高架桥主桥挂蓝设计计算书

1、高架桥主桥挂蓝设计计算书一、挂篮设计总则1 设计依据（1）钢结构设计规范（gbj17-88）（2）公路桥梁钢结构及木结构设计规范（jtj025-86）（3）公路桥涵施工技术规范（jtj041-2000）（4）某高架桥主桥设计图纸及变更图纸2 结构参数（1） 悬臂浇筑砼箱梁共68段，分段长度为：左幅2#-10#段4.113m，合拢段2.006m；右幅2#-9#段3.987m，合拢段1.994m。（2） 箱梁底板宽8m，顶板宽16.25m。（3） 箱梁高度变化范围：左幅4.8m2.4m，右幅4.5m2.2m，中间按半立方抛物线变化。3 设计荷载：（1） 悬臂浇筑砼结构最大重量154.3t(左幅2#

2、块)（2） 挂篮总重51t(包括箱梁模板)（3） 人群及机具荷载取2.5kpa。（4） 风荷载取800pa。（5）荷载组合： 砼重+挂篮自重+人群机具+动力附加系数 (强度、刚度)挂篮自重+冲击附加系数+风荷载 (行走稳定)（6）荷载参数：钢筋砼比重取值为2.6t/m3；超载系数取1.05；新浇砼动力系数取1.2；挂篮行走时的冲击系数取1.1；抗倾覆稳定系数不小于1.5；16mn钢容许轴向应力取1.2=1.2200=240mpa。a3钢容许弯曲应力取1.3w=1.3145=188.5mpa。钢材其他容许应力按公路桥梁钢结构及木结构设计规范（jtj025-86）表1.2.5规定值取。4荷载传递路

3、径：内顶板荷载 内滑梁 前横梁 翼板荷载 内、外纵梁 后横梁 主桁架腹板荷载 加强型纵梁 前托梁底板荷载 普通纵梁 后托梁 底篮后锚本计算书根据各自的荷载情况对内滑梁、纵梁、前、后托梁、前横梁 等各杆件的强度和刚度进行计算， 并校核主桁架刚度、前端的下挠度和销接的强度进行了计算。 5挂篮结构材料挂篮主桁架和前后横梁采用16mn钢，销子采用45号钢，纵梁、托梁、分配梁等采用组合型钢（a3）。二、纵梁计算1、普通纵梁（箱梁两腹板中间段）受力分析项目 块件号左幅2#块（411.3cm）1底模面板自重kg/m278.52纵梁自重kg/m43.43底板砼理论重量kg/m20.5302600=13784底

4、板砼理论重量动载系数1.2超载系数1.05kg/m217365施工荷载kg/m22506荷载取值q(纵梁间距为0.645米)kg/m(78.5+1736+250)0.645+43.4=13752、普通纵梁（箱梁两腹板中间段）强度计算（图1示）ra=qcb/l rb=qca/lmmax=qcbd+cb/(2l)/l=1375010-341132556.5887+41132556.5/(25500)/5500=4.84107n.mm纵梁选用i28a工字钢,其截面特性为:wx=5.08105mm3ix=7.114107mm4= mmax/ wx=95.3mpa188.5mpa3、普通纵梁刚度计算当x

5、=d+cbl=2798.8时(弯矩最大处)，挠度最大。fmax=qcb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=10.3mml400=13.75mm刚度满足要求。4、加强型纵梁(箱梁腹板下方)受力分析：项目 块件号左幅2#块（411.3cm）1底模面板自重kgm278.52纵梁自重kgm523底板砼理论重量kgm20.53026001.21.05=1736.34单侧腹板重量kgm2（4.185-0.530）2600=95035(4)项动载系数1.2超载系数1.05kgm211973.86人群、机具荷载kgm22507荷载取值q(腹板下侧布置3条纵梁，间

6、距0.268m)kgmq=52+(78.5+1736.3+11973.8+250)0.268=38145、加强型纵梁(箱梁腹板正下方)强度计算加强型纵梁采用i32a工字钢两侧加焊10mm厚钢板，其组合截面特性:wx=6.922105+2103202/6=10.335105mm3ix=1.1108+2103203/12=1.65108mm4其受力示意图如图2示：mmax=qcbd+cb(2l)l=3814010-341132556.5887+41132556.5/（25500）/5500=13.4107 n.mm= mmax/ wx=129.7 mpa188.5mpa满足要求6、加强型纵梁（腹板

