XX特大桥60+100+60连续梁挂篮计算书教学提纲

1、60+100+60m 连续梁挂篮计算第 1 章 设计计算说明1.1 设计依据1 、（60+100+60）m 施工图纸。2 、 钢结构设计规范GB50017-2003 ；3 、 路桥施工计算手册；4 、 桥梁工程、 结构力学、 材料力学；5 、 机械设计手册；6 .2 工程概况本工程主桥桥跨组成为60+100+60m 的单箱单室双线连续梁。箱梁顶宽12m ， 翼缘板长 2.65m ，支点处梁高7.85m ，跨中梁高4.85m ，梁高及底板厚按二次抛物线变化。腹板厚100cm （支点）至60cm （跨中）折线变化，底板厚度为120cm （支点）至 40cm （跨中）按直线线性变化，顶板厚度为40c

2、m （支点）至64cm （跨中） 。箱梁0#块梁段长度为14m ，合拢段长度为2.0m, 边跨现浇直线段长度为9.75m ；挂篮悬臂浇注箱梁最重块段为4#块，其重量为159.625 吨，第一块重为154.778 吨。该特大桥箱梁悬臂浇注段采用菱形挂篮施工。7 .3 挂篮设计7.1.1 主要技术参数、钢弹性模量Es = 2.1 xi05MPa ;、材料强度设计值:Q235 钢 厚度或直径0 16mm , f=215N/mm 2, fv=125 N/mm 2Q345 钢 厚度或直径0 16mm , f=310N/mm 2, fv=180 N/mm 2厚度或直径 >16 40mm , f=29

3、5N/mm 2, fv=170 N/mm 27.1.2 挂篮构造挂篮为菱形挂篮，菱形架各杆件采用236b 普通热轧槽钢组焊，前横梁由2HN500X200 X10 X16热轧H型钢组焊，底托系统前托梁由2HN450 X200 X9X14热轧H型钢组焊，后托梁由2HN450 X200 X9X14热轧H型钢组焊，底纵梁由HN400 X200 X8 X13热轧H型钢组焊。主桁系统重13.99t、行走系统重4.33t、前横梁重4.05t、底托 系统重14.73t （含底模模板重量）、内模系统重5t （内模重量估算）、内滑梁及提吊系 统重 10t （吊杆重量估算）、侧模重13.2t ，整个挂篮系统约重65

4、.3t 。7.1.3 挂篮计算设计荷载及组合、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；浇筑混凝土动力系数：1.2；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。恒载分项系数K1=1.2 ；活载分项系数K2=1.4 。、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3m ，重量为159.625t 计算；挂篮自重（不含行走及主桁架系统）： 46.98t ；、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+人群和机具荷载；荷载组合厂挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合I用于主桁承重系统强度和稳定性计算，荷载组合n用

5、于挂篮系统行走算7.1.4 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第2章挂篮底托系统计算2.1 底纵梁计算2.1.1 腹板下纵梁的计算腹板下纵梁按1#梁段计算。1#梁段两端截面高度分别为7.193m和6.895m ,箱梁腹板厚1.0m，腹板每侧荷载由4根底纵梁承担，纵梁间距为0.28m。腹板处混凝土线荷载为：(7.193 6,895) 1 2.5q1 () 26 1.2 1.05 230.76kN/m2 2.5底模板重量按1.0kN/m 2计，底模板荷载为：q2 1.0*1.0* 1.2 1.2kN /m人群及机具荷载为：q3 2.5

6、1.0 1.4 3.5kN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载；q4 4 1.0 1.4 5.6kN/m1#块加强纵梁的荷载为：q q1 q2 q3 q4 24106 60.265kN/m44加强纵梁的受力及计算模型下图：止1：错加强纵梁受力计算图支点反力分别为:60.265 X 3.145 X 254.894工 95.07 KNfl4 =60.265 x 1.75 x 2.54.894=53.87KN最大弯矩:皿 (M1-012 +) = 53.87 X (1.012 +2.5 x 1.752 x 4.894=78.6KN/m底纵梁选用HN400 X200 X8X13,查表知其截面特性参数为:=

