紫阳港汉江公路大桥菱形挂篮计算书

紫阳港紫阳港汉汉江公路大江公路大桥桥 菱形挂菱形挂篮设计计篮设计计算算 计计算 算 复核 复核 中北工程中北工程设计设计咨咨询询有限公司有限公司 2013 05 30 1 目目 录录 第第 1 章章 设计计算说明设计计算说明 1 1 1 设计依据 1 1 2 工程概况 1 1 3 挂篮设计 1 1 3 1 主要技术参数 1 1 3 2 挂篮构造 2 1 3 3 挂篮计算设计荷载及组合 2 1 3 4 内力符号规定 3 第第 2 章章 挂篮底篮及吊杆计算挂篮底篮及吊杆计算 4 2 1 2 块段重量作用下底篮各项指标计算 4 2 1 1 腹板下纵梁的计算 4 2 1 2 底板下纵梁的计算 7 2 2 底模前后横梁计算 10 2 2 1 后下横梁计算 10 2 2 2 前下横梁计算 13 2 3 底模悬吊系统计算 15 2 3 1 底模后吊挂系统计算 15 2 3 2 底模前吊挂系统计算 15 第第 3 章章 内外滑梁计算内外滑梁计算 15 3 1 内外滑梁计算 15 3 1 1 悬灌时外滑梁计算 16 3 1 2 行走时外滑梁计算 18 3 2 内外滑梁吊挂系统验算 20 第第 4 章章 挂篮前上横梁计算挂篮前上横梁计算 20 第第 5 章章 挂篮主桁计算挂篮主桁计算 22 5 1 荷载组合 I 22 5 1 1 荷载计算 22 5 1 2 荷载组合 I 作用下主桁计算 23 5 2 荷载组合 27 5 2 1 荷载计算 27 5 2 2 荷载组合 作用下主桁计算 28 5 3 荷载组合 30 5 3 1 荷载计算 30 2 5 3 2 荷载组合 作用下主桁计算 31 5 4 荷载组合 31 5 4 1 荷载计算 31 第第 6 章章 验算结果及建议验算结果及建议 32 6 1 验算结果 32 6 2 技术建议 32 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 1 第第 1 章章 设计计算说明设计计算说明 1 1 设计依据设计依据 1 紫阳港汉江公路大桥工程 施工图设计 2 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 3 钢结构设计规范 GB50017 2003 4 路桥施工计算手册 5 桥梁工程 结构力学 材料力学 6 其他相关规范手册 1 2 工程概况工程概况 本桥为变截面单箱单室连续梁 采用垂直腹板 箱梁顶宽 13m 底宽 7 0m 翼 缘板长 3 0m 支点处梁高 6 729m 跨中梁高 2 6m 双向 1 5 的横坡 腹板厚 95cm 支点 45cm 跨中 底板厚度为 120cm 支点 30cm 跨中 顶板 厚度保持 30cm 不变 箱梁 0 块梁段长度为 6 0m 边 中合拢段长度为 2 0m 挂篮悬臂浇注箱梁最 重块段为 2 块 其重量为 164 4t 该桥箱梁悬臂浇注拟采用菱形挂篮进行施工 1 3 挂篮设计挂篮设计 1 3 1 主要技术参数主要技术参数 1 混凝土自重 GC 26kN m3 2 钢弹性模量 Es 2 1 105MPa 3 材料容许应力 235145 14085 w QMPaMPaMPa 钢 根据规范 对于临时结构材料的容许应力提高系数 1 3 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 2 1 3 2 挂篮构造挂篮构造 挂篮为菱形挂篮 菱形桁片由 2 30b 2 28b 普通热轧槽钢组成的方形截面杆件 构成 前横梁由 2I45b 普通热轧工字钢组成 底篮前横梁由 2 36b 普通热轧槽钢组 成 底篮后横梁由 2I456b 普通热轧工字钢组成 底篮下纵梁为由 HN400 200 的型 钢组成 吊杆采用 32 精轧螺纹钢 主桁系统重 8 76t 前滑梁 后钩板及垫板重 1 7t 走道梁重 2 4t 前上横梁重 1 98t 后锚固系统重 1 2t 底模平台及底模重 13 31t 底模吊挂系统重 6 25t 外模及外模支架重 10 9t 走行滑梁及吊挂系统 8 1t 整个挂篮系统重 54 6t 适合混凝土块最大重量为 168t 自重与载荷比为 以 2 为例 0 332 1 3 3 挂篮计算设计荷载及组合挂篮计算设计荷载及组合 1 挂篮设计计算假定 a 砼浇筑状态 整个箱梁节段砼重量 内外模支架 模板及底模平台重量分别 由前一节段已施工完的箱梁顶底板和挂篮主桁的前上横梁承担 b 挂篮走行状态 底模平台自重及走行系统自重通过四根走行滑梁分别传至前 一节段已施工完的箱梁顶 