69米贝雷梁挂篮计算书.doc

佛山市南海区文华北路北延线建设工程（40+69+40）m连续梁贝雷梁挂篮计算书二一七年三月目 录1.概述22.计算依据23.计算荷载33.1 挂篮计算的主要内容33.2 挂篮计算假定33.3 挂篮及箱梁计算荷载34、底模平台计算44.1底模平台纵梁计算54.2 前、后下横梁计算：74.3 挂篮前移，底模平台空载吊挂走行计算：84.4 挂篮施工结束后，底模平台空载吊挂倒退走行计算：95、外导梁计算105.1 浇筑混凝土计算：105.2 外导梁走行计算：116、前上横梁计算：126.1 浇筑混凝土计算：126.2 挂篮走行，前、后上横梁计算：137、挂篮主桁计算：148、挂篮后锚固筋配置：169、挂篮走行倾覆检算：1618贝雷梁挂篮计算书1.概述本套挂篮适用于佛山市南海区文华北路北延线建设工程（40+69+40）m连续梁主梁悬臂施工，该连续梁上跨广佛高速公路，斜交角为65.6度。本桥主梁采用40+69+40m变高度预应力混凝土连续箱梁，桥梁分两幅，单幅宽度16m，两幅桥之间设置1m的后浇带。连续梁采用单箱单室直腹板变截面，箱梁顶板宽16m，底板宽8m，翼缘悬臂长度4m。0#块高4.4m，现浇段和1/2合拢段高2.2m，其间梁底下缘曲线按二次抛物线变化；箱梁截面顶板厚度：0#块为70cm，现浇节段为28cm；箱梁底板厚度：0#块为120cm，合拢段为28cm；箱梁腹板厚度：0#块为80cm，合拢段为60cm。箱梁采用三向预应力体系，预应力张拉顺序按照：纵向-横向-竖向对称张拉。挂篮施工段包括8个节段（18号），其中1#节段长3m，重129t；4#节段长4m，重142.7t，为最重块段；8#节段长4m，重114.2t。本桥主梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，0#块节段长9m，采用支架法施工；其它各节段长度为3m和4m，中跨合龙段2.0m，边跨合龙段2.0m，直线段4.42m。本挂篮每只由两组主梁组成，每组主梁由三排单层加强型贝雷梁组成，分别布置于箱梁腹板处，两组主梁的中心间距为7.2m，每排贝雷梁有5片贝雷片组成，间距0.45m。主梁的后锚固采用两根锚固筋分别穿过箱梁顶板和翼缘板，锚固在箱梁上。本挂篮设计为一次走行，走行时依靠主梁上的后上横梁作为走行锚固梁，采用两根锚固筋分别穿过箱梁顶板和翼缘板，锚固在已浇筑箱梁上。底模平台前后吊挂采用吊带，外导梁前吊挂采用吊带，后吊挂采用精轧螺纹钢。由于桥梁跨越广佛高速公路，跨越高速公路处的挂篮设置全封闭，挂篮施工完成后不能在跨中处拆除，必须倒退回0#块处拆除，另外加设一根后上横梁，作为挂篮倒退施工时使用。2.计算依据(1)、佛山市南海区文华北路北延线建设工程设计图纸；(2)、公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)(2)、装配式公路钢桥多用途使用手册；(3)、钢结构设计规范。3.计算荷载3.1 挂篮计算的主要内容(1) 通过计算来设计底模平台纵梁，前、后下横梁并求得其吊点反力；(2) 检算外导梁受力是否满足要求，并求其前后吊点反力；(3) 通过各前吊点的反力，设计前上横梁；(4) 计算挂篮主桁受力并求出挂篮前支点反力和后锚固力；(5) 挂篮倾覆验算。(6) 挂篮后锚固筋设计和走行锚固梁设计。3.2 挂篮计算假定(1) 箱梁翼缘板混凝土及侧模重量通过外导梁分别传至上一节段已施工完的箱梁翼缘板和挂篮前上横梁上。(2) 施工节段的箱梁混凝土及底模平台、内外模系统的重量由上一节段已施工完的箱梁和挂篮前上横梁承担。3.3 挂篮及箱梁计算荷载(1) 箱梁钢筋混凝土比重按26kN/m3计。