菱形挂篮设计计算书

PAGE12PAGE22目录TOC\o"1-1"\h\z\u一.概况 4二.设计依据 4三.荷载 4四.挂篮施工时主要构件检算(施工1＃及5#块为控制工况) 5（一）施工1＃时挂篮计算（3.25m节段） 51、底模平台纵梁检算 52、箱梁翼缘纵梁计算 63、箱梁顶板纵梁计算 074、底模平台前下横梁检算 085、底模平台后下横梁检算 086、底模平台前、后吊挂检算 097、前上横梁检算 098、主梁系统检算 109、后锚固梁系统检算 12（二）施工3＃时挂篮计算（3.5m节段） 131、底模平台纵梁检算 132、箱梁翼缘纵梁计算 143、箱梁顶板纵梁计算 154、底模平台前下横梁检算 165、底模平台后下横梁检算 176、底模平台前、后吊挂检算 177、前上横梁检算 188、主梁系统检算 189、后锚固梁系统检算 21（三）施工6＃时挂篮计算（4m节段） 211、底模平台纵梁检算 212、箱梁翼缘纵梁计算 233、箱梁顶板纵梁计算 234、底模平台前下横梁检算 245、底模平台后下横梁检算 246、底模平台前、后吊挂检算 277、前上横梁检算 278、主梁系统检算 279、后锚固梁系统检算 30挂篮设计计算书一、概况××铁路工程第×项目经理部××特大桥×#～×#墩上部结构为（58+96+58）米三跨一联的预应力砼连续箱梁，主桥箱梁为单箱单室断面，箱顶板宽12.16m，底板宽6.8m。在各墩与箱梁相接的根部断面梁高7.5m，中跨合拢段梁高4.5米，边跨现浇段及合拢段高4.5米。墩顶0#梁段长12m，箱梁在与墩身对应的4m长范围内等梁高，两边各4m范围外则处于圆曲线线上。两个“T构”的悬臂纵桥向中跨划分为11个节段、边跨划分为13个节段，节段数及节段长度从根部至跨中分别为：中跨2×3.25米+3×3.5米+6×4米+合拢段2米和边跨2×3.25米+3×3.5米+6×4米+合拢段2米+现浇段9.75。箱梁顶板厚为20cm～49.5cm，箱梁底板厚根部为91.8cm，跨中为40cm。箱梁腹板厚度为48cm～90cm。箱梁纵坡1.15%，横坡为双向2%。箱梁为三向预应力，其中竖向预应力为Φ28精轧螺纹钢。竖向预应力布置在腹板中。腹板中的竖向预应力沿纵向按50cm的间距布置，每侧腹板中布置2排。施工图设计的基本要求：要求挂篮最大承载力不小于1715KN，挂篮重量以600KN控制。2、根据本桥的结构特点和施工特点，挂篮为菱形挂篮，其由以下几个主要部分组成。（1）主桁系统：由上弦杆、下弦杆和腹杆组成单片主桁，共2片，横向由前上横梁、平联、门架连接；（2）底模平台：由模板、纵梁、前后下横梁组成整体平台；（3）吊挂系统：由前上横梁，前后吊带组成；（4）外导梁系统：由外导梁、锚固滑行设备等组成，为侧模、底模平台滑道设备；（5）走行系统：由前后支腿、滑板及滑道组成，为主桁系统的滑行设备；(6)平衡及锚固系统：由锚固部件、锚固筋等组成，以便挂篮在灌注砼和空载行走时，具有必要的稳定性。二、设计依据1.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）2.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）3.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4．××特大桥施工图设计三、荷载：1、挂篮施工控制工况1＃、3＃、6＃块。1＃块为3.25m节段最重块，混凝土68.6m3，重170t；3#块为3.5m节段最重块，混凝土66.6m3，重166t；6#块为4m节段最重块，混凝土59.1m3，重148t。2、单只挂篮重量：一只挂篮总重为60t，与设计院要求相符。3、挂篮工作系数：0.35。四、挂篮施工时主要构件检算(施工1＃、3＃、6＃块为控制工况)：挂篮各个构件结构见总图：（一）、施工1＃时挂篮计算（3.25m节段）1、底模平台纵梁检算：1)、底模平台腹板下纵梁(：腹板纵梁承担着箱梁腹板混凝土荷载及底板倒角混凝土部分荷载及底模平台部分重量：一侧腹板及部分倒角混凝土荷载：G=162KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为2.1KN/m：G’=1.1×G＋2.0=180KN/m该重量由4根[36b纵梁承受则q＝45KN/m。计算模型：计算采用sap2000计算软件对纵梁建模检算；计算结果：最大弯矩M=128.8KN.m最大弯曲应力σmax=186MPa<{215MPa}；最大变形fmax=-12mm<L/400=13.1mm；由以上计算可知纵梁受力符合规范要求。