桥梁工程三角形挂篮设计计算书

PAGEPAGE24×××桥梁工程三角形挂篮设计计算书×××××××××年××月××日目录TOC\o\h\zHYPERLINK\l"_Toc240218872"一、设计计算说明3HYPERLINK\l"_Toc240218873"1.1设计依据3HYPERLINK\l"_Toc240218874"1.2工程概况(待修改)4HYPERLINK\l"_Toc240218875"1.3挂篮设计4HYPERLINK\l"_Toc240218876"1.3.1主要技术参数4HYPERLINK\l"_Toc240218877"1.3.2挂篮构造4HYPERLINK\l"_Toc240218878"1.3.3挂篮计算对象的确定5HYPERLINK\l"_Toc240218879"二、挂篮设计荷载（3m节段）5HYPERLINK\l"_Toc240218880"2.1截面各部位与挂篮各构件荷载的对应关系5HYPERLINK\l"_Toc240218881"2.2箱梁自重荷载计算6HYPERLINK\l"_Toc240218882"2.3模板及人员、机械荷载7HYPERLINK\l"_Toc240218883"三、外模滑梁计算（3m节段）8HYPERLINK\l"_Toc240218884"3.1荷载组合8HYPERLINK\l"_Toc240218885"3.2外模滑梁计算9HYPERLINK\l"_Toc240218886"3.2.1内力及约束反力计算9HYPERLINK\l"_Toc240218887"3.2.2截面初选9HYPERLINK\l"_Toc240218888"3.2.3强度、刚度验算9HYPERLINK\l"_Toc240218889"四、底纵梁计算（3m节段）9HYPERLINK\l"_Toc240218890"4.1腹板底纵梁受力验算10HYPERLINK\l"_Toc240218891"4.1.1荷载组合、内反力计算及截面初选10HYPERLINK\l"_Toc240218892"4.1.2强度、刚度验算11HYPERLINK\l"_Toc240218893"4.2底板底纵梁受力验算（与腹板底模纵梁所用钢材截面一样，可不予验算）11HYPERLINK\l"_Toc240218894"五、前、后下横梁计算（3m节段）11HYPERLINK\l"_Toc240218895"5.1前下横梁受力验算11HYPERLINK\l"_Toc240218896"5.2后下横梁受力验算13HYPERLINK\l"_Toc240218897"六、内模滑梁计算（3m节段）13HYPERLINK\l"_Toc240218898"6.1荷载组合、内反力计算及截面初选13HYPERLINK\l"_Toc240218899"6.2强度、刚度验算14HYPERLINK\l"_Toc240218900"七、前上横梁计算（3m节段）14HYPERLINK\l"_Toc240218901"7.1荷载组合及内、反力计算14HYPERLINK\l"_Toc240218902"7.2强度、刚度及整体稳定性验算16HYPERLINK\l"_Toc240218903"八、吊杆计算（3m节段）17HYPERLINK\l"_Toc240218904"8.1精轧螺纹钢吊杆抗拉强度计算17HYPERLINK\l"_Toc240218905"8.1.1前下横梁吊杆抗拉强度17HYPERLINK\l"_Toc240218906"8.1.2后下横梁吊杆抗拉强度17HYPERLINK\l"_Toc240218907"8.2伸长量计算18HYPERLINK\l"_Toc240218908"8.2.1前下横梁最大伸长量18HYPERLINK\l"_Toc240218909"九、挂篮主桁架计算（3m节段）18HYPERLINK\l"_Toc240218910"9.1挂篮三角架计算（需复算）18HYPERLINK\l"_Toc240218911"9.2后锚力计算20HYPERLINK\l"_Toc240218912"十、一套挂篮重量一览表（见挂篮设计图纸）21秀山黄杨大桥主桥三角形挂篮设计计算书一、设计计算说明1.1设计依据①、××××桥梁工程施工设计图；②、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000；③、《钢结构设计规范》GB50017-2003；④、《路桥施工计算手册》；⑤、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；⑥、《新编常用金属材料守则》；⑦、其他相关规范手册。