(2) 施工荷载：施工人员及机具荷载按2.5kN/m2； (3) 挂篮结构自重荷载： 底模平台、底模及挂篮封闭防护系统底模平台重量约96.6KN；挂篮封闭防护重量约60KN；挂篮底模31.4KN，纵桥向长4.5m，横桥向宽8m。底模平台、封闭防护及底模总重：188KN。挂篮主梁重量（两榀梁）主梁及横向连接系：112.9KN；后锚固系统：13.9KN；前后支腿重：20.4KN。 外导梁系统重量外导梁(两侧)采用232a组焊成箱形，L=10.1m，重61.4KN；前、后上横梁：前上横梁采用2工45a，L=18m，共重42.4KN。后上横梁采用2工45a，L=14m，共重35.8KN。挂篮吊挂系统共重约57.0kN。内、外模重量内模系统(竹胶板+脚手架)总重13.3KN；两侧外侧模及桁架自重为67.7kN； 混凝土箱梁节段最大荷载：本挂篮悬臂浇筑长度分3.0m和4m，取不同节段长的控制梁段分别计算。其中1#块和4#块为控制梁段。1#块：节段长3.0m，砼方量49.6m3，重129.0t。4#块：节段长4.0m，砼方量54.9m3，重142.7t。挂篮各构件自重总和约63.3t，与混凝土梁段重量之比为0.43。4、底模平台计算底模平台计算时分为三种工况：第一种工况为挂篮悬浇施工连续箱梁时；第二种工况为挂篮前移空载走行时；第三种工况为挂篮施工结束后倒退回0#块时空载走行。混凝土荷载分解图示具体如下：图1 荷载分解图箱梁混凝土荷载分解：翼缘悬臂区域，由Ha和Hb外导梁承担；顶板、底板、腹板区域混凝土分别由H0H5共13根底纵梁承担； H6、H7、H8三根纵梁用作施工操作平台的支撑。4.1底模平台纵梁计算(1) 底模平台纵梁 (I40a)荷载分布计算每片纵梁承担箱梁底板及腹板砼q1=砼分布面积261.05KN/m每片纵梁上的底模荷载（以0.93kN/m2计）q2= 0.93底模分布宽度KN/m外导梁上的外模荷载：q3= 67.724.5=7.52KN/m施工荷载(以2.5KN/ m2计)q5 2.5分布宽度KN/m每片纵梁自重qz0.85KN/m底模平台纵梁采用I40a计算。1#块，4#块每片底模纵梁及内外导梁所对应的荷载参数如表一所示：表一：底纵梁及内、外导梁对应的混凝土荷载q1 (单位：KN/m)块段顶板、底板区纵梁腹板区纵梁翼缘板外导梁H0H1H2H3H4H5HaHb1#29.39 30.89 35.22 37.40 39.04 37.40 10.65 33.58 4#29.39 30.89 35.22 33.58 29.76 28.39 10.65 33.58 分布宽度(m)1.11.11.0250.660.340.3251.582.42(2) 底模纵梁计算：1#块和4#块施工时挂篮底模纵梁的计算简图如图2所示：图2 底模纵梁计算简图1#块、4#块和12#块施工时挂篮底模纵梁荷载如表二所示：表二：底模纵梁荷载q=q1+q2+q5+qz (单位：KN/m)分布宽度B纵梁砼荷载q1底模q2施工荷载q5自重qz1#块4#块1.1H029.39 29.39 1.02 2.75 0.851.1H130.89 30.89 1.02 2.75 0.851.025H235.22 35.22 0.95 2.56 0.850.66H337.40 33.58 0.61 1.65 0.850.34H439.04 29.76 0.32 0.85 0.850.325H537.40 28.39 0.30 0.81 0.851）、1#块混凝土施工：从表二可以看出，腹板下H4底纵梁受力控制，计算得：反力R后=74.5KN；R前=54.1KN; 跨中最大挠度fmax =6.9mf=5000/400=12.5mm底纵梁采用I40a工字钢符合要求。