支座反力（下横梁所受压力）：R前=88.3KN，R后＝60.4KN；2)、底模平台纵梁：混凝土底板下6根纵梁承担着箱梁底板混凝土荷载及底模平台的一部分重量：梁底板混凝土荷载：G=90.8KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为7.5KN/m：G’=1.1×G＋7.5=107.4KN/m该重量由6根纵梁承受则q＝17.9KN/m。由于底板下的纵梁每根槽钢承受的荷载小于腹板下纵梁的荷载故底板下纵梁受力符合规范要求。2、箱梁翼缘纵梁计算：计算图示：一侧翼缘混凝土荷载：G=26.5KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及外滑梁、模板重量为11.1KN/m：q＝1.1×G＋11.1=40.3KN/m由两根纵梁[36b共同承担：计算结果：最大弯矩M=58.6KN.m最大弯曲应力σMAX=89.8MPa<{215MPa}；最大变形f=-6mm<L/400=13.1mm；R前=80KN，R后=56KN3、箱梁顶板纵梁计算：计算图示：A=2.6m2，由两根纵梁2[36B共同承担q’=2.6*25＝65KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及内滑梁重量35.7KN/m：q=1.1×q’＋35.7=107.2KN/m每根槽钢承受的荷载为q=107.2/4=26.8KN/m计算结果：最大弯矩M=77.2KN.m最大弯曲应力σMAX=112MPa；最大变形f=-9mm；R前=106KN，R后=73KN4、底模平台后下横梁检算：挂篮浇注混凝土1＃块时后下横梁受力图示：后下横梁采用两根[36b型钢，抗弯截面模量：wx=703cm3计算结果：最大弯矩M=84.04KN.m最大弯曲应力σMAX=120.9MPa；最大变形f=-2(+1)mm；支座反力（吊带所受拉力）：R边=249KN，R中＝283KN。5、底模平台前下横梁检算：施工状态时，由于后横梁承担的荷载大于前横梁，而后横梁的支点间距小于前横梁，且前后横梁的型钢相同，故前横梁安全。挂篮浇注混凝土1＃块时前下横梁受力图示：前下横梁采用两根[36b型钢，抗弯截面模量：wx=703cm3计算结果：最大弯矩M=30KN.m最大弯曲应力σMAX=43.4MPa；最大变形f=-0.5(+0.1)mm；支座反力（吊带所受拉力）：R边=76KN，R中1＝220KN，R中2＝20KN。6、底模平台前、后吊挂检算：吊带中最大受力：283KN；。吊带采用φ32精轧螺纹钢，吊板采用厚36mm,φ51销孔的钢板；销轴φ50，材质为40Cr。吊带允许承受的拉应力为400KN>283KN；φ50销轴承受的剪应力：τ=Q/A=72MPa＜[315MPa];孔壁承压应力：σC=Njy/dt=157MPa＜[315MPa];7、前上横梁检算：计算图示：前上横梁承受荷载为前吊挂系统反力。前上横梁采用I45b计算结果：最大弯矩M=186KN.m最大弯曲应力σMAX=125MPa；最大变形f=－14mm；支座反力（主桁所受压力）：R＝456KN。8、主梁系统检算：挂篮的荷载主要由前上横梁传来的荷载，主梁系统由主梁、斜拉塔架组成。按梁、杆单元模型计算。计算模型如下：计算结果：杆件强度验算λ的计算l0=6.38米[36bA=68.1cm2Iy=497cm4Zx=0.134miy=2.7cmIz=2*(68.1*13.4^2+497)=25450cm4ix=√Iz/A=13.7cmλx=6.38/0.137=46.6λl的计算ll0=0.575miy=2.7cmλl=0.575/0.027=21.2λ=√λx2+λl2=51.2查钢结构设计规范附录cφ=0.856截面积A=136(cm2)σ=f/(φ*A)=2*485*1000/(0.856*136/10000)=83.4(MPa)<215(MPa)由以上计算可知杆件的强度和稳定性均满足规范要求。销孔孔壁压强验算P=484KNA=0.1*0.025=0.0025m2σb=484*1000/0.0025=193.6MPa＜[315MPa]销子强度验算φ100销轴承受的弯剪应力：τ=p/a=484*1000/(3.14*0.05^2)/1e6=61.7MPa＜[145MPa];挂篮主梁的前上横梁位置的挠度为13mm；挂篮支座反力：后锚固支座R1=556KN前锚固支座R2=1112KN9、后锚固系统检算：主桁后锚固力由后锚固梁分配梁的锚固筋提供。计算中未计该部分自重，是偏安全的。每片主桁后锚固采用4根25预应力钢筋主体32预应力钢筋张拉控制力379KN。则K=F/P=2.72＞2。