65+110+65m连续梁施工菱形挂篮受力检算--铰接.doc

目 录1、工程概况22、挂篮组成23、荷载分析34、底模系统验算44.1底模模板验算44.2矩管受力验算44.3方木验算54.4底模桁架验算65、外滑梁验算96、内滑梁验算117、底模后横梁验算138、底模前横梁验算149、前上横梁验算1510、主桁架验算1611、钢销受力验算1912、高强螺栓验算1913、后锚及吊杆系统验算1913.1.后锚精轧螺纹钢验算1913.2.后锚扁担梁验算2013.3.底模后吊带验算2013.4.底模后吊带上扁担梁验算2013.5.前吊杆验算2113.6.前吊杆扁担梁验算2114、挂篮抗倾覆验算21沿潭大桥65+110+65m连续梁施工菱形挂篮受力检算1、工程概况沿潭大桥左右线分离，起讫里程分别为ZK28+279.48ZK29+156.52、K28+305.38K29+094.52，组合跨径分别为540m65m110m65m1040m、340m65m110m65m1040m。其中，主桥上部结构为65+110+65m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁。其中0#段采用三角托架牛腿施工，边跨现浇段采用钢管柱型钢支架现浇施工，合拢段采用吊架施工，其余节段1#11#节段均采用菱形挂篮悬臂施工。其中最大梁段为1#段，砼方量为58.5m3。2、挂篮组成（1）、主桁架包括上弦杆、下弦杆、斜杆和立柱，各杆件均采用2根32b槽钢组焊而成。单片主桁架各杆件通过节点板和100mm20CrMnTi钢销加设8.8级高强螺栓连接而成，两片主桁架之间用两道横向联结系连接。（2）、底模系统包括底模桁架、底模模板、底模前横梁、底模后横梁、1616方木、2根底模加强纵梁及走道板。前、后横梁由2根40a槽钢组焊而成，模板为Q235钢板，底模承重梁由采用5片桁架和2根加强纵梁加固组成。（3）、悬吊系统由前上横梁(2根I45a组焊工字钢)、底模吊杆上扁担梁（220a组合槽钢)、底模吊杆下扁担梁（220a组合槽钢)、后吊带扁担梁（222a组合槽钢)、内外模板吊杆扁担梁（212.6组合槽钢)、底模后吊带装置（40mm厚钢带）、前吊杆连接器等组成。吊杆均采用32精轧螺纹钢筋，其强度标准值为785MPa。（4）、走行装置由轨道、轨枕、前后支座、手动葫芦等组成。轨道由I25b工字钢及10mm钢板组焊而成成，其直接锚固在已成梁段的竖向预应力筋上。（5）、外模系统由2根外滑梁（2根H45型钢通过20a槽钢连接而成）、外滑梁吊架、外膜模板、外模桁架施工平台组成。（6）、内模由2根内滑梁（H45型钢通过20a槽钢连接而成）、内滑梁吊架、模板（14a槽钢、钢板组件）等组成。挂篮具体构造如下：3、荷载分析进行悬臂浇筑施工时，挂篮主要承受砼荷载、模型机具荷载、施工荷载、砼振捣荷载及砼冲击荷载等。挂篮底模系统主要承受来自腹板和底板的砼的竖向荷载，内滑梁主要承受顶板砼的竖向荷载，外滑梁主要承受翼缘板砼的竖向荷载。荷载的传递形式具体如下：模具荷载取1.5KN/m2，施工荷载取2.0KN/m2砼振捣荷载取2.0KN/m2砼冲击荷载取2.0KN/m2C55悬灌砼荷载取26KN/m34、底模系统验算4.1底模模板验算底模模板主要承受来自腹板、底板砼的竖向荷载、模具荷载、振捣荷载及砼冲击荷载等。底模板面板为=5mm钢板，肋条为90404mm矩形钢管，矩管间距为3030cm。其中腹板下的模板受力最为不利，对于底模钢板而言，因四周均与矩管进行了焊接，可以看成四边固结的梁板，查路桥施工计算手册（）得，腹板下的荷载分配到每一小格单元上，钢板承受的最大弯矩，满足要求。