挂篮结构计算书

武东特大桥主桥挂篮结构计算书一、计算说明1、计算依据：[1]、武汉市和平至左岭高速公路两阶段施工图设计（第三册，第三分册）[2]、钢结构设计规范（GB）[3]、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）[4]、公路桥涵设计通用规范[5]、建筑施工手册（第四版）[6]、材料力学（范钦珊主编，高等教育出版社）[7]、钢结构设计手册（上、下）第三版[8]、钢结构（魏明种主编，武汉工业大学出版社）[9]、建筑结构荷载规范2、工程概况武东特大桥主桥位于老武东车站北咽喉，主桥为63+115+63m跨预应力连续梁，跨越武九线，联络线，武钢东西干线等11股铁路线。武东特大桥主桥全长241m，为变高度预应力混凝土连续梁桥。桥面全宽33.5m，双向6车道，上下行分幅设置，桥墩均采用钢筋混凝土实体墩，矩形截面，其中11#墩与箱梁固接。梁部为后张法预应力混凝土箱梁，三向预应力体系。梁高3.5--7m不等，梁底按抛物线变化,箱梁顶面设5%横向坡度。箱梁截面为单箱双室直腹板。每幅箱梁顶宽16.5m，底宽8.5m，顶板厚25cm。腹板厚分别为45cm，60cm，70cm。全梁采用悬臂挂篮施工。梁段统计梁段号梁段长(cm)顶板宽(cm)底板宽(cm)腹板高(cm)底板厚(cm)顶板厚(cm)腹板厚（cm）砼方量（m3）0＃1100165085070015075100391.51＃3001650850650.985.4257072.12＃3001650850616.678.8257068.83＃3001650850584.372.7257065.74＃3501650850554.166.92570735＃3501650850521.560.7257069.46＃3501650850491.755257066.17＃3501650850464.849.9257061.28＃4001650850440.745.3256064.69＃4001650850416.640.7256061.910＃4001650850396.336.8)25659.611＃4001650850379.633.625605512＃4001650850366.731.2254550.913＃4001650850357.429.4254550.114＃4001650850351.928.4254549.73挂篮验算节段为A4：73m3，重193.5tA4节段图：3、挂篮概况①技术参数活载分项系数：1.4；恒载分项系数：1.2；超载系数：1.05；动力附加系数：1.2；冲击系数：1.3；抗倾覆系数：2.0；吊带安全系数：2.0；型钢截面特性型钢A（cm2）W（cm3）I（cm4）[σ]（Mpa）[τ]（Mpa）H350*350173.923004030017014045b工字钢111.41500.43375917014036b工字钢83.64920.816574170140[8槽钢10.2425.3101.317014040b工字钢94.07113922781170140吊带（20*4cm）16mMn钢80213.31706.7240140[12槽钢15.6961.7388.5170140[10槽钢12.7439.7198.3170140[16b槽钢25.15116.8934.5170140②挂篮构造挂篮为三榀主桁结构，主桁采用H350*350型钢，上下横梁采用I45工字钢双拼，吊带系统采用20*4cm刚吊带，模板采用6mm厚钢模板。具体见附表：武东挂篮主要杆件数量统计(一套)序号部位所用钢材型号总长（m）数量单根长(m)重量(t)备注1主桁架H350*35068.7159.43榀主桁2立杆横向连接100*10mm角钢50.88225.440.76323斜杆连接100*10mm角钢46.84223.420.70264前上横梁45b工字钢35.2217.63.076485前下横梁45b工字钢35.2217.63.076486后上横梁45b工字钢35.2217.63.076487后下横梁45b工字钢35.2217.63.076488滑道HN300×150mm12344.4769底模分配梁40b工字钢87.3155.826.4427436b工字钢34.9265.822.29075210刚吊带(主)160*30mm1048133.9187211内导梁[32槽钢484123.648外导梁[22槽钢24461.212底模[8槽钢144.5178.51.2138厚6mm钢板1213外侧模[8槽钢318.2744.32.6728837根/每侧厚6mm钢板25.22.6t/块14内侧模[8槽钢395.6924.33.3230437根/每侧[12槽钢841271.03326根/每侧厚6mm钢板25.7315侧模支撑(曲线内侧）[8槽钢30650.252[10槽钢46.867.80.39312[12槽钢61.02610.170.7548174[]12槽钢34.8122.90.430476[12槽钢3966.50.48243[12槽钢21.554.30.265955[12槽钢73.2126.10.90548416侧模支撑(曲线外侧）[8槽钢30650.252[10槽钢54690.4536[12槽钢56.469.40.697668[]12槽钢361230.44532[12槽钢46.867.80.578916[12槽钢25.864.30.319146[12槽钢80.4126.70.99454817内模支撑[10槽钢6.2441.560.0624[12槽钢20.9245.230.258780418后下横梁脱架2[16a槽钢41.6220.80.71676819∑74.584281荷载表序号荷载荷载取值1节段混凝土重193.5t2挂篮主桁(包括前、后上横梁)170kN3侧面模板，底模板系统（承重系统）492kN4人员及机具0.25kN/m25振动荷载4kPa6风载500Pa7偏载两侧砼偏差5m3或取系数1.28冲击附加荷载冲击系数1.39动力附加荷载动力系数1.2荷载组合表序号荷载组合说明Ⅰ1+3+4+9用于验算承重系统构强度、稳定性Ⅱ1+3+4+7Ⅲ1+2+3+6验算大风情况下结构稳定性Ⅳ1+2+3+4用于结构变形计算Ⅴ2+3+6+8用于验算挂篮走行工况表工况一混凝土浇筑工况二施工时大风天气工况三挂篮行走钢筋砼容重按设计图纸取26.5KN/m3。。