100m跨径挂篮计算书(实施)

1、中铁十一局集团神华新准铁路巴准线施工一标60+100+60m三角挂篮计算书天津久安集团亨实钢结构有限公司2011年5月未找到目录项。第一章设计计算说明1.1计算依据1. 路桥施工计算手册2. 钢结构设计规范3. 实用土木工程手册4. 公路桥涵施工技术规范5. 材料力学6. 结构力学7. 机械设计手册；8、铁路桥梁钢结构设计规范;1.21程概况本桥为60+100 + 60ip的单箱室连续梁。箱梁顶宽7. 4m,翼缘板长lm,支点处 梁高7. 2m,梁高及底板厚按照岡曲线变化，岡曲线半径r=309. 6667m。腹板厚90cm 50cm,底板厚144cm40cm,顶板厚度36cm。箱梁0#块梁段长

2、度为12m,合拢段长度 为2m,边跨直线段长度9. 75m ； 0#块梁段采用现行浇筑，从1#开始使用挂蓝浇筑， 1#重量为135. 46t,顶板厚36cm,腹板厚90cm,底板厚84. 678cm,由于在浇筑过程 中，腹板左右高度不同会产生平衡，考虑不平衡高度为lm时各杆受力情况,混凝土最重为4#,重量为136. 76t,顶板厚36cm,腹板厚90cm,底板厚度66. 360. 5cm, 大桥箱梁悬臂浇筑段采用三角形挂篮施工。1. 3挂篮设计1. 3. 1主要技术参数(1) 栓自重(2) 钢弹性模量(3) 材料容许应力：gc=26 kn/m3；es = 2. 1x105 mpa；q235 钢

3、o =140mp,1. 3. 2挂篮构造o w=145mp, t =85mp挂篮为三角形挂篮,菱形桁片由236普通热轧槽钢组成的格构式构件，前横梁由2140普通热轧工字钢组成焊接箱型截面，底托系统前后横梁由2136普通热轧 槽钢组成焊接箱型截面，底模底板下加强纵梁为132普通热轧工字钢，腹板位置采 用132普通热轧工字钢，吊杆采用双根"32精轧螺纹钢。1. 3. 3挂篮计算设计荷载及组合(1) 荷载系数依据交通部颁发的公路桥涵设计和施工规范，荷载系数取值如下: 考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.05； 浇筑混凝土时的动力系数:1.2； 挂篮空载行走时的冲击系数1. 3；浇

4、筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2. 0； 挂篮止常使用时釆用的安全系数为1.2。(2) 作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载：箱梁荷载取4#块计算。4#块段长度为3. 5m,重量为140t；施工机具及人群荷载：2. 5kpa；倾倒和振捣混凝土产生的荷载：4 kpa； 挂篮口重：53t； 悬吊装置自重：主桁架前横梁上8个悬吊点，共计0.25 tx8； 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。（3）荷载组合 荷载组合i :混凝土重量+振动力+挂篮口重+施工机具及人群荷载； 荷载组合ii:混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具及人群荷载； 荷载组合iii：混凝土重量+挂篮

5、自重+风载； 荷载组合iv：挂篮前行，挂篮自重+冲击附加荷载（0.3x挂篮自重）+风载； 荷载组合v：挂篮后退，挂篮自重（去掉内模及内模滑梁）+冲击附加荷载（0.3x 挂篮口重）+风载； 荷载组合vl混凝土重量+挂篮自重+施工机具及人群荷载。荷载组合i、ii、iii用于挂篮结构的强度和稳定性计算；荷载组合iv、v用于挂篮 系统行走计算，荷载组合vi用于刚度计算（稳定变形）计算。所有荷载均按照线载荷施加。1.3.4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。1. 3. 5载荷分配情况（1）混凝土荷载分析按照模板纵梁的位置，将4#梁体混凝土

6、前、后截面划分成共8部分。翼模由一 根翼模下纵梁承担；腹板部分对应荷载由腹板下五跟纵梁均匀承担；考虑到模板的 影响，倒角处顶底板混凝土均有该处地板下纵梁承担；底板其余部分分为5块，由 其下对应5跟纵梁承担；其余顶板部分分为两块由内模两根滑梁承担。错误！不能通过编辑域代码创建对象。4#梁前截面划分（2）挂篮自重荷载分析挂篮自重共分为三部分，包括主结构部分、模板及侧模支撑桁架部分，前端悬 吊机构。其中主结构部分按口重施加同时考虑焊接及连接等，模板部分同上分块按 荷载施加，前端悬吊机构按集中荷载考虑施加到前横梁上。（3）施工机具及人员荷载施工机具及人员按2. 5kn/m2计算，计算时按梁宽及梁节长度