最大挠度，其中刚度，满足要求。4.2矩管受力验算矩管主要承受来自5mm模板的竖向传递力，其受力形式为均布荷载，其中腹板下的受力最大，其受力模型按两跨连续梁考虑，则，满足要求。，满足要求。 满足要求。4.3方木验算1616cm方木承受来自模板的竖向传递力，由于矩管间距为30cm，可以将方木的荷载简化为均布荷载，其中，腹板下的荷载q=（266.5+1.5+2+2+2）0.48=47.28KN/m，底板下（平均）荷载q=（260.867+1.5+2+2+2）0.48=14.42KN/m，于是方木的受力模型可以简化为方木受力模型图利用结构力学求解器计算有：方木弯矩图，方木剪力图，满足要求。，满足要求。，满足要求。4.4底模桁架验算底模5片桁架及2根I40a加强工字钢主要承受腹板和底板砼、底模方木、底模模板竖向荷载等，为便于计算，将桁架及工字钢编号依次编为HJ1、GZ1、HJ2、HJ3、HJ4、GZ2、HJ5。砼的荷载分布形式具体如下：其中，HJ1、HJ5桁架所承受的砼竖向力：GZ1、GZ2工字钢承受砼竖向力HJ2、HJ4桁架所承受砼竖向力：HJ3桁架所承受砼竖向力：根据挂篮设计图所知，1616cm方木重10.75KN，底模模板重22.6KN，桁架和工字钢受力均由11根1616cm方木传递而来，因此HJ1、GZ1、HJ2、HJ3、HJ4、GZ2、HJ5桁架所承受每根方木的反力为 其中，桁架为2片组合构件连成，为考虑安全事故，拟将受力安全系数提为1.2。利用Madias将桁架建模如下（取最不利的位置）：桁架弯矩图桁架剪力图桁架位移图fmax=2mm支座反力图：桁架上弦杆位14b槽钢，于是，满足要求。，满足要求。，满足要求。由于I40a工字钢相对于14b槽钢的抗弯模量和惯性矩大许多，因此，无须验算加强工字钢的应力及挠度。每片桁架、工字钢的支座反力如下表：桁架反力HJ1GZ1HJ2HJ3HJ4GZ1HJ5R后89.72115.442.5238.5242.52115.489.72R前94.22121.244.6240.4244.62121.294.225、外滑梁验算外滑梁主要承受翼缘板处砼竖向荷载、模具荷载、砼振捣荷载及冲击荷载等，其中外侧滑梁竖向荷载为：内侧外滑梁竖向荷载为：浇筑1#段时，外滑梁由6片外模桁架传递而来，于是每片外模桁架对滑梁的分力分别为20.3KN、29.7KN。因此可以将外、内侧外滑梁的受力模型分别简化如下：外侧外滑梁受力模型 外侧外滑梁弯矩外侧外滑梁剪力内侧外滑梁受力模型图内侧外滑梁弯矩图内侧外滑梁剪力图内侧外滑梁挠度图：f=1.2mm外滑梁为H45型钢，其应力验算如下：，满足要求。，满足要求。，满足要求。其中，对于外侧滑梁，对于内侧外滑梁，6、内滑梁验算内滑梁主要承受顶板处砼竖向荷载、模具荷载、砼振捣荷载及冲击荷载等，其竖向荷载为：内滑梁受力由6片内模桁架传递而来，因此每根内滑梁受力为F=334.01/12=，内滑梁受力模型如下：内滑梁受力模型内滑梁弯矩内滑梁剪力内滑梁为H45型钢，其应力验算如下：，满足要求。，满足要求。，满足要求。其中，内滑梁支座反力，7、底模后横梁验算底模后横梁主要承受来自桁架、加强工字钢后吊带的反力，其受力模型如下：底模后横梁受力模型底模后横梁弯矩图底模后横梁剪力图底模后横梁为240a槽钢，其应力验算如下：，满足要求。，满足要求。，满足要求。其中，支座反力，8、底模前横梁验算 底模前横梁主要承受来自桁架、加强工字钢前吊点的反力，其受力模型如下：底模前横梁受力模型底模前横梁弯矩图底模前横梁剪力图挠度图f=0.7mm底模前横梁为240a槽钢，其应力验算如下：，满足要求。