四川钢结构桥挂篮结构计算书

PAGE12-市区大桥挂篮结构计算书1、工程概况桥主桥为68米+120米+68米三跨一联预应力混凝土连续刚构桥,桥长262.76m，桥宽25m，主墩为双肢实心墩,两岸各设一桥台。根据施工设计图要求，除两边跨各有一现浇段、主墩顶的0号块和箱梁合龙段外，其余块件全部采用挂篮悬臂浇筑的方式施工。主梁1号至4号块节段长度为3米，最大控制重量1号块273吨，主梁5号至8号块节段长度为3.5米，最大控制重量5号块256吨，主梁9号至15号块节段长度为4米，最大控制重量9号块226吨。结合施工图要求，本桥主梁采用自制三角斜拉式挂篮悬臂浇筑施工。2、计算基本资料2.1荷载系数有关荷载系数根据交通部颁发的的公路桥涵设计与施工规范，荷载系数取值如下：考虑箱梁砼浇筑时胀模、动力等因素的超荷载系数取1.05；混凝土浇筑时的动力系数取1.2；挂篮空载行走时冲击系数取1.3；浇筑混凝土和挂篮行走时抗倾覆稳定系数取2.02.2作用于挂篮的荷载a．箱梁混凝土荷载：浇筑箱梁的最大重量为273T，考虑浇筑混凝土时动力因素和挂篮施工安全方面的重要性，控制设计最大荷载为1.2×273＝328T；b．挂篮自重、施工机具及人群荷载：80Tc．风荷载：（当地气象资料提供）2.3荷载组合：荷载组合I：砼重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工机具和人群重荷载组合II：砼重量＋挂篮自重+风载荷载组合III：砼重量+挂篮自重+施工机具和人群重荷载组合IV：挂篮自重+冲击附加荷载+风载荷载组合I～II用于挂篮主要承重构件的强度和稳定性计算；荷载组合III用于刚度计算；荷载组合IV用于挂篮行走验算。3、荷载计算3.1挂篮自重计算：G自重＝860KN，详见挂篮设计图；3.2箱梁混凝土荷载计算：箱梁控制性块件相关数据表块件编号梁长(cm)梁方量(m3))重量(KN)腹板厚(cm))顶板厚(cm))底板厚(cm))梁高(cm)1#300105273702596633~67775#35098.7256702570477~51669#4008722645~702547350~37994、挂篮主纵梁在各种荷载组合下前端受力分析在计算挂篮主纵梁前端受力计算时，根据块长度和对应的混凝土重量及各种荷载组合情况下分别计算，找出作用在主纵梁前端上最不利的荷载组合，挂篮前端杆受力计算：挂篮自重G自重=G前上横梁+G前下横梁+G滑梁/2+G模板/2+0.6×G底平台=4.35+4.4+2.3+0.5×29+0.6×7.5=30.1t1号块G砼=(0.5+1.5)/5×273=109.2t5号块G砼=(0.5+1.75)/5×256=115.2t9号块G砼=(0.5+2)/5×226=113t由上述计算知，在荷载组合I情况下，挂篮在浇筑5号块时，主纵梁前吊杆受力最不利，单根主纵梁最大受力：Gmax=1.2×(G自重+G砼)/3=581KN箱梁混凝土计算图示（单位：cm，下同）5、挂篮主纵梁、斜拉带、立柱受力计算（未考虑主纵梁和斜拉带的自重）主纵梁受力计算图示（悬浇5号块时最不利）由计算图示可计算出：销轴处产生的竖向力N1=618KN主纵梁产生的轴向压力N2=638KN斜拉带产生的轴向拉力N3=889KN立柱产生的轴向压力N4=1353KN后锚产生的反力N5=684KN挂篮空载(前移)时挂钩反力为118KN主纵梁2[40b总体稳定性验算:主纵梁为压弯杆件,安装时先将立柱反顶120KN使主纵梁产生一个正弯矩，用钢板将立柱支垫密实，然后将支垫钢板分别与立柱和主纵梁的支承板焊接固定，这样可以使主纵梁在浇砼时接近一个轴向受压杆杆件,其自由长度L=870cm。设计中各类型钢力学性能表型号截面积A（mmm2）惯性矩Ix（mmm4）惯性矩Iy（mmm4）容许弯曲应力[[σ](Mpa)容许剪应力[ττ](Mpa)[20a28831780400001280000017090[36b680912651700004967000017090[40b830418644400006406000017090I45b1114033759000008954000017090I40b9407227810000069280000170902A=18208mm2,主纵梁杆件组合截面：Iy＇=2×（Iy+A×d2）＝2×（6406000+8304×1592）=432670000mm4＞2Ix，取弱轴Ix验算λ=L/[SQRT(Ix/2A)]=58.1，查表得出纵向弯曲系数φ1=0.83故单根主纵梁组焊成箱形时允许的最大压力Nmax=2A×φ1×[σ]=2×8304×0.83×170=2343KN＞N2=638KN，主纵梁局部稳定性验算[40b槽钢在组焊时，连接件间的最大距离为130cm，即单根槽钢的自由长度为130cm，A=8304mm2,Iy=6406000mm4，计算得出λ=46.8＜58.1。