7、下方）刚度计算钢材弹性模量e=2.1105mpa当x=d+cbl=2798.8mm时(弯矩最大处)fmax=qcb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=12.3mml/400=13.75mm满足要求。三、前托梁计算1、前托梁受力分析项目 块件号左幅2#块（411.3cm）1普通纵梁传给前托梁的荷载kgrai=qcb/l=13754.1132.5565/5.5=2628.72将1项化为作用于前托梁的均布荷载（纵梁间距为0.645m）kgm2628.7/0.645=4075.53前托梁自重kgm1204作用于前托梁的均布荷载qkgm4075.5+120

8、=4195.55腹板下方加强型纵梁传至前托梁的支座反力kgra2= qcb/l=38144.1132.556/5.5=7290.26将5项化成集中荷载p(假设纵梁连成一体)kgp=7290.23=218712、 前托梁强度的计算对前托梁进行受力分析时,不考虑工作梁带来的荷载(很小),则前托梁受力示意图如图3所示。2.1悬臂端最大弯距发生在支座a处截面，其值为：ma=qa2/2+pb=4195.50.77752/2+218710.4775=11711.5kg.m最大剪力发生在支座a处截面,其值为: qmax=p+qa=21871+4195.5 0.7775=25133kg跨中最大弯矩值:m=ql

9、21-4(0.7775/6.445)2/8-pa=4195.56.44521-40.7775/6.445)2/8-218710.7775=3511.3kg.m2.2前托梁的截面特性前托梁的断面要素如图4所示，槽钢25b的截面特性：a1=3991mm2wx1=2.82105mm3 ix1=3.53107mm4组合截面特性：a=23991+280102=13582mm2ix =2 ix1+(280103/12+130228010)2=1.65108 mm4wx=2ix/h=1.65108135=1.22106mm32.3强度校核最大弯应力：=mmaxwx=11711.5104(1.22106)=9

10、6.0mpa188.5mpa3、前托梁刚度校核前托梁悬臂端的挠度：f1=pb2l（3+2b/c)(6ei)+qal3-1+6(a/c)2+3(a/c)3(24ei)=218710477.526445(3+2477.5/6445)/(62.11051.65108)+41.955777.564453-1+6(777.5/6445)2+3(777.5/6445)3 /(242.11051.65108)=4.87-9.53=-4.66mm(向上)前托梁跨中的挠度:f2=ql45-24(a/c)2(384ei)-pbl2/(8el)=41.95564454(5-24777.52/64452)/(3842

11、.11051.65108)-218710477.564452/(82.11051.65108)=25.3-15.6=9.7mml/400=16.1mm。满足要求四、后托梁计算1、 后托梁受力分析项目 块件号左幅2#块（411.3cm）1普通纵梁传给后托梁的荷载kgrb1=qca/l=13754.1132.9435/5.5=3026.72将1项化为作用于后托梁的均布荷载（纵梁间距为0.645m）kgm3026.7/0.645=4692.53后托梁自重kgm1204作用于后托梁的均布荷载qkgm4692.5+120=4812.55腹板下方加强型纵梁传至后托梁的支座反力kgrb2= qca/l=38

12、144.1132.9435/5.5=8395.46将5项化成集中荷载p(假设4条纵梁连成一体)kgp=8395.43=25186.22、后托梁强度校核后托梁两端的吊点主要用于空载移篮。在浇筑砼时，两端所受的力比较小，其荷载由底篮后锚所承受，所以对后托梁计算时，可按图5的受力示意图进行分析。2.1悬臂端最大弯矩：ml=qm122+pm2=4812.50.922+25186.20.6=17060.8kg.m跨中最大弯矩值：ma= ql21-4(0.9/6.2)2/8-pm=4812.56.221-4(0.9/6.2)2/8-25186.20.6=6063.3kg.m2.2后托梁的断面特性：后托梁选

13、用与前托梁相同的断面，参见前托梁的断面特性。2.3强度校核由上可知：mmax=17060.8kg.m最大弯曲应力：=mmax/wx=17060.8104(1.22106)=139.8mpa188.5mpa 2.4后托梁刚度校核后托梁在图5示工况下悬臂端的挠度f1=pb2l(3+2b/c)(6e1)+qal3-l+6（a/c）2+3（a/c）3(24ei)=25186260026200(3+2600/6200)/(62.11051.65108) +48.12590062003(-1+69002/62002+39003/62003)/(242.11051.65108)=8.6-10.7=-2.1m

