主桥挂篮计算书

.z.一、工程概况及计算依据1.1、工程概况机场高速公路包含主线、东、西集散车道，均跨越淮河新河相交，本次施工的桥梁为东、西集散车道跨淮河新河大桥。东集散车道跨淮新河桥梁墩号、桩号围：Pe13～Pe16，K4+026.57～K4+226.57；西集散车道跨淮新河桥梁墩号、桩号围：Pw13～Pw16，K4+026.54～K4+226.54，桥梁构造采用单箱单室斜腹板预应力混凝土箱梁，桥梁全宽15.5m，中墩及边墩顶梁高为5.4m、2.7m，变高梁以腹板斜率不变，变底板宽度来实现。主要施工工艺：箱梁采用对称悬臂浇筑法施工，边跨现浇段搭设支架浇筑，先边跨合拢再中跨合拢。上部构造主梁为预应力混凝土变截面箱梁，跨径组合54+92+54m。中支点梁高5.4m高跨比1/17.04；跨中梁高2.7m，高跨比1/34.07。箱梁高度按2次抛物线线形变化，边跨与中跨梁高对称。桥梁截面为单箱单室斜腹板箱型截面，箱梁顶板宽15.2m，设置单向2%横坡；底板横向为平坡。截面尺寸：顶板厚28cm；底板厚30～80cm；腹板厚45～85cm；悬臂板长度3.7m，挑臂根部厚55cm。在墩顶及中跨跨中设置横梁。箱梁节段长度0*块为12.0m，其它节段长度3×3.0m+4×3.5m+4×4.0m，共11节段。合拢段长2.0m。全桥共设1个主跨合拢段和2个边跨合拢段。各节段梁体参数表节段编号边跨现浇段合拢段11*10*9*8*7*节段长度〔cm〕6.882.04.04.04.04.03.5节段重量〔t〕248.051.1102.43103.42104.16114.24113.71节段编号6*5*4*3*2*1*0*节段长度〔cm〕3.53.53.54.03.03.03.0节段重量〔t〕121.17126.71133.05119.65125.36131.49690.991.2、计算依据1、机高速东西集散车道跨淮河新河大桥施工图纸〔第二册〕；2、我单位积累的成熟技术、科技成果、施工方法以及从事类似工程的施工经历；3、"公路桥涵施工技术规"〔G/TF50-2011〕；4、"公路工程施工平安技术规程"〔JTJ076-95〕；5、"路桥施工计算手册"人民交通；6、"公路钢木构造设计规"(JTJ025-1986)。1.3、计算荷载参数取值1、施工人员、施工料具运输、堆放荷载：①计算模板及直接支撑模板的小棱时，取2.5KN/m2；②计算直接支撑小棱的梁或拱架时取1.5KN/m2；③计算支架立柱及支承拱架的其它构造构件时取1.0KN/m2；2、振捣荷载2.0KN/m2；3、模板、支架自重：0.750KN/m2；4、钢筋混凝土容重取：；5、钢材弹性模量取：；6、A3钢力学性能：轴心应力；弯曲应力；剪应力(其容许应力按临时构造组合Ⅰ提高1.3倍)；4、计算模型本工程采用三角桁架片组成的三角挂篮，挂篮按最重节段4*重量为1330.5KN进展设计，其主要技术指标见。挂篮设计参数表项目设计参数设计承载能力〔吨〕180挂篮总重〔吨〕48挂篮自重最重悬浇梁段重量比值0.36挂篮主桁平安系数2.5挂篮承重时抗倾覆平安系数＞2.0挂篮行走时抗倾覆平安系数＞2.0挂篮前吊杆最大变形量〔mm〕5.3挂篮主承重桁架弹性挠度〔mm〕9.0挂篮累计最大变形量〔mm〕14.3本桥挂篮采用三角桁架式挂篮，挂篮主要由主桁三角架及连接器、底模系统、侧模系统、模系统、横梁系、悬吊系、支垫梁及轨道梁等组成。〔1〕、主桁三角架：由主桁三角桁架由立柱、斜拉杆、主梁组成。主梁由2根[40b型钢加工而成，共长11.0m，是挂篮主要的承重构造。挂篮两根主梁之间设有平联、斜联，以减少负荷后侧向变形，增加整体稳定性。每片主桁立柱由2根[32b型钢加工而成，长420cm，销孔间距为425cm。斜拉杆采用[22b型钢加工而成，前斜拉杆销孔间距为641cm、后斜拉杆销孔间距为560cm、，立柱横联采用由[12焊接而成的刚性桁架。立柱、斜拉杆及主梁构成三角桁架，共同承受主桁前、后横梁传给的外荷载。主梁与立柱之间采用底座连接、斜拉杆为销轴连接。〔2〕、横梁系由前、后上横梁；前、后下横梁组成，横梁由2[36b槽钢和2[40b加工而成。前、后上横梁固定在主桁架上，底模系统固定在前、后下横梁上，前下横梁通过吊杆吊于前上横梁上，后下横梁由双头螺杆锚固在已经浇筑好的梁段上。〔3〕、悬吊系是挂篮的升降系统，位于挂篮的前部，其作用是悬吊和升降底模、侧模、模和工作平台等，以适应悬臂段高度的变化。由吊杆、吊杆座、千斤顶、手拉葫芦等组成。吊杆及后锚杆均采用JL32精扎螺纹钢。用精扎螺纹钢做的各吊杆接长、锚固的连接器和螺母均采用相应的标准件，除顶升用的螺母为单螺母外，其余均应采用双螺母。各前、后吊杆及后锚吊杆应使用符合规要求的材料，各吊杆在箱梁施工过程中严禁碰到电焊火花。前吊杆下端与底模平台前横梁栓接，上端支持于前上横梁，前上横梁上设千斤顶及扁担梁调节高度，以实现底模及工作平台的升降。