角挂篮施工计算.doc

三角挂篮施工计算书目 录1 块段及挂篮信息说明42 主要计算依据43 主要力学标准取值54 主要荷载取值55 工况分析56 挂篮结构验算56.1 底篮纵梁验算56.1.1 1号块底篮纵梁1验算56.1.2 1号块底篮纵梁2验算76.1.3 1号块底篮纵梁3验算86.1.4 1号块底篮纵梁4验算96.1.5 5号块底篮纵梁1验算106.1.6 5号块底篮纵梁2验算116.1.7 5号块底篮纵梁3验算126.1.8 5号块底篮纵梁4验算136.1.9 小结146.2 前下、后下横梁验算146.2.1 前下横梁验算146.2.2 后下横梁验算156.3 内模滑梁验算176.3.1 内模滑梁浇筑1号块时验算176.3.2 内模滑梁空载行走3.5m时验算186.3.3 小结196.4 外模吊架验算196.4.1 外模滑梁浇筑1号块时验算196.4.2 外模滑梁空载行走3.5m时验算216.4.3 外模横梁验算226.4.4 小结256.5 前上横梁验算256.6 主桁杆件验算266.7 挂篮走船验算296.8 后锚验算306.9 JL32吊杆验算306.10 挂篮总变形计算306.11 挂篮销轴验算304.12 抗风整体稳定性验算317 总结33挂篮悬臂施工计算书1 块段及挂篮信息说明本桥主桥箱梁宽12.5m，底板宽7m。单T悬臂块段为1-10号，各块段数据详见下表：块段编号块段长度（m）砼方量（m3）块段质量(t)块段高度(cm)hminhmax012232.41604.27398.64501341.13106.94367.3398.62337.4697.40338.4367.33333.9588.27312338.44332.2883.9328831253.535.7993.04263.428863.534.0288.46242.4263.473.532.1883.66225.3242.483.530.3178.8212.2225.393.528.8474.99203.5212.2103.528.0973.04200203.5挂篮采用原南通市钟秀大桥项目挂篮设计图纸经局部更改设计，挂篮整体重新加工。本挂篮主桁诶三角结构，整体结构包括主桁系统（含行走系统）、悬挂系统、门架系统、锚固系统及模板系统。单个挂篮重44.4t。挂篮结构详见K196+037 汉江特大桥引桥悬浇箱梁挂篮设计图纸ZXGL-1至ZXGL-21。2 主要计算依据1、湖北麻竹高速公路两阶段施工图设计 D6册2、K196+037 汉江特大桥引桥悬浇箱梁挂篮设计图纸3、K196+037 汉江特大桥施工组织设计4、钢结构设计规范（GB50017-2003）5、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）6、公路桥涵设计通用规范（JTG D-60 2004）7、路桥施工计算手册3 主要力学标准取值A3钢：弯应力w=145*1.3=189mPa轴应力=140*1.3=182mPa剪应力=85*1.3=111mPa45#钢：弯应力w=220*1.3=286mPa轴应力=210*1.3=273mPa剪应力=125*1.3=163mPa40Cr钢：屈服强度fy500mPaJL32:轴应力=512mPa重力加速度g=9.8m/s2砼密度=2500kg/m34 主要荷载取值由于设计图纸要求单个块段砼重量不得超过5%，计算砼荷载时按105%取值；人员、机械荷载按砼荷载的1.015取值；风速按7级风取值，即v=17.1m/s。5 工况分析初步分析挂篮在施工1号块和5号块时挂篮的多部位处于最不利状态，须单独计算该两种工况；当悬浇5-10号块（最长块段），挂篮走到位后，外模滑梁处于最不利状态；挂篮的最大变形计算，当施工1号块（或5号块，须详细计算确定最不利情况）时，计算拉杆最大变形和主桁最大下绕变形；挂篮的整体稳定性验算，当施工1号块（或5号块，须详细计算确定最不利情况）时，计算门架稳定性。6 挂篮结构验算6.1 底篮纵梁验算6.1.1 1号块底篮纵梁1验算纵梁布置：1号块高hmin=3.673m，hmax= 3.986m，底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.85/7/3.3/4=252N/mq自=30.08*9.8=295N/mqmin砼=3.673*9.8*2500*0.7*1.065/4=16772N/mqmax砼=3.986*9.8*2500*0.7*1.065/4=18201N/m建模计算，得：Mmax=42215N.m=42215/401360*1000=105.2mPa189mPaQmax=39445N=39445/4851=8.1mPa111mPa最大变形=10.7mm=5400/400=13.5mm反力F后=39571N反力F前=15490N6.1.2 