7、8192 mm2 畋=H48243.4134 mm3 lx = 229648682.6875 mmAM 78.6 x IO® tr.r = = 68.45MPu < t = 210MPU弯曲应力：,印11482434134，满足要求；T195.07 X 10JT = -L-L= 1L61MP&= 125MPu剪切应力： 儿 8192，满足要求； 根据上述条件用力学软件 SMSOLVER （力学求解器）建力学模型并计算结果可得，纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为:6 6 6.23mm <4895/400=12.235mm满足整体变形要求由以上计算可知，腹板下纵梁应

8、力强度和变形条件均满足要求。2.1.2底板下纵梁的计算底板下纵梁按4#梁段计算。计算混凝土厚度0.963m0.907m ,底板荷载由6根纵梁承担底板混凝土荷载：qi -26 1.2 1.05 147.03kN/m模板重量按1kN/m 2计，模板荷载为：q2 4.8 1 1.2 5.76kN / m人群及机具荷载：q3 4.8 2.5 1.4 16.8kN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载：q4 44.81.426.88kN/m每根底板下纵梁的荷载为：qq1q2q3q4196也32.75kN/m66根据上述条件建力学模型如下图所示：32.75KN/ma =5001395i_4? ,1-894底板下纵

9、梁受力计算图支点反力分别为:做 32.75 x 2.99S X 3Ra =SQA1KNA I4.89432.75 X 2 X 3 =4015K/V4.894最大弯矩:加 1、 L I=灭鼠 1012 +) = 40,15 x (1.012 +3x22 X 4.894=65.24KN/m底纵梁选用HN400 X200 X8X13,查表知其截面特性参数为:A = 8192 mm2% = 11482434134 nw?lx = 229648682.6875 mm4M65.24 X 106%, = = S6.82MPu <f = 210MPu弯曲应力： 印1148243.4134，满足要求；It

10、 58.11 x 103r = 7,09M& </= 125Mpu剪切应力： A 8192，满足要求； 根据上述条件用力学软件SMSOLVER （力学求解器）建力学模型并计算结果可得，纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为:二 4.09mm <4895/400=12.235mm,满足整体变形要求。由以上计算可知，腹板下纵梁应力强度和变形条件均满足要求。2.2 底托梁计算：（按4#梁段计算）2.2.1 浇注状态后托梁由底板下纵梁的计算可知，支座反力Ra=58.11KN , R b=40.15KN ,R40.15 100% 40.86%。因此前托梁近似承担底部荷载的 41%,后托

11、梁Ra RB58.11 40.15承担底部荷载的59%。故在此只对后托梁在浇注状态进行受力分析。对于4#梁段，取腹板的平均厚度为0.9m。则，腹板处混凝土线荷载为：（6.655 6.405） 0.9 3 ,2 26 1.2 1.05 192.53kN/m2 3模板重量按1.0kN/m 2计，模板荷载为:q2 1.0* 0.9* 1.2 1.08kN/m人群及机具荷载为:q3 2.5 0.9 1.4 3.15kN/m倾倒和振捣混凝土产生的荷载；q4 4 0.9 1.4 5.04kN /m则： q q q2 q3 q4201.8kN/m底纵梁自重：3.97KN故，对于后托梁：腹板处每根底纵梁的集中

12、荷载：(201.8 3 3.97) 59% 121.4 kN 319647 3底板处每根底纵梁的集中荷载：(3 3.97) 59% 60.3kN6后托梁自重产生的荷载为1.91KN/m假定底模承受的荷载完全由腹板两侧的吊杆承受，采用 SM-Slover计算后托梁(mm):60300 6030060300 £0300 他逾1911.91 邛 I 1.91 pl II11 9191“uw皿皿皿向山山西山!曲炉Ini皿川山山叫一刖痂顿西西河嗔丽丽面两一'20后托梁受力简图后托梁弯矩图(单位：N mm)后托梁剪力图（单位:N）苞丁丁要T1/户g 6 FLFi整弃产般噌霭;后托梁位移示

