贵广主跨80m挂篮计算复核书.doc

目目 录录 1 工程概况1 2 设计依据1 3 基本设计参数1 4 箱梁挂篮悬浇设计荷载及组合2 4.1 悬浇挂篮结构.2 4.2 荷载计算.2 4.3 荷载组合.4 5 挂篮计算4 5.1 1块计算.4 5.2 4块计算.6 6.3 挂篮构件受力验算.9 6 挂篮行走计算12 6.1 工况计算 .12 6.2 行走时挂篮构件受力验算.15 7 连接结构验算.16 7.1 主桁杆件端部强度的计算.16 7.1.1 局部挤压强度的计算16 7.1.2 拉伸强度的计算.17 7.1.3 剪切强度的计算.17 7.1.4 销子强度的计算.17 7.2 节点板强度的计算.17 7.2.1 剪切强度的计算.17 8.2.2 顶口抗压强度的计算.18 8 计算结果分析18 9 挂篮荷载试验18 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 1 1 页页 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 1 工程概况 根据图纸要求该挂篮能满足铁路 80m 连续梁的浇筑要求，为此在设计主承重结 构中，其构造尺寸和受力性能满足 80m 的悬浇要求。 2 设计依据 1、现浇预应力混凝土连续梁施工图； 2、 公路桥涵施工技术规范jtj041-2000； 3、 钢结构设计规范gbj17-88； 4、 路桥施工计算手册 ； 5、 桥梁工程 、 结构力学 、 材料力学 ； 6、 机械设计手册 ； 3 基本设计参数 (1)贵广铁路（48.65+280+44.85）挂篮悬浇箱梁为变高度预应力混凝土箱梁， 箱梁宽度沿桥轴线为等截面，箱梁自重根据设计混凝土方量计算。混凝土自重：g 砼=26kn/m3；弹性模量：e钢=2.1105mpa； (2)材料允许应力：根据我国行业标准，对于 q235 材料，85mpa， 140mpa； 对于临时结构（挂篮次要部位） （包括模板、连接系、模板滑梁） ，容许应力可 提高 30%，材料容许应力851.3=110mpampa，1401.3=182mpa。 (3)挂篮系统设计计算采用计算机电算和手算相结合的方式，电算程序采用美国 csi 公司的 sap2000 v10 专业结构设计软件。计算中考虑到各种系数如下： 考虑箱梁混凝土浇注时膨胀等的超载系数：1.05； 新浇混凝土等自重系数：1.1； 挂篮空载行走时冲击系数：1.3； 施工人员及机具荷载系数：1.0； 倾倒混凝土时产生的冲击荷载分项系数：1.0 振捣混凝土时产生的竖向荷载分项系数：1.0； 浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0。 (4)施工阶段抗风设计的基本风速取 v10=13.8m/s（六级风速） ，挂篮结构设计按 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 2 2 页页 该值进行计算。 (5)施工期间，在浇筑箱梁混凝土前，注意气象情况预报，应避开在超出设计条 件的气象情况下进行施工。 4 箱梁挂篮悬浇设计荷载及组合 4.1 悬浇挂篮结构 挂篮为菱形挂篮，主桁杆件由 232b 槽钢组成，槽钢两侧各贴一块钢板形成箱 形截面杆件，各杆之间通过节点板及材质 45#钢的销子连接。前上横梁由 2i45a 型钢 组成，后锚梁由 2i40a 型钢组成，底篮前后托梁由 240a 普通热轧槽钢组成，底篮纵 梁为 i32a。模板重量和浇筑混凝土阶段混凝土的重量由挂篮前吊杆和后吊杆承担。 前、后吊杆均采用 32mm 精轧螺纹钢筋，通过上部分配梁将底篮悬吊。浇注混凝 土时，为了平衡前吊点产生的倾覆力矩，通过一组穿过箱梁顶板的锚筋锚固。挂篮 移动时由反扣在工字钢轨道上的行走小车来平衡倾覆力矩，底模后吊由挂篮顶端中 部移篮横梁两端悬吊的钢丝绳及手动葫芦承担。 挂篮共重 50.91t，箱梁最重节段为 1#节段，重量为 139.123t（长 2.7m） ；挂篮质 量与箱梁块段重之比（挂篮工作系数）：50.91/139.123=0.36。 4.2 荷载计算 (1)箱梁恒载 预应力钢筋混凝土自重每方按 26kn 计算。梁高及底板厚按二次抛物线变化。 最重节段为 1#块，长 2.7m，重量为 139.123t，最长节段为 4#节段，长 3.5m，重 134.013t。 (2)人员、施工机具设备及材料堆载等施工荷载 按 1.0kpa 控制设计，按标准断面计算。刚度计算时不计。模板面板及加劲肋计 算时取 2.5kpa。 (3)振捣混凝土时产生的水平荷载 倾倒混凝土时产生的冲击荷载取 1. 0kpa 控制设计。刚度计算时不计。 (4) 倾倒混凝土时产生的竖向荷载 振捣混凝土时产生的荷载取 2.0kpa 控制设计。仅作为水平荷载在分析侧模强度 时作用于侧模。 (5)混凝土偏载 箱梁两侧腹板浇注的混凝土最大偏差取腹板重量的 20%控制验算。 