1号块底篮纵梁2验算纵梁布置：底板高h=0.586m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.726/7/3.3=862N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.586*9.8*2500*0.726*1.065=11101N/m建模计算，得：Mmax=29173N.m=29173/401360*1000=72.7mPa189mPaQmax=26774N=26774/4851=5.5mPa111mPa最大变形=7.4mm=5400/400=13.5mm反力F后=26992N反力F前=10926N6.1.3 1号块底篮纵梁3验算纵梁布置：底板高h=0.586m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*1/7/3.3=1188N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.586*9.8*2500*1*1.065=15920N/m建模计算，得：Mmax=39803N.m=39803/401360*1000=99.2mPa189mPaQmax=36578N=36578/4851=7.5mPa111mPa最大变形=10.1mm=5400/400=13.5mm反力F后=36845N反力F前=14716N6.1.4 1号块底篮纵梁4验算纵梁布置：底板高h=0.586m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.925/7/3.3=1099N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.586*9.8*2500*0.925*1.065=14143N/m建模计算，得：Mmax=36893N.m=36893/401360*1000=91.9mPa189mPaQmax=33894N=33894/4851=7.0mPa111mPa最大变形=9.3mm=5400/400=13.5mm反力F后=34147N反力F前=13678N6.1.5 5号块底篮纵梁1验算纵梁布置：1号块高hmin=2.634m，hmax= 2.88m，底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.85/7/3.3/4=252N/mq自=30.08*9.8=295N/mqmin砼=2.634*9.8*2500*0.7*1.065/4=12027N/mqmax砼=2.88*9.8*2500*0.7*1.065/4=13151N/m建模计算，得：Mmax=36592N.m=36592/401360*1000=91.2mPa189mPaQmax=31401N=31401/4851=6.5mPa111mPa最大变形=9.9mm=5400/400=13.5mm反力F后=31527N反力F前=15262N6.1.6 5号块底篮纵梁2验算纵梁布置：底板高h=0.427m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.726/7/3.3=862N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.427*9.8*2500*0.726*1.065=8089N/m建模计算，得：Mmax=26171N.m=26171/401360*1000=65.2mPa189mPaQmax=22018N=22018/4851=4.5mPa111mPa最大变形=7.1mm=5400/400=13.5mm反力F后=22236N反力F前=11122N6.1.7 5号块底篮纵梁3验算纵梁布置：底板高h=0.427m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*1/7/3.3=1188N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.427*9.8*2500*1*1.065=11141N/m建模计算，得：Mmax=35650N.m=35650/401360*1000=88.8mPa189mPaQmax=30026N=30026/4851=9.7mPa111mPa最大变形=9.7mm=5400/400=13.5mm反力F后=30293N反力F前=14985N6.1.8 