m连续梁桥挂篮设计方案计算说明书

第14页共30页40+64+40m连续梁挂篮主要吊挂件强度计算书图号：编号：编制：校对：审核:批准：中铁五新集团有限公司2012年3月第1章设计计算说明1.1设计依据①、客户提供的（40+64+40m专桥无轧轨道预应力混凝土连续梁图）；②、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；③、《路桥施工计算手册》； ④、《结构力学》、《材料力学》；=5\＊GB3⑤、《机械设计手册》；=6\＊GB3⑥、《铁路桥涵施工技术规范》(TB10203-2002）⑦、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000）

1。2挂篮结构40+64+40m连续梁三角型挂篮模板主要由主桁系统、走行锚固系统、导向系统、前上横梁系统、底篮系统、模板系统等组成.1.3挂篮设计1。3。1主要技术参数①、砼自重G＝26kN/m3；②、钢材的弹性模量E＝210GPa;③、材料容许应力:牌号许用正应力［σ]许用弯曲应力[σw］许用剪切应力［τ］Q235205MPa205MPa125MPaQ345310MPa310MPa180MPa40Cr470MPa480Mpa280MpaPSB830700Mpa 1。3。2挂篮构造 挂篮采用三角形挂篮，挂篮的前横梁由2工45a工字钢组成，底篮前、后横梁由双工36b的工字钢组焊组成,腹板下纵梁采用工25a工字钢,底板下纵梁采用工25a工字钢,吊杆采用φ32精轧螺纹钢。1。3。3挂篮计算设计荷载及组合①、荷载系数考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.05;挂篮空载行走时的冲击系数1。3；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2。0;挂篮正常使用时采用的安全系数为1。2。活载分项系数:1。5恒载分项系数：1.2②、作用于挂篮的荷载1、箱梁荷载：取1#块、2#块、3＃块、4＃块分别计算根据箱梁截面受力特点,划分箱梁各节段断面如图所示：通过建立箱梁各节段三维模型并查询各段体积，计算箱梁断面内各段重量如下表所示段号1#块(3m)2#块（3。25m）3#块（3。5m)4#块(4.25m）备注=1\*GB3①96。6KN104.7KN112.7KN136。9KN校核外模导梁=2\＊GB3②315.5KN304.7KN292。3KN284.9KN校核腹板下纵梁=3\*GB3③187.5KN203．1KN218。8KN265.6KN校核内模导梁=4\＊GB3④289KN292KN290KN323。4KN校核底板下纵梁恒载分项系数K1=1.2;活载分项系数K2=1。5.作用于主桁上箱梁荷载最大按145t计算；施工机具及人群荷载：2.5kPa；倾倒混凝土产生的荷载：2KPa振捣混凝土产生的荷载：2KPa③、荷载组合荷载组合I:混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重人群和机具荷载;荷载组合II:挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合I用于主桁承重系统强度和稳定性计算;荷载组合II用于挂篮系统行走计算。1。3.4内力符号规定轴力：拉力为正,压力为负；应力：拉应力为正，压应力为负；其它内力规定同结构力学的规定。第2章挂篮底篮及吊杆计算2。1。1腹板下面纵梁的计算一、浇注1#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为:q1＝315。5×1.05×1。2/(3×0。8)=165。63KN/m22）、除侧模外，模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q2＝2.5×1.2＝3KN/m23）、人群及机具荷载为：q3＝2.5×1.5＝3.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为:q4=（2＋2）×1。5＝6KN/m25）、纵梁自重为：W2=0。38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0。15m）：W1＝(q1＋q2＋q3＋q4)×0.15=26.76KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401。4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由材料力学求解器求得浇注1＃块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为:其支座反力Ra＝49。89KN、Rb＝32.33KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax＝70.41N。mσw＝Wmax/Wx＝70.41×106/401。4×103＝175。4Mpa＜［σw]＝205MPa满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax＝17.8mm〈5120/400=12。8mm不满足要求二、浇注2＃块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为：q1＝304。7×1。