挂蓝计算书(新).doc

东莞市石龙南岸三桥挂篮施工计算书计算：陈文寅复核：2004年11月挂 篮 施 工 计 算一工程概况本桥主桥跨径组合为40+73.5+73.5+40m预应力砼V型刚构桥，V型墩是由3.51.4m的两段斜肢和一段15m长的托顶梁（0#块）组成的V型结构。主桥箱梁为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁底板正置，采用不等高腹板调节桥面横坡。桥面设有纵坡3.5%人字坡，竖曲线R=2100m、T=73.40m、E=1.285m；箱梁梁高和梁底厚度均按二次抛物线设计，梁体下缘曲线线形均为二次抛物线。采用单箱单室预应力砼结构，梁高从跨中(边跨端部)1.8m 变化到主墩根部的3.4m；底板宽6.9m，顶板宽12.5m，箱梁底板厚度从25cm 变化到根部50cm，腹板厚度采用40cm及60cm 两种厚度,中间设过渡段（5#块），翼板悬挑280cm，端部厚度18cm，根部厚度60cm。0#段梁高均为3.4m，腹板厚度均为60cm，底板厚均为50cm。主墩单墩两侧各分为8个节段，梁段长度3mx4、4mx3和4.25m,中跨合拢段长2m，边跨合拢长4.2m。箱梁1#块8#块采用挂篮悬臂浇筑施工，根据现场施工需要设计挂篮施工。各分块节段长度见下表1：表1梁段号0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#长度(cm)1500300300300300400400400425200420底板厚5050454540.540.536.636.633333.329.729.727.127.125.625.6252525砼（m3）208.9832.2730.3728.6927.2433.3230.8329.9131.2614.6844.05备 注托顶梁腹板厚60cm过渡段腹板厚40cm中跨合拢段边跨合拢段二挂篮的设计原则1、根据设计要求及规范要求,挂篮主要设计参数如下：（1） 悬浇箱梁分段长度按最大长度4.25m来考虑，以满足梁体分段变化要求。（2） 悬浇混凝土结构最大重量833KN，挂篮重量与最大梁段砼重比值控制在0.50内，施工挂篮及其它设备重量低于417KN。（3） 挂篮按桁架自锚式设计，桁后锚筋为精轧螺纹钢。自锚固系统的安全系数：2。（4） 施工时、行走时的抗倾覆安全系数为2。计算三种工况的抗倾覆安全系数。工况一：联体挂篮浇注砼工况二：挂篮前移工况三：挂篮浇注砼（5） 斜拉水平限位系统安全系数：2。（6） 上水平限位安全系数：2。（7） 挂篮前移采用手拉葫芦牵引滑动，分步行走工艺。（8） 底篮前端最大挠度不得超过2.0cm。2、挂篮的基本组成部分挂篮主桁，底篮，吊杆，锚固系统，行走系统及模板系统。（1） 挂篮主桁a、纵梁位于腹板上方，采用3组贝雷桁架，长15m，左右对称；b、前横梁、中横梁采用13.3m长的440x350x8mm的钢板梁，前横梁距纵梁前端75cm。（2） 挂篮底篮a、横梁位于主桁横梁下方，采用两根440x350x8mm钢板梁，其中前横梁长13.3m、后横梁长13.3m；b、纵梁采用20根长6m的I25b工字钢；（3） 吊杆及锚固系统。吊杆采用25精轧螺纹钢筋，底篮前排吊杆挂在前横梁上，后排吊杆挂在中横梁和已浇箱梁上，后排吊杆距前排吊杆5.25m，中心距已浇节段端面50cm;后锚系统由4根25精轧螺纹钢筋和用2I25工字钢特制的后锚板凳组成。（4） 行走系统移机系统采用纵梁底部装滑槽在钢轨上行走，以手拉葫芦提供动力,用反压横杆提供平衡力。 （5） 模板系统底模采用木模板加贴钢板、外侧模及翼板底模采用定型钢摸、内模采用定型钢角模加小块组合钢模，侧模、翼板底模及内模采用桁架作支架。（6） 主要杆件特性表2 表2所用材料截面面积（cm2）抗弯模量（cm3）惯性矩（cm4）容许值单片贝雷桁架（300x150cm）50.963578.5250500M=788.2KN-MQ=245.2KN钢板梁（440x350x8mm）123.8165036290W=145MPa=85MPaI25b工字钢53.51422.25278W=145MPa=85MPa25精轧螺纹钢筋4.909l=750MPaE=2.0e5Mpa10槽钢12.7439.4198.3W=145MPa=85MPa松木板50mm厚W=9.5MPa=1.2MPa挂篮结构详见构造图。三荷载计算组合1荷载计算模板及挂篮重力荷载-400KN，模板重1.10KN/m2。浇注砼、钢筋荷载-833KN，其中砼底板q1=93.25KN/m(断面3.73m2)，腹板q2=42.47KN/m(1.26m2)，翼板q3=3.63KN/m（断面1.10m2），顶板q4=48.75KN/m（断面1.95m2）。