5号块底篮纵梁4验算纵梁布置：底板高h=0.427m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.925/7/3.3=1099N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.427*9.8*2500*0.925*1.065=10306N/m建模计算，得：Mmax=33057N.m=33057/401360*1000=82.4mPa189mPaQmax=27836N=27836/4851=5.7mPa111mPa最大变形=9.0mm=5400/400=13.5mm反力F后=28089N反力F前=13678N6.1.9 小结块段纵梁1纵梁2纵梁3纵梁4F后F前F后F前F后F前F后F前1号块39571154902699210926368451471634147136785号块3152715262222361112230293149852808913928经对比分析，施工1号块时，前下横梁、后下横梁均处于最不利工况。6.2 前下、后下横梁验算6.2.1 前下横梁验算前下横梁布置图：F1前=15490kNF2前=10926kNF3前=14716kNF4前=13678kNq自=106.132*9.8=1040N/m建模计算，得：Mmax=9003N.m=9002/7820000*1000=1.2mPa189mPaQmax=58503N=58503/13520=4.3mPa111mPa最大变形=0.01mm=2660/400=6.65mm反力F前1=1111N反力F前2=26583N反力F前3=58503N反力F前4=42584N反力F前5=58503N反力F前6=26583N反力F前7=1111N6.2.2 后下横梁验算前下横梁布置图： F1前=39571kNF2前=26992kNF3前=36845kNF4前=34147kNq自=106.132*9.8=1040N/m建模计算，得：Mmax=46237N.m=46237/7820000*1000=5.9mPa189mPaQmax=162566N=162566/13520=12mPa111mPa最大变形=0.1mm=3300/400=8.25mm反力F后1=-16231N反力F后2=75114N反力F后3=162566N反力F后4=40870N反力F后5=40870N反力F后6=162566N反力F后7=75114N反力F后8=-16231N6.3 内模滑梁验算6.3.1 内模滑梁浇筑1号块时验算浇筑1号块时，内模滑梁结构形式： 内模滑梁为工40a，长10m，内模长度3.8m。内模重4.2t，q内模=4200*9.8/2/3.8=5416N/m砼重量：2.98*3*2.5=22.35tq砼=22.35*1000*9.8*1.065/2/3=38878N/mq自=65.565*9.8=643N/m建模计算，得：Mmax=107439N.m=107439/1085700*1000=99.0mPa189mPaQmax=92575N=92575/8607=10.8mPa111mPa最大变形=4.4mm=5000/400=12.25mm反力F前=51069N反力F后=92575N6.3.2 内模滑梁空载行走3.5m时验算空载行走3.5m时，内模滑梁结构形式： 内模滑梁为工40a，长10m，内模长度3.8m。内模重4.2t，q内模=4200*9.8/2/3.8=5416N/mq自=65.565*9.8=643N/m建模计算，得：Mmax=38396N.m=38396/1085700*1000=35.4mPa189mPaQmax=17050N=17050/8607=2.0mPa111mPa最大变形=6.5mm=9000/400=22.5mm反力F前=17050N反力F后=9961N6.3.3 小结挂篮内模纵梁在浇筑1号块时，以及空载行走3.5m时，均满足要求。6.4 外模吊架验算6.4.1 外模滑梁浇筑1号块时验算外模滑梁为2根工36a，长10m。6.4.1.1 外模内滑梁浇筑1号块时验算外模内滑梁浇筑1号块时情况：外模重4.0t，q外模内=3100*9.8/3.8=7995N/m砼重量：0.615*3*2.5=4.61tq砼=4.61*1000*9.8*1.065/3=16047N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=60047N.m=60047/877556*1000=48.4mPa189mPaQmax=54027N=98485/7644=11.4mPa111mPa最大变形=4.5mm=5000/400=12.25mm反力F前=30375N反力F后=54027N6.4.1.2 外模外滑梁浇筑1号块时验算外模外滑梁浇筑1号块时情况：外模重4.0t，q外模外=900*9.8/3.8=2321N/m砼重量：0.251*3*2.5=1.88tq砼=1.88*1000*9.8*1.065/3=6549N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=21055N.m=60047/877556*1000=24.0mPa189mPaQmax=23070N=23070/7644=3.0mPa111mPa最大变形=1.6mm=5000/400=12.25mm反力F前=11277N反力F后=23070N6.4.2 外模滑梁空载行走3.5m时验算外模滑梁为2根工36a，长10m。