底板和挂篮主桁的前上横梁 c 挂篮主桁片按平面钢架计算 2 荷载系数 考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数 1 05 挂篮空载行走时的冲击系数 1 3 浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数 2 0 挂篮正常使用时采用的安全系数为 1 2 3 作用于挂篮主桁的荷载 箱梁荷载 箱梁荷载取 2 块计算 2 块段长度为 3 5m 重量为 164 4t 施工机具及人群荷载 2 5KPa 挂篮自重 54 6t 混凝土倾倒时产生的动力荷载 2 0 KPa 混凝土振捣时产生的动力荷载 2 0 KPa 混凝土偏载 箱梁两侧腹板浇筑最大偏差取 5m3混凝土 重量 13t 4 荷载组合 荷载组合 I 混凝土重量 超载 动力附加荷载 挂篮自重 人群及机具荷载 荷载组合 II 混凝土重量 超载 动力附加荷载 混凝土偏载 挂篮自重 人群和 机具荷载 荷载组合 III 混凝土重量 超载 挂篮自重 人群和机具荷载 荷载组合 IV 挂篮自重 冲击附加荷载 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 3 荷载组合 I II 用于主桁承重系统强度和稳定性计算 荷载 III 用于刚度计算 稳定变形 计算 荷载组合 IV 用于挂篮系统行走计算 1 3 4 内力符号规定内力符号规定 轴力 拉力为正 压力为负 应力 拉应力为正 压应力为负 其它内力规定同结构力学的规定 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 4 第第 2 章章 挂篮底篮及吊杆计算挂篮底篮及吊杆计算 挂篮底篮计算荷载 箱梁荷载 取 2 块计算 2 块梁段长度为 3 5m 重量为 164 4t 2 1 2 块段重量作用下底篮各项指标计算块段重量作用下底篮各项指标计算 在进行结构强度验算时 恒载分项系数 K1 1 2 活载分项系数 K2 1 4 2 1 1 腹板下纵梁的计算腹板下纵梁的计算 底模纵梁采用 HN400 200 的 H 型钢 纵梁跨度为 5000mm 腹板宽度 700mm 1 块与 2 块接触面的梁高为 6 161m 底板厚度为 0 79m 腹板下面由三根 纵梁承受 底板中间一根纵梁最大作用宽度为 1600mm 腹板处混凝土作用下底模上的荷载 11 6 161 0 7 3 5 26 0 7 3 5 160 2qkPa 底板处混凝土作用下底模上的荷载 12 0 79 1 6 3 5 26 1 6 3 5 20 5qkPa 为了方便计算 底模面板重量按照 1 0kPa 进行计算 模版荷载为 2 1 0qkPa 人群及机具荷载 3 2 5qkPa 倾倒混凝土和振捣混凝土产生的荷载 4 22 4qkPa 利用荷载组合 I 来对结构进行强度验算 腹板下单根纵梁的单根线荷载为 111234 1 2 1 051 21 41 4 0 7 349 4 QqqqqkN m 1 强度验算 则纵梁强度计算简化后的计算模型如下图 2 1 1 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 5 图 2 1 1 腹板下纵梁强度计算模型 荷载组合 I 作用下腹板下纵梁的内力计算结果见图 2 1 2 2 1 3 所示 图 2 1 2 荷载组合 I 作用下腹板下纵梁弯矩图 由计算结果可知 荷载组合 I 作用下的最大弯矩值为 141 3KN m 图 2 1 3 荷载组合 I 作用下腹板下纵梁剪力图 由计算结果可知 荷载组合 I 作用下的最大剪力值为 97KN 通过内力计算结果 在荷载组合 I 作用下腹板下纵梁的应力计算结果如图 2 1 4 5 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 6 图 2 1 4 荷载组合 I 作用下腹板下纵梁的弯曲应力 由计算结果可知 腹板下纵梁的最大弯曲应力为 满足规范要求 其安全储备为 max 119 31 31 3 145188 5 w MPaMPa 1 58 图 2 1 5 荷载组合 I 作用下腹板下纵梁的剪切应力 由计算结果可知 腹板下纵梁的最大剪切应力为 满足规范要求 其安全储备为 max 32 91 31 3 85110 5MPaMPa 3 36 2 刚度验算 腹板下纵梁的挠度计算结果见图 2 1 6 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 