2）、4#块混凝土施工：从表二可以看出，腹板下H2底纵梁受力控制，计算得：反力R后=79.9KN；R前=79.9KN;最大组合应力：跨中最大挠度fmax =8.15mf=5000/400=12.5mm底纵梁采用I40a工字钢符合要求。3）、H6、H7、H8纵梁受力计算：H6、H7、H8为外脚手平台纵梁：在施工过程中承受自重qz=0.85KN/m脚手板qj=0.25KN/m施工荷载qs=1.0 KN/m 支点反力R前=R后=（0.85+0.25+1.0）5.4/25.7kN。4.2 前、后下横梁计算：前、后下横梁拟采用240b，梁长18m。由以上底模纵梁计算结果可看出， 4#块混凝土施工时，下横梁受力最不利；此处仅检算4#块施工时下横梁受力情况。前、后下横梁荷载作用如下图所示：图3 前、后下横梁施工受力简图图3中RH0RH8表示底纵梁计算中所得的前、后下横梁支点反力；均布荷载qz+qf为下横梁自重和挂篮封闭防护产生的荷载，qz+qf=（28+30）/18=3.2KN/m；X外和X内表示底模平台前、后外吊挂和内吊挂的反力。4#块混凝土施工时，前、后下横梁所受底纵梁的荷载值如下表六所示表六： 4#块施工前、后下横梁计算荷载（KN）RH0RH1RH2RH3RH4RH5RH6RH7RH8施工4#块前下横梁69.672.6 79.9 74.5 64.4 61.65.75.7 5.7 后下横梁69.672.6 79.9 74.5 64.4 61.65.75.7 5.7 1）、4#块混凝土施工：由Midas程序计算可得，以后下横梁计算为例，吊点反力如下：后吊点反力(KN)：X外=176.5KN，X内=258.3KN。图8 4#块后下横梁吊点反力图后下横梁剪力： 最大剪力V=144.9KN图9 4#块后下横梁剪力图后下横梁弯矩： 最大弯矩M=74.1KN.m图10 4#块后下横梁弯矩图最大挠度=0.57mm，悬臂端挠度4.7mmf=4580/250=18.3mm；混凝土施工时最大组合应力为：=40.2 MPa；图11 4#块后下横梁组合应力图可知，后下横梁受力变形均满足要求。4#块施工时，前、后下横梁计算结果如下表七所示：表八：4#块施工前、后下横梁计算结果max/MPamax/mmX外/KNX内/KN施工4#块下横梁40.20.57/9176.5258.3 4.3 挂篮前移，底模平台空载吊挂走行计算：本连续梁梁顶宽16m，梁底宽8m。底模平台空载走行时，前下横梁吊点无变化，后下横梁通过两个临时走行吊点吊挂至外导梁，此时仅底模和纵梁自重荷载作用于前后下横梁上。由于底平台自重相比梁段混凝土浇筑荷载较小，前下横梁走行时不做计算，后下横梁走行受力变形较大，为控制工况。此处检算后下横梁走行工况：后下横梁走行跨度为11.04m；底模系统（不含下横梁重）重约128KN。后下横梁承重64KN，按均布加载在底模8m范围内，则q=64/8=8KN/m。后下横梁自重28KN，挂篮封闭防护系统重60KN，均布荷载qz+qf=(28+60/2)/18=3.2KN/m。拟采240b型钢检算：受力简图如下：图12 挂篮前移，后下横梁走行受力简图简单计算可得，后下横梁走行时两临时吊挂吊点反力X=62.0KN后下横梁最大弯矩：M=143.2KN.m； 弯矩应力=77.7Mpa；跨中挠度fmax=22.7mmf=11040/400=27.6mm； 应力和变形均满足要求。4.4 挂篮施工结束后，底模平台空载吊挂倒退走行计算：本连续梁中跨下方是高速公路，因此挂篮施工结束后不能就地拆除，需倒退回0#块处再行拆除。