三角挂篮计算书

1、三角挂篮工程1、工程概况采用三角挂篮进行悬臂浇筑，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、后横梁和大梁 锚固系统等部分；桩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、内模滑梁、吊带、前下横梁和后下横梁等 部分；外模纵梁、内模滑梁、前下横梁和后下横梁等采用型钢组拼，所有吊带均 采用PSB83血32钢吊带。模板系统包括外模、内模和底模（含底模平台）三个 部分；外模、底模均采用大块组合钢板，内模为组合钢模；内外模桁架采用型钢 组拼；底模平台纵横梁均采用型钢组拼。综合各节段的长度与截面形式，最终选

2、取 1#块与5#块作为计算截面。 具体的结构图如下图所示。 |= - ;IIII. II图1挂篮总体布置图（单位： mm）上！H Q"讣1 *'*.-I1L f-4-F <J1Ii'1.1I 1.L44 . I3w图2挂篮侧面图（单位：mm）11主桁主桁为三角桁片，由立柱、轨道横梁、斜拉带组成，每个挂篮有二片三角组 合梁，两片组合梁支架由桁架连接形成整体，立柱与主梁之间采用绞接。主桁与立柱由2根32a槽钢加工而成。前后斜杆为2根32a槽钢加工而成。立柱横联采 用由桁片连接的形式。12底篮底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁等组成。（1）前下横梁：底篮前横梁采用双拼13

3、6b工字钢，前横梁长13.4m；（2）后下横梁：底篮后横梁采用双拼I36b工字钢，后横梁长13.4m；（3）纵梁：底篮箱梁底部纵梁由I36b工字钢加工而成，长4.4m；1.3悬吊系统悬吊系统包括上前横梁、内、外模板滑梁和吊杆，上前横梁为型钢结构，通 过吊杆及铰座与底栏连接。内、外模板滑梁也为型钢结构，通过吊杆与上前横梁 及已浇筑混凝土箱梁连接(1) 前上横梁：前上横梁为双拼136b工字钢，长13.6m。(2) 滑梁：内滑梁采用双拼36b槽钢，长10m；外滑梁采用双拼36b槽钢， 长10m；外导梁采用双拼28b槽钢，长5.1m；(3) 吊杆均采用直径为PSB830© 32精轧螺纹钢。1

4、.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，下端通过精 轧螺纹钢筋和连接器锚于箱梁上。初步拟定单片挂篮主桁的后锚共设4根32精轧螺纹钢。1.5行走系统行走系统由滑轮、牵引千斤顶、导链葫芦等构成。整个挂篮移动时主桁、侧 模、内模和底模共同行走。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 引前进。每片主桁架安装4根后锚扁担梁。挂篮走行时反扣轮锚固。1.6模板系统模板采用吊挂式，由内、外模板组成。内模：由加工的大块钢板模与桁架组成。顶板由钢模、槽钢和木条、木楔形 成桁架，内顶模板通过钩头螺栓连接成整体

5、；侧板也由大块钢模组拼，槽钢加劲， 内侧模与顶模之间采用螺栓连接。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。2、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和抗倾覆稳定性；（3）验证挂篮行走时的稳定性；（4）验证后锚反压梁强度和梁体混凝土的抗压性能；3、计算参数取值3.1计算荷载荷载类型及荷载分项系数表3-1计算挂篮时的荷载大小及分项系数荷载名称代号作用位置大小分项系数新浇混凝土荷载（各位置不冋）P1全部1.2外侧模板、支架自重（单侧）P2外滑梁14.3kN/m1.2顶模板自

6、重P3内滑梁4.8kN/m1.2内模自重P4底纵梁0.75kPa1.2底模自重P5底纵梁0.75kPa1.2施工何载P6全部2kPa1.4人贝何载P7全部1kPa1.4挂篮各部分自重全部软件自行生成1.2注：1、新浇混凝土容重根据上述规范表8-1，取配筋率2%时容重，为26kN/m3;2、式中，根据厂家提供单外侧模及支架重量60kN，由外滑梁承担，即模板长4.2m3、表1中所有荷载代号在本章节中均属唯一。荷载效应组合计算挂篮时的荷载效应组合如表 3-2所示:表3-2计算挂篮时的荷载效应组合类别参与组合的何载项验算强度验算刚度外(导)滑梁Pl、P2、卩6、P7Pl、P2内滑梁P3、P6、P7P3