13、意图后托梁由2HN450 X200 X9X14热轧H型钢组成， 截面形式如下图所示:S701LCII后托梁型钢组合截面查表可知型钢组合截面特性参数为:A - 1847L5046 mm2 28004447622 mm3 /- = 630100071.5 mm4由弯矩图可知最大弯矩:''1 '''169562550Oy. = 6055Mp < ZlOMp弯曲应力：畋2800444.7622，满足要求。根据上述模型及力学求解器计算结果可知结点4处位移最大值:A : 5.875mm < 12900/1000 = i29mm 满足要求。由以上计算可知，

14、后托梁在浇注状态下，强度和刚度均满足要求2.2.2 浇注状态前托梁对于前托梁:腹板处每根底纵梁的集中荷载:201 8 3(- 3.97) 41% 84.37 kN底板处每根底纵梁的集中荷载:19647 3(47 3 3.97) 41% 41.9 kN前托梁自重产生的荷载为1.8KN/m假定底模承受的荷载完全由腹板两侧的吊带承受，采用SM-Slover计算前托梁（mm）:7/3U位5 98 4以 111539酊3"F3111。工98前托梁弯矩图（单位：N mm）前托梁剪力图（单位:N）7 S1 一或产中河娱门孤处心血“ 口癖晌翩碗;两0 20前托梁位移示意图前托梁由2HN450 X20

15、0 X9X14热轧H型钢组成， 截面形式如下图所示:570丽前托梁型钢组合截面查表可知型钢组合截面特性参数为:A = 18471.5046 mm2IVA = 28004447622改 = 630100071.5 mm由弯矩图可知最大弯矩 :11115685621仃川=4L31Mp < 210Mt?弯曲应力:%28。口444.7622，满足要求。根据上述模型及力学求解器计算结果可知结点 4处位移最大值:4 = 4,17mm < 12900/1000 = 129mm 满足要求。由以上计算可知，前托梁在浇注状态下，强度和刚度均满足要求。2.2.3 吊带（杆）计算:假设前托梁所有荷载只由腹

16、板两侧吊带承担，根据托梁剪力图，可得受力最大吊带（杆）受力值为:.5.4(： ; .8(;5。03。67."吊杆强度验算：吊杆用4 32mm精轧螺纹钢筋,R _ 300177.46A 803.84=373.43Mp < 560Mp，满足要求;吊带强度验算：吊带为25*150 ,采用16Mn材料。销轴孔 D50mm ,销轴小49.5mm ,采用40Cr材质。销孔壁承压:P 30017746o = = = 242.57Afp < 1.4 cr = 280Mpd6 49.5 X 25,满足承压要求。销孔拉板计算:kP L4 x 300177,46=168.1Mp< a =

17、 0.85 x 215 = 182.75Mp二" 二m上二，满足抗拉要求。销轴计算:销轴抗剪强度:P30017746t - k= 1,4 x= 109.24M/ < 145 Mpnd23.14 x 49522 x 2 x44要求。2.2.4后托梁行走工况:风载：1000 Pa ,取沿海地区最大风载荷。冲击荷载系数取1.3-if ”+卜 d = 底模模板何载：278 x 10 x 59%67底纵梁荷载：1"1 ：112576 X 10G- =X 1.3 = 2.4QN /mm底托自重:13500根据上述已知条件，建力学模型，采用 SM-Slover计算后托梁受力（mm）

18、:Li网-皿山L3K1 旧 fZiTwaii 国网第蟒型蒯的踊鼻 热且 涮* 驰i 热奥 号便解釉麒麒勤 m ijsI id 曦| iy I iu ml 3jg I m I i£liyl id idi的，叫四I油MILMUUU力加儿血毗”血I加血I懦加iJdlgM岫雌雌跚酬后托梁受力简图后托梁弯矩图后托梁剪力图位移示意图兜2i R儿却驷地益解温7fl量HJftJan 时（OHijnr（I）pj nrm （»i - tw（o）（b）（b）<,J93 5J取*二期1串肉，* Ml的源泗一L ； JjJlltr.liftjL ：D31 UWLKiriJJMbffrfti l

