无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁跨度挂篮计算书（16页）

1、挂篮计算书一、计算依据： 铁路桥涵施工技术规范 铁路桥涵刚结构及木结构设计规范 无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁（双线）跨度：60+100+60m 结构力学、材料力学 路桥施工计算手册二、荷载组合： 考虑挂篮自重、梁体重、施工荷载和振捣混凝土时产生的荷载对挂篮的不同部件采用不同的荷载组合进行计算，以下计算都取箱形梁的一半进行计算。其中： 1、在挂篮施工中节段混凝土自重：取1#，4#，8#不利段进行比较选择对施工最不利的节段。根据节段点分析：前吊点伸出0.1m，后吊点伸入已浇混凝土0.2m，简化受力模型如下图所示：1#段：L=2.5m M=154.778t q=619.112KN/m B点支反力

2、RB=801.53KNRA=746.25KN4#段：L=3m M=159.625t q=532.083KN/m B点支反力 RB=822.31KN RA=773.94KN8#段：L=3.5m M=153.118t q=437.48KN/m B点支反力 RB=785.74KN RA=745.44KN所以，施工时4#节段自重荷载是最不利的，取q1=532.083/2=266.04KN/m 2、模架及模板总重21t，挂篮下自防护重16t，总计37t，则取： 3、施工荷载（包括人群、机具等）2.5,振捣产生荷载1, 4、风荷载按风压强W=0.8 5、雪荷载按0.3米雪厚度来计算雪产生的压强，其压强为0

3、.30.35=0.105, 荷载组合： 组合一： 组合二：其中主桁、下横梁设计安全系数必需大于2，吊带设计安全系数必需大于4，后锚固端设计安全系数必需大于3。三、桁架结构验算（取最不利荷载组合进行计算）：将底模受力简化为如下模型：可得，B点支反力RB=665.91 KN所以,前吊带所受的力为665.91KN。主构架简化受力结构模型如下图：其中：AB=CD=5.0m BC=3.5m 则AC=BD=6.1m桁架杆件均由2根32b槽钢组成，对于每片32b槽钢： 两片槽钢如图4拼接后图. 4 A=109.8cm2 E=210 GPa ix=12.16mm iy=14.08mm 由结构力学求解器求各杆件

4、受力大小为： FAC=1161.21KN FBD=1161.21KN FAB=951.30KN FCD=951.30KN FBC=665.91KN则 受拉力最大的杆件：Fmax=1161.21 KN 受压力最大的杆件：Fmax=1161.21 KN由结构力学求解器求得位移图为： 最大位移为D点处y方向的位移为17.62mm小于20mm满足规范要求。1、主构架内受最大拉压力杆件均为2根32b槽钢焊接的复合结构，即 主构架安全系数： 满足设计安全系数。2、主桁杆件稳定性计算： 主桁均采用2根普通热轧32b槽钢组成，BD杆件长度6.1m，轴力为1161.21KN，杆件的长细比为： y=L/iy=61

5、00/140.8=43.32 x= L/ix= 6100/121.6=50.16换算长细比为： 查表得0.773 该杆稳定性满足要求3、主桁螺栓校核：由以上计算可知BD杆受力最大为1161.21KN，BD杆与节点板间采用15个M30普通螺栓连接，其承受的最大剪应力为： max= 满足要求而BC杆受力为665.91KN，其连接采用12个M30螺栓则： max= 满足要求而CD杆受力为951.3KN，其一侧连接采用12个M30螺栓则： max= 满足要求4、主桁架后锚：由挂蓝受力简图可得主桁架后锚处受力为665.91KN，挂蓝后锚采用4根32精轧螺纹钢，单根应力为： =P/A= 其安全系数为n=7

6、85/207.1=3.793 满足要求四、挂篮底篮及吊杆计算： 计算4#段箱梁断面内各段重量如下：单边翼板：87KN 单个腹板：436KN底板： 371 KN 顶板： 174 KN1、腹板下纵梁的计算（腹板下布置3根纵梁，间距0.3m）：1）、荷载计算 (a)、混凝土荷载为：q1=436/3*3=48.44 KN/m(b)、模板（除侧模）按2.5 KN/m2计：q2=2.5*0.3=0.75 KN/m(c)、施工荷载（包括人群、机具等）2.5 KN/m2振捣荷载1 KN/m2q3=（2.5+1）*0.3=1.05 KN/m（d）、风荷载取0.8 KN/m2 q4=0.8*0.3=0.24KN/