挂篮倒退走行时，外模系统和外导梁都落在底模平台上，底模平台空载吊挂走行，前、后下横梁各通过两端的走行吊点吊挂至前、后上横梁。此时有底模、纵梁、外模、外导梁和挂篮封闭防护系统作用于前、后下横梁上，前、后下横梁受力相同，平均分担上述重量。此处检算后下横梁走行工况：后下横梁走行跨度为16.64m；底模系统（不含下横梁重）重约128KN。后下横梁承重64KN，按均布加载在底模8m范围内，则q1=64/8=8KN/m。外模及外导梁重约(61.4+67.7=)129.1KN，按均布加载在底模两侧各5m范围内q2=129.1/2/5=12.9KN/m。后下横梁自重28KN，挂篮封闭防护系统重60KN，均布荷载qz+qf=(28+60/2)/18=3.2KN/m。拟采240b型钢检算：受力简图如下：图13 挂篮倒退，后下横梁走行受力简图计算可得，后下横梁走行时两临时吊挂吊点反力X=126.5KN后下横梁最大弯矩：M=289KN.m； 弯矩应力=160Mpa；挠度fmax=65mmf=16640/400=42mm； 对于挂篮倒退空载走行工况，应力和变形都可以接受。5、外导梁计算5.1 浇筑混凝土计算：(1) 荷载：外导梁：232a，长度10.1m，重13.0KN。自重qZ=1.3KN/m外导梁Hb承受施工荷载q52.5B KN/m =2.52.42 KN/m=6KN/m外导梁Ha承受施工荷载q52.5B KN/m =2.51.58 KN/m=4KN/m外导梁Hb承受的外侧模重量q3=5KN/m外导梁Ha承受的外侧模重量q3=2.5KN/m外导梁Hb承受箱梁翼缘砼重量q1=受荷面积26KN/m31.05=33.58 KN/m。外导梁Ha承受箱梁翼缘砼重量q1=受荷面积26KN/m31.05=10.65 KN/m。(2) 混凝土浇筑计算简图：图16 外导梁混凝土施工计算简图(3) 混凝土施工计算：1#块、4#块箱梁翼缘板结构相同，仅块段长度不同，所以外导梁受力以4#块段为最大值，由Midas程序计算可得，以4#块施工时外导梁Hb受力为例：外导梁前、后吊点反力(KN)：W后=106KN，W前=90.3KN。外导梁剪力： 最大剪力V=99.9KN外导梁弯矩： 最大弯矩M=131.1KN.m图19 4#块外导梁弯矩图最大挠度=7.0mmf=5000/400=12.5mm；混凝土施工时最大组合应力为：=89.4MPa；可知，外导梁受力变形均满足要求。表九： 4#块施工时外导梁计算结果max/MPamax/mmW后/KNW前/KN外导梁Hb89.47.010690.3外导梁Ha33.22.548.935.55.2 外导梁走行计算：当外导梁走行时（Hb不利），按走行至4.0m混凝土节段时计算，底模平台临时吊挂及外侧模在外导梁上滑移至最大跨跨中时受力最不利。此时，外导梁受力有外导梁自重qZ=1.3KN/m；外侧模重量q3=5 KN/m；底模平台临时后吊挂X=62KN。具体计算如下：(1) 计算模型如下图：工况一(开始走行)：工况二：（走行一个4m节段长，最不利走行工况）图20 外导梁走行时受力简图（单位：mm）(2) 计算得：工况一：走行前、后吊点反力 R后=78KN；R前=19.1KN；（弯矩剪力略）工况二：走行前、后吊点反力 R后=45.1KN；R前=51.9KN；外导梁弯矩 M=187.9KN.m，剪力V=51.7KN；组合应力=128.4Mpa梁变形fmax=30mmf=9500/400=24mm；变形略大，仍可满足走行使用。6、前上横梁计算：本挂篮前上横梁拟采用2工45a结构，长18m，前上横梁计算时分为三种工况：第一种工况为挂篮悬浇施工连续箱梁时；第二种工况为挂篮前移空载走行时，此时前上横梁吊挂不变，可不进行计算；第三种工况为挂篮施工结束后倒退回0#块时空载走行。