19、-MS>*W：-f前、后托梁由2HN450 X200 X9X14热轧H型钢组成， 截面形式如下图所示:570后托梁型钢组合截面查表可知型钢组合截面特性参数为:A = 184713046 mm2Wx = 28004447622= 630100071.5 mm4由弯矩图可知最大弯矩 :；.弯曲应力:max 194304213d川 =69.38Mp < 210Mp股 2800444.7622，满足要求。最大剪应力:T147582.33丁= 2.5OA7p < 125Mp141847L5046 r yJ两足要求。根据上述模型及力学求解器计算结果可知结点 4处位移最大值: = 25mm

20、 < 12900/500 =满足要求。由以上计算可知，后托梁在浇注状态下，强度和刚度均满足要求。其中：W = 6 = 4758233N,为上横梁的作用力。2.3前横梁 2.3.1前横梁浇注状态下受力计算（按 4#梁段计算）由浇注状态前托梁可知:Ra = 16987&54N,为上横梁作用力。= 213677.46 + 86500 =300177.46N% = Ra = 169878.S4/V（腹板外侧吊带作用力）p2 = = 300177,46/7 （腹板内侧吊带作用力）(10t+ 5t) x 10000（内模系统吊杆作用力）X 1.3 = 48750P产10114531N （侧模

21、内侧吊杆作用力）P# 30212.24用（侧模外侧吊杆作用力）采用SM-Slover建立力学模型，计算前横梁（mm）:前横梁受力简图前横梁弯矩图产,口砌：1n才占h前横梁剪力图前横梁位移示意图材料：双HN500*200*10*16 的型钢，截面形式如下图所示:查表可知截面参数：4 = 22846.7259 mm2 吗=3827683.83 mm, /乂 = 956920957.5 mm"由弯矩图可知最大弯矩：二327540685.4弯曲应力:r| 348927,46 + 301236J两足要求。t=L_L= 28.46Mp < 85Mp最大剪应力：4228467259'

22、，满足要求。根据上述模型及力学求解器计算结果可得最大变形在单元7处，最大变形为：& = 13A6mm < 6100/250 = 24.4mm 满足要求。故，强度、刚度均满足要求。前横梁支座位置处的支座反力为：8H 348927.46 + 301236 = 650163.46N，为 菱形架的作用力。2.3.2前横梁行走状态下受力计算挂篮行走时，前横梁作用力为行走状态底托梁的反力：*品=475g2.33N ,为上横梁的作用力。采用SM-Slover建立力学模型，计算前横梁（mm）:前横梁受力简图前横梁剪力图前横梁位移示意图由弯矩图可知最大弯矩 由七：="m 产弯曲应力:16

23、1779922=42.27Mp < 21OMp加7两,83，满足要求。最大剪应力:r|47582.33任 =_= = 2.08Mp < 8sMp8心 A 22846.7259J两足要求。根据上述模型及力学求解器计算结果可得行走时跨中最大变形为: = 3、74mm < 6100/500 = 12.2mm 满足要求。悬臂端最大变形为：& = 1145mm < 3400/250 = 13.6rnn ,故，刚度满足要求。此时的支座反力为用尸用广47582.33N第三章挂篮主桁架计算1.浇筑最重块(4#块)时受力计算混凝土重量+浇注动力荷载+超载：G 172.508 10

24、 1.2 1.05 2173.6kN前吊点承担混凝土荷载的 42%,即：G1=2173.6 X42%=912.91kN挂篮荷载：前横梁自重31.25KN前吊点承担底托系统、侧模、内模、端模、操作平台的50 %荷载：P1=48.63 X10X1.2 X50%=291.78kN 前吊点承担人群和机具荷载的50%:P2=2.5 X12 X3X1.4 X50% =63kN 倾倒和振捣混凝土荷载的50%,P3=4 X12 X3 X1.4 X50%=100.8kN单片主桁前吊点荷载702kNP (G1 35.87 P1 P2 P3)/2 (912.91 31.25 291.78 63 100.8)/2结构