另外葫芦控制模的前移。〔4〕、行走系是挂篮前后移位的主要装置，包括手拉葫芦、轨道梁、前后支撑梁下铺设滚钢形成滚动装置和牵引设备。〔5〕、模板系由底模、侧模、模、端模等组成。底模：底模由底模架和底模板组成。底模纵梁由I28b型钢组成，底模板由[10槽钢+5mmA3钢板拼焊组成，底模架前端连有角钢，组成操作平台。侧模：为桁架式整体模板，由型钢焊成的侧模骨架和其上铺[6.3槽钢+5mmA3钢板组成。侧模由纵梁承托在前、后下横梁上，侧模纵梁前部通过悬吊系吊在前下横梁上。后端通过吊杆悬吊在后下横梁上，挂篮行走时，侧模与挂篮底盘一起行走。模：顶模采用型钢焊成的桁架片其上铺设木模组成，模架型钢桁架片下设滑套，可以沿滑梁行走，滑梁为25b工字钢，其后部锚在梁段顶板上，前端通过悬吊系吊在前上横梁上。模架以箱梁上倒角上部为轴，中部、下部以型钢对撑。模的前移在下一段的底板、腹板的钢筋、预应力管理、预埋件等安装完成后进展。端模：为木模，以10*10cm方木为加劲带，为一次性使用。为改善混凝土的外观质量，提高梁段接缝的平整度，在所有模板间接缝处均粘贴2cm厚的海绵条〔宽5cm以上〕，以使模板接缝严密不漏浆。为保证施工平安，操作方便，每套挂篮设5个工作平台，前上横梁设吊带长度调整平台1个，前上横梁下设有1个工作平台，底横梁下设工作平台1个，两端设拉工作平台2个。工作平台上安装扶手、栏杆、及防护网。二、挂篮验算2.1、底模系统底模系统的组成:〔1〕、面板：采用5mm厚钢板组成的定型钢模。〔2〕、横向分配梁：为间距=25cm的[10槽钢。〔3〕、纵梁：I28b工字钢。荷载组合〔1〕、以4*块箱梁混凝土自重控制，荷载分块为腹板Ⅰ、底板〔含倒角〕Ⅱ、顶板〔含倒角〕Ⅲ、翼缘板Ⅳ四块。混凝土按2.6T/m3计。a、腹板砼自重:b、底板砼重:c、顶板砼自重:d、翼板砼自重:〔2〕、模板荷载：模、底模按0.75KN/m2计算。〔3〕、施工人员和施工材料、机具行走或堆放荷载取2.5Kpa=0.0025N/㎜2。〔4〕、振捣混凝土产生的荷载取2.0Kpa=0.002N/㎜2。面板的强度及变形验算面板取b=10㎜，则分配梁[10槽钢的间距为=25cm，荷载q=10×p=10×0.0493=0.493N/㎜,按四等跨连续梁验算。面板参数：I=bh3/12=10*53/12=104.2㎜4；W=bh2/6=10*52/6=41.7㎜3；计算图示如图1:计算图弯矩图计算结果如下：σma*=Mma*/W=79.17Mpa<1.3*[σ0]=188.5Mpafma*=0.35mm<[f0]=1.5mm[10槽钢小分配梁分配梁[10槽钢间距为=25cm。[10槽钢的参数：I=198.3cm4W*=39.7cm3A=12.74cm2腹板下砼自重:1.2*[(4.726+4.418)/2]*26*1.03=146.926KN/㎡；底板下砼自重:1.2*1.03*305.76/[(6.75-1.3)*3.5]=19.812KN/㎡；模板自重:1.2*0.005*78.8=0.473KN/㎡；[10槽钢楞木自重:q3=1.2*0.1=0.12KN/m；施工等荷载:1.4*4.5=6.3KN/㎡。则:腹板计算荷载:q1=250*(146.926+0.473+6.3)/1000+0.12=38.54N/mm，底板下总荷载:q2=250*(19.812+0.473+6.3)/1000+0.12=6.77N/mm，计算图示如下列图:计算图弯矩图计算结果如下：Mma*=2035393.75N·mmσma*=Mma*/W=52.27Mpa<1.3*[σ0]=188.5Mpafma*=0.23mm<[f0]=L/500=2.1mm纵梁以4*梁段作控制块件，分析纵梁受力。纵梁的布置：4根I28b工字钢纵梁承当腹板荷载，6根I28b工字钢纵梁承当底板荷载。腹板纵梁腹板纵梁采用4根I28b。I28b参数:I=7480cm4W*=534.3cm3A=61.05cm2荷载取值：a、腹板砼自重：b、底模自重荷载：c、纵梁自重:d、施工荷载：总计荷载计算图示如图下计算图弯矩图反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩30.00000000207.2439500.00000000207.24395090.00000000.0000000020.00000000114.5910500.00000000114.59105090.00000000.00000000计算结果如下：Mma*=233.27KN·mσma*=Mma*/W*=108.75Mpa<1.3*[σ0]=188.5Mpafma*=9mm<=12.5mm底板纵梁底板纵梁采用6根I28b，荷载取值：a、底板砼自重：b、底模自重荷载：c、纵梁自重:d、施工荷载：总计荷载计算图示如图4。