢4根,前、后吊杆各2根1)、对于1#块受力图为: P1=G5=4.2吨 P2=G12=11吨则R外=1.3吨 R内=13.9吨单根吊
6、杆R外=1.3/2=0.65吨 R内=13.9/2=7.0吨满足强度要求2)、对于5#块,同样分析之后,R外=0.7吨,R内 =7.5吨,满足强度要求3.顶板模吊杆系统顶板吊杆系统共设计32精轧螺纹钢4根,前、后各2根吊杆1)、对于1#块受力图为: P1=G6=3.3吨 P2=G11=16吨则R后=10.5吨 R前=8.8吨单根吊杆受力:R后=10.5/2=5.3吨 R前=8.8/2=4.4吨吊杆满足强度要求2)、对于5#块 同样分析之后,R前=R后=5.3吨,满足强度要求 通过以上对底蓝、外侧模、顶板模吊杆受力计算,吊杆受力最大为8t,则最大拉应力为:=N/A=8104/1.61.610-4
7、=99.5Mpa=390Mpa,满足要求。 4.后锚杆受力验算本挂篮共设主桁架2组,单组主桁架设3根25精轧螺纹钢作为后锚杆,取3根后锚杆距支点中心平均距离为350cm,由于前吊杆锚固于前横梁上,后吊杆锚固在已浇注的梁段上,所以后锚杆只承受所有底蓝、外侧模、顶板模前吊杆的受力,以及前横梁、主桁架、吊杆、其他材料的自重。1)、对于1#块 P1=(32+7*2+8.8+3+0.5)/2=29.2吨 取30吨P2、P3为主桁架自重,长分别为7m,5mP2=7100kg/m4=2.8吨P3=5100kg/m4=2.0吨则P4=(304.5+2.83.5-22.5)/3.5=40吨单根25精轧螺纹钢受力
8、为40/3=13.3吨,则拉应力为:=N/A=13.3104/1.251.2510-4=271Mpa=390Mpa,满足要求。四、 主桁架受力验算单个挂篮共设主桁架2组,每组由4片贝雷片组成,其梁段自重及模板自重等荷载通过吊杆传递上横梁,最后传递给主桁架,但由于吊杆系统设前后吊杆,前吊杆锚固在前上横梁上,后吊杆锚固在已浇箱梁砼上,故梁板自重与模板自重等荷载只有一半由主桁架承受,另外一半由已浇梁段承受。4排单层主桁架容许弯矩为M=90*4=360t.m1)、1#块 受力图如下: 支座处为最大弯矩截面 P1=30吨 P2=2.8吨 则 M=30*4.5+2.8*3.5=144.8t.m主桁架的安全
9、系数为:360/144.8=2.48 满足要求同理分析可得 5#块主桁架所收最大弯矩为:M=28*4.5+2.8*3.5=135.8t.m满足要求五、 底蓝系统强度验算 一)、底蓝纵梁计算书 底蓝纵梁均由I36工字钢组成,分为A、B两种,A纵梁主要承受腹板组合荷载为双I36工字钢,B纵梁主要承受底板砼,为单I36工字钢,受力图如下: 1、 纵梁A计算:1.1、 按1#梁段验算(1) 荷载计算单侧腹板砼重 G腹=G11=21t 则q腹=21*0.6*6/(0.6*3.5)=60KN/m底板自重 G底=2.2t 则q底=2.2*10*0.6/(6*3.5)=0.6KN/m施工荷载 G施= 2.5
10、KN/m2 则G施=2.5*0.6=1.5 KN/m则q=q腹+ q底+ q施=60+0.6+1.5=62.1 KN/ma=250cm b= 300cm c=350cm d =250cm L=a+b=500cm(2) 受力计算支点反力 R前=q*c*a/(a+b)=62.1*35*2/5=87KN当X=(d+c*b)/(a+b)=(0.25+3.5*3)/5=2.35m时,弯矩最大Mmax=q*c*b*(2*5*d+c*b)/2*52=62.1*3.5*3(2*5*0.25+3.5*3)/2*25=170KN.m max=Mmax/w=170*103/(2*877.6*10-6)=97Mpa=
11、145Mpa 满足要求 最大剪力Q=R后=130KN max=Q*S/(I*)=130*103*508.8/(15796*10*10-3)=42Mpa=85Mpa 满足要求 同理,当X=2.3m时,纵梁A的挠度最大,则, fmax=q*c*b/(24E*I)*(4*L-4*b2/L-c2/L)*x-4*X3/L+(x-d)4/b*c =6.3mmL/460=5*103/400=12.5mm 满足要求1.2 按5#梁段验算与分析 单则腹板的重量:G腹=G15=13.3t 则q腹=13.3*10*0.6/(0.5*4)=37.6KN/m 底板自重 G底=22.2 t 则q底=0.6 KN/m 施工