1.2工程概况××××××桥址处于梅江河中游××××河段，是连接××主城与城北工业园之间的重要交通枢纽。××大桥采用（48+80+48）m三跨预应力混凝土变截面单箱双室连续箱梁，左幅起终点桩号为：K0+458~K0+634，右幅起终点桩号为：K0+466~K0+642，全长176米。全桥桥面横坡1.5%，纵坡-0.409%。箱梁顶板宽度为16.99m,底板宽为11.49m,支点处两高4.5m，跨中梁高2m，顶板厚50~28cm,底板58.2~28cm,腹板厚65~45cm。本桥共分10个现浇段，其中0#段长12m,1#~4#段长3m,5~10#段长3.5m,合拢段长为2m。现浇块方量最大为1#现浇块，方量约为354.5m3。箱梁底按1.8次抛物线变化。1.3挂篮设计1.3.1主要技术参数①、砼自重GC＝2.6t/m3；②、钢材弹性模量Es＝2.1×105MPa；③、容许挠度：1/400④、强度设计值：抗拉、压和弯：[f]＝210Mpa抗剪：[fv]=125Mpa或120Mpa1.3.2挂篮构造采用三角式轻型挂篮进行悬臂浇筑，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，主桁系包括三角架、平联、前横梁、中横梁和后锚梁四个部分；三角架和平联采用型钢和钢板的组合结构，前横梁、中横梁和后锚梁采用型钢组拼。悬吊行走系统包括内、外模滑梁、吊杆（含分配梁）、行走滑梁、行走滑轮等部分；内、外滑梁、行走滑梁采用型钢组拼，所有吊杆均采用Φ32精轧螺纹钢筋，前吊点采用钢板组焊，后行走轮为型钢、钢板和轴承组成滑轮结构。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。各部分结构的详细设计情况见相应设计图。1.3.3挂篮计算对象的确定3m长的节段最大悬浇重量为1号块，重约159t，主要以1号块计算对象对挂篮进行设计验算。二、挂篮设计荷载（3m节段）2.1截面各部位与挂篮各构件荷载的对应关系挂篮总体布置如图1所示，截面各部位（图2）与挂篮各构件荷载的对应关系如下：（1）翼板及侧模自重A1——外模滑梁（20b[槽钢双拼]，每侧1根），外模吊梁（每侧1根，每根设置2个吊点吊住外模）。（2）顶板、内模及内模支撑A2——内膜滑梁，4根（20b[槽钢双拼）。（3）腹板A3、底板A4及底板模板——底纵梁（25b[槽钢双拼），12道小纵梁，两端支撑在前、后下横梁（35a工字钢双拼）。（4）外模滑梁、内模滑梁、前后下横梁的荷载通过各吊杆（32精轧螺纹钢）传递到前上横梁（三根45b工字钢合拼）。图1总体布置图图2箱梁计算截面示意图图3挂蓝总体布置图2.2箱梁自重荷载计算由于1号块为最大重量块，以1号块为对象，确定截面各个部位的重量，计算截面示意图如图2所示。翼板自重G1：翼板截面面积为：A1=0.87m2或者0.98m2则计算自重：G1=0.87*3*2.6=6.79t或者G1=0.98*3*2.6=7.64t顶板自重G2：顶板截面面积取：A2=2.6m2则顶板自重：G2=5.2*3*2.6=40.56t腹板自重G3：腹板截面面积：A3=2.61m2或者2.56m2或者2.51，则计算自重：G3=7.68*3*2.6＝59.904t底板自重G4：底板截面面积：A4=5.67m2则计算自重G4=5.67*3*2.6＝44.21t则箱梁总重为G=G1+G2+G3+G4=159.2t2.3模板及人员、机械荷载标准段侧模自重G标：标准段外侧模自重：——侧模翼板支架自重：支架每90cm一道，按5道考虑，每道暂按[10#槽钢计算，1道支架自重为：(1.29+1.655+2)*10Kg/m＝49.45kg,5道支架共重：49.45*5=247.25kg。连接角钢：<63*63*6：4m*2*5.72＝45.76kg——肋（[10槽钢）：20根*4.0m*10Kg/m=0.8t——面板（6mm厚，模板长度4.0m）：(1.2855+1.6548+2)*4.0*7850*0.006＝0.94t标准段外侧模自重：G标=0.25+0.046+0.8+0.94＝2.04t外侧模剩余模板为现场组合钢板，按90kg/m2计算，则外侧模剩余模板重量为：G组=2.2m*4m*90=0.792t故外侧模总重为：G外＝2.04*2+0.792*2＝5.7t内模顶板自重G顶：内模顶板由厂家根据实际尺寸加工，初步按照120kg/m2计算模板重量，则内模顶板自重为：G内=3.05m*2*4m*0.12t/m2=2.93t(不计顶板倒角模板重量)底模自重G底：底模为厂家按照设计尺寸加工，重量初步按150kg/m2计。