挂篮模板及结构设计计算书教程文件

1、(65+120+65)m连续梁桥三角挂篮设 计 计算 书2010 年 10 月一、桂篮设计总则11.1 设计依据 11.2 结构参数 11.3 设计荷载 11.4 荷载传递路径 21.5 挂篮结构材料 2二、底篮模板31.1 底模面板 3(1)荷载3(2)面板验算31.2 横肋计算 4(1)荷载6(2)横肋截面特性6(3)强度6(4)挠度6三、底篮纵梁计算81、箱梁两腹板之间、底板正下方纵梁计算 81.1 受力分析81.2 强度计算81.3 刚度计算92、处于箱梁斜腹板正下方的纵梁计算 92.1 受力分析：92.2 强度计算：92.3 刚度计算:10四、底篮前托梁计算101 .受力分析 102

2、 .强度与刚度计算 11五、底篮后托梁计算121 .受力分析 122 .强度与刚度的计算(浇注硅时) 13六、侧模支撑梁与内模滑梁计算 141.侧模纵梁计算 142前、后分配梁 163内模滑梁计算 16七、吊杆与锚杆计算 171. 前吊杆校核 172. 后锚杆校核 17八、中横梁及斜拉杆计算 181中横梁计算 182斜拉杆计算 18九、前横梁计算 191. 受力分析 192. 强度 202.1 前横梁断面特性202.2 计算结果20十、主梁计算 201. 受力分析 202. 强度计算 212.1 主梁压应力212.2 主梁弯应力（CE 段 ） 212.3 斜拉带 222.4 立柱 222.5

3、销子校核232.6 主桁后锚校核233. 主梁挠度 24十、行走小车轴承计算25挂篮设计总则1.1 设计依据钢结构设计规范（GBJ17-88）公路桥梁钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）铁路桥涵施工设计技术规范«（40+64+40）m连续梁桥施工图（沪宁城际施图（通桥）-I-17）1.2 结构参数（1）悬臂浇筑硅箱梁共63段，分段长度为：1#6#段3.5m, 7#14# 段4m边跨及中品合拢段为2m 箱梁根部高度7m跨中高度2.8m,箱梁根部底板厚100cm跨中底 板厚28cm,箱梁高度以及多f梁底板厚度按 2次抛物线变化。 箱梁腹板根部厚70cm,跨中厚40cm,中间由两个

4、箱梁节段变化， 箱梁顶板厚度28cmi箱梁顶宽16.22m,底宽9.22m,顶板悬臂长度3.5m, 悬臂板端部厚15cm,根部厚70cmi详细参数见唐白河大桥主桥箱梁构造图。1.3 设计荷载 悬臂浇筑砼最大重量2263KN（ 1#块，87.04m3） 。 挂篮总重（包括箱梁内外模板）： 86 吨 （系数0.38） 。 人群及机具荷载取2.5KPa。 荷载参数： 3 钢筋砼比重取值为26KN/m3； 新浇砼动力系数取1.2 ； 挂篮行走时冲击系数取1.1 ； 施工时、行走时抗倾覆稳定系数不小于2.0 ； 钢的材料特性：弹性模量 E=2.06X 102 GPa泊松比0 = 0.3密度 P = 78

5、50 kg/m30 32精轧螺纹粗钢筋：弹性模量 E=2.0 x 102GPa泊松比0 = 0.3密度 p = 7850 kg/m3容许应力：Q235 a =170 MPa r=100 MPa承压应力：(rj =300 MPaQ345 (T =250 MPa r=150 MPa承压应力：(rj =440 MPa40Cr： d<100 mm a =385 MPa r =220 MPa高强精轧螺纹钢：° = 600 MPa1.4 荷载传递路径本计算书根据各自的荷载情况对底纵梁、前托梁、后托梁、内滑梁、 前后吊杆、前横梁、主桁架等各杆件的强度和刚度进行计算，并对节点板 及销轴的强度进

6、行了计算。1.5 挂篮结构材料挂篮主桁架、底纵梁、前托梁、后托梁、内滑梁、前横梁等采用组合 型钢（Q235,吊带采用Q345钢,销子采用40Cr。1.1底模面板(1)荷载:、底篮模板悬浇节段以1#块底板为最大厚度，新浇混凝土对底篮模板的压力标准 值：F。h 1.05 26 24 1.05 19.55KN m2面板自重:F1施工载荷:F27850 kg/m3 0.008 0.628 KN/m2 (g 10N/kg)2.5KN . m2倾倒混凝土对底篮模板的压力设计值:F32.0KN . m2(2)面板验算选面板小方格中最不利情况计算，即三面固定，一面简支。由于LL h 380 0.9737,查表

