新建海南西环铁路站前工程挂篮结构计算书

新建海南西环铁路站前工程XHZQ6标段56M主跨连续刚构桥临时工程箱梁施工挂篮结构计算书目录1、工程概述22、设计依据221基础资料222主要技术标准223材料特性23、计算说明331计算假定332荷载分解图34、荷载与工况441恒载442活载443工况分析644载荷组合65、有限元模型计算651计算模型652约束条件653模型工况计算76、内外滑梁走行计算117、模板计算1271底模板新浇混凝1272侧模板强度计算138、主纵梁稳定性计算149、整体倾覆稳定性验算1691混凝土浇筑时1692挂篮走行时1610、局部构件强度计算16101吊挂强度计算16102吊挂销轴计算17103滑梁走行吊环计算17104后锚固梁计算17105后走行轮销轴计算18106走道梁计算181、工程概述新建海南西环铁路站前工程XHZQ6标段56M主跨连续刚构桥主桥为32M56M32M预应力混凝土变截面连续箱梁。主桥上部结构箱梁采用单箱单室直腹板结构，顶板宽度12M，底板宽度6M，翼缘板悬臂长度3M。上部结构采用T构节段悬臂浇注工艺设计，单个T悬臂有6个悬浇节段，最大悬臂长度为27M，其中根部零号块节段长度为12M，其余悬浇节段长度为34M，梁高2841M。根据本桥的结构特点和施工特点，挂篮由以下几个主要部分组成。（1）主纵梁系统由两根箱型梁及连接尾梁组成；（2）内模系统由内滑梁和内模、内侧模组成；（3）底模平台系统由前下横梁、后下横梁、底模纵梁和底模组成；（4）吊挂系统由内外滑梁吊挂和底篮吊挂组成；（5）平衡及锚固系统由后锚等组成，以便挂篮在灌注砼和空载行走时，具有必要的稳定性。本挂篮每只由两根主纵梁组成，分别布置于箱梁两边腹板处，两根主纵梁的中心间距为55M。2、设计依据21基础资料（1）项目部提供设计施工图（2）项目部提供挂篮设计图22主要技术标准（1）钢结构设计手册第三版；（2）建筑结构荷载规范（GB500092001）；（3）混凝土结构设计规范（GB500102010）；（4）钢结构设计规范（GB500172003）；（5）钢结构连接节点设计手册（第二版）；（6）公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）；23材料特性231物理力学特性主要材料的主要物理力学特性如下表所示序号构件名称材料类型拉、压、弯强度设计值（MPA）剪切强度设计值（MPA）1钢材Q235B205F120VF2钢材Q345B318232刚度设计要求根据钢结构设计规范规定要求，计算挂篮的刚度按照荷载标准组合进行计算，其刚度容许值如下表所示1竖向位移绝对值L/400L表示跨度3、计算说明31计算假定A、箱梁翼缘板砼及侧模重量通过外滑梁传至已施工完的箱梁翼缘板和挂篮主纵梁的前上横梁上。B、箱梁顶板砼及内模重量通过内滑梁传至挂篮前上横梁及已浇筑箱梁顶板上。C、箱梁底板、腹板砼及底模平台重量分别由前一段已施工完的箱梁底板和挂篮主纵梁的前上横梁梁承担。D、挂篮走行时，底模平台、外模及外模重量由锚固点及前上横梁承担。32荷载分解图图31荷载分解图单位MM4、荷载与工况41恒载（1）挂篮自重挂篮本身重力荷载由有限元软件自行处理，ANSYS程序运行时，重力荷载比例系数设定为1。2/89SMG（2）钢筋混凝土重力根据箱梁结构及截面特点，1、3及5箱梁对底篮结构受力更不利，本文取该三段梁进行计算。钢筋混凝土容重按26考虑。3/KNM（3）模板荷载模板荷载按25考虑。2/KNM（4）纵梁及滑梁恒载计算1、3及5箱梁重量由纵梁及滑梁承担，其荷载大小列表如下表41箱梁荷载分配表单位KN/M1块（3M3块35M5块4M纵梁编号前截面后截面前截面后截面前截面后截面N1158178134146122125N2156176133144120123N3183205154168140144内滑梁243243243243243243外滑梁37137137137137137142活载（1）施工荷载施工荷载包括施工人员及设备荷载、混凝土倾倒荷载及振捣荷载等，由于上述荷载不同时发生，综合考虑取25，但总荷载不超过200KN。2KN/M（2）风荷载依照公路桥涵设计通用规范，风荷载标准值计算式如下013WHDWHFKA2DVWG2102510DVK017ZE式中，风荷载标准值；WHFKN基本风压；0设计基准风压；D2/MK横向迎风面积；WHA设计基本风速；10V高度Z处的设计基准风速；DSM/距地面或水面的高度；空气重力密度；3/KN设计风速重现期换算系数，临时工程施工期取为075；0K风载阻力系数，矩形截面取13；1考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化的修正系数，取2K139；地形地理条件系数，取值为13；3阵风风速系数，取值为138；5K挂篮所在高度的设计基准风速按138M/S计算。