则底板自重为：G底=150*11.49*4=6.894t人员、机械荷载（施工荷载）G施：人员、机械荷载按2.5KN/m2考虑。内模腹板自重G腹：内模腹板为现场组和拼装而成，按90kg/m2计算模板重量，则内模腹板自重为：G腹=9.06*4*90=3.26t三、外模滑梁计算（3m节段）3.1荷载组合作用在外模滑梁的荷载为：翼板自重，侧模自重。静载的安全系数取1.35，活载取1.25，不均匀受力系数取1.2，则：外模自重：G5=5.7t箱梁翼板自重：G1=6.79t和G1=7.64t人员、机械荷载：G8=2.5*3*2.75*1.25*2=51.56KN由于每侧翼板的荷载由外模滑梁和外模吊梁承受，所以每侧荷载按2根梁布置，每根布置范围为3m，则q＝((6.79+7.64)*1.35*9.8+51.56+14.6*1.35*9.8)*1.2/(4*3)=43.563KN/m外模滑梁计算示意图如图4所示。图4外模滑梁受力计算示意图3.2外模滑梁计算3.2.1内力及约束反力计算约束反力为：前吊点：R前＝50.86KN 外模滑轮：R后＝79.84KN则图4中最大内力为：Mmax＝92.8KN*m3.2.2截面初选所选构件截面模量应满足如下要求：截面选I28a工工字钢，其截截面参数为：：＝508.21cmm3，＝7115cmm43.2.3强度度、刚度验算算抗弯强度：==173.9<=2215满足要求。刚度验算：最大挠度：=11.5mmωmax/L=111.5/45500=1//391>[11/400]]挠度不满足要求，可可以通过设置置预拱值实现现。四、底纵梁计算（3mm节段）底纵梁共布置122道（如图5所示），纵纵梁两端用钢钢销与前、后后下横梁栓接接，每侧腹板板混凝土自重重由3道承受，底底板混凝土自自重由6道承受。图5底模纵梁布置图4.1腹板底纵纵梁受力验算算4.1.1荷载载组合、内反反力计算及截截面初选箱梁腹板最大混凝凝土自重：GG腹=2.61*33*2.6＝20.366t每侧腹板布置2道道，则作用在在底纵梁上的的均布荷载为为：q＝20.36*1..35*9..8/（3.016*2）＝44.6566KN/m图6底模纵梁受力计算算示意图计算示意图如图88所示，图中中的最大弯矩矩为：Mmmax＝97.844KN*m支座反力为：R前前＝86.611KNR后＝49.366KN所选构件截面模量量应满足如下下要求：截面选I28a工工字钢，其截截面参数为：：＝508.2m3，＝7115cmm44.1.2强度度、刚度验算算抗弯强度：=183.35<==215满足要求。刚度验算：最大挠度：=13.64ωmax/L=133.64/4750=11/348..24>[11/400]]挠度不满足要求，可可通过对梁设设置预拱度满满足。由此可知，腹板底底纵梁采用II28a槽钢，其其强度能满足足要求。4.2底板底纵纵梁受力验算算（与腹板底底模纵梁所用用钢材截面一一样，可不予予验算）五、前、后下横梁计算算（3m节段）5.1前下横梁梁受力验算前下横梁长14..2m，两端各超超出箱梁1.36m（如图7所示），计计算长度取115.3m，主主要承受小纵纵梁传递下来来的前支点荷荷载、前下横横梁自重及小小纵梁自重，计计算示意图如如图10所示。图7前下横梁荷载载分布图图8前下横梁荷载图每道小纵梁自重：：560.3313*9..8/10000＝5.5KKN底模纵梁对前下横横梁的荷载按按最大荷载组组合考虑:取左边腹板高度较较大处为最不不利位置，即即N1=N22=N3=NN4=N6==N5=899.36KNN；受力间距距和方向如图图8所示；取支支点间距最大大处（2.1m）为计算单单元，其荷载载条件如图9所示：图9前下横梁最不利位位置受力示意意图Mmax=89..36/2..1*（2*0.336+1）*0.744+1.933*2.1**0.74**（1-0.774/2.11）=56.11KN.m拟选用2I36bb工字钢，自自重荷载为：：q＝1.93KN//m求得图9中最大弯弯矩和挠度为为：Mmax＝56.11KN.m（刚度能满足要求求）支座反力为：R1=75.22KNN；R2=107..55KNN；截面模量为：＝1838m3抗弯强度：则前下横梁采用22I36b工字钢能满满足强度和刚刚度的要求。