7、知：最大弯矩系数3。0.0693,最大挠Ly s 450mx度系数 Kf 0.00196。a、强度验算取1mm宽的板条为计算单元，荷载为：F4F0F1F2F30.024678 N mm2q 0.024678 1 0.024678 N mmMmax KWxmX .q.12x 0.0631 0.024678 3802246.95N mm1 82max6M max xWx310.67mm246.95.2.223.14N. mm2170N. mm21 10.67b、挠度验算f maxKf.其中：FBoF4 0.024678 N mm2 (应t是 F4 F° F/Kf 0.00196xB038

8、0mmEh3b212 (12)2.06 105 83 1I17212 (1 0.32)9.66 106N.mmE为弹性模量，w为泊松比。贝 U： fmax 0.1mm. x 380f 0.76mm 0.1mm500500满足要求。1.2横肋计算(1)计算简图计算载荷为：q = F4 450 0.024678 450 11.1N /mm底模中横肋的最大间距为380mm。因小纵肋最长者为380mm,满焊在 横肋上，故按两端固定梁计算，见上示意图。(2)强度的验算1)板肋共同作用时确定面板的有效宽度 b1；小纵肋间距较小，与面板 共同作用，为此，先算出在载荷作用下面板与小纵肋组合截面的应力值，见下示

9、 j T一:意图。二 ?aII组合截面的形心：1 'y产S/AS 8 450 4 5 100 (50 8) 43.4 103mm3A=8 450+5 100=4.1 103mm2 y1=S/A= 43.4 103/4.1 103=10.6mm y2=108-10.6=97.4mm截面惯性矩:3450 812450 8 10.6 435 100125 10050 8 10.6 2641.7 106 mm4截面弹性抵抗距:53W上一1.6 10 mmy1/ r l / c 431.75 10 mm丫2弯矩按两端固定梁计算，查表得:M比2411.1 3802 66785 N.mm24组合截面

10、的最大应力:M 66785W 下 17500一-23.8N / mm2根据 3.8N / mm2 , b h竺0 56.25 ,查表得立54 ,即得：bi=54X 8=432mm2）强度验算：b1宽的面板与小肋组成的组合截面的 截面形心：（见上图）yi=S/A8 432 4 5 100 (50 8) A=8 432+5 100=3.96 y1=S/A= 42.8 103/3.96 y2=108-10.8=97.2mmh42.8 103mm3103mm2 103=10.8mm截面惯性矩:43212/ /41.7 10 mm截面弹性抵抗距：8- 432 8 10.810025 100 50 8 1

11、0.812_ 53W上 一 1.57 105 mm3 y1/ r l / c 431.75 10 mm丫2小纵肋的内力按五跨连续梁计算, 大弯矩：查手册得最大弯矩系数为-0.105,最M最大应力:系数2ql 0.105 11.12380168298N.mm16829817500_ _29.6N /mmql4100EI11.1 3804（2）挠度验算Wmax系数0.644_ 5_ 6100 2.06 101.7 100.0043mm说明，底模面板和纵肋用料较大，可适当更改1.3 横肋计算横肋与小纵肋、面板共同工作承受外力，底篮纵肋是横肋的支撑，横 肋的计算简图简化为两跨连续梁。见下示意图。(1)

12、荷载q F3 h 0.031176 380 11.85 N. mm(2)横肋截面特性横肋采用梢钢10,其截面特性:Wx 39660mm344Ix 198.3 104 mm4(3)强度底篮宽度在变化过程中，支撑横肋10梢钢的两纵梁间距为1000mm，则:Mmax211.85 10001.5 106N mmmaxMmax81.5 106x.Wx3966037.8N mm2 170N mm2(4)挠度a、悬臂部分挠度底模悬臂部分主要承受箱梁腹板传来的荷载，底篮纵梁跨度设 300mm,则：F.h0 26 (6.56 6.08) 0.5 164.3KN. m2q2 F h 0.164 380 62.32

13、 N mm悬臂端支撑横肋惯性矩：Ix 198.3 104 mm4f max62.32 3004ff max8 2.06 105 1.983 106a 200 0.4mm500 500f满足要求。0.15mmb.跨中部分挠度f max0.521_411.85 10004 _ _ _75_Z4100 2.06 10198.3 100.15mm.941f 1.9mm500500fmax f满足要求三、底篮纵梁计算1、箱梁腹板之间、底板正下方纵梁计算1.1受力分析块件号 项目1#块 (350cm)7#块 (400cm)1底篮模板自重kg/m2112.3112.32纵梁自重kg/m56563底板硅理论重

