某特大桥挂篮计算书

PAGEPAGE18挂篮计算书1、挂篮概述该挂篮为棱形挂兰，主要包括棱形架、上横梁、平联、下横梁（底模）、纵梁（底模），悬吊系统、行走系统、锚固系统以及模板系统五大部分,总重量约为80ｔ。挂兰在悬浇时，根据试验数据，控制浇注标高符合要求。2、挂篮设计验算参数2．1设计参数确定⑴荷载参数①、箱梁荷载：取最大施工载荷1号块（211.5t，长3米）、5号块（213.3t，长为3.5米）、16号块（150.3t，长为4.5米）进行计算。②、模板及挂篮自重：约计80t。③、施工荷载：50kg/m2。④、风荷载：800Pa。⑵荷载系数①、砼超载系数：k1=1.05②、挂篮空载纵移时的冲击系数k2=1.3：安全系数k4=2.5③、浇筑砼时的动力系数k3=1.22．2荷载组合荷载组合Ⅰ：砼自重＋动力附加荷载＋模板自重＋人群荷载和机具设备重；荷载组合Ⅱ：砼自重＋模板自重＋人群荷载和机具设备重；荷载组合Ⅲ：挂篮自重＋冲击附加荷载＋风载荷载组合Ⅰ用于挂篮承重系统强度及稳定性计算；荷载组合Ⅱ用于刚度计算；荷载组合Ⅲ用于挂篮行走计算。3施工控制计算3．1计算原理①纵梁计算：先得荷载由模板分配至纵梁上，将横梁与纵梁的连接部门简化为铰节来分别验算其强度及刚度。②横梁计算：将纵梁传至横梁上的荷载，临时荷载等按工况对纵梁进行强度、刚度验算。③上横梁计算：将前吊点传至上横梁的荷载按工况对横梁进行强度、刚度验算。④棱形架计算：将上横梁传至棱形架的荷载按工况对棱形架进行强度、刚度验算。⑤悬吊系统计算：将下横梁传至悬吊的荷载按工况对吊杆进行强度验算。⑥对挂篮走行进行计算：对挂篮整体走行的安全性验算。3．2各部位详细计算3．2．1纵梁计算（砼浇注100％）纵梁承受底板、腹板砼荷载、模板荷载、纵梁自重、以及人群荷载和机具设备荷载，顶板、翼板砼荷载由上滑梁承受荷。为确保安全的同时，简化计算，横梁强度及刚度均荷载组合Ⅰ进行计算，各支撑点作铰接处理。在砼浇注阶段，各横梁分配砼荷载、横梁自重荷载、模板荷载、人机荷载分别为：纵梁自重20吨；模板荷载5吨；人群机具荷载2吨进行计算。1、3米梁段的砼荷载：腹板砼体积：V=2××3×0.7=48.9m3底板砼体积：V=×3×5.1+0.3×0.3×3=17.7m3∑V1=48.9+17.7=66.6m3Q1=66.6×25+270=1935KN2、3.5米梁段的砼荷载：腹板、底板砼体积：V2=2××3.5×0.7+×3.5×5.1+0.3×0.3×3.5=47.6+17.5=65.1m3Q2=65.1×25+270=1898KN3、4.5米梁段的砼荷载：腹板、底板砼体积：V3=2××4.5×0.5+×5.5×4.5+0.3×0.3×4.5=36.4m3Q3=36.4×25+270=1180KN纵梁受力如下图所示：A、求荷载Q（砼超载系数k1=1.05动力系数k3=1.2）Q1 ＝k3×(k1×1935+14)＝1.2×(1.05×1935+14)＝2454KNQ2 ＝k3×(k1×1898+14)＝1.2×(1.05×1898+14)＝2408KNQ3 ＝k3×(k1×1180+14)＝1.2×(1.05×1180+14)＝1504KNB、求均布荷载qq1 ＝Q1/3＝2454KN/3=818KN/mq2 ＝Q2/3.5＝2408KN/3.5=688KN/mq3 ＝Q3/4.5＝1504KN/4.5=334KN/mC、求弯矩 Mmax1 ＝q1cb(d+cb/2l)/l＝818×3×3.5×[0.5+3×3.5/(2*5.5)]÷5.5＝2271.4KN.mMmax2 ＝q1cb(d+cb/2l)/l＝688×3.5×3.25×[0.5+3.5×3.25/(2*5.5)]÷5.5＝2182KN.mMmax3 ＝q1cb(d+cb/2l)/l＝334×4.5×2.75×[0.5+4.5×2.75/(2*5.5)]÷5.5＝1221.2KN.mD、跨中应力计算跨中抗弯模量Wx(模型如图)，将纵梁当梁单元算，取上下弦杆进行计算：Wx=(+)/2=(+)/2=1113cm3跨中弯应力：σ＝M1/W＝2271400/（19×1113）＝107.4Mpa＜[σw]=145Mpa跨中抗弯满足要求。