7、计算，最后分块施 加到对应纵梁上。（4）其它荷载分析倾倒和振捣混凝土产生的荷载：4kn/in2；施加方法同上。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计算。施加方法同混凝土自重部分， 只是一侧加载总量减少13to2. 1荷载确定取4#块计算，4#块梁段长度为3. 5m,施工机具及人群荷载25mpa。混凝土超灌 系数为1.05。经计算，混凝土重量与钢筋重量z和可按混凝土比重口重gc = 26kn/m3 近似。梁段两端高度分别为5. 657m和5. 336m,加强纵梁间腹板宽0. 9m （每边由5 片纵梁承担）。腹板处混凝土线荷载为: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。为便

8、于计算，除侧模外，模板重量按2kn/m2计，模板荷载为: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。人群及机具荷载为: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。倾倒和振捣混凝土产生的荷载；错误！不能通过编辑域代码创建对象。加强纵梁上的均布荷载为: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。取 qi=30kn/m加强纵梁上的底板均布荷载为： 错误！不能通过编辑域代码创建对象。取 qi二25kn/m加强纵梁上的翼板均布荷载为: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。取 qi二35kn/m加强纵梁上的顶板均布荷载为: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。取 qi二43kn/ni 第二章挂篮结构的强度计算计算采用有限元软件mid

9、as/civil v 6.7.1进行计算，计算采用整体模型，除 吊杆外均采用梁单元，吊杆采用杆单元模拟，主桁架各节点的连接释放销轴的自由 度，计算模型如图所示。挂篮整体计算模型2. 1荷载组合i :混凝土重量+振动力+挂篮自重+施工机具及人群荷载2. 1. 1荷载情况该工况主要用來计算挂篮的主桁承重系统强度和稳定性。此种荷载组合适用于挂篮混凝土浇筑要结束前的一种最不利荷载工况，此时所有混凝土浇筑完毕(考虑 混凝土胀模的影响)ql二1.05xg混凝土，振动系统仍然在振捣，所以述要考虑挂篮 施工的动力附加荷载，人员机具仍在施工，因而挂篮结构还要承受人员机具荷载。 计算模型如图。荷载组合i计算模型2

10、 . 2结果分析(1)底托系统最大弯矩及最大剪力出现在后横梁后锚位置，底纵梁32#工字钢最大应 力为116.6 mpa,底横梁36#槽钢最大应力为100.0 mpa,如图。荷载组合i上横梁计算结果(4)主桁架计算结果：最大应力为124 mpa(5)吊杆采用双拼直径32mm精轧螺纹钢，最大应力为212. 5 mpa。荷载组合1吊杆计算结果(6)横向联结桁架在该荷载组合下杆件内力均较小，最大应力仅121.3mpa,如图。荷载组合i横向联结桁架应力2. 2荷载组合ii （混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具及人群荷载） 2. 2. 1荷载情况该荷载组合适用于挂篮混凝土浇筑过程屮的一种最不利荷载

11、工况，此时假定一 侧混凝土浇筑完毕（考虑混凝土胀模的影响）ql二1.05xg混凝土，另一侧尚未浇筑 完，两侧相差混凝土总量约131,人员机具仍在施工，因而挂篮结构还耍承受人员机 具荷载。计算模型见图，该荷载组合与与载荷组合i相比较，只是一侧腹板处混凝土 荷载总量减少13t,其余荷载相同。2. 2. 2结果分析(1)底托系统最大应力出现在混凝土偏多腹板内侧的底托系统纵梁跨屮位置，最 大值为116. 6mpa,如图。组合ii底托系统最大应力(2)侧模支撑纵梁及内模滑梁最大应力为124. 7mpa,如图。(3)前横梁最大应力为106. 2mpa,最大位置均在混凝土较多侧主桁架支撑处如图。(4)主桁架

12、计算结果:最大应力为121.2mpa,最大位置均在混凝土较多侧主桁架。(5)吊杆计算方法同组合i,偏重侧底横梁后锚吊杆轴向力最大，其值为210. 0 mpa。$8.ismoo卜 r<ooin§寸§iin9o:（6）横向联结桁架该载荷组合下，由于偏载的存在，使得横向联结桁架在混凝土偏重侧应力较大, 最大应力为121.4mpa如图。组合ii横向联结桁架应力2. 3荷载组合111(混凝土重量+挂篮自重+风载)2. 3. 1荷载情况该荷载组合适用于挂篮混凝土浇筑完毕后出现人风情况，此时荷载包括混凝土自重(考虑混凝土胀模的影响)ql二1.05xg混凝土，挂篮自重及风荷载。 风荷

13、载按最大风力8级考虑。wk二错误！不能通过编辑域代码创建对象。=1. 14x0.8x1.8x0. 45=0.74 kn/m2wk：风荷载标准值(kn/m2)；错误！不能通过编辑域代码创建对象。:错误！不能通过编辑域代码创建对象。: 错误！不能通过编辑域代码创建对象。:错误！不能通过编辑域代码创建对象。:高度z处的风振系数; 风荷载体形系数； 风压高度变化系数； 基本风压(kn/m2)；侧模板宽度4. 2m,高度6ni,所承受压力为:qf二0. 74x4.2x6=18. 648kn错误！不能通过编辑域代码创建对象。取 qf二0. 74x4. 2x6=20knq1二错误！不能通过编辑域代码创建对象