6.4.2.1 外模内滑梁空载行走3.5m时验算外模内滑梁空载行走3.5时情况：外模重4.0t，q外模内=3100*9.8/3.8=7995N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=53180N.m=53180/877556*1000=60.6mPa189mPaQmax=23363N=23363/7644=11.4mPa111mPa最大变形=12.4mm=9000/400=22.5mm反力F前=23363N反力F后=12898N6.4.2.2 外模外滑梁空载行走3.5m时验算外模外滑梁空载行走3.5时情况：外模重4.0t，q外模外=900*9.8/3.8=2321N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=19481N.m=19481/877556*1000=22.2mPa189mPaQmax=8869N=8869/7644=1.2mPa111mPa最大变形=4.6mm=9000/400=22.5mm反力F前=8869N反力F后=5831N6.4.3 外模横梁验算外模滑梁为2根2工25a，长2.32m。挂篮前端（前进方向）的为前横梁，后端的为后横梁。6.4.3.1 外模前横梁验算外模前横梁结构情况：浇筑1号块时，外模内滑梁处反力F内为30375N；外模外滑梁处反力F外为11277N。q自=2*38.03*9.8=746N/m建模计算，得：Mmax=5579N.m=5579/802720*1000=7.0mPa189mPaQmax=29529N=29529/9702=3.0mPa111mPa最大变形=0.1mm=2120/400=5.3mm反力F前外=13854N反力F前内=29529N6.4.3.2 外模后横梁验算外模后横梁结构情况：浇筑1号块时，外模内滑梁处反力F内为54027N；外模外滑梁处反力F外为23070N；后下横梁吊杆2反力F后2=75114N；后下横梁吊杆1处此时往上翘，横梁不受力。q自=2*38.03*9.8=746N/m建模计算，得：Mmax= 32184N.m= 32184/802720*1000=40.1mPa189mPaQmax=114300N=114300/9702=11.8mPa111mPa最大变形=0.6mm=2120/400=5.3mm反力F后外=39642N反力F后内=114300N6.4.4 小结在浇筑1号块时，外模滑梁、横梁均能满足要求；在外模空载行走3.5m时，滑梁能满足要求。6.5 前上横梁验算前上横梁为2槽40a，长13m。前上横梁的结构情况：F1=13854NF2=1111NF3=29529NF4=26583NF5=58503NF6=51069NF7=42584NF8=51069NF9=58503NF10=26583NF11=29529NF12=1111NF13=13854Nq自=2*58.906*9.8=1155N/m建模计算，得：Mmax=103516N.m= 103516/1757770*1000=58.9mPa189mPaQmax=209492N=209492/15008=14.0mPa111mPa最大变形=4.9mm=6300/400=15.75mm反力F =209492N前上横梁能满足施工要求。6.6 主桁杆件验算主桁纵梁为2工40a，斜拉带为2个钢带，宽22cm，厚16mm，立柱为2槽32a。主桁结构图：前上横梁的支撑反力为209492N。建模计算，得：Mmax= 142761N.m= 142761/2171400*1000=65.7mPa189mPaQmax=209492N=209492/17214=12.2mPa111mPa最大变形=10.2mm=4800/400=12mm纵梁轴力Fmax=300019N= 300019/17214=17.4mPa182mPa立柱轴力Fmax= 450028N= 450028/9700=46.4mPa182mPa斜拉带拉力Fmax= 375023N= 375023/7040=53.3mPa182mPa主桁杆件均满足要求。