7 图 2 1 6 腹板下纵梁变形图 由计算结果可知 最大挠度为 满足结构变形 max 7 948 40012 5fmmLmm 的要求 3 反力计算 在强度验算过程中 得到腹板下纵梁作用在后下横梁上的反力为 1 97 2RkN 作用在前下横梁上的反力为 2 80 4RkN 2 1 2 底板下纵梁的计算底板下纵梁的计算 利用荷载组合 I 来对结构进行强度验算 底板下单根纵梁的单根线荷载为 112234 1 2 1 051 21 41 4 1 657 81 QqqqqkN m 1 强度验算 则底板下单根纵梁强度计算简化后的计算模型如下图 2 1 7 所示 图 2 1 7 底板下纵梁强度计算模型 荷载组合 I 作用下底板下纵梁的内力计算结果见图 2 1 8 2 1 9 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 8 图 2 1 8 荷载组合 I 作用下底板下纵梁弯矩图 由计算结果可知 荷载组合 I 作用下的最大弯矩值为 165 0KN m 图 2 1 9 荷载组合 I 作用下底板下纵梁剪力图 由计算结果可知 荷载组合 I 作用下的最大剪力值为 113 2KN 通过内力计算结果 在荷载组合 I 作用下底板下纵梁的应力计算结果如图 2 1 10 11 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 9 图 2 1 10 荷载组合 I 作用下底板下纵梁的弯曲应力 由计算结果可知 腹板下纵梁的最大弯曲应力为 max 139 21 31 3 145188 5 w MPaMPa 满足规范要求 其安全储备为 1 35 图 2 1 11 荷载组合 I 作用下底板下纵梁的剪切应力 由计算结果可知 底板下纵梁的最大剪切应力为 max 34 81 31 3 85110 5MPaMPa 满足规范要求 其安全储备为 3 18 2 刚度验算 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 10 腹板下纵梁的挠度计算结果见图 2 1 12 所示 图 2 1 12 底板下纵梁挠度图 由计算结果可知 最大挠度为 满足结构变形 max 9 279 40012 5fmmLmm 的要求 3 反力计算 在强度验算过程中 得到底板下纵梁作用在后下横梁上的反力为 1 113 4RkN 作用在前下横梁上的反力为 2 93 6RkN 2 2 底模前后横梁计算底模前后横梁计算 根据底模纵梁的计算结果 后横梁承受箱梁 54 7 的荷载 则限位纵梁总重为10 881GKN 限 在强度验算过程中 得到限位纵梁作用在后下横梁上的反力为 1 7 142RkN 作用在前下横梁上的反力为 2 5 915RkN 2 2 1 后下横梁计算后下横梁计算 1 强度计算 实际受力过程中 底模上的纵梁将荷载传递给横梁 后下横梁采用 2I45b 的型 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 11 钢组成 计算过程中 取底模纵梁计算过程中产生的支反力的一半添加到单根横梁 上 后下横梁强度计算简图如图 2 2 1 所示 图 2 2 1 后下横梁强度计算简图 计算过程中采用单根 I45b 模型见图 2 2 2 所示 图 2 2 2 后下横梁计算模型 通过计算分析 在荷载组合 I 作用下的计算结果应力图形如图 2 2 3 4 所示 图 2 2 3 荷载组合 I 作用下单根横梁的弯曲应力图形 由计算结果可知 后下横梁的最大弯曲应力为 max 27 71 31 3 145188 5 w MPaMPa 满足规范要求 其安全储备为 6 8 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 12 图 2 2 4 荷载组合 I 作用下单根横梁的剪切应力图形 由计算结果可知 在荷载组合 I 作用下后下横梁的最大剪切应力为 max 23 11 31 3 85110 5MPaMPa 满足规范要求 其安全储备为 4 78 2 刚度计算 通过计算分析 后下横梁的挠度结果如图 2 2 5 所示 图 2 2 5 后下横梁的挠度结果图形 计算过程中 取边上两个吊杆之间的部分进行分析 最大挠度为 max 0 326 4002060 400 5 15fmmLmm 满足结构变形的要求 由计算结果分析可知 后下横梁满足应力强度和变形的要求 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 