14、m(向上)后托梁跨中的挠度f2=ql45-24(a/c)2(384ei)-pbl2/(8ei)=48.12562004(5-249002/62002)/(3842.11051.65108)-25186260062002/82.11051.65108)=24.0-21.0=3.0mml/400=15.5mm满足要求。5*1.65*108五、纵梁与滑梁计算1、纵梁计算1.1纵梁的受力分析箱梁节段翼板的最大重量乘1.2动载系数和1.05超载系数：g1=(0.9+0.5)0.6/2+(0.5+0.15)3.525/24.11326001.21.05=21096kg侧模板自重约：g2=2000 kg箱梁

15、翼板重心距箱梁腹板外边缘的距离：e=1570mm箱梁翼板重量与侧模板重量传予内纵梁与外纵梁的荷载可近似成图6所示计算。内纵梁承受的荷载为：p1=ra=( g1+ g2)1130/1950=13383.8kg外纵梁共2条，单条外纵梁承受的荷载为：p2=rb2=(gl+g2)8200.51950=4856.1kg1.1.1内纵梁浇筑砼时内纵梁受力示意图如图7所示ql=p1/4.113+72=3326kg/mmmax=qcbd+cb(2l)l=332641132556.5887+(41132556.5)/(25500)/5500=1.17108 n.mm 内纵梁选用i36a工字钢，其断面特性：wx=

16、8.75105mm3 ix=1.576108mm4=mmaxwx=1.1108(8.75105)=134 mpa188.5mpa强度满足要求。刚度检算：当x=d+cbl=2798.8mm时(弯矩最大处)，挠度最大：fmax=q1cb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=11.0mml/400=13.75mm满足要求。1.1.2外纵梁外纵梁受力示意图如图8所示q2=4856.14.113+3l=1211.7kg.mmmax=qcbd+cb(2l)l=4.26107n.mm外纵梁选用工字钢i25a，其断面特性：it.1wx=4.02105mm3it.1

17、 ix=5.02107mm4外纵梁强度:=mmaxwx=4.261074.02105=106.0mpa188.5mpa满足要求。刚度检算：当x=d+cbl=2798.8mm时(弯矩最大处)，挠度最大：fmax=q2cb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)=12.5mml/400=13.75mm满足要求。2、滑梁计算2.1滑梁受力分析箱梁顶部砼通过内模传给单条滑梁的荷载：g1=(0.9+0.5)0.62+(0.5+0.25)1.52+0251.34.11326001.21.05=17617.5kg内模自重传给单条滑梁的荷载g2=24002=1200k

18、g2.2滑梁度和刚度计算滑梁在砼浇筑时，其受力示意图如图9所示q3=(g1+ g2)/4.113+60=(17617.5+1200)/4.113+60=4635 kg/mmmax=q3cbd+cb(2l)l=1.63108n.mm滑梁采用i40a工字钢，其断面特性为wx=10.90105mm3 ix=2.172108mm4滑梁强度：= mmax / wx=1.63108/(10.90105)=149.5mpa188.5mpa刚度检算：当x=d+cbl=2798.8mm时(弯矩最大处)，挠度最大：fmax=q3cb(4l-4b2/l-c2/l)x-4x3/l+(x-d)4/(bc)/(24ei)

19、=11.1mml/400=13.75mm满足要求。六、分配梁与吊带计算1、分配梁7由内纵梁传予分配梁7的荷载(参见图7)r1=q1cbl=33264.1132.55265.5=6358.6kg单条外纵梁传予分配梁7的荷载：r2=q2cbl=1211.74.1132.55655.5=2316.5kg分配梁7的受力示意图如图10所示：ra=3107.3 kg rb=7884.3kg跨中弯矩：ml=rb1100-r11300=7884.31100-6358.61300=4.07106nmm悬臂端最大弯矩：m2=rl200=63586200=1.27107nmm分配梁7选用两条槽钢12.6，槽钢12.