25、计算简图每片主构架有9根钢筋后锚，其中3根利用腹板竖向预应力钢筋，其余 6 式后锚。小25mm的精轧螺纹钢筋抗拉强度为 406KN ,后锚群的锚固力按 F=406 X9X70%=2557.8;根采用预埋形70%折减，设后锚力为 Q,则：702 x 4.9 = Q X 4.65,果 Q = 739.74KN | ；安全系数:2557.8S = 3.46 > 2739.74,满足抗倾覆要求!2.主构架各杆件计算按浇注4#节块时的状态计算，由力学计算软件计算杆件内力得:轴力图(KN)主构架各杆件采用236a组焊，组合后的型钢截面如图23所示:型钢截面截面参数如下:A=12011.7981mm

26、2Wx=1296440.9556mm3I=233359372.0000mm42.1 杆件强度计算 单元杆件3与单元杆件4均为受拉杆件，其中单元杆件4轴向拉力最大，N=1230.09KNN 1230.09 103N-102.41MPa 215MPaA 12011.79812.2 压杆稳定性计算单元杆件1、2、5均为受压杆件，其中单元杆件 5轴向压力最大，N=1207.77KN长细比l 1 6022imin 138.931343.34 60,属于强度问题。3.1.销轴抗弯强度验算1207.77 103-100.55MPa 215MPa12011.79812.3结构位移计算位移图（单位：mm ）由力

27、学计算软件计算可知，最大位移出现在主构架前端，最大竖向位移为17.9mm<20mm,满足要求。由以上计算可知，主构架的各杆件强度及结构变形量均满足受力要求。3、主构架销轴计算销轴采用40Cr, 799销轴，其受力简图如下如25所示:12S0. 09/21230. 09/2主构架销轴受力简图M Fa1230.09 0.019 10.46KN m210.46 1063- 216.2MPa 406MPa ,故潴足要求。d3323.2.销轴抗剪强度验算：剪应力:1230.09 3V 10 2 125.52MPa 234MPa ,满足要求。A (d)223.3.节点板销孔承压计算节点板板厚为20m

28、m ,每块节点板单面焊20mm厚补强板，销孔直径D=80mm ,压力P=1230.09/2=615.05KN压应力:P 615.05 103 192.2MP 300MPa ,潴足要求。D 80 (20 20)3.4.杆件销孔承压计算槽钢腹板厚为9mm，槽钢腹板内侧焊25mm厚补强板，销孔直径 D=80mm ,压力P=1230.09/2=615.05KN压应力:3一 一. 226.12MP 300MPa ,满足要求。80 (9 25)4.挂篮空载行走时受力计算4.1 行走受力计算:挂篮空载前移时，只靠反扣轮及配重平衡其倾覆力，每个反扣轮的极限承载力为90.8KN 。挂篮的前横梁、底模系、侧模、内

29、模、端模、吊带系统以及操作平台等总重486.3KN ,设主构架前支点承受其中50%的荷载，故作用于主构架前支点的荷载为:% = 243.15*No挂篮前进时冲击荷载系数取1.3,主桁架含2片菱形架，故单个前支点荷载为:243.2 x 1.3F =工 158.08KN2主桁结构计算简图如下图所示,主构架行走工况受力计算模型图设后锚力为Q,则:158080 x 49Q = 166578.92/V4.65每片桁架后有两对反扣轮，则每个轮子承载的压力为:166.58=41.65KN < 90.8*N4全系数90.8KNS = 2,18 >211.65/C/V,符合要求。4.2小车轮压的局部

30、影响及计算:行走轨道为225b槽钢上焊有-20mm盖板及-4mm厚不锈钢板，下焊有-10mm盖板，且两槽钢之间有横向加强筋，集中轮压P在腹板上边缘引起的局部挤压力悬臂梁计算：最大弯矩:M m5 x 0.08 三二七"N 二3M 3.33 x 10fl(7 =10L9MPU < 145MPa弯曲应力 吃 32678,满足要求。5.侧面吊架的计算侧面吊架上弦杆由120*120*6方管，下弦杆由220槽钢，月g杆由120*60*6方管 组焊而成。侧面吊架在挂篮行走时主要承受后托梁及相应的模板的重量，悬吊及操作平台按2.2t计算，荷载为P=(14.44+14.1+2.2)X10 X1.3/4=100KN ,侧面吊架与主构架之间是采用销轴连接。计算简图如下：图30侧面吊架计算简图图31弯矩图(KN m)剪力图（KN）,.S