02附件2：菱形挂篮计算书

1、02附件 2：菱形挂篮计算书 附件 2: 菱形挂篮计算书 北京康港桥梁设计中心 2015年4月5日 目录 1. 适用范围 3 2 . 计算依据 3 3. 挂蓝设计 3 3.1 主要技术参数 3.2 工程概况 . 3 4. 挂篮主桁架验算 4 4.1 计算说明 . 4 4.2 技术参数 . 4 4.3 受力分析及验算 5 5. 底模结构验算 5.1 底纵梁验算 5.2 下横梁验算 . 9 6. 销轴验算 13 6.1 销轴及拉板计算 13 13 6.2 底纵梁销轴计算 6.3 连接板承压验算 13 6.4 孔壁局部承压计算 14 6.5 拉板的强度计算 14 15 6.6 主受力点 . 14 7

2、. 挂蓝稳定性验算 7.1 挂蓝浇筑状态 15 7.2 挂蓝行走状态 15 8. 结论 15 跨浏河连续梁挂篮计算书 1. 适用范围 本验算书适用于有碴轨道预应力混凝土连续梁（ 60+100+60）。 2 . 计算依据 1）钢结构设计规范 GB 50017-2003 2）钢结构设计手册第三版 3）路桥施工计算手册 人民交通出版社 周水兴等 4）材料力学第三版孙训方、胡增强等主编和修订 5）铁路桥涵施工规范 6）设计手册编写组 . 机械设计手册 . 北京 : 机械工业出社 .2004 7）清华大学 袁驷主编.结构力学求解器 .北京: 高等教育出版社 .2001 8）其他相关规范 3. 挂蓝设计

3、3.1 主要技术参数 1）砼自重，取 26KN/m3 2）钢弹性模量，取 210000Mpa 3）材料强度设计值 Q235钢 =170N/mm2； =120N/mm2 Q345钢 =210N/mm2； =160N/mm2 40Cr =523N/mm2； =302N/mm2 3.2 工程概况 上海至南通铁路南通至安亭段混凝土连续梁，梁体为单箱单室直腹板，变 高度，变截面结构。全桥箱梁顶宽 11.6 米，底宽 6.4 米，顶板厚度 0.55-0.3 5 米，腹板厚度分别为 1.0-0.6 米。 60+100+60连续梁，中心支点梁高 7.2 米 最长梁段为 4.0 米，最重梁段为 4#梁段，梁段重

4、为 161.5 吨。梁段长度为 3 米 设计计算按此梁段进行设计演算。 4. 挂篮主桁架验算 4.1 计算说明 该挂篮主桁架为销焊组合构造，每台挂篮由两片主桁架组装而成。在对主 桁架进行强度计算时，考虑到两片主桁架的受力存在一定的不均匀性，采用不 均匀系数 1.2 进行计算。箱梁浇注时砼重量是由侧模、底模共同承担的，所以 （1）4#浇注砼重量为 161.5t ，混凝土重量 +超载+动力附加荷载 =161.5 1. 2 1.05=203.5t ； （2）底模重量： 15t （包括下横梁、底纵梁、底模板） ； （3）侧模重量： 23t （包括侧模板、侧模滑梁） ； （4）内模重量估算： 5t （包

5、括内模板、内模架子） ； 5）前上横梁重量： 2.8t （6）人群及机具荷载： 0.25 4121.4=16.8t ； （7）倾倒（振捣）混凝土荷载： 0.2 4121.4=13.44t 。故，主桁架前 端受力为： 1.2 (203.5/2)+ ( 15+23+5+2.8+16.8+13.44 )/2 160.12t 前端受力为： 160.12t 4.3 受力分析及验算 （1）受力简图：由前可知一片主桁架前端受力为NA=160.12/2 80t 应力图如下 : 主菱形结构最大应力为 -118.2Mpa ，最大变形量为 15.5mm，满足要求。 5. 底模结构验算 5.1 底纵梁验算 1）腹板下

6、底纵梁验算 腹板处混凝土重量约为 45t ，共设置 5根I32 工字钢，间距 220mm。 腹板处混凝土线荷载为： q1=1.2 450/5 3=36KN/m 模板重量按 1.1KN/m2 计，模板荷载为： q2=1.1 0.22 1.2=0.29KN/m 人群及机具荷载为： q3=2.5 0.22 1.4=0.77KN/m 倾倒（振捣）混凝土产生的荷载为： q4=40.22 1.4=1.23KN/m 故，腹板处底纵梁上的均布荷载为： q=q1+q2+q3+q4=38.29KN/m 最大应力 92.14 Mpa小于 =170Mpa 最大变形量为 0.85 毫米，小于 9 毫米 2）底板下底纵梁

7、计算 底板处混凝土重量约为 43t ，共设置 5根I32 工字钢。间距 800mm。 底板处混凝土线荷载为： q1=1.2 430/5*3=34.4KN/m 模板重量按 1.1KN/m2 计，模板荷载为： q2=1.1 0.8 1.2=1.01KN/m 人群及机具荷载为： q3=2.5 0.8 1.4=2.8KN/m 倾倒（振捣）混凝土产生的荷载为： q4=40.8 1.4=4.48KN/m 故，腹板处底纵梁上的均布荷载为： q=q1+q2+q3+q4=42.69 KN/m 最大应力 106 Mpa小于 =170Mpa 最大变形量为 2.0 毫米，小于 9 毫米 5.2 下横梁验算 1）浇筑状