计算图弯矩图反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩30.00000000274.3171000.00000000274.31710090.00000000.0000000020.00000000156.7129000.00000000156.71290090.00000000.00000000计算结果如下：Mma*=309.47KN·mσma*=96.53Mpa<1.3*[σ0]=188.5Mpa;fma*=7.1mm<=12.5mm。2.2横梁横梁分前、后上横梁和前、后下横梁，均采用双拼槽钢构造，横梁的受力分以下两种工况：〔1〕、悬浇状态；〔2〕、挂篮前移前下横梁2[36b，[36b参数:I=12650cm4W*=703cm3A=68.1cm2第一工况：悬浇状态1、腹板纵梁传给前下横梁的荷载：2、底板纵梁传给前下横梁的荷载：3、前下横梁自重4、翼板砼自重分配1/2荷载：5、翼板及腹板模板重：6、翼板上施工等荷载:则：翼板传给横梁集中荷载：118.69/2=59.34KN；计算图示如下列图:计算结果如下：反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩20.0000000019.79226040.0000000019.792260490.00000000.0000000030.00000000122.4870030.00000000122.48700390.00000000.0000000040.00000000174.5477070.00000000174.54770790.00000000.0000000050.0000000011.42005630.0000000011.420056390.00000000.0000000060.00000000174.5477070.00000000174.54770790.00000000.0000000070.00000000122.4870030.00000000122.48700390.00000000.0000000080.0000000019.79226040.0000000019.792260490.00000000.00000000σma*=Mma*/W*=34.44Mpa<1.3*[σ0]=188.5Mpafma*=0.4mm<=4.625mm。吊杆拉力:Nma*=174.55KN<[N0]=3.14*(16*10-3)2*650*106*10-3=525KN(JL32)。后下横梁2[40b，[40b参数:[40b参数:I=18640cm4W*=932cm3A=83cm2第一工况：悬浇状态1、腹板纵梁传给前下横梁的荷载：2、底板纵梁传给前下横梁的荷载：3、后下横梁自重4、翼板砼自重分配1/2荷载：5、翼板及腹板模板重：6、翼板上施工等荷载:则：翼板传给横梁集中荷载：118.69/2=59.34KN；6、计算图示如下列图:后横梁的吊杆位置同前横梁相对应布设。7、计算结果如下：反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩20.0000000015.69711990.0000000015.697119990.00000000.0000000030.00000000154.1177700.00000000154.11777090.00000000.0000000040.00000000291.9163180.00000000291.91631890.00000000.0000000050.0000000024.79758040.0000000024.797580490.00000000.0000000060.00000000291.9163180.00000000291.91631890.00000000.0000000070.00000000154.1177700.00000000154.11777090.00000000.0000000080.0000000015.69711990.0000000015.697119990.00000000.00000000σma*=Mma*/W*=43.52Mpa<1.3*[σ0]=188.5Mpafma*=0.42mm<=4.625mm。吊杆拉力:Nma*=291.92KN<[N0]=525KN(JL32)。第二工况：挂篮前移挂篮在前移时,其后下横梁受力为最不利,故仅对后下横梁验算。腹板纵梁及底模自重传给后下横梁的荷载：腹板纵梁采用4根I28b：单位重G=47.9Kg/m。a、底模自重荷载：b、纵梁自重:总计荷载计算图示如图下底板纵梁及底模自重传给后下横梁的荷载：底板纵梁采用6根I28b，G=47.9Kg/m。