05×1。2/3。25×0.8=147.7KN/m22）、除侧模外，模板重量按2。5KN/m2计，模板载荷为：q2＝2.5×1。2＝3KN/m23）、人群及机具荷载为：q3＝2.5×1.5＝3.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2＋2）×1。5＝6KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0。15m）：W1＝（q1＋q2＋q3＋q4）×0。15=24。06KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件,其截面特性参数如下：Wx=401。4cm3，Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示:由 材料力学求解器得浇注2＃块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下:1)、剪力图为:其支座反力Ra＝46。71KN、Rb＝33.43KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax＝67。59KN。mσw＝Wmax/Wx＝67.59×106/401.4×103＝168.38Mpa＜［σw]＝205MPa满足要求3)、挠度图为：其最大挠度fmax＝17.3mm＞5120/400=12。8mm不满足要求三、浇注3#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为：q1＝292。3×1。05×1.2/3.5×0。8=131.5KN/m22）、除侧模外，模板重量按2。5KN/m2计，模板载荷为:q2＝2。5×1.2＝3KN/m23)、人群及机具荷载为:q3＝2。5×1。5＝3.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为:q4=(2＋2）×1.5＝6KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0.15m）：W1＝（q1＋q2＋q3＋q4)×0。15=21.64KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示:由 材料力学求解器得浇注3＃块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下:1）、剪力图为：其支座反力Ra＝43.35KN、Rb＝34.2KN2)、弯矩图为:其最大弯矩Wmax＝64KN。mσw＝Wmax/Wx＝64×106/401。4×103＝159.44Mpa＜[σw］＝205MPa满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax＝16。5mm＞5120/400=12。8mm不满足要求四、浇注4＃块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q单侧腹板混凝土荷载为:q1＝284.9×1。05×1.2/4。25×0.64=131。97KN/m22）、除侧模外，模板重量按2。5KN/m2计,模板载荷为：q2＝2。5×1。2＝3KN/m23）、人群及机具荷载为：q3＝2。5×1.5＝3.75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为:q4=（2＋2）×1.5＝6KN/m25）、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6)、腹板处纵梁上的均布荷载为（腹板下布置6条纵梁，间距均布约为0.15m）:W1＝（q1＋q2＋q3＋q4)×0。15=21.7KN/m2、受力分析 腹板下纵梁采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401。4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由 材料力学求解器得浇注4＃块时腹板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为：其支座反力Ra＝45.91KN、Rb＝48。12KN2）、弯矩图为:其最大弯矩Wmax＝70.25KN.mσw＝Wmax/Wx＝70。25×106/401。4×103＝175.01Mpa＞［σw］＝205MPa满足要求3）、挠度图为:其最大挠度fmax＝18。5mm＞5120/400=12.8mm不满足要求2。1。2底模下普通纵梁的计算`一、浇注1#块时1、载荷计算1）、混凝土荷载q底板混凝土荷载为：q1＝289×1。05×1。2/(3×5.1)=23。8KN/m22）、模板重量按2。5KN/m2计，模板载荷为：q2＝2。5×1.2＝3KN/m23）、人群及机具荷载为：q3＝2。5×1.5＝3。75KN/m24）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2＋2)×1.5＝6KN/m25)、纵梁自重为：W2=0。38KN/m 6）、底板处纵梁上的均布荷载为（底板下布置6条纵梁，间距均布约为0。65m）:W1＝（q1＋q2＋q3＋q4)×0。65=23。