5.2后下横梁梁受力验算由于后下横梁所用用型钢截面尺尺寸与前下横横梁一样，且且后下横梁受受力点分布也也与前下横梁梁一样，且受受力大小小于于签下横梁（N1=N22=N3=NN4=N5==N6=N77=52.111KN），故可不不做验算，必必能满足强度度要求。六、内模滑梁计算（33m节段）6.1荷载组合合、内反力计计算及截面初初选内模滑梁每个箱室室设置2道，间距为2.5m,,内模滑梁主主要承受以下下荷载：1)顶板自重：：G2=238.55KN2)内模自重：：G顶＝21.5KKN3)人员、机械械荷载：G施=2.5**3*7=552.5KKN。按3m长度进行分布布，则每道内内模滑梁的均均布荷载如下下：q=（G2*1.355+G顶*1.355+G施*1.25）/3*3==46.8775KN/mm计算示意图如图110所示。图10顶板纵梁受受力分布图图中最大弯矩为：：Mmax＝R前*11.75-446.9*33*3/8==97.7KKN.m约束反力为：R内模前＝85.994KNR内模模后＝54.699KN所选构件截面模量量应满足如下下要求：选用2][36b工字字钢，截面参参数为：＝1838m3，＝330000cm46.2强度、刚刚度验算抗弯强度：满足要求。刚度验算：梁内最最大挠度：ωmax/L=0..93/4500=1//4839<<[1/4000]挠度满足要求。由上可知，内模滑滑梁采用2][36b工字钢能完全满足强度度和挠度要求。七、前上横梁计算（33m节段）7.1荷载组合合及内、反力力计算前上横梁主要承受受内、外模滑滑梁前吊点、前前下横梁吊点点荷载及前上上横梁自重，图11前上横梁结结构示意图长度为14.4mm，计算长度度取14.44m，构件拟选选用2I45b工字钢钢，则自重荷荷载为：q=9/14.44*1.355*9.8=8.3KNN/m根据上述计算已得得到的各吊点点荷载，荷载载布置图如12所示。图12前上横梁受受力分布图其中T0、T1、T2、T3为前下横梁吊点荷荷载；T1’和T2’为内模滑梁梁吊点荷载；；T3’为外模滑梁梁吊点荷载。根根据5.1已知前下下横梁吊点最最大荷载为107.555KN，定模滑梁梁吊点最大荷荷载为85.944KN,按照最不利利分配原则，即即前下横梁吊吊杆荷载均按按照107.555KN荷载分布，顶顶模吊顶按照照85.944KN荷载分布。前上横梁采用2II450工字钢，查查表得截面抗抗矩和惯性矩矩：单根腹板厚度:113.5mmm由于上横梁由2根根截面相同的的梁连接而成成，可取1/2长度进行受受力分析，如如图13所示：图13前上横梁荷荷载分布（1/2）T0=T1=T2=TT3=107..55KN,,T1’=T2’=T3’=85.994KN，自重荷载q=8.33KN/m,,则约束反力R1、R2分别为：R1=433.7KNR22=314..1KN;弯弯矩如图14所示：图14前下横梁受受力弯矩图剪力图如图15所所示：图15前下横梁剪剪力图求得前上横梁的最最大内力为：：Mmax＝1335..8KNN.m；Qmax＝271.22KN由图14可知，前上横梁最最大挠度在跨跨中位置，可可由下式计算算＝0.68+1.225=1.993mmωmax/l=1..93/54460=1//2829<<[1/4000]7.2强度、刚刚度及整体稳稳定性验算抗弯强度：抗弯强度满足要求求。抗剪强度：满足要求。刚度验算：悬臂端挠度最大，ωmax/2LL=2/45000*2=1//4500<[[1/4000]刚度能满足要求。整体稳定性验算：：根据如下条件确定定整体稳定系系数：1）截面：450bb工字钢；截截面材性：Q235；2）受压翼缘自由长长度：1.7775m；3）荷载情况：按跨跨中无侧向支支承点集中荷载作作用于上翼缘缘考虑。由GB500117--20003第126页表B.2查整体稳定定系数，初步步查得整体稳稳定系数φb=2.888>00.6修正后整体稳定系系数φb'=00.97则：整体稳定性满足要要求。综上所述，前上横横梁采用2I450bb工字钢截面面，其强度、刚刚度及整体稳稳定性均能满满足要求。八、吊杆计算（33m节段）8.1精轧螺纹钢钢吊杆抗拉强强度计算挂篮吊杆全部采用用φ32精轧螺纹钢钢，其控制应应力按650Mppa考虑。8.1.1前下横横梁吊杆抗拉拉强度前下横梁吊杆的最最大拉力为：：Nmax＝107..55*1..2=1