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 3 3 页页 (7)风荷载 根据公路桥涵设计通用规范jtg d60-2004 计算风荷载标准值： 2 0 1 3 0.75 1.824 0.924 1.0 0.446/ d wk k k wkn m0. 563 纵梁、立柱及前后斜撑0.320.563 0.320.18/ wh qwkn m 2510 1.42 1.38 13.827.04/ d vk k vm s 3005 . 0 500001 . 0 0001 . 0 /01196 . 0 012017 . 0 012017 . 0 012017 . 0 mkneee z 式中：-风荷载标准（kn） ； wh f -设计基准风压（kn/m2） ； d w -迎风面积（m2）,纵梁 6.6m2，前斜撑及立柱 16m2；斜撑及平联 6.54 wh a m2。 -桥梁所在地区的设计基本风速（m/s） ，当风力大于 6 级时停止吊装，6 10 v 级风的最大风速为 13.8m/s。 -高度 z 处的设计基准风速（m/s） ； d v -距地面或水面的高度；取 45m；z -空气重力密度（kn/m3） ； -设计风速重现期换算系数，对于施工架设期桥梁取 0.75 。 o k -地形、地理条件系数，按公路桥梁设计通用规范中表 4.3.7-1 取 3 k 1.00； -阵风风速系数，取 1.38； 5 k -考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，可按公路桥 2 k 梁设计通用规范中表 4.3.7-3 取 1.42； -风载阻力系数；取 1.824公路桥梁设计通用规范中表 4.3.7- 1 k 44.3.7-6； 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 4 4 页页 -遮挡系数 0.924； -重力加速度，取 9.81m/s2。g 4.3 荷载组合 挂篮设计荷载包括：箱梁恒载、超载、挂篮自重、施工荷载、风荷载。风速超 过设计条件时停止施工。荷载组合如下： 荷载组合：混凝土重量+动力附加荷载+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和 机具荷载； 荷载组合：挂篮自重+冲击附加荷载 其中荷载组合、用于主桁承重系统强度、刚度和稳定性计算，荷载组合 用于挂篮行走计算。 5 挂篮计算 梁箱梁最重的为 1#块段（2.7m） ，最长的为 4#块段（3.5m） ，采用计算软件 sap2000 建立计算模型对浇筑这两个块段时进行模拟。 5.1 1块计算 在该工况下 sap2000 的计算模型加载如图 5-1 所示；受力如图 5-25-4 所示。 各杆件受力的计算结果如表 5-1 所示。 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 5 5 页页 图图 5-1 模型加载图模型加载图 图图 5-2 轴力图轴力图 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 6 6 页页 图图 5-3 弯矩图弯矩图 图图 5-4 剪力图剪力图 表表 5-1 荷载组合荷载组合杆件受力（杆件受力（2.7m 节段）节段） 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 7 7 页页 名称 最大拉（压） 力 （kn） 最大弯矩 （knm） 最大 剪力 （kn） 备注 后锚点 -325.7/ 前吊点 / 前斜杆 -583.765.793.92232a 水平杆 -491.823.684.25232a 后斜杆 602.814.853.53232a 上弦杆 491.824.513.97232a 中立杆 -363.72/232a 主桁 前上横梁 /119.32158.262i45a 前托梁 /68.7394.852i40a 后托梁 /98.94227.422i40a 底篮 纵梁 /76.7483.37i32b 前吊杆 119.92/32 后吊杆 358.37/32 悬吊 系统 滑梁 /83.1783.92232a 5.2 4块计算 在该工况下 sap2000 的计算模型如图 5-5 所示，受力如图 5-65-8 所示；各杆 件受力的计算结果见下表 5-2 所示，其中吊杆位移为吊杆伸长量。 