7、m（e）、纵梁自重为：q5=1.063 KN/m腹板处纵梁上的均布荷载为： q总= q1+ q2+ q3+ q4+ q5=51.54 KN/m2）、受力分析：腹板下纵梁采用2根36b槽钢，截面特性参数： Wx=1405.744cm3 Ix=25303.4cm4A13618mm2受力示意图如下：由求解器得腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：剪力图为： 支座反力Ra=57.53KN Rb=97.09KN弯矩图为： 其最大弯矩Wmax=100.97KN.m 满足要求挠度图为： 其最大挠度f max=3.55mm20 mm 满足要求2、底板下普通纵梁的计算（底板下布置7根纵梁，间距0.7m） 1）

8、、混凝土荷载为：q1=371*/3*7=17.67KN/m2）、模板按2.5KN/m2计：q2=2.5*0.7=1.75 KN/m3）、施工荷载（包括人群、机具）2.5 KN/m2，振捣荷载为 1 KN/m2 q3=（2.5+1）*0.7=2.45 KN/m4）、风荷载取0.8 KN/m2：q4=0.8*0.7=0.56 KN/m5）纵梁自重为：q5=0.532 KN/m底板处纵梁上总的均布荷载： q总= q1+ q2+ q3+ q4+ q5=22.96KN/m受力分析：底板下采用一根36b槽钢加工，其表面截面特征参数如下： Wx=702.872cm3 Ix=12651.7cm4 A=6809

9、mm2 由结构力学求解器可求得底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：剪力图： 支座反力Ra=25.63KN Rb=43.25KN弯矩图： 其最大弯矩Wmax=44.98KN.m 满足要求挠度图： 其最大挠度f max=3.16mm20 mm 满足要求3、底篮前横梁受力验算 模板支架按2.5KN/m2计，人群、机具荷载按2.5 KN/m2计，倾倒和振捣混凝土荷载按4.0 KN/m2计，由前面底篮纵梁计算可知前横梁受力简图如下：其中：F1为底板下普通纵梁作用于前横梁上的支座反力 F2为腹板下纵梁作用于前横梁上的支座反力q为人群、机具、模板作用于前横梁上的均布荷载取25KN/m前横梁采用2根I40

10、a工字钢加工，其截面及力学参数如下：截面面积 A=166.08 cm2 截面惯性距Ix=37288.8cm4 抗弯截面模量 Wx=1864.44cm3由结构力学求解器可求得底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：剪力图：其支座反力 ：R1=5.43KN R2=64.4+14.57=78.97KN R3=129.78+112.57=242.35KN R4=24.07+27.77=51.84KN R5=19.18+19.18=38.36KN弯矩图： 其最大弯矩 ：Wmax=20.36KN.m 安全储备系数大于2 满足要求挠度图：其最大挠度： f max=0.05mm20 mm 满足要求4、底篮后横

11、梁受力验算：模板支架按2.5KN/m2计，人群、机具荷载按2.5 KN/m2计，倾倒和振捣混凝土荷载按4.0 KN/m2计，由前面底篮纵梁计算可知后横梁受力简图如下：其中：F1为底板下普通纵梁作用于后横梁上的支座反力 F2为腹板下纵梁作用于后横梁上的支座反力q为人群、机具、模板作用于后横梁上的均布荷载取25KN/m后横梁采用2根I40b工字钢加工，其截面及力学参数如下：截面面积 A=188.14cm2 截面惯性距Ix=45562cm4 抗弯截面模量 Wx=2278.1cm3由结构力学求解器可求得底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：剪力图：其支座反力 ：R1=4.02KN R2=15.98+