二、挂篮结构计算计算工况：混凝土浇注荷载组合：Ⅱ结构变形计算在Ⅱ荷载组合情况下计算，由于Ⅳ荷载组合小于Ⅱ荷载组合，所以I荷载组合可以用于验算结构变形。F=1.2×73×26.5+1.2×492+1.4×2.5×8.5×3.5=3016kN腹板力、底板力按节段的体积比来考虑：三个腹板力：F高=3016×4.0591/15.421=794kNF中=3016×4.21/15.421=823.4kNF低=3016×3.741/15.421=731.7kNF底=3016×1.5782/15.421=308.7kN横向[8槽钢受力（槽钢间距30cm）⑴底板下槽钢受力：按简支梁考虑[8槽钢截面特性：A=0.3×0.65=0.195m2；；F=0.195×308.7/9.1=6.6kN；q=6.6/0.65=10.15kN/m；，符合要求！⑵腹板下槽钢受力：按简支梁考虑A=0.3×0.25=0.075；；F=0.075×794/3.5=17kN；q=17/0.25=68kN/m；，符合要求！底板纵向工字钢受力：⑴中腹板工字钢布置如图：工字钢受力如图：（简支梁计算）（a2=2.75m，b=3.5m，a=0.5m）40b工字钢截面特性：；，符合要求！⑵底板纵向工字钢布置如图：工字钢受力如图：（简支梁计算）（a2=2.75m，b=3.5m，a=0.5m）36b工字钢截面特性：；，符合要求！3、下横梁计算模型（采用双片45b工字钢，下横梁受力如图：各集中力为底板分配梁传递到下横梁的力弯矩图如下：得各吊带受力为：1#：165.78kN2#：308.215kN3#：281.6kN4#：281.6kN5#：308.2156#：165.78kN，符合要求！位移计算采用图乘法：Np=1时的弯矩：得：4、挂篮后下横梁加劲骨架计算计算工况：挂篮行走时，挂篮模板侧模板、底模板、纵向分配梁均落在前下横梁与后下横梁上，其自重35t。计算模型：荷载取均布荷载：q＝（350*1.2/2）/11.5＝24.7kN/m计算模型为一次超静定结构，采用力法计算：基本方程：图如下：图如下：解得：X1＝315.2kN；水平杆受拉力：315.2kN；斜杆受拉力：365.6kN；竖杆受压力：182.8kN。弯矩图如下：下横梁为45工字钢，骨架采用16b槽钢对拼。下横梁：；符合要求！16b槽钢：斜拉杆：；符合要求！水平拉杆：；符合要求！竖向压杆：。查表得：，符合要求！加劲骨架连接计算：取最大受力的斜杆，采用8.8级M20普通螺栓（）。承压构件为Q235钢：承压力设计值：两者取较小值：68.85kN螺栓：，取6个5、钢吊带受力：按308.215kN考虑钢吊带20×4cm，A=80cm，符合要求！销子受力检算：取φ=8cm受剪：，符合要求！吊带穿孔9cm，20-9=11吊带薄弱处受力：，符合要求！6、上横梁计算模型（采用双片45b工字钢，上横梁受力如图横梁受力为一次超静定结构，采用力法解得各点反力为：1#：420kN；2#：672kN；3#：420kN弯矩图如下：，符合要求！位移计算采用图乘法：Np=1时的弯矩：7、挂篮主桁架计算荷载组合：混凝土+挂篮+施工活载中间榀受力最大：672kN＋33kN+20kN＝723kNH350×350：A=173.9cm2，iy=8.84cm杆件受力如图：①杆长3.5m，N压=1205kN。查表得：，符合要求！③杆长3m，N压=1756kN。查表得：，符合要求！⑤杆长5.83m，N压=1405kN。查表得：，符合要求！②杆长4.61m，N拉=1587kN，符合要求！④杆长5m，N拉=1205kN，符合要求！主桁架变形：杆件2461173.92.654.61/3158764631350173.92.01-3.5/3-120528263300173.91.731175630385583173.93.35-5.85/3-140591784500173.92.885/312055784△272898、内导梁计算：按4m节段计算：采用[]32槽钢：M=938.83cm3，I=15021.3cm4.⑴吊杆计算内侧模板重：5.4t=54KN.对应砼：施工活载：内导梁连接采用Φ32的精轧螺纹：共4根，15.832t/4=3.96t，可以！⑵导梁施工时受力计算一根导梁：设两个滑动点：支反力：79.16/2=39.58KNM=，符合要求采用两个滑动点两个滑动点，滑轮单侧受力：39.58/2=19.8KN.取φ5cm轮轴穿孔6cm钢板：钢板：〈170MPa符合！穿孔后，15-6=9cm〈170MPa符合！⑶内导梁走行计算：当顶板调节桁架行走到内导梁中间时为最危险情况如图：内模板重：54kN54/2=27KN采用[]32的槽钢,，符合要求！9、后锚受力计算后锚处最大受力为：1033kN，采用6根Φ32精扎螺纹。每个受力17.2t<25t。符合要求！10、后横梁锚固处混凝土压力计算C50砼抗压强度按50Mpa×0.5计算取15×15×2cm钢板11、挂篮走行时,滑道受力验算：挂篮自重69.2t后锚处受力：23t。滑道锚固间距：10滑道受力入图：考虑为三角形均布荷载，受力验算取最大值均布荷载。按三等跨连续梁考虑：HN300×150mm：，符合要求！后锚处受力：穿主桁轴承：23t/2＝11.5t＝115KN轴承为R=3cm，则可以！滑道轴承也为R=3cm，应力符合要求。12、主桁节点计算主桁架受力最大杆件为③杆，长3m，N压=1756kN采用8.8级高强螺栓，d＝30mm螺栓抗剪承载力设计值：承压力设计值：两者取较小值：17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