13 2 2 2 前下横梁计算前下横梁计算 1 强度计算 实际受力过程中 底模上的纵梁将荷载传递给横梁 前下横梁由 2 36b 的型钢 组成 计算过程中 取底模纵梁计算过程中产生的支反力的一半添加到单根横梁上 前下横梁强度计算简图如图 2 2 6 所示 图 2 2 6 前下横梁强度计算简图 计算过程中采用单根 36b 模型见图 2 2 7 所示 图 2 2 7 前下横梁计算模型 通过计算分析 在荷载组合 I 作用下的计算结果应力图形如图 2 2 8 9 所示 图 2 2 8 荷载组合 I 作用下单根横梁的弯曲应力图形 由计算结果可知 前下横梁的最大弯曲应力为 max 22 91 31 3 145188 5 w MPaMPa 满足规范要求 其安全储备为 8 2 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 14 图 2 2 9 荷载组合 I 作用下单根横梁的剪切应力图形 由计算结果可知 在荷载组合 I 作用下前下横梁的最大剪切应力为 max 19 21 31 3 85110 5MPaMPa 满足规范要求 其安全储备为 5 76 2 刚度计算 通过计算分析 横梁的挠度结果如图 2 2 10 所示 图 2 2 10 横梁的挠度结果图形 计算过程中 取边上两根吊杆进行分析 最大挠度为 max 0 269 4002060 400 5 15fmmLmm 满足结构变形的要求 由计算结果分析可知 前下横梁满足应力强度和变形的要求 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 15 2 3 底模悬吊系统计算底模悬吊系统计算 底模的悬吊系统均采用 32 的精轧螺纹钢筋 其控制应力取 650MPa 则单根 钢筋的容许拉力为 2 16650522 8NKN 每个吊挂系统除了承受横梁传递的荷载外 还需要考虑横框梁等构件的荷载 为方便计算 取每根吊杆所承受的其他构件荷载为 m q 10KN 2 3 1 底模后吊挂系统计算底模后吊挂系统计算 根据后下横梁的强度计算结果 每根吊杆位置处的反力结果如图 2 3 1 所示 图 2 3 1 荷载组合 I 下每根吊杆的拉力值 由计算结果可知 每根吊杆所承受的最大拉力为 1 141 7 10151 7 522 8QKNNKN 计算结果表明 后吊挂系统中的吊杆满足要求 安全储备为 522 8 151 7 3 45 2 3 2 底模前吊挂系统计算底模前吊挂系统计算 根据前下横梁的强度计算结果 每根吊杆位置处的反力结果如图 2 3 2 所示 图 2 3 2 荷载组合 I 下每根吊杆的拉力值 由计算结果可知 每根吊杆所承受的最大拉力为 1 117 4 10127 4 522 8QKNNKN 计算结果表明 后吊挂系统中的吊杆满足要求 安全储备为 522 8 127 4 4 1 第第 3 章章 内外滑梁计算内外滑梁计算 3 1 内外滑梁计算内外滑梁计算 内外滑梁均采用 2 36b 长 10500mm 所用材料为 Q235B 钢材 验算时内外滑梁 受力形式基本相同 因此为方便计算 只对外滑梁进行强度及挠度验算 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 16 3 1 1 悬灌时外滑梁计算悬灌时外滑梁计算 1 荷载计算 外模及外模系统重 1 q 113 032 256 5KN 混凝土超载系数 1 05 翼缘悬臂板混凝土重 2 q 0 2 0 75 3 2 3 5 26 129 7KN 施工机具及人群荷载 3 q 2 5 3 3 5 26 25KN 2 荷载组合 强度计算 荷载组合 I 1123 1 2q1 2 1 05 q1 4qQ 刚度计算 荷载组合 2123 Q q1 05 qq 3 外滑梁强度计算 1123 1 2q1 2 1 05 q1 4q 267 97KNQ 假设荷载全部作用于 2 号块混凝土长度范围内 则均布荷载集度为 1 267 97 3 5 76 6KN mQ 则结构计算简图如图 3 1 1 所示 图 3 1 1 强度计算简图 在荷载 I 作用下 外滑梁的应力计算结果如图 3 1 2 3 1 3 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 17 图 3 1 2 荷载组合 I 作用下外滑梁的弯曲应力图形 由计算结果可知 在荷载组合 I 作用下 外滑梁的最大弯曲应力为 max 155MPa max 1551 31 3 145188 5 w MPaMPa 计算结果满足设计要求 