图图 5-5 模型加载图模型加载图 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 8 8 页页 图图 5-6 轴力图轴力图 图图 5-7 弯矩图弯矩图 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 9 9 页页 图图 5-8 剪力图剪力图 表表 5-2 荷载组合荷载组合杆件受力（杆件受力（3.5m 节段）节段） 名称 最大拉（压） 力 （kn） 最大弯矩 （knm） 最大 剪力 （kn） 备注 后锚点 -385.42/ 前吊杆 / 前斜杆 -684.575.793.92232a 水平杆 -577.123.684.25232a 后斜杆 706.944.853.53232a 上弦杆 577.124.513.97232a 中立杆 -423.43/232a 主桁 前上横梁 /142.32188.842i45a 前托梁 /90.57107.142i40a 后托梁 /71.96178.142i40a 底篮 纵梁 /72.2363.87i32b 前吊杆 139.81/32 后吊杆 299.67/32 悬吊 系统 滑梁 /88.3678.2232a 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 1010 页页 5.3 挂篮构件受力验算 通过以上计算，挂篮各杆件的最大受力汇总于表 6-3 中。 表表 6-3 杆件最大受力情况杆件最大受力情况 名称 最大拉（压） 力 （kn） 最大弯矩 （knm） 最大 剪力 （kn） 备注 后锚点 -385.42/ 前吊杆 / 前斜杆 -684.575.793.92232a 水平杆 -577.123.684.25232a 后斜杆 706.944.853.53232a 上弦杆 577.124.513.97232a 中立杆 -423.43/232a 主桁 前上横梁 /142.32188.842i45a 前托梁 /90.57107.142i40a 后托梁 /98.94227.422i40a 底篮 纵梁 /76.7483.37i32b 前吊杆 139.81/32 后吊杆 358.37/32 悬吊 系统 滑梁 /88.3683.92232a 对挂篮各受力构件进行强度验算 （1）单侧后锚固点计算 ，负号表示反力方向向下。后锚点设 2 根精轧螺纹钢，则385.42knr 锚固 32 倾覆安全系数为： 2 700 fs=3.632.0 385.42 （2）主桁前斜杆验算 主桁前斜杆由232a槽钢组焊而成，上下贴 10mm 的钢板（宽 300mm） ，材质为 q235b。l=4.72m，a=15572.69 mm2，w=1830.13cm3；前斜杆承受压力 n=684.57kn，弯矩 m=5.79knm。 前斜杆强度验算：max=n/a+m/w=47.12mpa，满足要求。 x x qs 31.5mpa i d （9）纵梁 纵梁由 i32b 槽钢组成，截面特性为：a=6627.9mm2，w=681.88cm3， ，d=9.5mm；纵梁承受剪力 q=83.37kn，弯矩 m=76.74knm。i :276.5mm xx s 纵梁强度验算：max= m/w=112.54mpa8,满足 8 倍安全系数要求。 7 连接结构验算 7.1 主桁杆件端部强度的计算 7.1.1 局部挤压强度的计算 主桁中立柱、主梁端部组焊件结构形式基本相同：内侧贴焊 20mm 的 q235b 钢 板，故节点处的局部承压采用其中最不利受力进行计算：前斜杆局部受最大压力 684.57kn，节点处杆件截面见图 7-1 所示，计算中以 q235 钢控制。 图图 7-1 主桁局部受压截面主桁局部受压截面 ，满足要求。 bs f684570 71.51mpa=200mpa a9572.69 7.1.2 拉伸强度的计算 主桁杆件端部因销孔的存在而使该断面的截面积减小，导致受力不利；局部加 强后拉伸强度的计算如下。计算中选用该处受力最大的主桁杆件（后斜杆） ， f=706.94kn，则 ，满足要求。 f706940 92.57mpa182 a2 3818.34 mpa 7.1.3 剪切强度的计算 该计算中主桁后斜杆受力最为不利，以下计算采用后斜杆受力的最大值进行计 算 fs=706.94kn，销孔边缘距拉杆端点最近距离为 179.5mm，依此面按 q235b 钢进 行抗剪计算，则： 挂篮设计计算书挂篮设计计算书 第第 1818 页页 ，满足要求。 s s f706940 70.33mpa a2 28 179.5 7.1.4 销子强度的计算 主桁构件中，后斜杆的销子受力最为不利，销子直径为 120mm。根据结构受 力插销为双剪，受最大剪力 fs=706.94kn，故： =585mpa，满足要求。 s 2 s f706940/2 31.25mpa a3.1415926 120 /4 7.2 节点板强度的计算 节点板材料采用 q235b 钢，取其技术参数为，182mpa w 110mpa 200mpa bs 7.2.1 剪切强度的计算 后斜杆处的节点板受力最不利，fs=706.94kn，销孔边缘距节点板端部最近距离 为 179.5mm，依此面进行剪切强度的计算，则： s s f706940/2 24.61mpa a40 179.5 2 7.2.2 顶口抗压强度的计算 节点板局部挤压强度的计算采用其中最不利受力状态： fs=706.94kn，销孔直 径 121，厚度 40mm，则： =200mpa，满足要求。 fn706940/2 116.85mpa a40 121d bs 8 计算