鹤凤大桥刚构桥连续梁菱形挂篮计算书(共27页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上鹤凤大桥 （+）m连续梁菱形挂篮计算书 江西中耀建设有限公司年月专心-专注-专业鹤凤大桥单箱单室预应力悬浇连续箱梁跨度:+m 菱形挂篮结构计算书 计算： 复核： 批准： 日期： 第1章 设计计算说明1.1 设计依据1.公路桥梁工程施工技术规范;2.钢结构设计规范GB50017-2003;3.铁路桥梁钢结构设计规范TB10002.2-2005;4.桥梁工程、结构力学、材料力学；5.连续梁施工图；6.其他相关规范手册。1.2 工程概况 采用菱形挂篮进行悬臂浇筑，由主桁系统、悬吊行走系统和模板系统（含底模平台）三部分组成。其中，主桁系包括主桁架、横联、前横梁、后平梁和横梁锚

2、固系统等部分；主桁和横联采用型钢和钢板的组合结构，前横梁、后横梁采用型钢组拼。悬吊行走系统包括外模纵梁、吊带、前下横梁和后下横梁等部分；外模纵梁、前下横梁和后下横梁等采用型钢组拼，所有吊带均采用PSB93032精轧螺纹钢。模板系统包括外模和底模（含底模平台）三个部分；外模、底模均采用大块组合钢板；外模桁架采用型钢组拼；底模平台纵横梁均采用型钢组拼。内模施工采用内模桁架及桁架，齿板施工时配合钢管托架支撑施工。综合其余节段的长度与截面形式，由于#块最重，最终选取#块作为计算截面。具体的结构图如下图所示。图1 挂篮总体布（单位：mm）1.2.1主桁主桁为菱形桁片，每个挂篮有二片菱形组合梁，菱形桁片由

3、32普通热轧槽钢组成的方形截面杆件构成，两片组合梁支架由桁架连接形成整体。1.2.2底篮底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁等组成。（1）前下横梁：底篮前横梁采用I6b普通热轧工字钢组成；（2）后下横梁：底篮后横梁采用I6b普通热轧工字钢组成；（3）纵梁：底篮分配梁由b槽钢加工而成。1.2.3悬吊系统悬吊系统包括上前横梁、外模板滑梁和吊杆，上前横梁45b热轧工字钢组拼，通过吊杆及铰座与底栏连接。外模板滑梁也为型钢结构，通过前后吊杆与上前横梁及箱梁翼板连接承载外模浇注砼。（1）前上横梁：前上横梁为双拼Ib工字钢。（2）滑梁：外滑梁采用双拼2b槽钢，长m;内滑梁采用32b槽钢，长12m；（3） 吊杆均采

4、用直径为PSB93032精轧螺纹钢。1.2.4锚固系统挂篮后锚由锚固梁、锚杆组成，上端通过锚固梁锚于主梁尾部，下端通过连接器锚于竖向预应力精轧螺纹钢上。拟定单片挂篮主桁的后锚共设根32预留精轧螺纹钢和一根使用连接器锚固轨道的精轧螺纹钢。1.2.5行走系统行走系统由由反扣轮支座、滚动中支座及千斤顶手拉葫芦等组成等构成。整个挂篮移动时主桁、侧模和底模共同行走。主桁架行走采用2组滑轮安放在前后支点上，后锚扁担梁随主桁的移动交替锚固到预埋的精轧螺纹钢上，主桁的前进依靠导链葫芦牵引或者液压同心千斤顶前进。每片主桁架安装4根后锚扁担梁。挂篮走行时反扣轮导轨，导轨梁锚固于梁体。1.2.6模板系统模板采用吊挂

5、式，由内、外模板组成。内模：内模由GB组合模板和专用角模以及可调变径珩架 脱侧模机构横竖连接加固带组成,模板通过勾头螺栓连成系统,可变径宽400,可在滑梁上平移5000,侧立模板平行轨迹快速脱支。外模：由型钢和大块平面钢模板组成桁架式模板，翼缘悬臂模板和腹板焊接为一体，并采用斜撑加强。1.2.7中门架及侧吊架中门架上下弦杆采用14b槽钢，腹杆及斜杆采用120*120*6方钢。侧吊架上下弦采用b槽钢，腹杆及斜杆采用120*120*6方钢。1.3 挂篮设计1.3.1 主要技术参数、砼自重GC26kN/m3；、钢弹性模量Es2.1105MPa；、材料强度设计值：Q235钢 =215Mpa，w=170