E：支点应力计算：RA=×(12b2L-4b3+ac2)=×(12×22×5.5-4×23+3.5×32)=481.5KNRB=qc-RA=810.7×3-481.5=1950.6KNMB=RAL-qcb=481.5×5.5-810.7×3×2=2215KN.m抗弯模量Wx：1、δ20mm钢板组合抗弯模量Wx：IX===972cm4A=2×18=36cm2Wx===432cm32、[20槽钢组合抗弯模量Wx：Wx===466cm33、组合构件抗弯弯模量Wx：Wx=432++466==898cm3支点弯应力：σw=M/W=1166600//898==130Mpa<[1145]MMpa支点剪应力：τ=QB/A==10..3Mppa<[85]]Mpaσmax=±=10..3+1330=1440.3Mpa<[1145]MMpa支点应力满足要要求。F：刚度验算（跨跨中）f1 =q1cb[((4l-4bb2/l-cc2/l)xx-4x3/l]/(244EI)=123.4×33×2×[[(4×55.5-44×3.552/5.55-32/5.55)×2..75-44×2.7753/5.55]/(224×2006×13315666×19))<10mmf2 =qcb[(4l--4b2/l-cc2/l)xx-4x3/l]/(244EI)=106.6×33.5×33.25××[(4××5.5--4×3..252/5.55-3.552/5.55)×2..75-44×2.7753/5.55]/(224×2006×13315666×19))<10mmf3 =q3cl3[[8-4××(c/ll)2+(c//l)33]/(3884EI))=65.3×44.5×55.53×[8--4×(44.5/55.5)22+(4..5/5..5)3]/(3384×2206×11315666×199)<10mm刚度满足要求3.2．2下横横梁计算下横梁承受横梁梁自重、纵纵梁传递下下来的集中中荷载等作作用进行计计算，纵梁梁受力模型型简化为如如下图所示示：从纵梁受力分析析得出，下下横梁最大大荷载为183..9吨进行计算算，下横梁梁要求有足足够大的刚刚度，才能能保证底模模锚固的要要求。下横横梁受力如如下图所示示：A、求荷载Q（纵纵梁传递载载荷、自身身载荷）Q ＝183.9++2.6＝186.5tB、求均布荷载qq(根据梁形形分布来分分配横梁受受力)q1 ＝27%*Q/55.1＝9.9t/mmq2=qq3=36..5%*QQ/0.77 =97.25t//mC、最为不利的是是两边跨，求边跨弯矩，q1对边跨的影响太小可以不计 Mmax ＝q22cb(dd+cb//2l)/ll＝97.25×00.7×11.15××(0.55+0.77×1.115/2××2)/22＝27.5t..mD、求抗弯模量WWxWx＝1766×2==35322cm33E、求弯应力σ＝M/W＝27.5t.mm/35322cm33＝78Mpaa＜[σ]=1145Mpa抗弯满足要求。F：刚度验算f =qcb[(44l-4bb2/l-cc2/l)((d+cbb/l)--4(d++cb/ll)3/l]/(244EI)=97.25×00.7×11.15××[(4××2-4××1.155×1.115/2--0.7××0.7//2)×((0.5++0.7××1.155/2)--4×(00.5+00.7×11.15//2)3/2]//24/2206/7704400=0.77mm<<L/4000=5mmm刚度满足要求3.2．3上横横梁计算上横梁承受自重重、吊杆传传递来的集集中荷载等等作用进行行计算，斜斜撑梁受力力模型简化化为如下图图所示：底模吊杆荷载QQ1=1889吨、侧侧模及内模模吊杆荷载载Q2=337吨,上横梁自自重3吨进行计算算。