施工人员和施工材料、机具荷载-1.5kpa，共84KN。振捣砼时产生的荷载-2.0kpa，共112.5KN。 其他可能产生的荷载-1kpa,56KN。2荷载分项系数i表3表3序号荷载类别i1模板支架拱架脚手架自重1.22新浇砼、钢筋砼、新砌体自重1.23施工人员及施工机具运输或堆放的荷载1.44倾倒砼时产生的竖向荷载1.45振捣砼时产生的竖向荷载1.46冬季施工时保温设施荷载和雪荷载（不考虑）7新浇砼时对侧面模板的压力1.28倾倒砼时产生的水平荷载1.49振捣砼产生的水平荷载1.410风荷载11流水压力、流冰压力或船只、漂浮物撞击力3荷载组合-表4表4序号模板类别参与组合的荷载项计算承载力验算刚度1梁、板和拱的底模板以及柱支撑板、拱架、支架等1、2、3、4、5、61、2、64钢材容许提高系数-表5本挂篮为临时性结构，相关钢材容许应力提高系数按下表计算 表5构造物性质荷载组合提高系数临时性结构物组合1.30组合1.40四各项计算由于各节段长度及断面和各部位的尺寸均有不同，计算将有所侧重选取进行计算，主要取最大块重5#块进行验算。1、底篮面模板计算挂篮底模采用在底篮纵梁（工字钢）上铺设5cm厚木模板，再铺设3mm钢板。取1m宽板条进行验算，底模板承受荷载分底板q1=1*0.6*25=15KN/m，腹板q2=2.831*1*25=70.775KN/m，翼板q3=4.854*25*1/12.5=9.708KN/m.q1=(15+9.708)*1.2+1=30.6KN/m。计算如下图：底篮主承重结构为I25b工字钢，腹板底下集中布置3根，其余每80cm1根，计算结果见表6Mmax=1.90KN-m，Q=13.91KN，f=0.0006m=0.6mm钢板与木板联合承受的允许荷载效应值为：M=145*bh2/6+9.5*bh2/6=4.18KN-m1.9kn-mK1=4.18/1.9=2.2Q=85*bh+1.2*bh=315KN13.91knK2=315/13.91=22 表6690cm2侧模板计算外侧模板计算见0#块施工计算书。3底篮纵梁计算处于腹板处荷载最大，集中布置三根，其余位置每80cm布置一根。翼板区每100布置一根，单侧三根。底篮纵梁均采用I25b工字钢。（1）翼板区翼板模板荷载：单侧砼重q1=27.5*1.2=33KN/m，模板支架荷载q2=1.1*2.8*1.2=3.70KN/m，q=33+3.7=40.7/3=13.6KN/m计算图式、结果如下表7：表7Mmax=29.89KN-m，Qmax=29.79KN,f(3)=5mm。=M/W=29.89/422.2=70.80MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*29790/（250x10）=17.87MPa=85*1.25=106MPaf=5mmf=L/400=5250/400=13mm.支反力为R2=R4=36.8KN。满足要求。 (2)腹板区翼板区荷载的一半作为均布荷载传递到腹板区，单侧砼重q1=31.5*1.2+40.7/2=58.15KN/m，模板重q2=1.1*2.8*1.2*2=7.40KN/m，施工其他荷载q3=（1.5+2.0+1）*0.6*1.4=3.78KN/m，q=(q1+q2+q3)/3=23.11KN/m自重计算时自动计入，计算图式如上，计算结果如下：Mmax=52.2KN-m，Qmax=49.1KN,f(3)=9mm。=M/W=52.2/422.2=123.64MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*49.1/（250x10）=29.46MPa=85*1.25=106MPaf=8mmf=L/400=5250/400=13mm.支反力为R2=R4=50.2KN。满足要求。(3)底板区 底板砼重q1=2.89*25*1.2=86.7KN/m,底板范围顶板砼重q2=1.95*25*1.2=58.5KN/m,模板q3=1.1*5.7*1.2=7.52KN/m，其他荷载q4=（1.5+2.0+1）5.7*1.4=35.91KN/m，q=（q1+q2+q3+q4）/8=23.58KN/m。由8根I25b工字钢共同承担，计算图式同上、结果如下： Mmax=50.3KN-m，Qmax=50.2KN,f(3)=8mm。=M/W=50.3/422.2=119.14MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*50200/（250x10）=30.12MPa=85*1.25=106MPa。f=8mmf=L/400=5250/400=13mm.。满足要求。