6、Mpa，=85MpaQ345钢 =310N/mm2，w=263Mpa，=120 Mpa1.3.3 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；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：1.4 恒载分项系数:1.2、作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载： 应取计算；施工机具及人群荷载：2.5kN/m2；倾倒和振捣混凝土产生的荷载：4kN/m2挂篮自重：初步推算为3.6t/只；、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

7、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验算。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的规定1.3.5计算目标本计算的计算目标为：（1）确定浇筑时挂篮各部分的强度刚度能否满足要求；（2）验算浇筑时挂篮的压杆稳定性；第 二 章 挂篮底篮及吊杆计算2.1主要节段重量作用下底篮各项指标计算节段后端梁高（m）前端梁高（m）节段长度（m）节段体积（m3）节段腹板厚度（m）节段底板厚度（m）1#2.6882.4173m23.3130.70.4670.4013#2.1951.9754m24.2060.

8、571-0.40.346-0.293施工机具及人群荷载2.5mPa，恒载分项系数K1=1.2，活载分项系数K2=1.4。底纵梁采用采用槽钢b型钢2.1.1 （1#)、（3#)块腹板下面纵梁的荷载计算箱梁1#梁段两端高度分别为2.688m 和2.195m，加强纵梁间腹板宽0.7m（每边由*片加强纵梁承受），加强纵梁净距为0.m，混凝土荷载为(q1表示梁段线荷载)：q1=(2.688+2.195)*0.7/2*26*1.05*1.2=56KN/m为便于计算，除侧模外，模板重量按1.1kN/m2 计，模板荷载为：q2=0.7*1.1*1.2=0.924KN/m人群及机具荷载为：q3=0.7*2.5*

9、1.4=2.45KN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载；q4=0.7*4*1.4=3.92KN/m1#块每根加强纵梁上的均布荷载：q5=(56+0.924+2.45+3.92)/=21.1KN/m箱梁3#梁段两端高度分别为2.195m 和1.975m，加强纵梁间腹板宽0.5710.400m（每边由片加强纵梁承受），加强纵梁净间距为0.0m，混凝土荷载为(q1表示梁段线荷载)：q1=(2.195+1.975)*0.571/2*26*1.05*1.2=39.002KN/m为便于计算，除侧模外，模板重量按1.1kN/m2 计，模板荷载为：q2=0.571*1.1*1.2=0.754KN/m人群及机具荷载

10、为：q3=0.571*2.5*1.4=2.0KN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载；q4=0.571*4*1.4=3.92KN/m3#块每根加强纵梁上的均布荷载：q5=(39.002+0.754+2.0+3.92)/3=15.225KN/m采用midas civil 2015计算模型如下：底篮系统纵梁及吊点布置图2.1.2 底板下面纵梁的荷载计算1#块荷载计算1：箱梁1#梁段两端底板高度分别为0.467m 和0.401m，底板板宽5.15m（由5片纵梁承受），加强纵梁间距为0.625m，混凝土荷载为(q21，q22 分别表示梁段两端的线荷载)：q51=0.625*0.467*26*1.2*1.05

11、=9.562KN/mq52=0.625*0.401*26*1.2*1.05=8.21KN/m模板重量按1.2kN/m2 计，模板荷载q22=0.625*1.2*1.2=0.9KN/m人群及机具荷载为：q23=0.625*2.5*1.4=2.188KN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载：q24=0.625*4*1.4=3.5KN/m1#块底板每根纵梁上的均布荷载为：q25=（9.562+8.21）/2+0.9+2.188+3.5=15.474KN/m3#块荷载计算1：箱梁#梁段两端底板高度分别为0.346m 和0.293m，底板板宽5.15m（由5片纵梁承受），加强纵梁间距为0.625m，混凝土荷载

12、为(q21，q22 分别表示梁段两端的线荷载)：q51=0.625*0.346*26*1.2*1.05=7.084KN/mq52=0.625*0.293*26*1.2*1.05=6.0KN/m模板重量按1.2kN/m2 计，模板荷载q22=0.625*1.2*1.2=0.9KN/m人群及机具荷载为：q23=0.625*2.5*1.4=2.188KN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载：q24=0.625*4*1.4=3.5KN/m#块底板每根纵梁上的均布荷载为：q25=（7.08+6.0）/2+0.9+2.188+3.5=13.128KN/m通过验算底纵梁的强度、刚度均满足设计需求。结论：由受力荷载