应力储备为 1 2 由计算结果可知 其应力储备较低 建议增加外滑梁的尺寸或截面形式 以满 足施工过程中足够的应力储备 图 3 1 3 荷载组合 I 作用下外滑梁的剪切应力图形 由计算结果可知 在荷载组合 I 作用下 外滑梁的最大剪切应力为 max 22 4MPa max 22 41 31 3 85110 5MPaMPa 计算结果满足设计要求 应力储备为 4 93 4 外滑梁刚度计算 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 18 外滑梁的挠度计算结果图形如图 3 1 4 所示 图 3 1 4 外滑梁挠度图形 由计算结果可知 外滑梁的最大挠度为 max 10 7 4005000 400 12 5fmmLmm 由计算结果可知 外滑梁在悬灌状态下 结构的强度及变形要求均能满足设计 要求 建议增加外滑梁的尺寸 以提高在承载能力状态下结构的应力储备 5 外滑梁悬吊系统拉力 在悬灌状态下 外滑梁悬吊系统的拉力如图 3 1 5 所示 图 3 1 6 外滑梁悬灌状态下吊索拉力计算 由计算结果可知 外滑梁在悬灌状态下的最大拉应力为 max 160 2522 8RKNKN 外滑梁悬吊系统验算满足设计要求 且拉力储备为 3 26 3 1 2 行走时外滑梁计算行走时外滑梁计算 1 强度验算 外滑梁在行走过程中 考虑冲击系数 1 3 则其荷载组合形式为 1 1 2 1 3q 则外滑梁所受的线荷载为 1 1 2 1 3 4 21 2 1 3 56 5 4 221 qKN m 则外滑梁行走时的计算简图如图 3 1 6 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 19 图 3 1 6 行走时外滑梁的计算简图 则其弯曲应力计算结果如图 3 1 7 所示 图 3 1 7 外滑梁在空载行走时弯曲应力结果图形 由计算结果可知 外滑梁的最大弯曲应力为 max 84 1MPa max 84 11 31 3 145188 5 w MPaMPa 计算结果满足要求 应力储备为 2 24 2 挠度验算 外滑梁在行走过程中 对其挠度进行验算 其挠度验算结果图形见图 3 1 8 所 示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 20 图 3 1 8 外滑梁的挠度计算结果图形 由计算结果图形可知 外滑梁在空载行走时 max 14 4007950 400 19 875fmmLmm 满足要求 外滑梁在空载行走时 结构的强度及挠度均能满足设计要求 3 2 内外滑梁吊挂系统验算内外滑梁吊挂系统验算 内外滑梁的悬吊系统均采用 32 的精轧螺纹钢筋 其控制应力取 650MPa 则 单根钢筋的容许拉力为 2 16650522 8NKN 每个吊挂系统除了承受滑梁传递的荷载外 还需要考虑悬吊系统等构件的荷载 为方便计算 取每根吊杆所承受的其他构件荷载为 m q 10KN 通过对外滑梁强度验算 得到外滑梁传递的最大拉力为 max 160 2RKN 则每根吊杆承受的最大拉力为 160 2 10 170 2KN 1 160 2 10170 2 522 8QKNNKN 计算结果满足设计要求 安全储备为 3 1 第第 4 章章 挂篮前上横梁计算挂篮前上横梁计算 挂篮前上横梁由 2I45b 的工字钢组成 共设有 8 个吊点 其中底模前下横梁设 有 4 个吊点 外模设 2 个吊点 内模设 2 个吊点 底模前下横梁 4 个吊点的受力分 别为 105 2KN 117 4KN 117 4KN 105 2KN 外膜吊点受力为 120 9KN 内模 吊点受力参考外模吊点保守考虑 取值为 120 9KN 挂篮前上横梁的计算简图 取单个工字梁进行计算 荷载减半 如图 4 1 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 21 图 4 1 挂篮前上横梁计算简图 1 强度计算 通过计算分析 结构的弯曲应力图形见图 4 2 所示 图 4 2 前上横梁弯曲应力图形 通过计算分析 结构的最大弯曲应力为 max 69 51 31 3 145188 5 w MPaMPa 计算结果满足设计要求 应力储备为 2 7 2 刚度计算 通过计算分析 结构的挠度变化图形如图 4 3 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 22 图 4 3 前上横梁变形图 由计算结果可知 前上横梁的挠度 max 4 613 4006350 