斜撑梁梁受力如下下图所示：：A、求荷载P底模传递荷载 P1 ＝189//4＝37.25t 侧模及内模传递递荷载 P2 ＝37/44＝9.25tB、求弯矩 底模吊杆产生的的弯矩： M1=P1×00.67==37.225×0..67=224.966t.m （外侧） M2=P1×11.33==37.225×1..33=449.555t.m （内侧） 外模及内模产生生的弯矩：： M3=P2×11.22==9.255×1.222=11.229t..m （外侧） M4=P2×11.58==9.255×1.558=144.62t.m （内侧） 最大弯矩： MMAX1=M11+M3=24..96+111.299=36.225t..mMMAX2=M22+M4=49..55+114.622=64.117t..m 取最大值M=664.177t.mC、求抗弯模量WWxWx＝2342×2==46844cm33D、求弯应力σ＝M/W＝64.17t..m/46684cmm3＝136.9MMpa＜[σ]=1140Mpa抗弯满足要求。E：刚度验算 底模吊杆产生的的变形（中中部）：f1=P1×aa×l2×[3--4×(aa/l)22]/(224×E××I) =37.5×11.33××6.1662×[3--4×(11.33//6.166)2]/(224×2006×933480)) =11.52mmmf2=—P1××m×l22/(8××E×I)) =—37.5×0..67×66..1662/(8××206××934880) =—6.2mm 侧模及内模吊杆杆产生的变变形（中部部）：f3=P2×aa×l2×[3--4×(aa/l)22]/(224×E××I) =9.25×11.58××6.1662×[3--4×(11.58//6.166)2]/(224×2006×933480)) =3.3mmf4=—P2××m×l22/(8××E×I)) =—9.25×1..22×66.1622/(8××206××934880) =—2.8mm中部最大变形量量为： f=f1＋f22＋f3＋f4=111.522-6.22+3.33-2.88=5.882mm<L//400==15.44mm刚度满足要求3.2．4棱形形架计算棱形架承受自重重、上横梁梁传递来的的集中荷载载等作用进进行计算，棱棱形架受力力模型简化化为如下图图所示：上横梁作用力为为185..2吨进行计算算。单片棱棱形架受力力为185..2/2==92.66如下图所所示： 从受力图分析可可以看出，N1、N3、N5为受压杆杆件，N2、N4为受拉杆杆件。最大大受拉杆N4，作用力力为89.44t，最大受受压杆N1，作用力力为81t。我们先对对压杆进行行验算，然然后对拉杆杆进行验算算。3．2．4．1压杆强度及稳定定性计算A、杆件长细比的计计算 Ix=81444.2×22=162288.44 Iy=336..3×2++55.11×12..82×2=1187277.8 Imin=Ix<Iyy==12.16=1×585÷122.16 =48 λ<660 此类压杆件为小小柔度压杆杆，其临界界应力接近近材料的屈屈服极限。 B、强度验算：σ =P/A=811t/(555.1××2cm2) =73.5Mppa<<1334Mppa满足要求3．2．4．2拉杆强度计算σ =P/A=899.4t//(55..1×2ccm2) =74.3MMpa<1134MMpa满足要求3.2.4.33菱形架销销轴计算σ==*=197.177/2=998.6Mpa≤[σ]=1226Mpaa3.3挂篮前前行安全性性计算挂篮行走过程中中,分别计算算纵行轨道道、棱形架架、前支点点、后支点点、滑道梁梁受力是否否满足要求求。行走状态受力模模式如下图图所示：挂篮走行时，棱棱形架仅承承担底模、侧侧模、内模模以及滑道道梁的重量量。棱形架架、前支点点和底模平平台的受力力工况对比比施工时小小得多，在在此就不对对棱形架、前前支点和底底模平台各各杆件进行行验算了。 受力如图所示：：底模、底底架、侧梁梁滑道梁共共计F=400T。 第一种工况为走走行的初始始状态，第第二种工况况为走行的的终了状态态，很显然然，终了状状态时，各各种杆件受受力最大。3．3．1对滑道梁进行验验算（受力力图如下）A、求荷载Q（k22=1.3）Q1 ＝k2××40＝52B、求均布荷载qqq1 ＝Q1/4.3＝52/4.3t/m =12.1tt/mC、求弯矩 Mmax ＝q11cb((d+cbb/2l)/ll＝12.1×4..5×2..45×[[5.5++4.3××2.455/(2××9.8))]÷9..8＝7