14、。=2.5 kn/mq2=0. 74x0. 36=0. 27 kn/m2. 3. 2结果分析该组合主要针对风载作用时对主桁架、横向联结桁架的影响。 计算结果见表。风荷载对挂蓝的主体结构没有太大的影响。2. 4主桁杆件强度验算及结论通过以上分析，主桁各杆件最不利荷载为荷载组合i。水平横杆和立为受压杆 件，杆件长度分别为4. 8m. 4m和3m,因3m杆件最长且轴力最大，故在此只验算 3m杆件的应力强度及受压稳定性，其轴力为1145km。3m杆件的长细比为：错误！不能通过编辑域代码创建对象。二错误！不能通过编辑域 代码创建对象。二22缀板间距为70cm,则单肢对其1-1轴的长细比为：36单肢最小回

15、转半径i=2. 73cm,所以：错误！不能通过编辑域代码创建对象。则换算长细比为:错误！不能通过编辑域代码创建对象。二错误！不能通过编辑域代码创建对象。=33. 75<x=150错误！不能通过编辑域代码创建对象。(满足耍求) 查表得到错误！不能通过编辑域代码创建对象。二0.826(1) 平面内稳定性计算:错误！不能通过编辑域代码创建对象。=113.8<145mpa（满足要求） 由上述计算结果可知，主桁架杆件采用槽钢236满足要求。第三章挂篮结构的刚度计算3.1荷载组合vl混凝土重量+挂篮自重+施工机具及人群荷载该荷载组合主要用来计算挂篮系统的结构刚度。3.1.1荷载情况此种载荷组合

16、考虑混凝土重量、挂篮自重、施工机具及人群荷载。计算模型如图3. 1. 2结果分析该荷载组合下，挂篮变形等值线图。由图可知，变形最大位置为底托系统前 横梁小部，最大值为26 mnio以下对各部分进行划分分析：荷载组合vi变形等值线图(1)挂篮主桁架部分主桁架部分最大变形位于前横梁支点处，最大竖向变形量为15.9mm0挂篮上桁架变形等值线图（2）前横梁前横梁部分最大变形位于跨屮位置，值为20. 5mm，相对变形值为:错误！不能通过编辑域代码创建对象。 6=20. 5-15.9二4. 6mm挠跨比为:h=4. 6/4700=1/1021悬臂处最大变形为12mm,相对变形值为:错误！不能通过编辑域代码

17、创建对象。 §二12-15.9二-3.9mm挠跨比为:q=3. 9/2150=1/551挂篮前横梁变形等值线图（3）侧模支撑纵梁及内模滑梁侧模支撑纵梁最大变形值为16. 1mm,和对变形量为0.2n）ni；内模滑梁端部最大变 形值为22. 2mm,相对变形量为6. 3mm。侧模支撑纵梁及内模滑梁变形等值线图（4）底托系统底托系统前横梁最人变形值为26mm,后横梁最人变形值为8. lmmo底托系统变形等值线图3. 2刚度验算结论挂篮在此该荷载组合条件下，计算挂篮系统整体和齐部件的结构刚度。其变 形最大值情况汇总为表。挂篮整体系统变形最大的位置为底托系统后横梁跨中，值为26mm,而该值

18、为主桁架、前横梁、吊杆及其底托前横梁各部分变形的累积。结论：该挂篮结构 刚度符合相关要求。挂篮变形最大值情况汇总表序 号部件位置点绝对值/mm相对值/mm说明1挂篮整体系 统底托系统后横梁跨 屮262主桁架前横梁两个支点15.93前横梁跨屮20.54.6挠跨比1/20004悬臂端部12-3. 9挠跨比1/23005侧模支撑纵 梁端部16. 10.26内模滑梁端部22.26.37底托系统前横梁跨中26即为挂篮变形 最大处8后横梁跨中8. 1第四章挂篮抗倾覆计算挂篮抗倾覆计算包括两部分内容：混凝土浇筑工况和挂篮移动工况，而挂篮 移动工况乂分为挂篮前行和后退两种。4. 1混凝土浇筑时的抗倾覆计算在混凝土浇筑时，挂篮主桁架后端通过精轧螺纹钢锚固于已经浇筑好的混凝 土梁体上，为保证施工安全，需要验算此种载荷组合卜的挂篮后锚点的安全性。由以上结果可知，荷载组合i时后锚点拉力最大，为643ko 单侧后锚点采用直径32mm的精轧螺纹钢6根，则可捉供锚固力为 n二6ao 二6x3. 14x16x16x930=4485 其安全储备为：k 二 448