14、量kg/m21643(0.450.41)0.526000/1011184项X动载系数1.2kg/m2197213425施工荷载kg/m22502506荷载取值q （纵梁间距取1m）kg/mq (112.3 1972 250)1 56 2390.31760.31.2强度计算底篮普通纵梁选用132a工字钢，其截面I -" +1 =:特性为：-Wx 6.94 105 mm3 I x 1.11 108 mm4Mmax 6.73 107 N.mmmaxmax96.97MPaqba2浇注1#块硅时，处于两腹板之间、 底板正下方的纵梁受力示意图170MPa如图1所示。Ra4600kgRbqba13

15、764kg浇注7#块硅时，处于腹板之间、底板正下方的纵梁受力示意图如图2所示Mmax 5.28 1 07 N.mmmaxM吧 76.1MPa 170MPaWxRA RBqba2 3520kgL1.3刚度计算1#块浇注1#块硅时，处于腹板之间、底板正下方的纵梁挠度最大，以 的荷载对纵梁进行挠度计算，参见上图。a 詈 2425mm时(弯矩最大处)f max2.23mm - 8.3mm600纵梁刚度满足要求。2、处于箱梁腹板正下方的纵梁计算2.1受力分析:块件号项目1#块 (350cm)7做 (400cm)1底篮模板自重kg/m2112.3112.32纵梁自重kg/m56563单侧腹板重量kg/m2

16、16436104274施工荷载kg/m22502505荷载取值q（腹板下侧 布置4条纵梁，间距为 0.2m）kg/mq 341622142.2强度计算:处于腹板正下方的加强纵梁选用工字钢I32a,其截面特性为： Wx 6.94 105 mm3I x 1.11 108mm41所示，则:浇注1#块硅时，处于斜腹板正下方的纵梁受力示意图同图M 9.42 107 N.mm maxmaxMmax找 135.7MPa 170MPaWxRa 6576 kgRb 5380kg浇注7#块硅时，处于腹板正下方的纵梁受力示意图同图Mmax 6.64 107 N.mm2所示,则:maxMmax丝 95.7MPa 17

17、0MPaWxRa 4428kg2.3刚度计算:浇注1#块硅时，处于腹板正下方的纵梁挠度最大，以1#块的荷载对纵梁挠度进行计算，参见图1。当x a a- 2425mm时(弯矩最大处)fmax 3.1mmffmaxL600f50006008.3mm纵梁刚度满足要求。四、底篮前托梁计算项目块件号1做 (350cm)7做 (400cm)固定纵梁传给前托梁1的荷载kgRai 376435202将(1)项化为作用于前 托梁的均布荷载kg/m376435203前托梁自重kg/m1381384作用于前托梁的均布 何载qkg/m390236585活动纵梁传予前托梁 的支座反力kg538044286将(5)项化成

18、集中荷载 P(假设4条活动纵梁连成一体)kgp 21520177122.强度与刚度计算(1)对前托梁进行受力分析时，以1#块荷载对其进行计算且不考虑工 作梁带来的荷载(很小)，则前托梁受力示意图如图3所示。P=215KN, q=39KN/m(2)前托梁断面特性：前托梁断面结构见图4所示:梢钢32a截面特性：Wx 4.69 105mm3Ix1 7.51 107mm4组合截面特性:7 290 1032Ix 2 7.51 107 ( 290 10 1652) 2128 43.08 108mm42 I x63Wx 1.81 10 mmh(3)计算结果对图3的计算采用“手工”计算较为繁琐，采用“电算”更

19、为准确, 其计算结果如下：M max 119.4 106N.mm最大弯应力：max Mmax 66MPa 170MPaWx在中点处，挠度：f1 f f 0.8 0.2 1mm在距左端 1073mm 处，挠度：f2 f f 1 0.0002 1.0mm故最大挠度：fmax 1mm支座反力：RA RF 147kN RB RE 215kN( RC RD 167kN )块件号项目1#块 (350cm)7做 (400cm)1固定纵梁传给后 托梁的荷载kgRA 4600kg35202将(1)项化为作用 于后托梁的均布 何载kg/m460035203后托梁自重kg/m1561564作用于后托梁的 均布何载q

20、kg/m4600 156 475636765活动纵梁传予后 托梁的支座反力kgRB 656744286将(5)项化成集中 荷载P (假设4条 纵梁连成一体)kgp 6576 319728132842.强度与刚度的计算(浇注硅时)(1)对后托梁进行计算时，以1#块荷载对其进行验算，在浇注时不考虑 箱梁两侧的吊点受力，同时也不考虑工作梁带来的荷载(很小)，则后托梁 受力示意图如图5所示。图5,均布载荷q=48KN/m组合截面特性:2 1,19 1085=102Ix2.33 106 mm3(3)计算结果对图5的计算同样采用“电算”,其结果如下:(2)后托梁断面特性后托梁采用断面结构如图6所示，其截面

