常用挂篮受力分析建模

1、关于桥梁施工常用挂篮计算优化思路的探讨挂篮是桥梁连续梁、斜拉桥、连续刚构桥等施工常用的一种钢结构设备 体系，技术已日趋成熟，但施工中常常忽视其结构体系的整体详细设计计算，现 以连申线70+120+70m预应力钢筋混凝土连续梁施工用三角挂篮为例，就其复核 计算分析做如下探讨：挂篮简介连申线70+120+70m连续梁用挂篮为三角挂篮，主要受力结构由3片三角形 主桁架组成，主桁主梁为工45b型钢，前后拉杆为28a型钢，立柱为36a型 钢；前横梁为双拼HN450*200*9/14；底篮前托梁为双拼HN450*200*9/14，后托 梁为双拼 HN600*200*11/17；底篮纵梁为 HN350*17

2、5*7/11 ；内滑梁为 HM340*250 *9/14，外滑梁为280*82*7.5/12.5；两片并列横联弦杆为14a，腹杆为10； 所有吊杆均采用PSB785 （屈服强度785Mpa） 632精轧螺纹钢；型钢材质均为 Q235。荷载分析荷载主要为挂篮自重+施工恒活载，施工恒活载按照施工1#块时的荷载加载， 施工活载按4.5（人机及振捣荷载）kN/m2考虑，施工恒载中的混凝土按照26kN/ m3考虑，模板重量按照1.2kN/m2考虑，承载能力分析时施工恒载按照1.2系数考 虑，施工活载按照1.4系数考虑；位移计算时均按照1.0系数考虑。移动工况时风荷载组合系数按照0.6考虑。建模过程采用M

3、idas/Civil对连申线70+120+70m挂篮进行整体建模分析计算，由于 主桁架受荷主要由吊杆传来的节点荷载，因此主桁架按桁架单元和梁单元建模对 结果影响不大，为简化起见，主桁架和其他构件均按梁单元建立模型，吊杆锚固 处按照固结考虑，主桁前端点（主节点）与前横梁按刚性连接连接（考虑前横梁 转动），前后吊杆与前后梁采用刚性连接。施工荷载标准值计算如下：位置恒载（kN/m）活载（kN/m）边腹板下底纵梁27.80.7中腹板下底纵梁18.50.5底板下底纵梁16.83.6内滑梁21.611.5外滑梁18.55.9仅在挂篮移动工况下考虑风荷载（混凝土浇筑时不考虑风载，因为墩低，风 载小，且有腹板

4、钢筋骨架抵挡），为二电上&心。二CO.Boi -0.5） X 1.38X 0.55= （14 ”：甘,二）二（0,3 顷一5） X 1.38X。,55 = 0,93kN/m=（压）或 0.58kN/m=（S压），得出正压区侧模板风荷载标准值合力为18.2kN，负压区侧模板风荷载标准值 为 11.4kN。移动时挂篮总重量按照500kN考虑，压重按照400kN考虑，在轨道梁上的摩 擦系数为0.4,则每片主桁架处需要的牵引力按照120kN考虑。建模如下：分析计算4.1应力分析程序进行计算后，得出应力：（1）底板下底纵梁103MPa，边腹板下底纵梁139MPa，中腹板下底纵梁95MPa；前托梁48MP

5、a，后托梁29MPa。如下图：(2)前横梁应力125MPa。如下图:三角主桁架，主梁压应力191MPa,立柱压应力166MPa，前后拉杆最大 拉应力214MPa；横联弦杆34MPa，横联腹杆28MPa。如下图：hDH-UUWil4HO *.WMU43底板上后吊杆最大应力499MPa，底板上前吊杆432MPa，顶板上后吊杆 160MPa，顶板上前吊杆148MPa。如下图：POSTHJROOES-SOR8EAM STRESSI船笠？ 4713 4.1&UBUM-Q023aZ37HS X观Z.ISWrHKli: 2jO7W4*KH! ，妇 i4.2节点位移(荷载按照标准值取值)分析最大位移出现在前托

6、梁位置，即前吊杆底端，为40mm，主桁架前端点位移 为23mm。如下图：5.挂篮行走时抗倾覆验算冲财抗倾覆力矩为4.2x（x为压重）；抗倾覆安全系数取2.5；倾覆力矩为 M1=138X2.5+96X2.5+50X2.5=710kN.m；则 710X2.5=4.2x得出压重x=422kN,所以每根轨道采用1根分配梁和2根PSB785 6 25精轧螺纹钢锚固，每根按照 200kN考虑,合计为1200kN。6.节点设计6.1销轴计算销轴采用40Cr合金结构钢，屈服强度785MPa，抗剪强度设计值f =453MPa, 一、一v 抗拉压弯强度设计值f=706MPa。以中间三角主桁架后拉杆与主梁的连接销轴

7、为例，软件分析出的内力如下图:可知，后拉杆最大拉力为N=1459kN。算法一：计算节点板厚度：襟=业苴=2 X 0.785X453（1- = 7ri.21ds销轴抗剪承载力设计值;销轴承压承载力设计值:= -： -（t=35mm节点板厚度及28a腹板加厚后的厚度）；所以 min*：=24710d=1459000，d=59mm，取 d=60mm，销轴抗剪承载力设计值；=2560kN1459kN，满足要求；cr = =174MP.a f = 205MPa节点板强度 项，满足要求（300mm为拉杆底端在节点板处的节点板有效宽度，应力扩散角取30）。算法二:IT _ CJE _ 4Xaa5X1459D

8、DI3J圆形截面销轴最大剪应力：=MPa,所以 d=52.3mm，取 d=60mm；再计算节点板厚度：|5二三二二 205MPm 所以 t=29.6mm，取 t=35mm。此时销轴承压承载力设计值为N：=:拦= : _： ; = -1459kN，满足要求。6.2轨道局部承压计算此处以中间三角主桁架立柱在轨道处的局部承压为例计算：设挂篮行走轨道为工40a普通工字钢，h=400mm,b=142mm,t j10.5mm,t=16.5mm。有软件分析可得：中间三角主桁架立柱处反力为R=1882kN。工字钢轨道腹板计算高度上边缘的局部承压强度为_ uF _i.3 5?.iaa2c - LD.Si45D-|-5：-=546MPaf=205MPa,所以应对主桁架立柱下的轨道采用支承加劲肋进行加强，在轨道支承点的腹板两侧对称布置两块间距l=2X 15=300mm的横向加劲肋，外伸宽度为b=h0/30+40=370/30+40=60mm，厚度 t b /15=4mm，取为 14mm；_ _F_ _站.13 口口 _贝惴面承压强度队翌口冲监MPafce=205MPa，满足要求。7.建议施工过程中应加强线形监控和标高量测，考虑底篮变形后调整好底 篮标高；前、后托梁型钢截面可适当减小；顶板上前后吊杆截面尺寸可适当减小；横联截面尺寸可适当减小；主桁架前后拉杆截面应加强；（6