（二）、施工3＃时挂篮计算（3.5m节段）1、底模平台纵梁检算：1)、底模平台腹板下纵梁(：腹板纵梁承担着箱梁腹板混凝土荷载及底板倒角混凝土部分荷载及底模平台部分重量：一侧腹板及部分倒角混凝土荷载：G=149KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为2.1KN/m：G’=1.1×G＋2.0=166KN/m该重量由4根[36b纵梁承受则q＝41.55KN/m。计算模型：计算采用sap2000计算软件对纵梁建模检算；计算结果：最大弯矩M=126KN.m最大弯曲应力σmax=181MPa<{215MPa}；最大变形fmax=-12.5mm<L/400=13.1mm；由以上计算可知纵梁受力符合规范要求。支座反力（下横梁所受压力）：R前=84KN，R后＝63KN；2)、底模平台纵梁：混凝土底板下6根纵梁承担着箱梁底板混凝土荷载及底模平台的一部分重量：梁底板混凝土荷载：G=84.8KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为7.5KN/m：G’=1.1×G＋7.5=100.7KN/m该重量由6根纵梁承受则q＝16.8KN/m。由于底板下的纵梁每根槽钢承受的荷载小于腹板下纵梁的荷载故底板下纵梁受力符合规范要求。2、箱梁翼缘纵梁计算：计算图示：一侧翼缘混凝土荷载：G=26.5KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及外滑梁、模板重量为11.1KN/m：q＝1.1×G＋11.1=40.3KN/m由两根纵梁[36b共同承担：计算结果：最大弯矩M=62.1KN.m最大弯曲应力σMAX=95.1MPa<{215MPa}；最大变形f=-8mm<L/400=13.1mm；R前=83KN，R后=63KN3、箱梁顶板纵梁计算：计算图示：A=2.6m2，由两根纵梁2[36B共同承担q’=2.6*25＝65KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及内滑梁重量35.7KN/m：q=1.1×q’＋35.7=107.2KN/m每根槽钢承受的荷载为q=107.2/4=26.8KN/m计算结果：最大弯矩M=81.8KN.m最大弯曲应力σMAX=125MPa；最大变形f=-10mm；R前=110KN，R后=83KN4、底模平台后下横梁检算：挂篮浇注混凝土1＃块时后下横梁受力图示：后下横梁采用两根[36b型钢底板混凝土：37KN/m腹板混凝土：327.5KN/m底模模板重及施工荷载：6.6KN/m抗弯截面模量：wx=703cm3计算结果：最大弯矩M=60.2KN.m最大弯曲应力σMAX=86.6MPa；最大变形f=-1(+1)mm；支座反力（吊带所受拉力）：R边=180KN，R中＝232KN。5、底模平台前下横梁检算：施工状态时，由于后横梁承担的荷载大于前横梁，而后横梁的支点间距小于前横梁，且前后横梁的型钢相同，故前横梁安全。挂篮浇注混凝土1＃块时前下横梁受力图示：前下横梁采用两根[36b型钢，抗弯截面模量：wx=703cm3底板混凝土：28KN/m腹板混凝土：247KN/m底模模板重及施工荷载：5KN/m计算结果：最大弯矩M=30KN.m最大弯曲应力σMAX=43.4MPa；最大变形f=-0.5(+0.1)mm；支座反力（吊带所受拉力）：R边=76KN，R中1＝220KN，R中2＝20KN。6、底模平台前、后吊挂检算：吊带中最大受力：232KN；小于1号块吊带的拉力故此处吊带不需要再进行验算。7、前上横梁检算：计算图示：前上横梁承受荷载为前吊挂系统反力。前上横梁采用I45b计算结果：最大弯矩M=194KN.m最大弯曲应力σMAX=130MPa；最大变形f=－15mm；支座反力（主桁所受压力）：R＝474KN。8、主梁系统检算：挂篮的荷载主要由前上横梁传来的荷载，主梁系统由主梁、斜拉塔架组成。按梁、杆单元模型计算。计算模型如下：计算结果：杆件强度验算λ的计算l0=6.38米[36bA=68.1cm2Iy=497cm4Zx=0.134miy=2.7cmIz=2*(68.1*13.4^2+497)=25450cm4ix=√Iz/A=13.7cmλx=6.38/0.137=46.6λl的计算ll0=0.575miy=2.7cmλl=0.575/0.027=21.2λ=√λx2+λl2=51.2查钢结构设计规范附录cφ=0.856截面积A=136(cm2)σ=f/(φ*A)=2*485*1000/(0.856*136/10000)=83.4(MPa)<215(MPa)由以上计算可知杆件的强度和稳定性均满足规范要求。