故主纵梁的总体稳定和局部稳定均满足受力要求立柱2[40b总体稳定性验算:立柱自由高度为4000mm，同主纵梁一样采用2[40b焊接箱形结构。2A=18208mm2,杆件组合截面Iy＇=432670000mm4＞2Ixλ=L/[SQRT(Ix/2A)]=26.7，查表得出纵向弯曲系数Φ1=0.9故单根立柱组焊成箱形时允许的最大压力Nmax＝2A×Φ1×[σ]＝2785KN＞N4＝1353KN立柱局部稳定性验算[40b槽钢在组焊时，连接件间的最大距离为120cm，即单根槽钢自由长度为120cm，A=8304mm2,Iy=6406000mm4λ=L/[SQRT(Ix/2A)]=43.2，查表得出纵向弯曲系数Φ1=0.889故单根立柱组焊成箱形时允许的最大压力Nmax＝2A×Φ1×[σ]＝2510KN＞N4＝1353KN故立柱的总体稳定和局部稳定均满足受力要求斜拉带、钢销受力验算：斜拉带采用2[36b槽钢焊接箱型截面，在轴向拉力作用下：σ=N/A=972000/（2×6809）=71.4Mpa＜[σ]=170MPa斜拉带满足受力要求Φ100钢销受力验算：钢销为双面受剪,材质为45号钢τ=972000/（2×7854）=61.9MPa＜[τ]＝120MPa斜拉带、钢销满足受力要求。6、前上横梁2I45b受力验算由图示（已考虑1.2动力系数）：支点外侧剪力Q＝48+64+27+135=274KN对应剪应力τ=274000/（2×11140）=12.3MPa＜[τ]＝90MPa支点处产生的负弯距M1=∑PL=48×3.16+91×0.67+135×0.41=268KN.m对应的应力σ＝My/I=268000000×225/675180000=89.3MPa＜[σ]=170Mpa端部挠度ω＝σL2/3Ey＝6.4mm＜L/400=8mm(型钢弹性模量E=206000N/mm2)前上横梁受力图示（浇筑9号块时最不利）上横梁两主纵梁之间最大正弯距：R右=656×160/702+581×111/702+123×103/702+61×153/702=272.7KNM2=272.7×1.21-160×0.75=210KN.m对应的应力σ=My/I=210000000×225/675180000=70MPa＜[σ]=170Mpa跨中挠度ω=σL2/12Ey=6.2mm＜L/400=17.6mm前上横梁满足受力要求。7、前下横梁2I45b受力验算前上横梁受力图示（浇筑9号块时最不利）为简化和偏安全计算，不考虑模板与横梁的叠加受力，以下计算同。由图示：支点间（L=150cm跨中）最大弯距为M=53KN.m相对应的应力σ=21.7MPa＜[σ]=170MPa挠度ω=0.1mm＜1500/400=3.75mm支点间（L=595cm跨中）最大弯距为M=114.7KN.m相对应的应力σ=51.6MPa＜[σ]=170MPa挠度ω=4.1mm＜5950/400=14.9mm前下横梁满足受力要求。8、后下横梁受力验验算由下横梁力学计计算图示可可计算出其其惯量矩：：Ix=2×（68009×45522+28883×100682+12665170000+1178044000）=96476900000mmm4后下横梁力学性性能计算图图示后下横梁受力图图示（浇筑1号块时最最不利）1）混凝土浇筑时：：支点间（L=22.42ccm跨中）最大弯距距为M=163KN.m相对应的应力σσ=19.77MPa＜[σ]=1700MPa挠度ω=0.0mm＜22420//400==6mm支点间（L=5505cmm跨中）最大弯距距为M=1944.5KNN.m相对应的应力σσ=23.5MPPa＜[σ]=1700MPa挠度ω=0.3mm＜50500/4000=12..6mm2）挂篮前移行走走时：挂篮空载前移时时跨中弯距距M=6177.7KKN.m下弦跨中应力σσ=74.88MPa＜[σ]=170MMPa上弦跨中应力σσ=40.55MPa＜[σ]=1700MPa挠度ω=21.1mm＜＜255000/4000=633.7mmm承载力满满足要求。