400 15 875fmmLmm 满足设计要求 由计算结果可知 前上横梁的强度和挠度均能满足设计要求 第第 5 章章 挂篮主桁计算挂篮主桁计算 5 1 荷载组合荷载组合 I 荷载组合 I 混凝土重量 超载 动力附加荷载 挂篮自重 人群及机具荷载 5 1 1 荷载计算荷载计算 1 混凝土重量 超载 164 4 1 05 1 2207 144Gt 由底篮计算知 后吊点承受混凝土荷载的 54 7 即 1 0 547 207 144113 3Gt 前吊点承受 45 3 的混凝土荷载 即 2 0 453 207 14493 8Gt 2 挂篮荷载 主桁荷载作用于挂篮前支点 1 8 76 1 210 5Pt 前吊点承担底篮 侧模 内模 及吊挂系统的 1 2 荷载 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 23 2 1 2 13 31 6 25 10 98 1 223 14Pt 3 前吊点承担人群及机具荷载的一半 3 0 25 13 3 5 1 4 27 96Pt 4 倾倒和振捣混凝土荷载 4 0 4 13 3 5 1 4 212 74Pt 5 单片主桁架前吊点荷载 2234 2 93 823 147 96 12 74 268 82PGpppt 5 1 2 荷载组合荷载组合 I 作用下主桁计算作用下主桁计算 1 计算简图 菱形桁架简化后计算简图如图 5 1 1 所示 图 5 1 1 主桁计算简图 2 后锚及倾覆安全系数 单片桁架的支反力计算结果如图 5 1 2 所示 图 5 1 2 桁架反力计算结果 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 24 计算结果可知 后支点的支反力为 R 688 3KN 后锚钢筋采用 32 的精轧螺纹钢筋 张拉应力 要求灌注混凝土650MPa 时 抗倾覆系数 K 2 0 则单根钢筋的容许拉力 2 16650522 8NKN 后支点共有 4 根钢筋锚固 则最大拉力为 44 522 82091 2NKN 则安全系数为 满足要求 4 50 1875 5 2091 2 5 1875 688 3 53 152KNR 3 主桁构件刚度验算 主桁各构件 G1 G4 采用 2 30b 的槽钢 G2 G3 采用 2 28b 的槽钢 G5 采用 2 25b 的槽钢 作为轴向受力的刚度条件 不论其拉杆还是压杆都要限制其长细比 不超过某 容许值 350 G1 G4 采用 30b 的型钢截面 其截面参数为 2 49 9Acm 4 6500 X Icm 3 433 X Wcm G1 杆件的长度 L 500cm 则其计算长度 0 0 85425lLcm G4 杆件的长度 L 568 2cm 则其计算长度 0 0 85482 97lLcm G2 G3 采用 28b 的槽钢 其截面参数为 2 45 6Acm 4 5130 X Icm 3 366 X Wcm G2 杆件的长度 L 500cm 则其计算长度 0 0 85425lLcm G3 杆件的长度 L 568 2cm 则其计算长度 0 0 85482 97lLcm G5 采用 2 25b 的槽钢 其截面参数为 2 39 9Acm 4 3530 X Icm 3 282 X Wcm G5 杆件的长度 L 270cm 则其计算长度 0 0 85229 5lLcm 由于 G1 G4 都是受压杆件 截面形式相同 G4 的长度大于 G1 的长度 因此 只分析 G4 杆件 由于 G2 G3 都是受拉杆件 截面形式相同 G3 的长度大于 G2 的长度 因此 只分析 G3 杆件 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 25 对于 G4 杆件 满足构件的刚度要求 0 482 97 11 442 4350 xx li 满足构件的刚度要求 0 482 97 15 131 98350 yy li 对于 G3 杆件 满足构件的刚度要求 0 482 97 10 645 6350 xx li 满足构件的刚度要求 0 482 97 15 131 99350 yy li 对于 G5 杆件 满足构件的刚度要求 0 229 5 9 4124 39350 xx li 满足构件的刚度要求 0 229 5 15 115 2350 yy li 4 主桁构件强度及稳定验算 通过计算 得到主桁架的轴向内力图形如图 5 1 3 所示 图 5 1 3 主桁架轴向内力图形 从受力图示可以看出 G1 G4 杆件受压 首先验算构件的稳定性 由于 G4 杆 