8、态 前后下横梁均采用 240b 槽钢，前横梁设置 6 根吊杆，后下横梁设置 6 根 吊杆。 前吊点腹板处支座反力为 70KN/m，后吊点腹板处支座反力为 91KN/m 前吊点底板处支座反力为 46KN/m，后吊点底板处支座反力为 75KN/m 最大应力 17.7 Mpa小于 =170Mpa 最大变形量为 0.2 毫米，小于 9 毫米。 后下横梁满足受力要求，因前下横梁受力小于后下横梁，所以前下横梁可 以不与验算。 5.3 上横梁验算 上横梁采用 2I45b 热轧工字钢 最大应力 142.2 Mpa小于 =170Mpa 10 最大变形量为 6 毫米，小于 18 毫米 外模滑梁计算如下： 外模走行

9、梁在浇筑砼时承受翼缘板砼含超灌的自重及外模自重及施工荷 3m段控制计算。模板长 载。当走行时，承受外模自重含冲击在内的荷载。由 度为 4.5 米。 翼缘板 G=1.14m2*3m*26.5KN/m3*1.05=95.2KN 外模自重 G=1.75KN/m2*4.5m*9.6m=75.6KN 施工荷载 G=4KN*2.9m*3m=34.8KN 合计重量： 205.6KN ，按照 3m分配，则 q=68.5KN/m 浇注状态外滑梁验算 浇筑是最大应力为 88.1 Mpa. 小于小于容许值 150 Mpa 11 最大变 形为 3.8 毫米，刚度满足要求 内模滑梁计算如下： 内滑梁浇筑状态为 3m段控

10、制，此时腹板所夹顶板混凝土面积为： A 2.9 m2 ，砼含超灌系数后自重为： G 砼=26.5*2.9*3*1.05=242.1KN 内模总面积为 S=60m2重 G 内模=1.2*60=72KN上座梁自重 414kg=4.06KN当 浇筑砼时，作用于一根走行梁的均布荷载为： q (242.1+72+4.06)/2/3=53.1 kN /m 浇筑最大应力为 66.9 Mpa. 小于小于容许值 150 Mpa 12 最大变形为 2.9 毫米，刚度满足要求。 内模走行时内滑梁只承受内模模板重量。浇筑满足行走状态演算简化不 计。 6. 销轴验算 6.1 销轴及拉板计算 插板采用厚 30mm取, 最

11、大 1425KN做为检算力，销轴 108 W =123609mm3 (1) 销轴抗弯强度检算： 计算图式为跨度 100mm简支梁，跨中受集中力 1425KN。 PL Mmax 4 =1425*0.1/4=35.63KN =M/W=35.63*1012/123609=288.2Mpa (2) 销轴剪应力验算 max=Q*S/I*B=(Q*d3/12)/( *d4/64*d)=16/3* Q/ *d2=16/3*494.5/ *1082*109=72Mpa 6.2 底纵梁销轴计算 136? Nd2 16 0.5 160000 3 3.1416 60 60 113.17Mpa 腹板处) 16 N ?

12、 3 ? d 2 16 0.5 120000 3 3.1416 40 40 63.66Mpa 底板处) 6.3 连接板承压验算 13 N 0.5 160000 66.67Mpa D 60 20 6.4 孔壁局部承压计算 该处板子厚度 20mm，而插板的厚度为 20 mm，即槽钢 32b 加背板的局部承 压检算: 516. 7 53 98 109 99. 5Mpa 1.4 =1.4 175=245 Mpa 6.5 拉板的强度计算 板宽 300mm，取较薄的 20mm厚 516. 7109 300 20 98 20 127. 9Mpa 1.4 =1.4 175 =245Mpa 6.6 主受力点 采

13、用前 Q345锰钢作为拉杆，厚度为 30mm. 根据路桥施工计算手册查得 16Mn 轴向应力值 200MPa , 节点销子的 孔壁承压应力 300MPa , 节点销子的弯曲应力 340MPa,钢带几何尺寸为 180mm* 30mm插, 销孔尺寸为 55。 fMn16= (180*30-55*30 ) 200=750kN, 取各吊杆最大拉力 F=230kN187.8kN 满足。 节点销子的弯曲应力计算 M=PL/4=250*0.03/4=1.875Nm W=d3/32= 16325 mm3 w=M/W=18.75/0.000016325=115MPa340MPa 满足。 销轴剪力计算 =16/3*Q/ *d2 =61.7 Mpa 满足要求。 14 7. 挂蓝稳定性验算 7.1 挂蓝浇筑状态 该工况下主要验算挂篮施工过程抗倾覆稳定情况。挂蓝浇筑过程中，每片 主桁采用 6根32 精轧螺纹钢与桥面进行锚固， 由以上计算可知， 每片主桁的 最大后锚力为 N840KN，而每根 32mm精轧螺纹钢筋的设计控制拉力为 550K N。 则后锚的安全系数为： 6*550/840=3.93 2 故后锚安全 , 挂篮施工时的抗倾覆稳