HLGL80-7.5-04型挂篮设计计算书

HLGL80-7.5/04型挂篮设计计算书设计： 审核： 批准： 佛山市南海合力创兴机械有限公司2007/08/20目 录1.计算书有关说明22.校核计算.32.1载荷计算.32.2底篮纵梁校核.32.3底篮前横梁校核.52.4底篮后横梁校核.62.5外滑梁校核.92.6内滑梁纵梁校核.112.7底篮吊带及吊杆校核.122.8上前横梁校核.132.9上中横梁校核.142.10整体防倾覆校核152.11主梁校核162.12小车校核172.13挂篮移篮时整体防倾覆校核172.14挂篮工作时最大变形计算183.结论.191. 计算书有关说明1.1 计算目的本产品是由钢结构件组装而成的挂篮设备，为保证其工作的可靠性和安全性，特对设备整体及一些关键零部件进行强度、刚度和稳定性验算。1.2 计算过程中计算原则设备有些工作状态的受力较复杂，本计算书中的部分工作状态计算模型进行了简化，其简化原则是：计算工作状态比实际工作状态更趋保守。1.3 设计依据及参考资料花都下行联络线特大桥施工图机械设计手册（94年版、化学工业出版社） 材料力学（84年版、高等教育出版社）钢结构设计规范（GB50017-2003）1.4 计算过程中采用的部分常数Q235B钢材的许用应力=140MPaQ235B钢材的许用剪应力=85MPaQ345B钢材的许用应力=200 MpaQ345B钢材的许用剪应力=120MPa钢材弹性模量 E=206*106kN/m2 刚度:支点之间：L/400，悬臂端：2001.5本挂篮设计时考虑用其浇筑1号至8号块段。经分析可知，在浇筑1号、8号块段及移篮时挂篮处于危险状态，本计算书主要对前述几种工况进行了验算。2. 校核计算2.1载荷计算2.1.1混凝土载荷(只需考虑1号、8号块段)G混=V*K1*K2 式中，V-体积，-密度，取=2.62kg/m3,K1-截面系数，取K1=1.05,K2-载荷系数, 取K2=1.2,底板混凝土：G底混1=9.781*2.62*1.05*1.2*9.8=316.4(kN)G底混8=7.115*2.62*1.05*1.2*9.8=230.2(kN)面板混凝土：G面混8=5.566*2.62*1.05*1.2*9.8=180.1(kN)肋板混凝土：G肋混1=14.281*2.62*1.05*1.2*9.8=462(kN)G肋混8=7.585*2.62*1.05*1.2*9.8=245.4(kN)G翼板混凝土：G翼混8=4.95*2.62*1.05*1.2*9.8=160.1(kN)2.1.2模板载荷底模：G底模=15(kN)单件侧模（共两件）: G侧模=59(kN)芯模：G芯模=55 (kN)2.2底篮纵梁校核 底纵梁采用4件HN400X200、6件HN300X150，在布置纵梁时充分考虑载荷情况，尽量使纵梁等强度受力。所有纵梁整体截面参数如下： I=0.001389 (m4), Wmin= 0.0077(m3), S腹=229.66*10-4(m2)2.2.1浇筑状态2.2.1.1最大剪力Qmax和最大弯矩Mmax的计算 浇筑1号块、8号块时底纵梁所受载荷参见图一：底纵梁自重G自=31(kN), 底模重量：G底模=15(kN)底板混凝土：G底混1=316.4 (kN)，G底混8=230.2 (kN)肋板混凝土：G肋混1=462 (kN), G肋混8= 245.4(kN) q自=31/5=6.2(kN/m)q外1=(15+316.4+462)/3=264.467(kN/m)q外8=(15+230.2+245.4)/4=122.65(kN/m)M外1max=q*c*b*d+c*b/(2*L)/L= 264.467*3*3*0.5+(3*3)/(2*5)/5=666.5(kNm)M外8max=q*c*b*d+c*b/(2*L)/L=122.65*4*2.5*0.5+(4*2.5)/(2*5)/5=368(kNm)M自max=q自*L2/8=6.2 *52/8=19.4(kNm)R后1= q外*c*b/L+ q自*L/2=264.467*3*3/5+ 6.2*5/2=491.5(kN)R前1= q外*c*a/L+ q自*L/2=264.467*3*2/5+ 6.2*5/2=332.9(kN)R后8= R前8= q外*c*b/L+ q自*L/2=122.65*4*2.5/5+ 6.2*5/2=260.8(kN) 由上述计算结果可知：纵梁、后横梁、前横梁均以浇筑1号块时最危险。Q max= R后1=491.5(kN), M max= M外1max + M自max =666.5+19.4=685.9(kN)2.2.1.2强度校核(浇筑1号块时)= M max/ Wmin=685.9*10-3/0.0077=89.1(Mpa)=140(Mpa),安全。