13、来看同种材料腹板下纵梁满足，底板下纵梁也能满足。第二节 底篮横梁的控制计算（后托梁受力较大）对于后托梁的荷载分别为：根据底纵梁荷载1号块腹板处纵梁后支座反力为54.9KN,3号块腹板处纵梁后支座反力为92.8KN，腹板处每根底纵梁的集中荷载：92.8KN（取最大支座反力值）；1号块腹板处纵梁后支座反力为79.723KN,3号块腹板处纵梁后支座反力为80.6KN，底板处每根底纵梁的集中荷载：80.6KN（取最大支座反力值）。底篮前后横梁作为底板纵梁的支座，模板按1.2kN/m2计，前、后横梁采用长度分别为9m的双拼36b工字钢焊接的组合梁，在型钢两侧设置适量的缀板、加劲板。 1、 底篮后横梁计算

14、（满浇混凝土工况）2、 截面尺寸 将纵梁各支点处的反力值加到前横梁上，图示如图2-4所示。底篮后横梁计算模型及受力图(单位：kN，长度单位:m)(b).底篮后横梁应力图(N/mm2)（满足要求）(d).底篮后横梁位移云图(mm)满足要求。型钢处支反力（单位：KN）根据底后托梁吊杆验算：腹板外侧两根吊杆使用精轧螺纹钢直径32MM,PSB830吊杆，拉应力N=429.1*1000/(0.25*3.1415*32*32)=534MP,安全系数1.55。由上述计算可知，底蓝前后托梁满足要求，前后托梁吊杆吊带分布。2、底篮前横梁计算（满浇混凝土工况） 后托梁承担的悬臂端荷载要比前托梁承担的大，即前托梁亦

15、能满足要求。 前、后托梁的强度刚度均满足设计要求！3、底篮后横梁倒退和行走计算（底蓝行走和倒退工况）作用于后托梁底纵梁荷载：q底纵梁2*35.81*10/2*1.2/1000*6.0=2.578KN，底模板底板下重量按1.1KN/M2，模板荷载为：q2=5.15*4.0*1.1*1.2/2/11=1.236KN底托梁自重：软件自行生成。a.底篮后横梁计算模型及受力图(单位：KN，长度单位:M)(b).底板纵梁应力图(N/mm2)（满足要求）(d).底板纵梁位移云图(mm)满足要求。结论：底蓝前后横梁行走和倒退都满足施工要求。 两端吊点反力为：27.5KN。第三章 滑梁系统计算一、外模吊梁校核外

16、滑梁受力梁段截面面积约为（0.45+0.2）/2*1.85=0.601，块长5M，混凝土荷载为(N1表示翼板自重)：N1=0.601*5*26*1.2*1.05=98.444KN人群机具荷载为：N2=2.5*5*1.85=23.125KN为便于计算，侧模板重量N3=1.1*5*(0.2+1.85+2.688-0.45)*1.2=28.301KN,支架每榀约计，单侧约吨，模板7片钢架传递荷载=(+)/=(98.444+23.125+110)/7/2=16.541KN，行走时荷载：外滑梁只承担外模板荷载,即：110*1.4/7/2=11KN。外滑梁为两根25B槽钢简支梁，梁体外侧有28B槽钢提吊梁

17、作为双排梁，施工更稳定。仅对受力梁段（仅单根分析）做受力分析：(b).应力图(N/mm2)（浇筑时不能满足要求）(c).剪力应力图(N/mm2) （满足要求）(d).底板纵梁位移云图(mm)f=11mm6000/400=15mm，能满足要求。浇筑施工状态f=9mm6000/400=15mm，能满足要求。行走施工状态(e)支反力(单位:KN)外滑梁两根吊杆使用精轧螺纹钢直径32MM,PSB930吊杆，安全系数大于2.0。二、 外模吊梁吊架校核 根据反力可知:所承担的力为79.5KN。每侧外模板桁架滑架吊架共2个吊架，前侧吊为施工则每个反扣轮受力42.5KN，考虑1.3的不均匀分配系数。吊架销轴直

18、径30MM，材料为45#钢，抗剪切强度不低于180MPA，轮轴受剪切面积A=706MM2，该处为双剪，则使用剪应力为：=Q/2A=79.5*1000*1.3/（2*706）=73.194=180MP，满足要求。由上述计算可知，外模吊梁吊架能满足要求，吊杆直径32mmPSB930能满足施工要求。三、内模吊梁校核内滑梁受力梁段截面面积约为1.288，块长5M，混凝土荷载为(N1表示翼板自重)：人群机具荷载为：为便于计算，侧模板重量计，单支约8吨，模板7片钢架传递荷载，行走时荷载：内滑梁只承担外模板荷载,即：80*1.4/7/2=8KN。内滑梁为两根2B槽钢简支梁，梁体外侧有3B槽钢提吊梁作为双排梁