7、底纵梁P4、P5、卩6、P7P4、P5挂篮荷载由于每节段两端截面不一致，所以须分别计算两端截面荷载，中间按线性分布。以1#块为例，将其前后截面分别定义为I与II截面。考虑1.2倍预压系数：»1Al_ IILt图3截面定义(1) 内滑梁荷载内滑梁承受荷载如下图所示:图4内滑梁承受梁体荷载区域则单根内滑梁承受该区域一半荷载。荷载如下图所示:.f 1r I f T T |rr3BDV:图5内滑梁荷载分布(单位： mm)则各节段内滑梁荷载计算如下：表3内滑梁荷载计算节块截面砼面积/m2砼自重q/kN/m施工何载P6/kPa振捣何载P7/kPa计算宽度b/m强度何载kN/m刚度何载kN/m1#

8、I1.0226.52122.550.7940.82II1.0226.52122.550.7940.825#I1.0226.52122.550.7940.82II1.0226.52122.550.7940.82注：1 强度荷载=1.2 :q+1.4 >(P6+P7)幽M.2;2、刚度荷载=q+(P6+P7)>b为.2。由于模板长度固定，其以线性荷载作用于其上(图6),荷载大小为P4图6内滑梁模板荷载分布(单位：mm)(2) 外滑梁荷载外滑梁承受荷载如下图所示:图7外滑梁承受梁体荷载区域则单根外滑梁承受一边的荷载。荷载分布与内滑梁一致则各节段外滑梁荷载计算如下：表4外滑梁荷载计算节块截

9、面砼面砼自重施工何载振捣何载计算宽度强度何载刚度何载积/m2q/kN/mP6/kPaP7/kPab/mkN/mkN/m1#I0.83221.632121.739.7232.08II0.83221.632121.739.7232.085#I0.83221.632121.739.7232.08II0.83221.632121.739.7232.08注：1 强度荷载=1.2 :q+1.4 >(P6+P7)幽M.2;2、刚度荷载=q+(P6+P7)>b X.2。外滑梁上模板荷载分布与内滑梁一致，荷载大小为P2。(3) 外导梁荷载外导梁承受荷载如下图所示:图8外导梁承受梁体荷载区域则单根外导

10、梁承受一边的荷载。荷载分布与内滑梁一致则各节段外导梁荷载计算如下：表5外导梁荷载计算节块截面砼面砼自重施工何载振捣何载计算宽度强度何载刚度何载积/m2q/kN/mP6/kPaP7/kPab/mkN/mkN/m1#I0.3388.788121.218.714.87II0.3388.788121.218.714.875#I0.3388.788121.218.714.87II0.3388.788121.218.714.87注：1 强度荷载=1.2 :q+1.4 >(P6+P7)幽M.2;2、刚度荷载=q+(P6+P7)>b为.2。外导梁不承受模板荷载。(4) 底纵梁荷载外滑梁承受荷载如下

11、图所示:图9底纵梁承受梁体荷载区域底纵梁荷载分为腹板与底板位置两种，分布形式与内外滑梁一致。荷载计算如下：表6底纵梁荷载计算节块截面位置砼高/m砼自重PkPa模板自重P45/kPa施工荷载P6/kPa振捣荷载P7/kPa计算宽度b/m强度荷载/kN/m刚度荷载/kN/m1#I腹板4.078106.0280.75120.347.6439.52底板0.66917.3940.75120.7523.3819.03II腹板3.76697.9160.75120.344.1436.6底板0.63916.6140.75120.7522.5318.335#I腹板3.10280.6520.75120.336.68

12、30.38底板0.54714.2220.75120.7519.9516.17II腹板2.95276.7520.75120.334.9928.98底板0.51113.2860.75120.7518.9415.33注：1 强度荷载=(1.2 (Pi+P45)+1.4 (P6+P7)席X1.2;2、刚度荷载=(P 什P45+P6+P7)幽 M.2。为计算方便，底模荷载已直接代入计算中3.2验算指标根据钢结构设计规范(GB50017-2003), Q235钢的抗弯抗压强度设计值 为215MPa,抗剪强度设计值为125MPa。挠度验算悬臂段为L/200，跨中为L/400。根据混凝土结构设计规范(GB50