= Q max/ S腹=491.5*10-3/(229.66*10-4)=21.4(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.2.1.3刚度校核(浇筑1号块时,按集中荷载计算)E=206*106(KN/m2)f外集中max=P*a*(b2+2*b*a)3/30.5/(9*E*I*L)= 264.467*3*2(32+2*3*2)3/30.5/(9*206*106*0.001389*5)=0.0068(m)f自=5*q*L4/(384* E*I)= 5*6.2*54/(384*206*106*0.001389)= 0.0002(m)f =0.0068+0.0002=0.007(m)f=5/400=0.0125(m) ,安全。移篮时荷载明显小得多,故可不作验算。 注:前述计算是以所有底纵梁均匀承载进行计算的，设计中在底纵梁布置上已尽量考虑使所有底纵梁等强度受载，考虑到实际上所有底纵梁不可能完全等强度受载，固底纵梁强度及刚度都留有一定余量。2.3底篮前横梁校核2.3.1浇筑1号块时2.3.1.1最大弯矩、剪力计算底篮前横梁所受力如下:底篮前横梁自重G0：(相对较小，忽略不计)底篮纵梁、底模板、底板混凝土重量：G=(40+15)/2+316.4*2/5=154.1(kN)q=154.1/4.2=36.69(KN/m)肋板混凝土重量G肋=462*2/5=184.8(kN)P= G肋/2=92.4(kN)由对称关系有RA=RD RB=RC MB=MC (受力图参见图二) 经电算可得：MB=-19.3(kN.m)RA=RD=56.6(kN)RB=112.9(kN)Mmax=36.5(kNm) Qmax=79.3(kN)2.3.1.2强度校核采用两根HN300X150型钢, 截面参数如下： I=147*10-6m4, Wmin=980*10-6 m3, S腹=35.1*10-4(m2)= M max/ Wmin=36.5*10-3/(980*10-6)=37.3 (Mpa) =140(Mpa),安全。max = Q max/ S腹=79.3*10-3/(35.1*10-4)=22.6(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.3.1.3刚度校核经电算可得：f max=0.00022 f=1.56/400=0.0039(m) ,安全。正常移篮时荷载明显小得多,不作计算。2.4底篮后横梁校核2.4.1浇筑1号块时2.4.1.1最大弯矩、剪力计算底篮后横梁所受力如下:底篮后横梁自重G0：(相对较小，忽略不计)底篮纵梁、底模板、底板混凝土重量：G=(40+15)/2+316.4*3/5=217.34(kN)q=217.34/4.2=51.748(KN/m)肋板混凝土重量G肋=462*3/5=277.2(kN)P= G肋/2=138.6(kN)由对称关系有RA=RD RB=RC MB=MC (受力图参见图三) 经电算得：MB=-3434(kN.m)RA=RD=68.3(kN)RB=179(kN)Mmax=61.8(kNm) Qmax=131.7 (kN)2.4.1.2强度校核采用两根HN300X150型钢, 截面参数如下： I=147*10-6m4, Wmin=980*10-6 m3, S腹=35.1*10-4(m2)= M max/ Wmin=61.8*10-3/(980*10-6)=63 (Mpa) =140(Mpa),安全。max = Q max/ S腹=131.7*10-3/(35.1*10-4)=37.5(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.4.1.3刚度校核经电算可得：f max=0.00052 f=1.825/400=0.0046(m) ,安全。2.4.2移篮时2.4.2.1 Q max及M max计算所受载荷如下：后横梁自重G自=10.5（KN）、底纵梁、底模板等重量。（受力图参见图四） q外=(40+15)/2+5/4.2=7.738(KN/m)q自=10.5/8.3=1.265(KN/m)M外max= q外*C*L*(2-C/L)/8=7.738*4.2*8.3*(2-4.2/8.3)/8=50.4 (kNm)M自max= q自*L2/8=1.265*8.32/8=10.9(kNm)Mmax= M外max + M自max =61.3(kNm)2.4.2.2强度校核= M max/ Wmin=61.3*10-3/(980*10-6)=62.6(Mpa) =140(Mpa) ,安全。因剪力很小,故剪应力不校核。2.4.2.3刚度校核(r=c/L=0.506)f max= q外*c*L3*(8-4r2+r3)/(384*E*I)+5 q自*L4/(384 E*I)= 7.738*4.2*8.33*(8-4*0.5062+0.5063)/(384*206*106*147*10-6)+5*1.265*8.34/(384*206*106*147*10-6)=0.01394(m) ) f=8.3/400=0.02075(m) ,安全。