19、，施工更稳定。仅对受力梁段（仅单根分析）做受力分析：(b).应力图(N/mm2)（浇筑时不能满足要求）(c).剪力应力图(N/mm2) （满足要求）(d).内模吊梁位移云图(mm)f=mm与6000/400=15mm接近，能满足要求。浇筑施工状态f=mm6000/400=15mm，能满足要求。行走施工状态，能满足要求。(e)支反力(单位:KN)内模吊梁两根吊杆使用精轧螺纹钢直径32MM,PSB930吊杆，安全系数大于2.0。四、内模吊梁吊架校核 根据反力可知:所承担的力为91.8KN。每侧外模板桁架滑架吊架共2个吊架，前侧吊为施工则每个反扣轮受力.KN，考虑1.3的不均匀分配系数。吊架销轴直径

20、30MM，材料为45#钢，抗剪切强度不低于180MPA，轮轴受剪切面积A=706MM2，该处为双剪，则使用剪应力为：=Q/2A=.*1000*1.3/（2*706）=84.518=180MP，因考虑了1.3的系数，即可满足要求。由上述计算可知，外模吊梁吊架能满足要求，吊杆32mmPSB930能满足施工要求。第四章 上横梁系统的控制计算第一节 上前横梁计算前横梁为一支双45B工字钢型钢，其截面模型如图下：上前横梁两支点中距为4.450m,结构受力分析及模型的建立：前底托梁传来的荷载P1=429.1KN前底托梁两端传来的荷载P2=53.4KN内模架滑梁传来的荷载P=85.7KN外模架滑梁传来的荷载

21、P4=42.5KN上前横自重：由软件自行生成前横梁为双工字钢II45b 的型钢，采用midas Civil 计算模型分析如图：(b).应力图(N/mm2)（能满足要求）(c).剪力应力图(N/mm2) （满足要求）(d).前横梁位移云图(mm)，变形满足要求。(e)支反力(单位:KN)结论：前横梁在施工过程中是满足规范要求。第五章 主桁系统的控制计算主桁系统下弦杆采用两根32B的普通热扎槽钢，立柱采用两根32B普通热轧槽钢，前后斜杆采用厚度32B槽钢上下加焊12MM盖板焊接组成。第一节 主桁整体受力分析主桁系统主梁承载上前横梁的支座反力，最大支座反力为663.8 kN。如图主桁系统整体结构图(

22、b).应力图(N/mm2)（能满足要求）主桁系统轴力图（kN）稳定性验算:前斜杆压应力最大为：110.1Mpa，满足要求。需要验算稳定性，根据查b表计算小于215Mpa。满足要求。1.2 变形量计算计算时已考虑恒荷载分项系数按1.25，进行结构计算。 由midas Civil 2015解得，前横梁的纵向位移值v=20.969mm，因考虑了1.25的系数，故能满足要求。由于各杆件均为铰接，其杆端位移值均在杆件的弹性形变范围内。吊杆的形变量在做挂篮的混凝土荷载实验时，应记录相关数据，作为浇注各混凝土时的位移提前量的依据，每次浇注时，应将吊杆的形变量计算在千斤顶所调节吊杆高度数值以内，由此抵消吊杆因

23、受拉变形而引起的杆端位移值变化。第二节 挂篮浇筑满载时防倾覆计算主桁结构计算简图如下图所示反力图由于后锚钢筋所有的力大小是不一样的，按最不利条件计算，即按最后一排受力计算。吊杆所承受的最大力P=923.6KN，采用PSB930的32的精轧螺纹钢6根.轴向应力： =P/A=923.6103/（6804.2）=191MPa930Mpa，安全系数2。后锚筋强度满足设计要求！第三节 挂篮空载行走时受力计算 挂篮空载前移时，只靠反扣轮及配重平衡其倾覆力，挂篮的前横梁、底模系、侧模、内模、端模、吊带系统以及操作平台等总重420KN，故作用于主构架前吊点的荷载为210KN，挂篮前进时冲击荷载系数取1.3，单

24、个前吊点荷载为：P=2101.3/2=136.5kN每片桁架后有两对反扣轮，则每个轮子50销轴的剪应力：，安全系数 S=125/34.78 =3.592(安全系数），符合要求。 反扣轮轮压的局部影响及计算行走轨道为双32b工字钢，且两工字钢之间横向25槽钢连接，集中轮压P在腹板上边缘引起的局部挤压力悬臂梁计算：最大弯矩 M=Px=34.780.08=2.782 KNm弯曲应力 ，满足要求第四节 主构架销轴及其他附属计算销轴采用40Cr,其许用剪应力=400MPa,销轴直径采用D=120mm，后斜杆受拉力最大为1342.9KN。4.1销轴抗剪强度验算:=16*1342.9*1000/（3*3.1