支反力为R2=R4=63KN，挠度较大，调整工字钢间距为每7075cm一根。(4)底篮铰支座 底篮纵梁与底横梁通过铰支座连接，以方便调整。铰支座采用钢板制作而成。 铰支座最大受力为N=R=63KN，铰支座主要受剪，铰支座采用2cm的钢板制成，上下阴阳头通过钢销连接，钢销采用贝雷销和定制钢销，直径为49mm，A=1885.7mm2。钢销计算：钢销受力为=N/A=63000/1885.7=33.41Mpa=85*1.25=106MPa。贝雷销允许受力为=585MPa。钢铰支座计算：阴头（在下）：销孔离边缘最小端距为20mm，按挤压计算，bs=P/A=63000/2/（20*49）=32.1MPabs=*1.7=85*1.5=144.5MPa。按剪切计算，=63000/2/(49*20)=32.1Mpa*1.25=85*1.25=106MPa。阳头（在上）：bs=P/A=63000/（20*49）=64.3MPabs=*1.7=85*1.5=144.5MPa。满足要求。4前底横梁前底横梁长13.3m，横梁采用44x35x0.8cm钢板梁（或2I25b工字钢），计算简图如下，具体尺寸见强底横梁构造图，由以上各构件杆件特性表，钢板梁承载能力比2I25b工字钢较强，以2I25b工字钢作为计算对象，翼板区（P1=36.8KN）及底板的底篮纵梁(P2=63KN)，作为集中荷载作用于底横梁，腹板区作为均布荷载作用(q=251KN/m),跨径组成20+285+360 * 2+285+20=1330cm,计算结果如下表8：Mmax=64.63KN-m，Qmax=88.4KN , f(9，15)=3mm。=M/W=64.63/422.2=153.08MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*88400/（250x10）=53.04MPa=85*1.25=106MPa。f =3mmf=L/400=3600/400=9mm.。支反力为R2=R22=15KN，R5=R19=138KN，R12=177KN。满足要求。5前横梁吊杆计算前横梁吊杆采用525mm精轧螺纹钢，长度约为L=750cm，由上计算可知，吊杆承受最大拉力为P=177KN，=P/A=177000/401=441.40MPa=750*1.25=937.5MPa。K=/ =937.5/441.4=2.12，伸长量s=PL/EA=177000*7500/2.0e6/490.9=1.4mm 满足要求。表8前底横梁计算图式、结果6.前上横梁由以上计算可知，前底横梁传递给前上横梁的荷载为：P1=P5=15KN（作用于节点2、9），P2=P4=138KN（作用于节点4、8），P3=177KN(作用于节点6)，自重计算时自动计入。前上横梁长度1330cm，采用440x350x8mm钢板梁，跨径组成342+626+342=1330cm具体尺寸见布置图，计算图式、计算结果如下表9:Mmax=185.88KN-m，Qmax=156.32KN，f(6)=6.1mm。=M/W=185880000/1650000=112.65MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*156320/（440x8*2）=33.31MPa=85*1.25=106MPa。f=6mmf=L/400=6000/400=15mm。支反力为R5=R7=248KN。满足要求。表97后底横梁后底横梁长13.3m，横梁采用44x35x0.8cm钢板梁（或2I25b工字钢），计算简图如下，具体尺寸见后底横梁布置图，由以上各构件杆件特性表，钢板梁承载能力比2I25b工字钢较强，以2I25b工字钢作为计算对象，后底横梁锚固于已浇节段和后上横梁上，承受浇筑梁段至少一半荷载，翼板区（P1=36.8KN）及底板的底篮纵梁(P2=63KN)，作为集中荷载作用于底横梁，腹板区作为均布荷载作用(q=251KN/m),2I25b工字钢跨径组成20+395+250 * 2+395+20=1330cm，钢板梁跨径组成为20+395+500+395+20=1330cm，计算结果如下表10。Mmax=34.34KN-m，Qmax=83.49KN , f(4，20)=1.7mm。=M/W=34340000/422200=81.34MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*83490/（250x10）=50.09MPa=85*1.25=106MPa。f =1.7mmf=L/400=3950/400=9.9mm.。支反力为R2=R22=30.9KN，R8=R16=162KN，R12=96.7KN。满足要求。