G型标准化挂蓝计算书修改

1、路桥华东工程有限公司GL260型通用挂篮设计计算书计 算复 核审 核路桥华东工程有限公司技术质量部2006年10月第一章 设计概况1.1设计依据 我公司在已往同类型桥梁中的施工图。 1.12公路桥涵施工技术规范JTJ041-89 钢结构设计手册1.14结构力学、材料力学桥梁工程钢结构及木结构设计规范JTJ025-86建筑结构静力计算手册其他有关规范手册1.2设计概述悬臂浇筑法适应于大跨径的预应力混凝土悬臂梁、连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥等结构。其施工特点是无需建立落地支架，无需大型起重与运输机具，主要设备是一对行走挂篮。挂篮可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑扎钢筋、立模、浇筑

2、混凝土都在挂篮上进行。悬臂浇筑施工时，梁体一般要分为四大部分浇筑，如下图所示：A为墩顶梁段（0块段），B为0块段两侧对称分段悬臂浇筑部分（本设计施工挂篮的应用阶段），C为边孔在支架上浇筑部分；D为主梁在跨中浇筑合拢部分。主梁各部分的长度视主梁形式和跨径、挂篮的形式及施工周期而定。0块段一般为10m14m,悬臂分段一般为3m5m。支架现浇段一般为23个悬臂浇筑分段长，合拢段一般为1m3m。结合我公司在已往同类型桥梁施工中的特征，根据长江桥与金塘桥的实际情况我们进行本挂篮设计。箱梁结构都是双幅单箱单室断面，长江桥箱梁顶宽16.95m，底宽8.5m，箱梁顶横坡为2%。金塘桥箱梁顶宽12.30m，底宽

3、6.3m，箱梁顶横坡为2%。悬浇段箱梁拟采用轻型三角挂篮进行施工。两座箱梁选择的标准截面的有关数据见下表格所示。金塘大桥西通航孔桥箱梁数据（1）施工节段长度（m）砼体积(m3)砼重量(10kN)顶板厚度(cm)底板厚度(cm)腹板厚度(cm)中心线梁高（cm）边跨现浇7.8597254.630305034013#4.053.4140.2304870517.79#3.554.4142.83062.2706091#3.061.9162.53093.170866.70#141金塘大桥非通航孔桥箱梁数据(2)施工节段长度（m）砼体积(m3)砼重量(10kN)顶板厚度(cm)底板厚度(cm)腹板厚度(c

4、m)中心线梁高（cm）边跨现浇8.9119.8314.528304533013#5.054.3142.52837.745382.25#4.060.8159.62867.165580.51#3.055.5145.743.781.465676.60#11.5上海长江隧辅通航孔桥箱梁(3)施工节段长度（cm）砼体积(m3)砼重量（t）顶板厚度（cm）底板厚度（cm）腹板厚度（cm）中心线梁高（cm）0#1200474.01232.5281001208502891.9104797.91#30070.6199.32891.9104797.92886.192760.94#35062.6189.02875.

5、580692.32869.880655.66#40075.9197.22864.480621.42858.876.3585.411#45063.5165.22841.461.6473.12837.957.4450.7边跨现浇200123.9322.22830454002870804002811035400合龙段59134.890.4283045400第二章 挂篮材料拟定1、挂篮设计假设a、在计算过程中，按照材料力学和结构力学的假设进行计算。b、主桁按照铰接进行计算。c、底篮横梁、上前横梁、中横梁均为桁架梁，按照铰接进行计算。d、前横梁、上前横梁、中横梁均分为标准段和一般段,采用类似万能杆件的螺

6、栓连接方式。2、挂篮材料选型挂篮由主桁、底篮、悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统等部分组成。a、主桁：主桁为三角桁片，由立柱、斜拉带、主梁组成。（1）主梁由2根H500×200型钢加工而成，共长11.35+0.8m。（2）立柱由420×290（悬2×95×20）×20 钢板加工而成，共长570cm，立柱横联采用由30钢管采用法兰盘连接标准段的形式制作。中间采用标准尺寸杆件连接（对照前横梁）。立柱与主梁之间采用牛腿连接。（3）斜拉带由2×300×35（2×291×36）钢板加工而成，端部扩大为36cm

7、15;40，且在端部两侧各加焊1厚的16Mn钢板。b、底篮：底篮由前横梁、后横梁、纵梁等组成。（1）前横梁、后横梁：底篮前后横梁均由2H500×200加工而成，横梁上设加劲板及连接板。前横梁长1200cm，后横梁长1750cm。（2）纵梁：底篮纵梁为桁架式梁。桁架纵梁由上弦杆工22a、下弦秆210竖杆及斜秆均为210组成。纵梁长690cm， c、悬吊系统：（1）桁架式前横梁、中横梁：前、中横梁均为2片桁架梁连接而成。前横梁每个单的桁架梁由20a上下弦杆、L90×10斜杆、竖杆组成；前横梁长10101220cm，中间用螺栓连接3×0.7m的标准杆件。中横梁每个单的桁