13、010-2010)，C50混凝土的轴心抗压强度设计值为23.1MPa。PSB830精轧螺纹钢的抗拉强度设计值为 770MPa。挂篮抗倾覆稳定性需大于2。4、计算分析4.1计算模型挂篮计算模型利用Midas6.0建立如下三维模型:；白结枸节点：M二 > 单元：292 >需单元：2K7 Hl (Hff-回和料il 1 . Q235+ E Ss面 ifl-也迪畀飛件 -肃支歌M 盒卿 J ： OLIOOO 1 盒类型2 min 1L帝力荷载;勿碎力關工况1.誉至SZ=-| -©悴力硼工A 2 内JW口虫 1 母需单帀聊岸晁)：2 二盘廉力碱工兌3伸卜黑自車J 蛆需单元衙戟啤元)

14、：2-g静力驛工児T 口硼蔭两歎； 里樂甲元冏裁啤元)：6三盖甲元裔載(SHD： 10 -fl静力商载工总5 口槻剛匿尊強 生梁单元商養啤元：6 阳裳单元荷隸漣幽：10 白©料力嗽工况6宙利逊荷底: 卫梁举元荷欣弾元):5 凹梁单元帥薩绽：W -匂挣力輸工况T 5碳可歷荷拉. 屯洪单元删啤丽：£ 云1柔单元辭陡緩：10图10模型消隐图该模型共建立节点296个，单元282个，其中前上横梁与弦杆、底纵梁与下横梁、防护棚架纵横梁均采用弹性连接中的刚性连接来模拟，内滑梁、外滑梁与顶板翼缘板的连接，后下横梁与底板的连接，均采用一般支撑（封闭6个自由度） 来模拟，而竖杆与弦杆交接处的支

15、撑则释放 x方向的平动以及三个方向的转动自 由度，最后浇筑混凝土时，挂篮后锚约束 6个方向自由度来模拟。自重由软件自动形成，由于之前计算荷载的时候已经考虑分项系数， 所以此 处与挂篮自重组合时只需考虑挂篮自重与模板自重的荷载分项系数（下图11）。荷戟组合列去荷载工况和乘埶名称激活类型|谥萌-荷载工况系数1cbl-1激活相加卜自重（ST.I1 20002cb1-2激活相加内龍自帝目1.20003cb6-1懑活相加外腹自重缶1 20004dbS-2澈活相加伸块强度荷1 0000閒裁组合列表荷戰工况和乘数名称激活类型说明荷载工况系数1cb1-1激活相加卜自重（SB1 0000卜2ct>1-2激

16、活相加丙験自重（S1.00003cb6-1激活相加外龍自丟（S1 Q0Q04cbS-2激活相加1碱刚度荷1.0000图11强度与刚度计算荷载组合挂篮承压杆稳定性计算根据钢结构设计规范GB50017-2003条稳定性计算需满足下面要求：N Af（ 4-1）式中：A立杆横截面积（m2）;©由心受压杆件稳定系数，按长细比入查上述规范附录C-2;f钢材强度设计值。4.2计算过程及计算结果分析浇筑混凝土时挂篮强度刚度（1）通过Midas6.0的计算，挂篮的强度计算结果如下所示：57-KPWS7J-73?WLmQjXijj.miSEirr-UkkiEiL22.DJ«-XI5»

17、«£4>m42J.W-M日jUM<77g】71JX?-LL9-W-i M. TC-A 1#块B 5#块图12挂篮轴应力图（单位：MPa）A 1#块B 5#块图13挂篮剪应力图（单位：MPa）1如FJJ1.MM13u-n<lKL3-H«44M.-M4U941.ULLGLI2 -L-MMMO4Kh-l咒 gr mozc&mc*uw E辰UtSS-LLM44U>i.Etra-jsjjK.no04C-MJU74 JS»<E9314.33A 1#块B 5#块图14挂篮弯压组合应力图（单位:MPa)从上面结果可以得到：（1）轴应