12、荷载 G施=2.5 KN/m2 则q施=1.5 KN/m 则q=376+0.6+1.5=39.7 KN/m其中a=225cm b= 275cm c=400cm d =25cm L=a+b=500cm 支座反力 R后=q*c*B/L=39.7*4*2.75/5=87KN R前=q*c*a/L=39.7*4*2.25/5=71KN 当X=(d+c*b)/L=0.25+4*2.75=2.45时,弯矩最大 Mmax=q*c*b*(2*L*d+c*b)/2L2=39.7*4*2.75*(2*5*0.25+4*2.75)/2*52=118KN.m max=Mmax/w=118*103/(2*877.6*1
13、0-6)=67Mpa=145Mpa 最大剪力Qmax=87KNmax=Qmax*S/(I*)=87*103*508.8/(15796*10-2*10*10-3) =28Mpa=85Mpa4 当X=2.45m时,挠度最大,则 c=q*c*b/(24E*I*2)*(4*L-4*b2/L-c2/L)*x-4*X3/L+(x-d)4/b*c =4.8mm5*103/400=12.5mm 满足要求2、 纵梁B计算 2.1按1#梁段验算和受力分析(1) 荷载计算底板砼 G底=2.3t 则q底=2.3*10*1.0/(4.8*3.5)=13.7KN/m底腹板砼 G底=2.2t 则q底=0.6KN/m施工荷载
14、 G施= 2.5 KN/m2 q底=2.5KN/m纵梁自重 q梁=0.6KN/m受力图“1.1”,其中a=250cm b= 300cm c=350cm d =250cm(2) 纵梁分布荷载q=13.7+0.6+2.5+0.6=17.4KN/m(3) 受力计算:由“1.1”计算可知支点反力 R前=24.4KN R后=36.4KN当X=2.35时,弯矩最大,Mmax=47.6KN.mmax=Mmax/w=47.6*103/(877.6*10-6)=54Mpa=145Mpa挠度最大值fmax=3.6mm L/400=5*103/400=12.5mm最大剪力Qmax=36.4KNmax=Qmax*S/
15、(I*)=36.4*103*508.8/(15796*10-2*10*10-3)=11.7Mpa=85Mpa 故纵梁B强度、刚度等满足要求。2.3 按5#梁段验算和受力分析 受力简图同“1.2” 且a、b、c、d值也相同 荷载计算底板砼 G底=2.6t 则q底=26*16*1.0/(4.8*4)=13.5KN/m底模自重 G底=2.2t 则q底模=0.6KN/m施工荷载 G施= 2.5 KN/m2 q施=2.5*1.0=2.5KN/m纵梁自重 G梁=0.6KN/m q梁=0.6KN/m 纵梁分布荷载 q=13.5+0.6+2.5+0.6=17.2KN/m 受力计算 由“1.2”计算可知支点反力
16、 R后=37.7KN R前=31KN当X=(d+c+b)/L=2.45时,弯矩及挠度最大最大,Mmax=51KN.mmax=Mmax/w=51*103/(877.6*10-6)=58Mpa=145Mpa最大剪力Qmax=37.7KNmax=Qmax*S/(I*)=37.7*103*508.8/(15796*10-2*10*10-3)=12Mpa=85Mpa挠度最大值fmax=4.1mm L/400=5*103/400=12.5mm 二)、底篮前后横梁计算 1、前横梁计算 1.1、按1#梁段验算和受力分析 (1)荷载计算 底篮前横梁主要承受底模纵梁A、B传下来的荷载,根据“”的计算结果可知,PA