件的内力大于 G1 长度也比 G1 大 因此只对 G4 进行受力分析 G4 采用 30b 的槽钢 其截面参数为 2 49 9Acm 11 4 X icm 1 2 41icm 15 06 y icm 长细比 482 97 11 442 32 xoxx li 482 97 15 0632 1 yoyy li 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 26 11 100 2 4141 540a i 不满足规范的要求 因此需要将缀板的间距由 100cm 调整为 50cm 调整后 满足规范的要求 11 50 2 4120 740a i 22 1 38 21 oyy 当取 a 70cm 时 满足规范的要求 1 20 70 5max 42 32 38 21 整个构件的稳定验算 当 a 70cm 时 由 按 b 类截面查的38 21 oy 0 905 根据公式 需满足215 N fMPa A 则得到 N 1941 8KN 有主桁架内力图可知 最大轴力为 1437 5KN N 1941 8 满足设计要求 通过计算 得到主桁架的轴向应力图形如图 5 1 3 所示 图 5 1 3 桁架轴向应力图形 由计算结果可知 桁架轴向最大应力为 G3 杆件 max 158 91 31 3 145188 5 w MPaMPa 满足要求 但应力储备仅为 1 18 较小 建议增大主桁架的型钢编号 将 G2 G3 调整为 2 32b 的槽钢 调整后的结构应力图形如图 5 1 4 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 27 图 5 1 4 调整后的主桁架结构轴向应力图形 由计算结果可知 调整后的结构应力图形最大轴向应力为 max 135 41 31 3 145188 5 w MPaMPa 满足要求 应力储备为 1 39 由计算结果可知 主桁架采用 2 30b 的型号 满足整体稳定性和应力的要求 但应力储备较小 建议将 G2 G3 调整为 2 32b 的槽钢 5 2 荷载组合荷载组合 荷载组合 混凝土重量 超载 动力附加荷载 混凝土偏载 挂篮自重 人群和 机具荷载 5 2 1 荷载计算荷载计算 1 混凝土重量 超载 164 4 1 05 1 2207 144Gt 由底篮计算知 后吊点承受混凝土荷载的 54 7 即 1 0 547 207 144113 3Gt 前吊点承受 45 3 的混凝土荷载 即 2 0 453 207 14493 8Gt 混凝土偏载取值 箱梁两侧腹板浇筑最大偏差取值 5m3的混凝土重量 重为 13t 可知主桁架一侧前吊点受力为 2 2 93 8 246 9Gt 另一侧为 2 2 13 2 93 8 2 13 240 4Gt 2 挂篮荷载 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 28 主桁荷载作用于挂篮前支点 每个主桁支点荷载为 1 8 76 1 2 25 25Pt 每个主桁架前吊点承担底篮 侧模 内模 及吊挂系统的 1 4 荷载 2 1 2 13 31 6 25 10 98 1 411 57Pt 3 一个主桁前吊点承担人群及机具荷载的一半 3 0 25 13 3 5 1 4 43 98Pt 4 倾倒和振捣混凝土荷载 4 0 4 13 3 5 1 4 46 37Pt 5 单片主桁前吊点荷载 由以上计算可知 两个主桁的前吊点荷载分别为 46 9 11 573 986 3768 82Pt 40 4 11 5751 97Pt 5 2 2 荷载组合荷载组合 作用下主桁计算作用下主桁计算 1 计算简图 菱形桁架简化后计算简图如图 5 2 1 所示 图 5 2 1 主桁计算简图 2 主桁架构件强度验算 前吊点力小一侧的轴力和弯矩图如图 5 2 2 3 所示 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 29 图 5 2 2 前吊点力小的一侧主桁轴力图 图 5 2 3 前吊点力小的一侧主桁弯矩图 前吊点力大一侧的轴力和弯矩图如图 5 2 4 5 所示 图 5 2 4 前吊点力大的一侧主桁轴力图 紫阳港汉江公路大桥 菱形挂篮计算书 30 图 5 2 5 前吊点力大的一侧主桁弯矩图 由上述计算结果可知 偏心荷载作用一侧的主桁内力大于另一侧的主桁杆件内 力 故采用偏心荷载一侧的杆件内力进行验算 48 1446 534 4 0 14 144 9337 05181 98188 5 2 49 902 102 6500