，满足要求。，满足要求。其中，支座反力，9、前上横梁验算前上横梁主要承受来自底模吊杆的轴力，其受力模型如下：前上横梁受力模型前上横梁弯矩图前上横梁剪力图前上横梁挠度图f=5mm前上横梁为2I45a工字钢，其应力验算如下：，满足要求。，满足要求。，满足要求。其中，支座反力，10、主桁架验算主桁架主要承受来自前上横梁的支座反力，利用Madias建立模型如下：菱形桁架受力模型图菱形桁架应力图，满足要求。菱形桁架位移图f=21mm后支座反力R=787.1KN前斜杆轴力为F=1332.8KN，后斜杆轴力为F=1371.8KN由于前斜杆、立柱受压，属压弯构件，因此需验算其稳定性。因前斜杆在长度和轴力方方面均大于立柱，所以只需验算前斜杆的稳定性即可。前斜杆长646cm，属B类截面，其长细比，查表得，其应力为，因此前斜杆构件稳定。11、钢销受力验算最不利的钢销受力位于前斜杆位置，其用于抵抗前斜杆的传来的轴力，钢销外径为100mm，截面面积为A=78.54cm2，惯性矩I=490.87cm4。钢销属45#钢材，其极限抗剪强度为360MPa，其实际的抗剪应力为：因此挂篮的钢销抗剪满足要求。12、高强螺栓验算根据菱形桁架的受力得知，最大的轴力位于后斜杆F=1371.8KN，由30颗高强螺栓共同抗剪，因此每颗螺栓的抗剪力F=1371.8/30=45.73KN，于是螺栓的实际抗剪应力为：13、后锚及吊杆系统验算13.1.后锚精轧螺纹钢验算挂篮的稳定性关键在于后锚的锚固力，根据菱形桁架的整体分析得知，后锚的反力为F=787.1KN。后锚主要由4根25精轧螺纹钢受力，每根精轧螺纹钢的竖向轴力为787.1/4=196.8KN，其受拉应力为,为保证实际施工安全，后锚的精轧螺纹钢数量不得低于5根。同时在浇筑节段时，在后锚位置预埋4根32精轧螺纹钢，上面设置扁担梁压住后锚，以保证后锚受力的安全。13.2.后锚扁担梁验算后锚扁担梁为222b槽钢，共6根，每根扁担梁的的竖向集中力为F=787.1/6=131.2KN,其受力模型如下：最大弯矩M=23.62KN.m，最大剪力为Q=131.2KN，满足要求。，满足要求。13.3.底模后吊带验算底模后吊钢带最大拉力为303.98KN，钢带截面为150mm40mm，其应力为13.4.底模后吊带上扁担梁验算底模后吊带扁担梁为222b槽钢，可以简化为中部集中受力模型，最大M=0.25303.980.19=14.4KN.m，最大剪力为Q=0.5303.98=152KN，满足要求。，满足要求。13.5.前吊杆验算前吊杆32精轧螺纹钢的最大轴向拉力为F=346.3，因此前吊杆的受力满足要求。13.6.前吊杆扁担梁验算前吊杆扁担梁有212.6槽钢和220a槽钢两种型号，其中对于212.6槽钢，其承受最大集中力为内滑梁吊杆的轴力F=103.7KN，最大弯矩为M=0.25103.70.175=4.53KN.m，最大剪力为Q=0.5103.7=51.85KN，满足要求。，满足要求。对于220a槽钢，其承受最大集中力为底模吊杆的轴力F=346.3KN，最大弯矩为M=0.25346.30.175=15.15KN.m，最大剪力为Q=0.5346.3=173.15KN，满足要求。，满足要求。14、挂篮抗倾覆验算浇筑1#段砼时，挂篮的前横梁支点竖向反力为715.53KN，相对于前支座将产生倾覆力矩M=715.535.5=3935.42KN.m，为保证施工安全，后锚的抗倾覆系数大于2，对于后锚位置必须设置大于2M=23935.42=7870.83KN.m的抗倾覆力矩，因此后锚锚固力不小于F