7KN/m2、受力分析 底板下型钢采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401。4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示:由材料力学求解器求得浇注1#块时底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为:其支座反力Ra＝44。3KN、Rb＝28.8KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax＝62。5KN.mσw＝Wmax/Wx＝62.5×106/401。4×103＝155。7Mpa〈[σw]＝205MPa满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax＝15.8mm＞5120/400=12。8mm不满足要求二、浇注4＃块时1、载荷计算1)、混凝土荷载q底板混凝土荷载为：q1＝323。4×1。05×1.2/4.25×5。26=18.22KN/m22）、模板重量按2.5KN/m2计，模板载荷为：q2＝2.5×1.2＝3KN/m23）、人群及机具荷载为：q3＝2.5×1。5＝3。75KN/m2）、倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：q4=（2＋2）×1.5＝6KN/m25)、纵梁自重为：W2=0.38KN/m6）、底板处纵梁上的均布荷载为（底板下布置6条纵梁,间距均布约为0。65m）：W1＝(q1＋q2＋q3＋q4）×0。65=20.1KN/m2、受力分析 底板下型钢采用材质为Q235的工25a工字钢组焊件，其截面特性参数如下：Wx=401.4cm3,Ix=5107cm4其受力示意图如下图所示：由材料力学求解器求得浇注4＃块时底板下纵梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图为:其支座反力Ra＝42.6KN、Rb＝44。8KN2）、弯矩图为:其最大弯矩Wmax＝65.2KN。mσw＝Wmax/Wx＝65。2×106/401.4＝162。4Mpa<[σw]＝205MPa满足要求3)、挠度图为：其最大挠度fmax＝17。1mm＞5120/400=12.8mm不满足要求2。1.3底篮后横梁受力验算模板、支架按2.5kN/m2计，人群及机具荷载按2.5kN/m2计，倾倒和振捣混凝土荷载按4。0kN/m2计,由底篮纵梁计算可知,浇注1#块时底蓝后横梁受力最大，后横梁约承受箱梁60％的荷载。其受力简图如下：其中：P7-P13为浇注1＃块时底板下普通纵梁作用在后横梁上支座反力(44.3KN）;P1-P6,P14-P19为浇注1＃块时腹板下纵梁作用在后横梁上支座反力(49。89KN）后横梁采用双工36b工字钢组焊加工，其力学参数如下：截面面积A=167。28cm2截面惯性矩Ix=33148cm4抗弯截面模量Wx=1841.6cm3由材料力学求解器计算得浇注1＃块时底篮后横梁剪力图、弯矩图、挠度图如下所示1）剪力图其支座反力：RA=302。4KNRB=302。4KN2）弯矩图其最大弯矩Wmax＝211。8KN.mσw＝Wmax/Wx＝211。8×106/1841.6×103＝115Mpa<［σw]＝205MPa满足要求3）挠度图其最大挠度fmax＝2。12mm<4400/600=7.33mm满足要求2。1。4底篮前横梁受力验算模板、支架按2。5kN/m2计，人群及机具荷载按2。5kN/m2计,倾倒和振捣混凝土荷载按4。0kN/m2计，由底篮纵梁计算可知，浇注4#块时底篮前横梁受力最大，前横梁约承受箱梁51％的荷载。其受力简图如下：其中：P7-P13为浇注4#块时底板下普通纵梁作用在前横梁上支座反力（44.8KN);P1-P6，P14-P19为浇注4#块时腹板下纵梁作用在前横梁上支座反力(48.26KN)前横梁采用采用双工36b工字钢组焊加工，其力学参数如下:截面面积A=167。28cm2截面惯性矩Ix=33148cm4抗弯截面模量Wx=1841.6cm3截由材料力学求解器计算得浇注4#块时底篮前横梁剪力图、弯矩图、挠度图如下所示剪力图其支座反力:RA=292.7KNRB=292.7KN弯矩图其最大弯矩Wmax＝205。KN。mσw＝Wmax/Wx＝205。17×106/1841.6×103＝111。4Mpa〈［σw]＝205MPa满足要求3）挠度图其最大挠度fmax＝1.89mm〈4400/600=7。33mm满足要求2。1。5挂篮内导梁受力验算：内导梁在挂篮施工中承受箱梁顶部混凝土、内模自重的结构，采用双拼[32b槽钢加工,其截面特性如下：Wx＝1007cm3，Ix＝16105。6cm4作用于内导梁上载荷如下：1、浇注1＃块时内模顶部混凝土载荷为：112.7KN2、浇注4＃块时内模顶部混凝土载荷为：290KN3、内模载荷为：80KN;4、导梁载荷为:0。86KN/m一、浇注1号块时:1号块梁长3m，内导梁上作用的荷载主要通过内模背架传递至内导梁，其受力简图如下:其中：P6为内模自重作用于导梁的载荷；P1、P2、P3、P4、P5为箱梁顶部混凝土及内模自重作用于导梁的载荷；W1为导梁自重。P1=P2=P3=P4=112.7×1。05×1。5）/(4×2）=22.1KNW1=0.86KN/m由材料力学求解器计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1)、剪力图其支座反力Ra＝52.16KN、Rb＝40。