21、特性：Wx1 6.6 105mm3Ix1 1.19 108 mm4Mmax 159KN/m最大弯应力:maxmaxWx68.2MPa 170MPa挠度采用“手算”。在中点处，挠度：f1 f f 1.45 1.13 2.58mm在距左端 x2956处，挠度：f2ff0.9 0.61.5mm故最大挠度：fmax 2.58mm支座反力：RA RD195kNRBRC340kN以上结果可知，后托梁在浇注硅的强度和刚度均能满足要求。六、侧模支撑梁与内模滑梁计算1.侧模纵梁计算(1)纵梁的受力分析箱梁翼板的最大重量G11.37 4 2600 17810kg取侧模板自重G2 5840kg振捣载荷2kpa,施工

22、载荷1.5kpa,将其转化为重量:G3(200 150) 4 3.5 4900 kg箱梁翼板重心距箱梁内边缘的距离：e 1339mm箱梁翼板重心距外纵梁距离:d 1900 311 1589mm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按图7所示计算：P=286KN内、外纵梁承受的荷载为:RA 47kN（外纵梁）Rb239kN（内纵梁）内、外纵梁的受力示意图如图8所示:f max f满足要求239 八 q内纵梁59.75 kN. m4q 外纵梁11.75kN/m 4(2)纵梁强度计算内、外纵梁分别选用工字钢I45a、I25a,其抗弯截面模量特性分别为:WX1 1.43 106 mm3

23、Ix1 3.22 108mm4WX2 4.02 105 mm3Ix2 5.02 1 07 mm4内、外纵梁弯矩：Mmax内纵梁 1.79 108 N mmMmax外纵梁 3.53 107 N mm内、外纵梁最大弯应力：M maxmax内纵梁 125MPa 170MPaWxmax 外纵梁 87MPa 170MPa内、外纵梁支座反力：R内120KNR 外 23.5KN内、外纵梁挠度：fmax 内 7 mmfmax 外 8.8mmmax，fl400500040012.5mm2 .前、后分配梁(1)受力分析前、后分配梁承受由侧模传来的荷载，其受力示意图如图 9所示:(2)计算结果对图9受力模式进行“电

24、算”可知：Mmax 4.7 106N.mm前、后分配梁选用双梢钢20a,截面特性：553Wx 1.78 102 3.56 10 mm170MPaWx3.56 10前、后分配梁支座反力：RA13.3KN130.2KN由于支座与载荷相对位置很小，故不需计算挠度。3.内模滑梁计算(1)滑梁受力分析箱梁顶部硅通过内模传给单条滑梁的最大荷载:Gi (1.58/2) 4 2600 8216kg取内模自重传给单条滑梁的荷载：G2 1500 kg内滑梁受力示意图参见图8:q 2429kg m 24.3KN/mMmax 7.29 107 N.mm(2)滑梁强度内滑梁选用工字钢I36b,其截面特性：Wx 9.19

25、 105 mm3I x 1.65 108 mm4最大弯应力:M max7.29 107max 三 79MPa 170MPamax wx9.19 105最大挠度：fmax 5.5mmf maxl400 用支座反力；500012.5mm400满足要求RA RB 48.3KN七、吊杆与锚杆计算1.前吊杆校核从对前托梁的受力分析可知，单条吊杆承受的最大荷载：2.F RB Rc 前吊杆米用©Fmax安全系数n后锚杆校核215kN32精轧螺纹钢,则:215000 2 267.5MPa 600MPa 0.25 3.14 326002.2267.5从对后托梁的受力分析可知，单条后锚杆承受的最大荷载为

26、:N 0.5 RB 0.5 340 170kN后锚杆同样采用。32精轧螺纹钢，则：211.5MPa 600MPa安全系数：n迎2.8211.5八、中横梁及斜拉杆计算1 .中横梁计算(1)受力分析中横梁主要承受挂篮前移时外侧后悬吊传来的荷载，在浇注硅时传 予中横梁的荷载极小(可忽略)。中横梁悬臂端受力示意图如图10所示(最 不利状况)。II图10侧模后分配梁传予中横梁的荷载：F1 16.6kN底篮后托梁传予中横梁的荷载(估算)：F2 17.5/13.3 10043/4 33.1KN(2)计算结果中横梁悬臂端承受的最大弯矩：M max 2.4 107 N.mm中横梁选用双梢钢28a,其截面特性:5