上弦杆受压，需需对总体稳稳定性和局局部稳定性性进行验算算：总体稳定性验算算：后下横梁长255500mmm，上弦采用2[36b焊接接箱形结构构。2A=136118mm2,杆件组合合截面Iyy=2×（68099×22112+49677000）=6750500000mmm4λ=L/[SQRRT(Ixx/2A)]==114..5，查表表得出纵向向弯曲系数数Φ1=0.4778故上弦在满足整体体稳定性的的时最大容容许应力：：[σ]max＝Φ1××[σ]＝81.3MPaa＞40.55MPa总体稳定定性满足要要求。局部稳定性验算算[36b槽钢在组组焊时，连连接件间的的最大距离离为190cm，即即单根槽钢钢自由长度度为190cm，A=68009mm2,Iy==49677000mmm4λ=L/[SQRRT(Ixx/2A)]==70.3＜114..5局部稳定定性满足要要求。故后下横梁的承载载力、总体体稳定和局局部稳定均均满足受力力要求9、后上横梁受力验算后上横梁力学性能计计算图示后上横梁受力图示由下横梁力学计计算图示可可计算出其其惯量矩：：Ix=4×（22883××9002+178004000）=94121300000mmm4后上横梁梁在块件浇浇筑混凝土土时不受力力，仅在空空挂篮前移移行走时受受力，其每每端端部吊吊杆拉力为为挂篮底模模、底平台台重量之和和的1/4与后下横横梁重量一一半之和。支点处产生的负负弯距M1=PLL=4466.3KNN.m对应的应力σ＝＝My/II=47..4MPaa＜[σ]=1770Mpa端部挠度ω=σσL2/3Ey=2.1mmm＜L/4000=133mm下弦杆受压，需需对总体稳稳定性和局局部稳定性性进行验算算：总体稳定性验算算：后上横梁置于三三角挂篮的的立柱上，共共三个支点点，为验算算下弦的总总体稳定性性，计算时时不考虑中中间一个支支点，按外外侧两个支支点的间距距考虑其自自由长度，即即下弦杆自由由长度为1150000mm。弦杆杆采用2[20a焊接接箱形结构构。2A=57666mm2,杆件组合合截面Iyy=2×（28833×2202+12800000）=28166300000mm44λ=L/[SQRRT(Ixx/2A)]==68，查表表得出纵向向弯曲系数数Φ1=0.788故上弦在满足整体体稳定性的的时最大容容许应力：：[σ]max＝Φ1××[σ]＝132MPa＞＞47.4MPa总体稳定定性满足要要求。局部稳定性验算算[20a槽钢在组组焊时，下下弦连接件件间的最大大距离为1130cm，即即单根槽钢钢自由长度度为130cm，A=28883mm2,Iy==12800000mmm4λ=L/[SQRRT(Ixx/2A)]==61.77＜68局部稳定定性满足要要求。故后上横梁的承载力、总体稳定和局部稳定均满足受力要求10、挂篮行走走轨道锚点点间距确定定轨道计算和锚点点间距确定定：一套挂篮的6根根轨道采用I32b工字钢，由主纵梁梁计算数据据知挂篮行行走时挂钩钩反力为118KNN。挂篮前前移时，挂钩后方选选一最近处处锚固一组组分配梁，则则挂钩前方分分配梁与第第一组分配配梁的最大大间距L=850cm时，跨中最最大弯矩M=PLL/2=1118×8.5/2=250.7KN.m，最大应力σmax=My/I=121MPaa＞[σ]=170Mpa，最大挠挠度ω=σL2/12Eyy=22mm＜L/4000=222mm。即挂篮行行走过程中中，轨道需在行行走小车后后锚固两组分配梁梁就能满足足受力要求求。在实际际操作中，为为确保后锚锚的可靠性性，根据实实际情况，必必须保证小小车前后各各有两1组轨道锚锚固分配梁梁。11、主纵梁后锚计算算：后锚分配梁受力力图示由主纵梁计算知，悬悬臂浇筑第第5号块时，挂篮篮单根主纵纵梁后锚为为最不利状状态且P=684KN，选用2I32b作后锚分分配梁，假假定后锚力力全部由外外侧两根拉拉杆承载，内内侧两个拉拉杆仅为安安全储备，由由图示：支点处产生的负负弯距M1=PLL=1988.36KKN.m对应的应力σ＝＝My/II=1366.5MPPa＜[σ]=1770Mpa端部挠度ω=σσL2/3Ey=0.5mmm＜L/4000=1..5mm后锚分配梁满足足要求。1