DV基本风压，KN/。W则工作风速138M/S时设计风载222/430819230MKNGVWD43工况分析工况一1箱梁浇筑完成，工作风速垂直向下作用，对挂篮进行计算校核；工况二3箱梁浇筑完成，工作风速垂直向下作用，对挂篮进行计算校核；工况三5箱梁浇筑完成，工作风速垂直向下作用，对挂篮进行计算校核；44载荷组合每种工况考虑两种荷载组合形式，即标准组合和基本组合。标准组合用来评价刚度，基本组合用来评价结构强度及稳定性指标。基本组合12恒载14活载风荷载系数取11标准组合10恒载10活载5、有限元模型计算51计算模型该挂篮及底平台结构采用ANSYS软件分别建立模型并计算，有限元模型如下图所示。主结构采用BEAM188单元模拟，吊挂采用LINK10单元模拟，建模长度单位为MM，加载载荷单位为N。整体模型如下所示图51挂篮整体模型52约束条件（1）吊挂下端与底平台横梁及滑梁均采用铰接；（2）吊挂上端与前上横梁及锚固点均采用铰接；（3）纵向大梁前支点采用铰接；（4）纵向大梁后锚固点采用铰接；（5）其他相连杆件连接采用全约束；53模型工况计算531工况1计算（1箱梁浇筑完成，工作风速垂直向下作用）图52挂篮应力云图（单位MPA）图53挂篮竖向变形云图（单位MM）挂篮主要构件计算结果如下表所示构件名称几何参数最大组合应最大弯矩最大剪力竖向变形（MM）力（MPA）（KNM）（KN）（MM）前、后下横梁2HN35032945613395底纵梁HN350763570515104内、外滑梁32B贴板66710796183主纵梁13287501414559134033574前上横梁2HN60020499714977其他数据提取主纵梁前支点（KN）主纵梁后锚点（KN）滑梁吊挂（KN）底篮吊挂（KN）644压力302拉力75拉力202拉力计算结果表明结构最大组合应力为MAX764205MPA最大竖向变形为105F因此，挂篮整体计算主要构件强度均能满足设计及规范要求。532工况2计算（3箱梁浇筑完成，工作风速垂直向下作用）图54挂篮应力云图（单位MPA）图55挂篮竖向变形云图（单位MM）挂篮主要构件计算结果如下表所示构件名称几何参数（MM）最大组合应力（MPA）最大弯矩（KNM）最大剪力（KN）竖向变形（MM）前、后下横梁2HN350291402115106底纵梁HN350704528447112内、外滑梁32B贴板756122103103主纵梁13287501414641153038288前上横梁2HN60023911716988其他数据提取主纵梁前支点（KN）主纵梁后锚点（KN）滑梁吊挂（KN）底篮吊挂（KN）732压力348拉力78拉力177拉力计算结果表明结构最大组合应力为MAX75620MPA最大竖向变形为12F因此，挂篮整体计算主要构件强度均能满足设计及规范要求。533工况3计算（5箱梁浇筑完成，工作风速垂直向下作用）图56挂篮应力云图（单位MPA）图57挂篮竖向变形云图（单位MM）挂篮主要构件计算结果如下表所示构件名称几何参数（MM）最大组合应力（MPA）最大弯矩（KNM）最大剪力（KN）竖向变形（MM）前、后下横梁2HN350276377109124底纵梁HN350689514422126内、外滑梁32B贴板818132106118主纵梁132875014147551810448100前上横梁2HN600286140200104其他数据提取主纵梁前支点（KN）主纵梁后锚点（KN）滑梁吊挂（KN）底篮吊挂（KN）858压力415拉力81拉力165拉力计算结果表明结构最大组合应力为MAX81205MPA最大竖向变形为26F因此，挂篮整体计算主要构件强度均能满足设计及规范要求。6、内外滑梁走行计算内（外）滑梁均采用32B外焊10MM接钢板。内（外）滑梁在挂篮走行时承受内（外）模支架重量。单根滑梁上荷载内模及支架Q161590KN/M外模及支架Q18015120KN/M计算图式图61计算图示单位MM表61ABA1A2LQ（KN/M）内滑梁4250430064002750915090外滑梁42504300640027509150120对于5块内滑梁，MAX2569QBAMKNMLLMAXAX35170MPMAW，1ARKL127BQBRL对于5块外滑梁，MAX2758QBAMKNMLLMAXAX468170MPMAW，1ARKL136BQBRL将上述计算结果归类总结见下表表62内滑梁外滑梁块段号后支点反力（KN）前支点反力（KN）后支点反力（KN）前支点反力（KN）5116271155361通过以上计算，可知内、外滑梁满足走行要求7、模板计算71底模板新浇混凝711面板支撑间距最大为300MM，厚度6CM。