20、6的断面特性:wx=6.214104mm3 ix=3.91106mm4分配梁7的强度：=m2/(2wx)=1.18107(26.214104)=94.9mpa188.5mpa满足要求。2、分配梁2由分配梁7通寸32预应力钢筋传予分配梁2的荷载(参见图10)ra=3107.3kg rb=7884.3kg分配梁2的受力示意图如图12所示：rc=(ra2350+rb150)2500=(3107.32350+7884.3150)/2500=3393.9kgrd=7597.7kgmmax=3393.91250-3107.31100=8.24106n.mm分配梁2选用两条10槽钢，10槽钢的断面特性：wx

21、=3.97104mm3 ix =1.98106mm4分配梁2的强度：=mmax(2wx)=8.24106(23.97104)=103.8mpa188.5mpa满足要求。3.分配梁4分配梁4用于空篮时对侧模板与纵梁进行调整，分配梁4所受的荷载较小，拟选定分配梁4用两条槽钢8即可满足要求。4.分配梁1由前托梁通过32预应力钢筋传至分配梁1的荷载(参见图3)r1=p+ql2=21871+4195.582=38653kg由内滑梁通过32预应力钢筋传至分配梁1的荷载(参见图9)r2=q3cal=46354.1132.94355.5=10202.6kg分配梁1的受力示意图如图13所示。re=(r1819.

22、5+r2520)1397=26472.1kgrf=22383.5kgmmax=re577.5=264721577.5=1.53108nmm分配梁1选用两条工字钢i32a，工字钢i32a的断面特性：wx=6.92105mm3 ix=11.08107mm4分配梁1的强度：=mmax(2wx)=1.53108(26.92105)=110.5mpa188.5mpa满足要求。5.分配粱5分配梁5仅用于空篮时对底篮与内模进行调整，选定两条槽钢10即可。6.分配梁8分配梁8的受力状况同分配梁7,可选用相同的断面。7分配梁3 分配梁3主要承受移篮时的部分侧模与部份底模传来的荷载，此荷载较小，分配梁3选用两条槽

23、钢10即可。8分配梁6 分配梁6用于空篮时对底模与侧模进行调整，选定两条槽钢8即可。932预应力钢筋据以上分析可知，前托梁处的预应力筋承受的荷载为最大，单根预应力筋所承受的最大荷载(参见图3)。 n=(p+ql2)2=(21871+4195.58/2)/2=19326.5kg=n/a=(1932654)/(3.14322)=240.4mpa 32预应力钢筋的标准强=750mpa 安全系数n= =750240.4=3.210钢吊带分配梁2处的单条钢吊带i所承受的最大荷载(参见图12)。f=rd=7597.7kg=fa=75977(10020)=38.0mpa1.3140=182mpa安全系数=1

24、8238.0=4.8分配梁1处的单条钢吊带ii所承受的最大荷载(参见图13)。f=re=26472.1kg=fa=264721(110202)=60.2mpa1.3140=182mpa安全系数n=182/60.2=3.0211后托梁锚杆与锚梁后托梁锚杆所受的最大荷载（参见图5）。f=p+ql/2=25186.2+4812.58/2=44436.2kg=fa=4443624/(3.14702)=115.5mpa锚杆材料采用40cr,容许应力=785mpa安全系数=6.8后锚梁仅在空载时调节底模所用,采用两条槽钢8可满足要求。七 、主桁架横梁计算1、前横梁前横梁承受由钢吊带传来的荷载，前横梁受力示

25、意图如图14所示 f1=33939n（分配梁2通过钢吊带i传来的力）f2=75977n（分配梁2通过钢吊带i传予前横梁）f3=264721n（直接传予主桁架，可不考虑其作用于前横梁）f4=223835n（分配梁1通过钢吊带ii传予前横梁）下面分别对各杆件的轴力进行计算：支座反力：f支=-(fl+f2+f4)=-330.6kn对a点：1=27.4740fabcos1+fac=0fabsin1=f1fab=73.57kn(拉) rnac周fac=-65.27kn(压) rnac周对c点:fbc=0kn(拉) rnac周0260fcd = fac =-65.27kn(压) rnac周对d点:fbd=

26、75.98kn(拉) rnac周fde= fcd =-65.27kn(压)对b点2=62.526 0 3=52.4310fabcos2+fbesina+fbd=0fabsin2=fbf+fbecosa3fbe=-138.68kn(压) fbf=149.83kn(拉) 对f点:fbf= ffg= 149.83kn(拉) fef=0(ef杆为0becosa零杆）对e点：a3=52.4310 a4=40.530fde+fbecosa3=feh+fegcosa 4f支=fbesina3+fegsina4+feffeg=-339.6kn(压)feh=108.3kn(拉)对h点：fgh=f4=223.84