荷载取值：a、底模自重荷载：b、纵梁自重:总计荷载3、后下横梁自重4、翼板及腹板模板重：5、计算图示如下列图:6、计算结果如下：反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩10.0000000043.72000000.0000000043.720000090.00000000.0000000090.0000000043.72000000.0000000043.720000090.00000000.00000000Mma*=220.13KN·mσma*=Mma*/W*=118.1Mpa<1.3[σ0]=188.5Mpa；fma*=5.2cm。前上横梁2[40b，[40b参数:[40b参数:I=18640cm4W*=932cm3A=83cm2第一工况：悬浇状态1、顶板砼自重：前上横梁承当1/2并由2根I25b滑梁承当，则每根滑梁承当荷载为:Q1=192.192/4=48.05KN；2、顶模自重:Q2=6.0*4.5*0.75=20.25KN，则每根滑梁承当:Q2=20.25/4=5.06KN；3、前上横梁自重Q3=2*65.2=1.30KN/m；4、滑梁自重:Q4=42Kg/m*6/2=126Kg=1.26KN；5、施工等荷载:Q5=3.5*6*3.5/4=18.37KN；则滑梁前吊杆承当荷载:P=48.05+5.06+1.26+18.37=72.74KN。前上横梁荷载：根据前下横梁计算结果有：从左至右依次为(KN)：19.8，122.5，174.5，72.7(顶板),11.4，72.7(顶板),174.5，122.5，19.8。5、计算图示如下列图:6、计算结果如下：反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩20.00000000406.2500000.00000000406.25000090.00000000.0000000030.00000000406.2500000.00000000406.25000090.00000000.00000000σma*=Mma*/W*=158.8Mpa<1.3[σ0]=188.5Mpafma*=15mm<=18mm。(在中间局部采取衬加劲板及钢板等加强措施,减小变形值)后上横梁第一工况：悬浇状态因悬浇时后上横梁不受力，其吊杆全部锚在已浇好梁段顶板和翼板上。第二工况：挂篮前移后上横梁荷载：根据后下横梁计算结果有：从左至右依次为(KN)：43.72,43.72。1、后上横梁自重Q3=2*65.2=1.3KN/m；2、计算图示如下列图:计算结果如下：Mma*=229.83KN·m反力计算结点约束反力合力支座结点水平竖直力矩大小角度力矩20.0000000054.70500000.0000000054.705000090.00000000.0000000030.0000000054.70500000.0000000054.705000090.00000000.00000000σma*=Mma*/W*=123.56Mpa<1.3[σ0]=188.5Mpa；2.3主梁第一工况：悬浇状态〔1〕、主桁：主桁为三角桁片，由立柱、斜拉杆、主梁组成。主梁由2根I40b型钢加工而成，共长11.0m，是挂篮主要的承重构造。挂篮两根主梁之间设有平联、斜联，以增加整体稳定性。每片主桁立柱由2根[32b型钢加工而成，长420cm，销孔间距为425cm。斜拉杆采用2根[22b型钢加工而成，前斜拉杆销孔间距为641cm，后斜拉杆销孔间距为560cm，立柱横联采用由槽钢[12焊接而成的刚性桁架。立柱、斜拉杆及主梁构成三角桁架，共同承受主桁前、后横梁传给的外荷载。主梁与立柱之间采用底座连接、斜拉杆为销轴连接。主梁荷载：根据前上横梁计算结果有：R=406.25KN；计算图示如下列图:计算结果如下：力计算杆端1杆端2单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩10.000000000.000000000.000000000.00000000-406.250000-101.5625002-505.87781420.5844057-101.562500-505.87781420.5844057-2.757352473-505.8778140.75543903-2.75735247-505.8778140.755439030.0000000040.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.000000005-988.1508840.000000000.00000000-988.1508840.000000000.000000006661.8912090.000000000.00000000661.891