25、415*120*120）=158.32MPa400Mpa 满足要求。4.2抗弯强度计算：按简支梁计算 M=0.5*1342.9*0.020=13.429KNm应力=/=13.429*/=79.2MPa小于40Cr的压应力，所以满足要求。4.3销孔拉板的计算销孔的直径是D=120mm，P=1342.9/2=671.45KN应力/()=671.45*1000/(120*)=1.4=1.4*140=196，解得：=28.55mm由于是两边同时承受力，所以一边销孔拉板厚度是15mm，安全系数不小于2.0,每边销孔拉板的厚度设为30mm，因此20mm厚节点板外焊接10mm厚补强板，槽钢壁厚不小于拉板厚度

26、，因此腹板处20mm厚圆形补强板上在焊件10mm补强板。4.4拉板顺受力方向的最大应力剪应力=/(a)=1.4*1342.9*1000/（2*120*40）=195.84MPa改板为双剪，=195.84/2=97.92MPa=0.85s=0.85*215=182.75MPa，所以满足要求。4.5主构架前节点板焊接强度计算焊缝剪应力按下式计算：pP节点板焊接所受剪力；a一般取0.7K；K焊缝高度mm；(取10mm，实际厚度大于10mm）l焊缝长度mm；（取1500mm）p角焊蜂许用剪切应力，取118MPa。剪应力=1342.9*1000/(2*0.7*10*1500)=63.95p=118MPa

27、,满足焊缝的受力要求。第六章后中门架和侧面吊架的计算第一节中门架及侧面吊架组成中门架上弦杆由14b槽钢，下弦杆由14b槽钢，腹杆由120*60*6方管组焊而成，中门架起到连接作用，在受到外力作用时，保证两片桁架的稳定。侧面吊架上下弦杆由32b槽钢组拼，腹杆及斜杆由120*120*6方管组焊而成。第二节侧面吊架的计算侧吊架销轴计算销轴采用r,销轴直径采用=mm,抗剪强度有16/3*Q/(D2)=/(3.1415*382)*16/3=134.613MPa,该销轴为双剪，134.613/2=67.307MPa234MPa,满足受力要求。销孔拉板的计算销孔的直径为=40mm，=N,应力/()=/(*)

28、.=1.4*170=238,解得6mm,由于两边同时受力，所以一边销孔拉板厚度时mm,安全系数取，故每边销孔拉板厚度选为mm。槽钢b厚度为10mm，符合要求。结论：本工程所使用挂篮桁架，前后横梁、内外滑梁、底篮系统、侧吊架及中门架等构件强度、刚度、整体稳定和局部稳定都能满足规范设计要求，是安全可靠的，精轧螺纹钢吊杆32mmPSB930均能满足规范设计要求。 挂篮重量计算明细表（.）序号系统部分名称型钢规格长度（m）每米重(kg/m)单重(kg)每套挂篮数量(根)总重(kg)备注1主桁系统主桁1232b槽钢643.1258.60 41034.40 2主桁2232b槽钢5.843.1249.98

29、4999.92 3主桁3232b槽钢443.1172.40 4689.60 4主桁4232b槽钢7.21143.1310.79 41243.18 5主桁5232b槽钢4.243.1181.02 4724.08 6主桁钢板8938.24 估计7底篮系统底篮模板3400.00 估计8底篮纵梁228b槽钢635.81214.86 224726.92 9前托梁2I36b工字钢965.6590.40 21180.80 10后托梁2I36b工字钢965.6590.40 21180.80 11联接钢板1063.28 估计12悬吊系统外模板及支架2200.00 估计13内模板及支架800.00 估计14上前横

30、梁2I45b工字钢987.4786.60 21573.20 15上前横梁联接钢板314.64 估计16内滑梁232b槽钢1243.1517.20 42068.80 17外滑梁225b槽钢1231.33375.96 83007.68 18内外滑梁用钢板507.65 估计19锚固系统及行走系统6000.00 估计20中门架及侧吊架中门架上弦杆214b槽钢4.4516.7374.45 2148.90 21中门架下弦杆214b槽钢4.4516.7374.45 2148.90 22中门架腹杆方钢120*120*6221.47842.96 142.96 23中门架斜杆方钢120*120*62.9921.47864.22 2128.44 24侧吊架上弦杆232b槽钢243.186.20 4344.80 25侧吊架下弦杆232b槽钢343.1129.30 4517.20 26侧吊架腹杆方钢120*120*6221.47842.96 4171.82 27侧吊架斜杆方钢120*120*62.12321.47845.60 6273.59 28联接钢板196.11 估计合计35625.89 每套挂篮