6.1 浇筑混凝土计算：(1) 荷载：前上横梁：2工45a，长18m，自重qZ=2.3KN/m前上横梁承受各吊挂自重荷载 F吊=5KN前上横梁承受各吊挂荷载由外到内依次为：外导梁Ha前外吊挂W外，外导梁Hb前内吊挂W内，下横梁前外吊挂X外,下横梁前内吊挂X内。 1#块、4#块和12#块各块段前上横梁受吊挂荷载如下表所示：表十一： 4#块施工前下横梁计算荷载W外/KNW内/KNX外/KNX内/KN施工4#块35.590.3176.5258.3 (2) 混凝土浇筑计算简图：图26 前上横梁混凝土施工计算简图(3) 混凝土施工计算：4#块前上横梁计算：a、主桁支反力计算得：R2=600.9KN图29 4#块前上横梁支点反力（单位：KN）b、前上横梁内力计算： 最大剪力V=329.5KN； 最大弯矩M=515.4KN（图略）4#块混凝土施工时，前上横梁最大挠度fmax=2mmf=7200/400=18mm；悬臂端挠度为19.0mmf=5400/250=21.6mm最大组合应力为：=124.9Mpa；前上横梁在浇筑混凝土施工阶段的受力和变形均满足要求。6.2 挂篮走行，前、后上横梁计算：工况二为挂篮前移空载走行时，此时前上横梁吊挂不变，与浇筑混凝土工况相比，本工况没有混凝土荷载，可不必计算。工况三为挂篮施工结束后倒退回0#块时空载走行。此时挂篮底模平台和侧模桁架的重量通过前、后走行吊挂，分别由前、后上横梁承担。吊挂反力为X倒退=126.5KN。图31 挂篮倒退走行 前、后上横梁计算简图挂篮倒退走行时，对前、后上横梁计算可得：跨中最大挠度fmax=19.8mmf=7200/400=18mm；悬臂最大挠度fmax=75.4mmf=5400/250=21.6mm；图32 挂篮倒退走行 前、后上横梁变形图最大组合应力为：=152.7Mpa；图33 挂篮倒退走行 前、后上横梁组合应力图受力满足要求，变形稍大，但对于挂篮倒退走行情况，可以接受。7、挂篮主桁计算：挂篮主桁采用弦杆加强贝雷片组拼，每三片一榀，共设两榀主梁。两组间通过连接系连成整体，在主桁尾部通过后锚梁+精轧螺纹钢筋锚固在箱梁上。两组贝雷梁主梁均采用3片上下弦加强型结构，则单组贝雷梁（3片上下弦加强型）计算参数如下：几何特性：Wx=23097.4cm3； Ix=1732303.2cm4；容许弯矩： M=4809.4KN.m；容许剪力： V=698.9KN；(1) 主梁整体计算（贝雷梁采用整体受力计算）：最大前吊点力：1#块（509.5KN）、4#块(600.9KN)，主梁自重qz=5.6KN/m。两个块段前支点及后锚固力计算如下，从上往下依次为1#（未解体）、4#块模型：图34浇筑1#块时挂篮主梁受力简图（单位：mm）图34浇筑4#块时挂篮主梁受力简图（单位：mm）计算得，前支腿反力结果如下：N1max=1034.5KN；N4max=1169.7KN；后锚固力如下：M1=400KN（预拉）；M4=484.8KN； 最大剪力依次为：V1max=572.2KN；V4max=640.1KN； 最大弯矩依次为：M1max=3003.5KN.m；M4max=3742.6KN.m； 前吊点变形依次为：f1=13mm，f2=16mm。最大剪力V=640.1KNV =698.9 KN；最大弯矩M=3742.6KNM= 4809.4 KN.m；最大挠度fmax =16mmf=20mm以上数据计算满足受力要求。(2) 单排贝雷梁计算：由以上主梁整体计算，可知，4#块段主梁受力最大。因此，取4#块段主梁作为计算对象，对单排贝雷梁计算，