17、前=87KN,PB前=24.4KN,其中A纵梁为8板,B纵梁为4板,受力图如下: (2)前横梁强度、刚度计算 简化计算,取PA=PB=87/2=43.5KN,各支点间距为等距188cm,则B点弯矩最大:Mmax=0.286PL=0.28643.51.88=23.4KN.mB点左剪力最大:Qmax=1.286P=55.9KNmax=23.4103/(2877.610-6)=13.3mpa=145mpamax=QmaxS /I*S=55.9508.8103/(157961010-210-3)=18mpafmax=1.764PL3/100E2=43.5=85mpa=1.76443.51031.883
18、/(1002.110510621579610-8)=0.076mmL/400=4.7mm,故强度及刚度满足要求。1.2、 按5#梁段验算和受力分析(1) 荷载计算底篮后横梁主要承受纵梁A、B传递的荷载,由“”的计算可知PA前=71KN,PB前=31KN。(2) 前横梁强度及刚度计算根据受力计算及简化计算可知5#梁段受力荷载小于1#梁段,故前横梁强度、刚度均满足要求。2、后横梁计算2.1、按1#梁段验算和受力分析(1)荷载计算受力简图同前,PA后=130KN,PB后=36.4KN(2)后横梁强度、刚度计算简化计算,取PA=PB=130/2=65KN,各支点间距为1.88m等间距,则B点弯矩最大。
19、Mmax=0.286PL=0.286651.88=35KN.mQmax=1.286P=1.28665=83.6KNmax=35103/(2877.610-6)=20mpa=145mpamax=QmaxS/I*S=83.6508.8103/(157961010-210-3)=27mpa=85mpafmax=1.764PL3/100E2=0.11L/400=4.7mm2.2、按5#梁段验算和受力分析(1)荷载计算受力简图同前,PA后=87KN,PB后=37.7KN(2)后横梁强度、刚度计算根据受力计算简化计算可知,5#梁段受力荷载小于1#梁段,故后横梁强度,刚度均满足要求,不另行计算。六、外侧模吊
20、杆梁计算1、吊杆梁所受力情况由于5#块翼板砼大于1#块砼重量,故以5#块为计算,同时翼板砼取对称结构,经计算翼板砼重心距腹世板为1.28m,翼板模板重心距腹板外0.78m,故内侧梁受力图如下;则R外=10.60.32-4.20.18/2.44=1.1tR内=13.7t2、吊杆梁强度验算外侧吊杆梁采用214槽钢,内侧梁用225工字钢,受力简图如下:2.1、外侧梁:14槽钢均布荷载为q=29kg/mP=1.1/5=0.22吨则:R前=P(4.35+3.4+2.45+1.5+0.55)/5=0.54tR后=0.56tM最大弯矩为跨中M=(0.542.5-0.221.8-0.220.95)=7.45K
21、N.m=7.45103/(280.510-6)=46mpa =145mpa=QSm /ImS=5.647.5104/(563.70.85610-2)=9.2mpa85 mpa2.2、内侧梁:采用2202槽钢P=13.7/5=2.74t q=0.025t/mR前=(P12.25+1/20.025522)/5=6.8tR后=7.2tM=6.82.5-2.742.75-1/20.025522=88.4KN.m=88.4103/(217810-6)=248mpa=145mpa取2252工字钢, =88.4103/(240110-6)=110mpa145mpa=QSm/ImS=68230.7103/(50170.85810-1)=46mpa85mpa七、枕梁计算1、 20槽钢枕梁设受力P=20t=200KNMmax=1/42060.45=22.5KN.m=M/W=22.5103/(217810-6)=63mpa=145mpa= QSm/ImS=100103104.7/1780.40.85710-1=98mpa2、14槽钢枕梁(214槽钢)设受力P=10 tMmax=1/41000.45=11.25KN.m=M/W=11.25103/(280.510-6)=70mpa = QSm/ImS=5047.5104/(563.70.85610-2)=82.6mpa
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