12、67.71=83.69KN R3=104.88+52.33=157.21KN R4=1.07+3.74=4.81KN R5=3.74+3.74=7.48KN弯矩图：其最大弯矩 ：Wmax=24.07KN.m 安全储备系数大于2 满足要求挠度图： 其最大挠度： f max=0.05mm20 mm 满足要求5、吊杆（为精轧螺纹钢）计算： 由前面底篮的前、后横梁的受力验算可知，前横梁处所承受的最大支反力为242.35KN，此处采用扁钢承重，其应力为： b=N/A=24235/（32*200）=37.87M Pa 其安全储备系数为：K=260/37.87=6.84 满足要求其余吊杆位置均采用一根32精

13、轧螺纹钢，验算承受最大支反力处应力，其最大支反力为83.69KN，其应力为： b=N/A=83690/803.84=104.1MPa 其安全储备系数为：K=785/104.1=7.54满足要求6、挂蓝内导梁受力验算： 内导梁在挂蓝施工中承受箱梁顶部混凝土自重、内模自重，其采用2根32b槽钢加工，其截面形式及截面特性如下：截面面积 A=109.8 cm2 截面惯性距Ix=16113.6cm4 抗弯截面模量 Wx=1007.1cm3浇筑4#块混凝土时按4米长来计算（此时顶板混凝土重231.92KN），内导梁上的荷载主要通过内模背架传递至内导梁，其受力简图如下：其中：P1、P2、P3、P4、P5、P

14、6为箱梁顶部混凝土及内模自重作用于导梁的荷载w1为导梁自重。作用于内导梁上荷载如下：模顶部混凝土荷载为：231.92KN内模荷载取为：54KN导梁荷载为：0.814KN/m所以，P1=P2=P3=P4=P5=P6=231.92*/（6*2）+54/（6*2）=23.82KNw1=0.814KN/m由结构力学求解器可求得内导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下： 剪力图： 其支座反力 ：RA= 73.21KNRB=73.21KN 弯矩图：其最大弯矩 ：Wmax=89.64KN.m 满足要求 挠度图：其最大挠度： f max=5.12mm20 mm 满足要求7、挂篮外导梁受力验算： 外导梁在挂蓝施工中承

15、受箱梁翼缘处混凝土自重、外模自重，外导梁采用2根32b槽钢加工，其截面形式及截面特性如下：截面面积 A=109.cm2 截面惯性距Ix=16113.6cm4 抗弯截面模量 Wx=1007.1cm3浇筑4#块时(按4米长计算此时4#块重116KN），外导梁上的荷载主要通过外模模背架传递至外导梁，其受力简图如下：其中：P1、P2、P3、P4、P5、P6为翼缘顶部混凝土及外模自重作用于导梁的荷载w1为导梁自重。作用于外导梁上荷载如下： 顶部翼缘处混凝土荷载为：116KN内模荷载取为：50KN导梁荷载为：0.814KN/m所以，P1=P2=P3=P4=P5=P6=116/6+50/6 =27.67KN

16、w1=0.814KN/m由结构力学求解器可求得内导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下： 剪力图：其支座反力 ：RA= 84.76KNRB= 84.76KN弯矩图：其最大弯矩 ：Wmax=103.83KN.m 满足要求挠度图：其最大挠度： f max=5.94mm20 mm 满足要求8、挂篮空载前移验算： 挂蓝前移4m时，导梁受力最不利，外导梁主要承受外模重量及自重，受力简图如下所示：其中：P1、P2、P3、P4、P5、P6为外模自重作用于导梁的荷载w1为导梁自重。所以，P1=P2=P3=P4=P5=P6=50/6 =8.331KNw1=0.814KN/m挂蓝空载前移时，导梁仅承受模板自重，其强度无需校核，主要校核其刚度变形情况。由结构力学求解器可求得内导梁的挠度图如下：其最大挠度： f max=13.9mm20 mm 满足要求9、挂蓝前横梁受力验算： 前上横梁承受荷载为前吊挂反力，由前面计算可得出前横梁受力简图如下：其中：F2为挂蓝外导梁前吊杆作用于前横梁的荷载（单位KN）F1、F3、F4、F5、F6、F7为底蓝前横梁内侧吊杆作用于前横梁的荷载