27、kn(拉)fhj=feh=108.3kn(拉)对g点：5=41.230ffg+fegcos5=fgi+fgj cos5fgh+fegsin5+fgjsin5=0fgi=-105.6(压) fgj=0kn(fi杆为0杆)对i点：fik=fgi=-105.6kn fij=0kn 对j点：fjl=fhj=105.6kn(拉)由上面分析可列出前横梁各杆件的轴力如图15所示： 前横梁材料采用16mn钢,容许轴向应力取1.2=1.2200=240mpa由图15可得杆件最大轴力为nmax=339.6kn前横梁杆件有三种断面：口1201208mm口1201206mm口1201204mm取最不利情况来验算(杆件

28、断面形状为口1201204mm时):=nmaxa=3.3961051856=183mpa240mpa满足要求。2后横梁后横梁在砼浇筑时，承载极小。在挂篮前移时，其承受部分底模重与部分侧模重，所受的荷载也较小，所以后横梁杆件均选用口1201206mm，后横梁强度已足够满足要求，无需再对其进行校核。八、主 桁 架 计 算1荷载分析单榀主桁架承受由前横梁传来的荷载(参见图14) f=f1+f2+f3+f4=3.3939+7.5977+26.4721+22.3835=59.8t主桁架受力示意图如图16所示：fa=f55005000=65.8tfb=f105005000=125.6t下面分别计算各杆件的

29、轴力对a点naccos34.9920+nab=0nacsin34.9920=fanac=114.7t(拉) nab=-94.0t(压)(b=ffgj=10.80kn(对b点：nab=nbdsin68.1990fb+nbc+nbdcos68.1990=nbd=-101.2t(压) nbc=-88.0t(压)对c点:ncdcosl3.2980=naccos34.9920ncd=96.6t(拉)2.强度杆件最大轴力n=114.7t选择各杆件的断面为口20020014mm。则截面积:a=200200-172172=10416mm2惯性矩i=(2004-1724)/12=6.04107mm4惯性半径：i

30、=(ia)1/2=76mm长细比：入=li=1526376=69.3查表知稳定系数：=0.713max=n(a)=114.7104(0.71310416)=154.4mpa240mpa(16mn钢)强度满足要求3.主桁架挠度计算主桁架挠度以计算d点的竖向位移为准。由上面计算可知,cd杆、bd杆、ac杆、ab杆所受的轴力为：ncd=96.6t nbd=-101.2t nac=114.7t nab=-94.0t nbc=-88.0t当荷载变为单位荷载时,cd杆、bd杆、ac杆、ab杆的轴力为： ncd1=1.615 nbd1=-1.692 nac1=1.918 nab1=-1.572 nbc1=-

31、1.472各杆件计算长度:lcd=5.652m lbd=5.924m lac=6.013m lab=5.0m lbc=3.5md点的垂直位移为:d= ncd1ncdlcd/(ea)+ nbd1nbdlbd/(ea)+ nac1naclac/(ea)+ nab1nablab/(ea) + nbc1nbclbc/(ea)=20.1mm4、 主桁架销子校核4.1 从上面计算可知，主桁架杆件所受的最大轴力为：nac =114.7t。杆件与结点板之间采用销子80连接，销子材料采用45号钢，销子两面受剪，所承受的最大剪力为：qmax=0.5114.7=57.4t最大剪应力:max=qmax/a=(57.4

32、104)/(0.253.14802)=114.2mpa=125mpa4.2 主桁架销子与结点板联接的接触面的挤压校核(即结点板强度校核):挤压应力: bs=p/abs=(0.5114.7104)/(8060)=119.5mpa210mpa4.3 销子抗弯计算:mmax=pl/4=1147/210315=8.6106n.mmwx=r3/4=3.14/4503=5.02104mm3w= mmax/wx=171.3mpa360mpa满足要求。4.4主桁杆件销孔尺寸检算:4.4.1主桁架杆件计算所需面积:a=nmax/=1147103/(240106)=4.7810-3m2=4780mm2销孔净载面积:a净=80200=16000mma净/a=3.31.4满足要求。4.4.2由销孔边至杆端的截面积:a1=70200=14000mm2a=4780mm2满足要求。5、主桁架后锚据上面对主桁架的分析可知f=65.8t,每榀桁架采用3个锚点，,、架杆件与结点lbd/(ea)+nac1naclac/(ea)+