2.5外滑梁校核2.5.1滑梁2.5.1.1在浇筑8号块段时：受力：侧模板重力、翼板混凝土重力、滑梁自重(忽略不计)。q=(160.1/2+59)/4=34.763(kN/m)2.5.1.1.1 Q max及M max计算（受力图参见图五） RA=34.763*4*2.5/5.6=62.1(kN)RB=34.763*4*3.1/5.6=77(kN)Q max=77(kN)M max=q*c*b*d+c*b/(2*L)/L=34.763*4*3.1*0.5+4*3.1/(2*5.6)/5.6=123.7(kNm)2.5.1.1.2强度校核 I=217.6*10-6 (m4) W=1243.6*10-6(m3) S腹=52.2*10-4(m2)= M max/ Wmin=123.7*10-3/(1243.6*10-6)=99.5 (Mpa) =140(Mpa,安全。max = Q max/ S腹=77*10-3/(52.2*10-4)=14.8(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.5.1.1.3刚度校核f 5 q*L4/(384 E*I)= 5*34.763*5.64/(384*206*106*217.6*10-6)=0.01(m) f=5.6/400=0.014(m),安全。2.5.1.2移篮时：受力：侧模板重力、滑梁等自重q=(10+59)/4=17.25(kN/m)2.5.1.2.1 Q max及M max计算（受力图参见图六） M max=q*c*b*d+c*b/(2*L)/L=17.25*4*7.5*0.5+4*7.5/(2*10)/10=103.5 (kNm)2.5.1.2.2强度校核= M max/ Wmin=103.5*10-3/(1243.6*10-6)=83.3 (Mpa) =140(Mpa,安全。剪力很小，不校核。2.5.1.2.3刚度校核经电算可得：f =0.021m) f=10/400=0.025(m),安全。2.6内滑梁纵梁校核(按浇筑8号块时校核)2.6.1浇筑状态受力: 芯模重量, 面板混凝土重量, 内滑梁自重芯模重量:55 (kN)面板混凝土重: 180.1(kN), 内滑梁自重: 相对较小，忽略不计q=(180.1+55)/4=58.775(KN/m)2.6.1.1 Qmax 、 Mmax的计算（受力图参见图七） RA= RB= (58.775*4*2.5)/5=117.6(kN)Qmax= RA=117.6(kN)M max=q*c*b*d+c*b/(2*L)/L=58.775*4*2.5*0.5+4*2.5/(2*5)/5=176.3 (kNm)2.6.1.2强度校核(采用 两根HN350X175) I=274*10-6 (m4) W=1564*10-6(m3) S腹=45.9*10-4(m2)= M max/ Wmin=176.3*10-3/(1564*10-6)=112.7 (Mpa) =140(Mpa,安全。max = Q max/ S腹=117.6*10-3/(45.9*10-4)=25.6(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.6.1.3刚度校核f 5 q*L4/(384 E*I)= 5*58.775*54/(384*206*106*274*10-6)=0.0085(m) f=5/400=0.0125(m),安全。2.6.2移篮时：受力：芯模重力、滑梁等自重q=(55+25)/4=20(kN/m)2.6.2.1 Q max及M max计算（受力图参见图八） M max=q*c*b*d+c*b/(2*L)/L=20*4*6.9*0.5+4*6.9/(2*9.4)/9.4=115.6 (kNm)2.6.2.2强度校核= M max/ Wmin=115.6*10-3/(1564*10-6)=73.9(Mpa) =140(Mpa,安全。剪力很小，不校核。2.6.2.3刚度校核经电算可得：f =0.0167m) f=9.4/400=0.0235(m),安全。2.7底篮吊带及吊杆校核(吊带材料为Q345B材质,吊杆为高强精轧螺纹钢)2.7.1底篮后横梁行走吊带(采用厚度16、宽度160的板及60销)P=30(kN) S=16*(160-60)*10-6=16*10-4m2=30*10-3/16*10-4=18.75(Mpa) =200(Mpa) ,安全。J=30*10-3/(60*16*10-6)=31.3(Mpa) J=300(Mpa) ,安全。2.7.2底篮前边吊带及前中吊带(采用厚度16、宽度180的板及70销)前边吊带受力P1=56.6(kN), 前中吊带受力P2=112.9(kN),固只需校核前中吊带。 S=16*(180-70)*10-6=17.6*10-4m2=112.9*10-3/17.6*10-4=64.1(Mpa) =200(Mpa) ,安全。