18、力：最大轴应力发生于主桁的竖杆与斜杆位置，为别为最大压应力与最大拉应力，这与实际相符合，且最大值为136.28MPa<215MPa,满足要求；（2）剪应力：最大剪应力发生于前上横梁处，最大值为41.45MPa<125MPa, 满足要求；（3）弯压组合应力：最大弯曲应力发生于前上横梁指点位置，因为从荷载 计算结果可知，前上横梁受多个集中力作用，受弯作用明显，结果与之相符，且 大小为165.51MPa<215MPa,满足要求；（2）挂篮的变形如下图所示：A 1#块B 5#块图15主桁变形图（单位： mm）挂篮主桁架最大变形值为 15.59mm<20mm（20mm为公路桥涵设

19、计规范条中挂篮的允许最大变形，满足要求。（3）前上横梁变形如下图所示:kilDAS.忙iwlP05T-efi<irES5CRL2.K2-13LM -13-7?皿壮-17J11 -179-LS.4fl15"3 56£E001PC5T4WX：E5SDIEPlaCEM&jT 'JSE-A 1#块B 5#块图16前上横梁变形图（单位：mm）由于需扣除主桁架变形:-1AJM-1-*9C -15-52 -1S-H -W-TJ -1JJ7 -17-SS "iSSi! -19J2W-M则最大变形=21.08-15.59=5.49mm<L/400=582

20、0/400=14.55mm 满足要求。（4）吊杆的强度如下图所示:PQSTgXE5H啊BEAM STRESS衲 DDA5/Q*i匸 丁 * IBEAM貞円時A 1#块IE力M2.SI3WJ&*27S.1SJ+I.J+MJ7期：E*+138丹7ZD934-23-29須W方2fl9j0i259*7&LJ»17Lj«曲口11.4483l£553134l9701»-33.7DB 5#块图17吊杆应力图（单位：mm）由上图可知，挂篮吊杆所受最大应力为 342.90MPa,小于PSB830精轧螺纹 钢的强度设计值650MPa,故满足使用要求。浇筑混凝

21、土时主桁架压杆稳定性及抗倾覆分析主桁轴力图如下图所示：=一MST-PROCESSORA 1#块B 5#块图18主桁架轴力图（单位：kN）表6挂篮主桁内力统计表杆件编口号杆件名称杆件长度（mm）最大轴力（kN）杆件型号A1弦杆4400727.5双拼32a槽钢A2竖杆33001308.3双拼32a槽钢将数据带入公式4-1,得到以下结果:表7压杆稳定性计算表单根杆件该杆件杆件所受轴力长度截面回转半长细稳定系截面面积N/A0编号(kN)(mm)径 i/mm比入数02A/mm(MPa)A1363.754400124.435.40.920485081.5A2654.153300124.426.50.948

22、4850142.3经计算，杆件所受最大的压杆应力均小于c =215MPa压杆稳定性满足要求。A 1#块B 5#块图19主桁支点反力图（单位：kN）根据上述计算，可得到主桁后锚所需提供的最大反力为779.7kN。而后锚处设置4根PSB830O 32精轧螺纹钢，其抗拉强度设计值为 650MPa,2-3断面积为803.8mm，则其抗倾覆力矩 M抗=4X803.8 650 X10- =2089.9kN。J则 Fi/F2=2089.9/779.7=2.68>2,满足要求。挂篮行走稳定性计算挂篮行走时，前端通过前吊杆将前下横梁、内滑梁、外滑梁、外导梁吊在前上横梁上；后下横梁通过吊杆吊在竖向平联架上。内滑梁、外滑梁、外导梁后端通过滚动吊架吊在箱梁顶板上。内滑梁支承顶板、外滑梁支承侧模。行走时内外 滑梁均为一简支梁，随挂篮的行走跨径在不断变化图20挂篮行走时模型简图（注：与浇筑时模型相比，主要修改了内外滑梁及外导梁的支撑位置及支撑类型） 可得出挂篮行走时主桁的支点反力图（图 21）。根据上述计算，主桁后锚反力为121.5kN,前支点反力为263.4kN。由力的平衡原理可知挂篮