6.7 挂篮走船验算走船支点总压力：432224+（1215.8*9.8+38.072*2*3.4*9.8+（100.3+473.8+315.9）/2）=451037N主桁纵梁立柱处受压，= 451037/（142-10.5*8*3）+（500+8）*10.5）=53.1mPa182mPa。主桁受压安全。走船工字钢结构情况：立柱传来的线荷载：451037/5/0.342=263764M/m建模计算，得：Mmax=6073N.m= 6073/401360*1000=15.1mPa189mPaQmax=75205N=75205/4851=15.5mPa111mPa最大变形=0.02mm=700/400=1.75mm经验算，走船各部位满足施工要求。6.8 后锚验算后锚为4根JL32的精扎螺纹钢，截面面积：A=804.2mm2后锚受力为209492N；应力：=209492/804.2/4=65.1mPa0=512mPa，满足要求。6.9 JL32吊杆验算本挂篮在施工该连续箱梁时，JL32吊杆最大受力为162566N，出现在后下横梁从外向内数第三根吊杆处。=162566/804.2=202.1mPa0=512mPa，满足要求。6.10 挂篮总变形计算已计算主桁前段下绕变形10.2mm。还须计算前上横梁吊杆最大变形。吊杆5受力最大Fmax=58503N=F.L/EA=58503*5.78/(200000000000*3.14*0.016*0.016)*1000=2.1mm总=10.2+2.1=12.3mm6.11 挂篮销轴验算销子直径d=80 mm，截面积F5027 mm2斜拉带：剪力Q=375023NQ235拉杆局部加强后板厚：t=(6+16)*2=44mm，则：销子剪应力:=375023/(2*5027)=37.3mPa局部挤压应力：=375023/(44*80)=106.5mPa 上立柱：剪力Q=450028NQ235压杆局部加强后板厚：t=(6+16)*2=44mm，则：销子剪应力：=450028/(2*2*5027)=22.4mPa局部挤压应力：=450028/(2*44*80)=63.9mPa 下立柱：剪力Q=450028NQ235压杆局部加强后板厚：t=(8+6+16) *2=60mm，则：销子剪应力：=450028/(2*5027)=44.8mPa局部挤压应力：=450028/(60*80)=93.8mPa 挂篮前吊点：最大剪力Q=58503NQ235压杆局部加强后板厚：t=50mm，则：销子剪应力：=58503/1963=29.8mPa0=163mPa局部挤压应力：=58503/(50*50)=23.4mPa 40Cr屈服强度fy500mPa，材料分项系数取1.11，荷载分项系数取1.35，剪切换算系数取0.58，则允许剪应力b= 500*0.58/(1.11*1.35)=193.5mPa销子抗剪满足要求。Q235局部承压（类孔）强度设计值fc450mPa，荷载分项系数取1.35，则允许挤压应力c=450/1.35=333.3MPa局部承压均满足要求。4.12 抗风整体稳定性验算挂篮的主桁顺桥向已作稳定性验算，在此，对挂篮在7级风作用下的横桥向稳定性验算。静阵风风速计算公式：式中：静阵风风速（m/s）；静阵风系数，取1.29； 基准高度Z处的风速，取为7级风时的相当风速17.1m/s。横桥向静阵风荷载计算公式：式中：作用在主梁单位长度上的静阵风荷载（N/m）空气密度（），取为1.25；主梁的阻力系数，取为1.3；主梁投影高度（m），宜计入栏杆或防护栏以及其他桥梁附属物的实体高度。在此，取桥梁高度14.45m+立柱32的高度3.32m=17.77m。 FH=0.5*1.25*22.1*22.1*1.3*17.77=7052N/m挂篮单片立柱受力为450028N，其立柱横桥向荷载为45003N。立柱侧向受压F立=45003/3.21=13555N/m按左右立柱均受内侧力为最不利情况进行验算。建模计算，弯距图如下所示：最大弯矩为16110N.m，即Mmax= 16110N.m。= Mmax/W= 16110/938826*1000=17.2MPa189MPa，满足要求。相应剪力图如下：最大剪力为28354N，即Qmax= 28354N。=Qmax/A= 28354/9700=2.9MPa111MPa，满足要求。最大绕曲变形为横竖向均为0.4mm2700/400=6.75mm，满足要求。门架横梁轴力Fmax=22710N= 22710/4390=5.2mPa182mPa7级风时，挂篮安全。因此，在6级以下风天气施工，挂篮安全。7 总结经验算，挂篮在全桥悬臂浇筑过程中，各最不利工况下，各相关构件均能满足施工安全、质量要求。