J=112.9*10-3/(70*16*10-6)=100.8(Mpa) J=300(Mpa) ,安全。2.7.3底篮翼缘吊杆(采用PSB785以上级32的高强精轧粗螺纹钢筋)P=68.3(kN) =68.3*10-3/32*32*3.14/4*10-6=85(Mpa) =600(Mpa) ,安全。 J=68.3*10-3/（16*2*70*10-6）=30.5(Mpa) J=300(Mpa) ,安全。 2.7.4底篮箱内吊带(采用厚度25、宽度180的板及70销)P=179(kN), S=25*(180-70)*10-6=27.5*10-4m2=179*10-3/27.5*10-4=65.1(Mpa) =200(Mpa) ,安全。J=179*10-3/(25*70*10-6)=102.3 (Mpa) J=300(Mpa) ,安全。2.8上前横梁校核2.8.1浇筑1号块时（受力图参见图九） 受力分析: 自重(相对较小，忽略不计)前中吊带的力P2=120(kN)前边吊带的力P3=63(kN)内滑梁吊杆的力P1=65(kN) 外滑梁吊杆的力 P4=79(kN)2.8.1.1求Qmax ,和Mmax由于结构对称故有:RA=RB=(2P1+2 P2+2 P3+2 P4)/2=65+120+63+79=327(kN)Mmax=79*0.9+63*0.635=111.1 (kN.m)Qmax=327-63-79=185(kN)2.8.1.2强度校核:采用两根HN350X175，梁的截面特性如下:WX=1564*10-6m3; IX=274*10-6m4 S腹=45.9*10-4m2=111.1*10-3/(1564*10-6)=71(Mpa) =140(Mpa,安全。=185*10-3/(45.9*10-4)=40.3(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.8.1.3刚度校核f中(P*a*L2)*(3-4*a2/L2)/(24*E*I)式中P=P1+P2=185(KN), a=1.235(m),L=3.68f中(185*1.235*3.682)*(3-4*1.2352/3.682)/(24*206*106*274*10-6) =0.0058 f=3.68/400=0.0092(m) ,安全。2.9上中横梁校核（受力图参见图十） 受力分析自重:(忽略)移篮时底篮所给的力P=30(kN)2.9.1强度校核Mmax= P*2.31=30*2.31=69.3(kN.m)Qmax= P=30(kN)采用两根HN350X175，梁的截面特性如下:WX=1564*10-6m3; IX=274*10-6m4 S腹=45.9*10-4m2=69.3*10-3/(1564*10-6)=44.3(Mpa) =140(Mpa,安全。=30*10-3/(45.9*10-4)=6.5(Mpa) =85(Mpa) ,安全。2.9.2刚度校核fmax=(P*m2*L)*(3+2*m/L)/(6*E*I) =30*2.312*3.68*(3+2*2.31/3.68)/(6*206*106*274*10-6) =0.0074 f=2.31/200=0.012(m) ,安全。2.10整体防倾覆校核2.10.1浇筑状态（按单侧最差情况校核）（受力图参见图十一） 以浇筑1号块时计算。P1：上前横梁处的支承力P1=350 (kN)P2：锚固力,采用32高强精扎螺纹粗钢筋,其屈服极限大于785Mpa, P2=785*103*0.032*0.032*3.14/4=631(kN)K=P2*(5750+4750+4250)/(P1*5500)=631*(5750+4750+4250)/ (350*5500)=4.82.10.2移篮时小车处受力计算(单侧) （受力图参见图十二） P1=320/4=80(kN); P3=40(kN)小车处受力P2=(80*5500+40*500)/5400=85.2(kN)2.11主梁校核(按单侧最差情况校核) （受力图参见图十三） 单侧选材为三排单层贝雷桁架，其几何特性及容许内力如下：IX=17323*10-6m4，WX=23097*10-6m3容许弯矩M=2246.4(KN.m); 容许剪力Q=698.9(KN)P1=350(kN) q=4(KN/m)P4=350*5500/(5750+4750+4250)=130.5(kN)M外max= P1*5.5=350*5.5=1925(kN.m)M自max= 4*62/2=72(kN.m)Mmax=1925+72=1997 (kN.m) M=2246.4(KN.m),安全。Qmax= 350+4*6=374(kN) Q=698.9(KN) ,安全。刚度校核（受力图参见图十四） P=350(KN), q=4(KN/m),经电算得：f=0.0125(m) f=5.5/200=0.02752.12小车校核（受力图参见图十五） 2.12.1分配梁选材为四根14aP=85.2(kN)WX=322*10-6m3 S腹