查机械设计手册第五版第一卷P1160，表11109，计算得长边中心应力22MAX6601304801MPABCQH中心挠度44AX35397M5FE712底模背楞图71底模背楞计算图示单位MM计算荷载1590347KN/MQ最大弯矩225MAX1018LM梁弯曲强度5710296MPA3XWWW挠度44MAX5507M2838340QLLFEI72侧模板强度计算新浇混凝土对侧模板压力的计算1/2MAX0PTK式中混凝土的浇注速度（），；/H8/MH新浇混凝土的初凝时间，取；0T07T混凝土的容重（），取；3/KN326/KN外加剂影响修正系数，取；1K1K混凝土坍落度影响修正系数，取2151/21/22MAX067084KN/MPT侧模自重15/QKN施工荷载22振捣荷载304/K计算荷载2MAX12356KN/MQPQ721面板支撑间距最大为300MM，厚度6MM。查机械设计手册第五版第一卷P1160，表11109，计算得长边中心应力22MAX630049756567MPABCQH中心挠度44AX353M11FE722侧模次背楞图72侧模背楞计算图示单位MM计算荷载4560318KN/MQ最大弯矩226MAX017LM梁弯曲强度61745MPA23XWWW挠度4MAX5580168M25386240QLLFEI723侧模主背楞图73主背楞计算图示单位MM计算荷载2456/10453/QKNMKNM弯矩26MAX78LM梁弯曲强度65104MPA9XWWW挠度4MAX5053M25382640QLLFEI8、主纵梁稳定性计算主纵梁截面上下盖板（75014MM）钢板及双腹板（130014MM）钢板焊接成组合箱形梁截面。腹板材料为Q345，截面见下图主纵梁置于滑船上。根据前述计算，单个支撑点承受最大集中荷载为858KN。仅配置横向加劲肋的腹板，其区格局部稳定按钢结构设计规范中式4331计算1,22CRCRCR其中所计算区格内，无弯矩，则。0取所计算区格内，由剪力产生的腹板平均剪应力，WTHV腹板计算高度边缘局部压应力，腹板剪WZCTLPYZA5应力850/134236180WVMPAHT腹板局部压应力850/45143021CZWPPALT计算腹板局部稳定2222,03610437118CCRCRR腹板局部稳定满足要求。9、整体倾覆稳定性验算91混凝土浇筑时悬浇挂篮施工时的倾覆力矩有（1）挂篮自重（2）混凝土自重（3）施工机具人员荷载综合上述模型计算，挂篮主纵梁前端节点的垂直荷载为812KN，即作用在单片主纵梁上的倾覆力矩M倾8122461868KNM。悬浇挂篮施工时单侧抗倾覆力矩为3根后锚筋拉力（6根32精轧螺纹钢筋PSB830），单根可承受拉力为600KN，即作用在单片主纵梁上的抗倾覆力矩M抗60034558190KNM。KM抗/M倾43820满足要求。92挂篮走行时挂篮走行（挂篮一次走行到位方式）时的倾覆力矩为挂篮自重及施工作业平台自重（不计主纵梁）即内外滑梁前吊挂荷载及底篮前吊挂荷载，即作用在单侧梁上的倾覆力矩M倾15046690KNM。挂篮施工时抗倾覆力矩由轨道梁与主体竖向预应力锚固钢筋承担，计算时按2根32精轧螺纹粗钢筋受力考虑。抗倾覆力矩M抗60024955940KNM。KM抗/M倾8620满足要求。10、局部构件强度计算101吊挂强度计算吊挂采用32精轧螺纹钢筋PSB830，最大拉力202KN。拉应力为。025184FMPAA满足要求。102吊挂销轴计算吊杆吊挂与下横梁连接采用45钢制作的50销轴，最大拉力202KN。销子轴剪应力为，满足要求。24013275FMPAA103滑梁走行吊环计算由前面计算可知滑梁吊挂最大拉力荷载为81KN，走行吊环由30MM钢板焊接而成，开孔直径60MM，材料Q235。竖杆拉应力为。8102053FPAA满足要求。104后锚固梁计算由上述计算可知，单片主纵梁后锚支点处拉力为415KN，共设置有3组后锚分配梁3根精扎螺纹钢筋锚固。后锚分配梁采用222A型钢上下贴12MM钢板组焊而成。图101后锚分配梁结构单位CM计算时偏安全考虑，考虑11的不平衡系数，单组锚固梁承受弯矩，剪力。41502831426MKNM415/237