5KN图为：其最大弯矩Wmax＝59。76KN.mσw＝Wmax/Wx＝56.76×106/1007×103＝56.36Mpa〈［σw］＝205MPa满足要求3)、挠度图为:其最大挠度fmax＝4.8mm<5000/400=12。5mm满足要求二、浇注4号块时:4号块梁长4。25m，内导梁上作用的荷载主要通过内模背架传递至内导梁，其受力简图如下：其中：P1、P2、P3、P4、P5、P6为箱梁顶部混凝土及内模自重作用于导梁的载荷;W1为导梁自重。P1=P2=P3=P4=（290×1。05×1.5)/（4×2）=57。9KNW1=0.86KN/m由材料力学计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图其支座反力Ra＝136KN、Rb＝99.26KN2)、弯矩图为:其最大弯矩Wmax＝161。3KN.mσw＝Wmax/Wx＝161。3×106/1007×103＝160.2Mpa<[σw］＝205MPa满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax＝13.15mm〈5000/400=12。5mm满足要求2.1。6挂篮外导梁受力验算:外导梁主要承受箱梁翼缘处混凝土重量及外模重量，采用双拼［36b钢加工，其截面特性如下：Wx＝1405。8cm3，Ix＝25303。4cm4作用于外导梁上载荷如下：1、浇注1#块时顶部翼缘处混凝土载荷为：96.6KN2、浇注4＃块时顶部翼缘处混凝土载荷为：289KN3、单侧外模重：50KN；4、导梁载荷：1。07KN/m一、浇注1号块时：1号块梁长3m，外导梁上作用的荷载主要通过外模背架传递至外导梁,其受力简图如下：其中：P6为外模自重作用于导梁的载荷；P1、P2、P3、P4、P5为箱梁翼缘处混凝土及外模自重作用于导梁的载荷；W1为导梁自重。为简化计算，假设翼缘板混凝土重量及模板重量由靠腹板内侧外导梁承受，则：P5=50/5=10KNP1=P2=P3=P4=(96。6×1.05×1.5)/4+50/5=48KNW1=1.07KN/m由材料力学求解器计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下:1）、剪力图其支座反力Ra＝122.4KN、Rb＝80。29KN2）、弯矩图为：其最大弯矩Wmax＝151。4KN.mσw＝Wmax/Wx＝151.4×106/1405。8×103＝107.7Mpa<［σw］＝205MPa满足要求3)、挠度图为：其最大挠度fmax＝8。7mm〈5300/400=13.25mm满足要求二、浇注4号块时：4号块梁长4。25m，外导梁上作用的荷载主要通过外模背架传递至外导梁，其受力简图如下:其中：P1、P2、P3、P4、P5为箱梁翼缘处混凝土及外模自重作用于导梁的载荷；W1为导梁自重。为简化计算，假设翼缘板混凝土重量及模板重量由靠腹板内侧外导梁承受，则:P1=P2=P3=P4=P5=(289×1.05×1。2）/5=72。8KNW1=1.07KN/m由材料力学求解器计算软件求得导梁的剪力图、弯矩图、挠度图如下：1）、剪力图其支座反力Ra＝192.9KN、Rb＝176.8KN2)、弯矩图为:其最大弯矩Wmax＝249。6KN。mσw＝Wmax/Wx＝249。6×106/1405。8×103＝177.6Mpa<［σw]＝205MPa满足要求3）、挠度图为：其最大挠度fmax＝14.7mm<5300/400=13.25mm满足要求三、挂篮空载前移时：挂篮前移4.25m时导梁受力处于最不利情况，其主要承受外模重量，受力简图如下图所示挂篮空载前移时，导梁仅承受模板自重，其强度无需进行校核。主要校核其刚度变形情况。其中：P1、P2、P3、P4、P5为外模自重作用于导梁的载荷；P1=P2=P3=P4=P5=50/6=1-KNW1=1。07KN/m由结构力学计算软件求得导梁空载前移4。25m时挠度图如下所示：其最大挠度fmax＝24。16mm〈10400/400=26mm满足要求2。1.7吊杆（精轧螺纹钢)/吊带(Q345） 1）、前吊杆所承受的最大支点反力为292。7kN,采用吊带时，其应力为：σb＝N/A＝292。7/3400=86MPa 其安全储备为：K=315/86=3.66>1。52）、后吊杆所承受的最大支点反力为302.4kN，采用吊带时，其应力为：σb＝N/A＝302。4/2760=109。5MPa 其安全储备为：K=315/109。5=2.87〉1.5 由上述计算可知，底篮前、后横梁的吊带强度安全储备均满足要求。2.1。8挂篮前横梁受力验算：由以上计算可知，挂篮前横梁在浇注4#块时承受的载荷最大，其浇注4#块时受力简图如下：其中:P1、P6为浇注4＃块时挂篮外导梁前端吊杆作用于前上横梁的载荷（192。9KN））；P2、P5为浇注4#块时底篮前横梁外侧吊杆作用于前上横梁的载荷(292。7KN）；P3、P4为浇注4＃块时挂篮内导梁前端吊杆作用于前上横梁的载荷(136KN）；W1为前上横梁自重(1.6KN/m）。前横梁采用双工45a工字钢组焊加工，其截面力学参数如下：截面面积A=204.8cm2截面惯性矩Ix=64482cm4抗弯截面模量Wx=2865。8cm3由材料力学求解器求得浇注4＃块时前上横梁剪力图、弯矩图、挠度图如下所示1）剪力图支座反力：Ra＝Rb=433.68KN2)弯矩图其最大弯矩Wmax＝288.97KN.mσw＝Wmax/Wx＝288。97×106/2865.8×103＝100.8Mpa〈［σw］＝205MPa满足要