27、53Wx 2 3.4 106.8 10 mmmaxM maxWx2.4 107_ _-56.8 10535.3MPa170MPa中横梁悬臂端强度能满足要求O2 .斜拉杆计算(1)受力分析中横梁斜拉杆承受由中横梁悬臂端传来的荷载，其受力示意图如图 11所示。中横梁斜拉杆承受的轴力：N1 sin36.816.6 33.1N1 82.8KN 拉中横梁承受的轴力：N282.8 cos36.866.2KN 压（2）计算结果中横梁斜拉杆选用双梢钢212.6,其截面积:A 2 1569 3138mm2max82800313826.3MPa 170MPa中横梁斜拉杆强度能满足要求max67310 21.5MP

28、a 170MPa3138中横梁受压端强度亦能满足要求。九、前横梁计算1 .受力分析前横梁受力示意图如图12所示（最不利状况）用F113.3kN（前分配梁传来的荷载）F2130.2kN（前分配梁传来的荷载）F3147kN（前托梁外吊杆传来的荷载F448.3kN（内滑梁传来的荷载）F5215kN（前托梁内吊杆传来的荷载F648.3kN（内滑梁传来的荷载）F7167kN（前托梁内吊杆传来的荷载2 .强度2.1 前横梁断面特性前横梁断面形状如图13所示，工字钢136a的截面特性：Ix1 2.17 108mm4组合截面特性：8330 1632Ix 2 2.17 102 ( 330 16 208 )128

29、.91 108mm4(其中 330 16330 16 2082为12矩形钢板对组合形心的惯性距)Ix 8.91 10863WX4.55 10 mm1961962.2 计算结果对图12的计算采用“电算”，其结果如下:Mx 753 106 N/mm最大弯应力：max 165MPa 170MPa最大挠度：fmax 12mm 支座支力：Ra Rb 769.1kN十、主梁计算1.受力分析前横梁传给单条主梁的荷载:P 769.1kN单根三角架受力示意图如图14所示P (4500 500)3775.71018.5kN（平衡方程）FB P FA 1787.6kN上主梁在CO段产生的最大弯矩：M 769.1 5

30、00 3.84 108 N mm max各杆件轴力的计算：对C点：N1 sin 370 PN1 cos370 N20N11277.6 KN （拉）N 21020 KN （压）对E点: N1 sin530 N4 cos460N4N31402N4N1KNsin 460cos530 N33（拉）1994KN （压）即:2.强度计算AB段与OC段为同一杆件,Nab N21020KN2.1主梁压应力主梁最小截面积：22624mm2Amin2 8360 123 12 4510.2 105max-56.3MPa 170MPa0.8 226242.2主梁弯应力（CE段）主梁在CE段的断面形状如图15所示:工字

31、钢I 36b截面特性：Ix1 1.66 108mm4组合截面特性:Ix3820 3602 1.66 10123465 127.96128410 mm465WxIx1927.96 1081924.15最大弯应力：Mmax170MPa610 mm12 1862)图15max3.84 1086 92.5MPa4.15 106图162.3斜拉带斜拉带选用双梢钢上下加焊钢板220 +2 5 6组焊而成，斜拉带最小截面积：Amin2 3283 2 165 628546mm最大拉应力：31402 10max8546164MPa170MPa (较危险)2.4立柱立柱所受的最大轴力为N 1994KN3立柱断面如

32、图16所示,角钢/ 100X100X 12mm的断面特性：2A12280mmIxo Iyo 2.09 106 mm4组合截面特性：A 8 2280 18240mm2惯性矩：I4 (_3112 11288 8812123-)18422280 2 6.5 108mm4惯性半径:ix 188.8mm长细比:2 4370.5 46.3188.8查表，稳定系数 最大压应力：0.862max1994 103126.8MPa 170MPa0.862 182402.5 销子校核斜拉带与主梁的连接销采用。80,销子材质为40cr钢，销子主要承受 剪力，所承受的最大剪力：Qmax 7 105N （纵向两端接触）最大剪应力：max 139MPamax 220MPa斜拉带与立柱连接销采用。90,销子材质为40cr,销子所承受的最大 剪力同主梁连接销子。80,所以无需校核。2.6 主桁后锚校核后横梁校核后横梁受力示意图如下图17所示F1F2F2F1BB5008365128836500Ia J 1- L-图17Fa Fb 647.3kN则：F1257.7kNF2 389.6kN后横梁断面采用变截面，校核后锚横梁以最小截面计算，最小截面采 用2条136b工字钢，其截面特性：Wx 1.84 1 06m