表10如采用440x350x8mm钢板梁，则Mmax=80.4KN-m，Qmax=97.6KN , f(12)=2 mm。=M/W=8040000/1650000=48.73MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*97600/（440x8x2）=20.80MPa=85*1.25=106MPa。f =2mmf=L/400=5000/400=12.5mm.。支反力为R2=R22=20KN，R8=R16=226KN。为保证安全，中间应加设一道备用。8后上横梁后底横梁传给后上横梁的荷载为P1=P2=30.9KN（作用于节点2、6），横梁计算跨径组合为：20+322+323x2+322+20=1330cm。计算图式如下：计算得：Mmax=56.7KN-m，Q=19.5KN，f（1、7）=10mm（440x350x8mm钢板梁）满足要求，但端头（节点1、7）挠度偏大，建议在跨中（节点4）加设反拉杆（挠度为4.8mm），下底横梁采用440x350x8mm钢板梁。后上横梁拉杆受力最大162KN，伸长量为s=1.2mm，从以上计算可知，满足要求。9主纵向桁架主纵向桁架单侧采用3排单层贝雷桁架，配加强弦杆，长度300cmx5=1500cm。分为浇筑砼时和移机时两种情况进行计算。（1）第一种情况浇筑砼：取最大块重（5#块）33.32*25*1.2=999.6KN，底篮及模板系统重为225*1.2=270KN，前上、底横梁重各重13*1.2=15.6KN，主桁架之间的横联每道重量9.96*1.2=12KN，后上、下横梁各重13*1.2=15.6KN，浇筑砼时振捣砼及施工机具人员荷载4.25*6.9*（2+1.5）*1.4=144KN以上荷载均作为集中荷载作用于主桁架上，主桁架自重作为均布荷载，计算时自动计入，平均分摊为6排贝雷主桁梁承担，各作用力点作用力为：P1=（999.6/2+270/2+15.6*2+12+144/2）/6=125KN( 节点4)，P2=（15.6+30.9*2+12）/6=14.9KN（节点3），P3=12/6=2KN（节点2），计算跨径组成为150+750+525+75=1500cm。计算图式、结果如下表11：Mmax=674.00KNM=4809.4/3=1603.1KN-m；K=1603.1/674=2.4Qmax=131.0KNQ=698.9/3=233.0KN。K=233/131=1.8f(4)=12.3mmf=20mm。满足要求。主桁架底篮前端最大挠度为f总=f主桁+f吊杆=12.3+1.4=13.4mmf=20mm。满足要求。支撑反力R2=-82.6KN，R3=239KN。本挂篮系统采用无平衡重形式，后锚采用25精轧螺纹钢作为锚固点。由于主桁采用贝雷拼装，贝雷新旧不同及销孔与销子设计间隙的影响而产生的截面转角(=2/h)，从而产生非弹性挠度。设计间隙视贝雷桁架新旧不同，新贝雷为=0.5mm。旧贝雷为=2-2.5mm。只考虑悬臂端，悬臂长度为2节，其值为fm=2n*(n+1),其中n为贝雷节数：fm=2*2*2*(2+1)=24mm。由于非弹性变形在挂篮拼装时已经形成，施工时只考虑设置弹性变形应引起的预拱度。但对挂篮主桁进行预压是必要的。(2)主桁后锚主桁后锚采用竖向预应力筋引申出来作为后锚固点，浇筑砼时后锚单侧最大受力为：82.6*3=247.8KN,采用2根25精轧螺纹钢允许最大受力为736KN，K=736/247.8=3.0。后锚拉杆长约3m，伸长量s=PL/EA=247800*3000/2.0e6/490.9=0.7mm。引起的挂篮前端的挠度值为：1.1/7.5*5.25=0.5mm。浇筑砼时建议对后锚拉杆进行预张拉。后锚拉力通过反力梁作用于主桁架上，反力梁采用短背扣16槽钢加工而成，主要受剪力和局部弯矩作用，Mmax=123.9*0.45/4=13.9KN-m，Qmax=247.8/2=123.9KN 。=M/W=13900000/116800/2=59.5MPa=145*1.25=181MPa。=3Q/（2A）=1.5*123900/（160x8.5x2）=34.2MPa=85*1.25=106MPa。满足要求。为安全起见，后锚采用3根25精轧螺纹钢作为锚固点，其中一条作为安全储备。表11（3）第二种情况移机：移机时采用挂篮主桁及底篮、模板系统一起前移，最不利情况为底篮横梁荷载全部与已浇节段分离，移机锚固系统最靠近后横梁的前支点附近。所受荷载为：P1=（270/2+15.6*2+12+144/2/2）/6=35.7KN( 节点5)，P2=（15.6*2+270/2+12）/6=29.7KN（节点4），P3=12/6=2KN（节点2），计算跨径组成为150+600+