销孔孔壁压强验算P=484KNA=0.1*0.025=0.0025m2σb=484*1000/0.0025=193.6MPa＜[315MPa]销子强度验算φ100销轴承受的弯剪应力：τ=p/a=484*1000/(3.14*0.05^2)/1e6=61.7MPa＜[145MPa];挂篮主梁的前上横梁位置的挠度为13mm；挂篮支座反力：后锚固支座R1=556KN前锚固支座R2=1112KN9、后锚固系统检算：主桁后锚固力由后锚固梁分配梁的锚固筋提供。计算中未计该部分自重，是偏安全的。每片主桁后锚固采用4根25预应力钢筋主体32预应力钢筋张拉控制力379KN。则K=F/P=2.72＞2。（三）、施工6＃时挂篮计算（4m节段）1、底模平台纵梁检算：1)、底模平台腹板下纵梁(：腹板纵梁承担着箱梁腹板混凝土荷载及底板倒角混凝土部分荷载及底模平台部分重量：一侧腹板及部分倒角混凝土荷载：G=95KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为2.1KN/m：G’=1.1×G＋2.0=107KN/m该重量由4根[36b纵梁承受则q＝26.7KN/m。计算模型：计算采用sap2000计算软件对纵梁建模检算；计算结果：最大弯矩M=88.3KN.m最大弯曲应力σmax=127MPa<{215MPa}；最大变形fmax=-10mm<L/400=13.1mm；由以上计算可知纵梁受力符合规范要求。支座反力（下横梁所受压力）：R前=57KN，R后＝52KN；2)、底模平台纵梁：混凝土底板下6根纵梁承担着箱梁底板混凝土荷载及底模平台的一部分重量：梁底板混凝土荷载：G=69KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及挂篮底模平台重量为7.5KN/m：G’=1.1×G＋7.5=83.5KN/m该重量由6根纵梁承受则q＝14KN/m。由于底板下的纵梁每根槽钢承受的荷载小于腹板下纵梁的荷载故底板下纵梁受力符合规范要求。2、箱梁翼缘纵梁计算：计算图示：一侧翼缘混凝土荷载：G=26.5KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及外滑梁、模板重量为11.1KN/m：q＝1.1×G＋11.1=40.3KN/m由两根纵梁[36b共同承担：计算结果：最大弯矩M=67.3KN.m最大弯曲应力σMAX=96.7MPa<{215MPa}；最大变形f=-8mm<L/400=13.1mm；R前=86KN，R后=80KN3、箱梁顶板纵梁计算：计算图示：A=2.6m2，由两根纵梁2[36B共同承担q’=2.6*25＝65KN/m砼超打重量按1.1计、施工荷载及内滑梁重量35.7KN/m：q=1.1×q’＋35.7=107.2KN/m每根槽钢承受的荷载为q=107.2/4=26.8KN/m计算结果：最大弯矩M=88.7KN.m最大弯曲应力σMAX=127MPa；最大变形f=-9mm；R前=115KN，R后=104KN4、底模平台后下横梁检算：挂篮浇注混凝土1＃块时后下横梁受力图示：后下横梁采用两根[36b型钢，抗弯截面模量：wx=703cm3腹板混凝土266.5KN/m底模及施工荷载3.6Kn/m底模纵梁3KN/m底板混凝土26.7KN/m计算结果：最大弯矩M=69.1KN.m最大弯曲应力σMAX=99.4MPa；最大变形f=-2(+1)mm；支座反力（吊带所受拉力）：R边=123KN，R中＝154KN。5、底模平台前下横梁检算：施工状态时，由于后横梁承担的荷载大于前横梁，而后横梁的支点间距小于前横梁，且前后横梁的型钢相同，故前横梁安全。挂篮浇注混凝土1＃块时前下横梁受力图示：前下横梁采用两根[36b型钢，抗弯截面模量：wx=703cm3腹板混凝土241KN/m底模及施工荷载3.3Kn/m底模纵梁2.7KN/m底板混凝土24.1KN/m计算结果：最大弯矩M=30KN.m最大弯曲应力σMAX=43.4MPa；最大变形f=-0.5(+0.1)mm；支座反力（吊带所受拉力）：R边=76KN，R中1＝220KN，R中2＝20KN。6、底模平台前、后吊挂检算：吊带中最大受力：283KN；。吊带采用φ32精轧螺纹钢，吊板采用厚36mm,φ51销孔的钢板；销轴φ50，材质为40Cr。吊带允许承受的拉应力为400KN>283KN；φ50销轴承受的剪应力：τ=Q/A=72MPa＜[315MPa];孔壁承压应力：σC=Njy/dt=157MPa＜[315MPa];6、底模平台前、后吊挂检算：吊带中最大受力：232KN；小于1号块吊带的拉力故此处吊带不需要再进行验算。7、前上横梁检算：计算图示：前上横梁承受荷载为前吊挂系统反力。前上横梁采用