8、架梁由 20a上下弦杆、L75×5斜秆、竖杆组成；中横梁长13301750cm。由中间3×0.7m的标准段与两边的标准段用螺栓连接组成。（2）前后吊杆均采用直径为64的40铬圆钢。吊杆组合形式为。前吊杆组合为：I+II+III×6=1350cm，后锚杆组合为：III+IV=430cm，后吊杆组合为：I+II+III×5=1250cm，行走吊杆组合为：I+II+III×7=1450cm；所有吊杆均采用64的40铬圆钢。 d、后锚及行走系统：（1）后锚由锚固梁、锚杆组成，上端通过锚固梁锚于主梁尾部，下端通过锚杆及连接器锚于竖向预应力筋或预埋筋上。如

9、位置受限可通过预留孔锚固。（2）后横梁：由2根20a组成的桁架式梁。长为845cm，中间用螺栓连接3根70cm长标准段。采用螺栓连接于主梁上。（3）行走系统：整个桁架结构支承在由工字钢与钢管加工而成的前、后支腿上。每组主梁的支腿下设一套行走系统，行走系统主要包括：行走支腿及上框架、行走轮、后支腿锚轨、前支腿轨道等。e、模板系统：模板由内、外模板组成。（1）内模：由模架及万能钢模板组成。顶板由槽钢和角钢加工而成的桁架，并与万能钢模板通过钩头螺栓连接成整体；侧板由万能钢模组拼，外侧用槽钢加劲。（2）外模：由模架和大块平面钢模板组成。3、应力参考取值各种材料的设计控制值采用公路桥涵钢结构及木结构设计

10、规范JTJ025-86，A3钢轴向应力为140MPa，弯曲应力145MPa，剪应力85MPa，节点销子的孔壁承压应力为210MPa；16Mn钢的轴向应力为200MPa；45号钢轴向应力为210MPa，弯曲应力220MPa，剪应力125MPa，节点销子的孔壁承压应力为255MPa。4、挂篮施工控制计算工况通用挂篮设计的前、中、后横梁中间采用栓接形式连接。进行通用挂篮设计时我们取设计选择的最小截面块段与最大截面块段的代表性箱梁进行计算。在挂篮每片主桁前端施加65t的力。用最窄的断面计算进行挂篮构件尺寸的确定，用最宽的截面进行挂篮构件计算的复核。 第三章 挂篮计算一、挂篮主桁计算1、主梁、立柱与斜拉

11、带计算方案一：荷载650KN（适用于0#块为11.5m12m的悬臂施工块段）主梁： 2H500×200×16×10 A=11420×222840 G89.65kg 斜拉带1：2×300×35（2×350×30） A=21000 G164.8kg斜拉带2：2×300×35（2×350×30） A=21000 G164.8kg立柱： 420×280（悬2×85×20）×20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L

12、3=7.231m L3=7.991m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.3mm 斜拉带11005.6KN 斜拉带2885.76KN立柱1422KN 主梁621KN 变形协调验算斜拉带 f1=100.56×10000×7231/(2.1×105×21000)=1.648mm斜拉带 f2=88.576×10000×7991/(2.1×105×21000)=1.605mm主梁 f3=62.2×104×4450/(2.1×105×22840)=0.577mm主梁 f4=

13、62.2×104×5600/(2.1×105×22840)=0.726mm立柱 f5=142.2×104×5700/(2.1×105×26400)=1.462mmf1= 1.648 f32+ f52=1.572 满足要求。f2= 1.605 f42+ f52=1.632 满足要求。此为推荐方案方案二：荷载650KN此方案是在方案九的基础上连接了70公分的主梁。（适用于0#块12米以上的悬臂施工）主梁： 2H500×200×16×10 A=11420×222840 G89.65

14、kg 斜拉带1：2×300×35（2×350×30） A=21000 G164.8kg斜拉带2：2×300×35（2×350×30） A=21000 G164.8kg立柱： 420×280（悬2×95×20）×20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L3=7.231m L3=7.991m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.3mm 斜拉带11005.6KN 斜拉带2885.76KN立柱后座力860 KN立柱1422KN 主梁621KN

15、 变形协调验算斜拉带 f1=100.56×10000×7231/(2.1×105×21000)=1.648mm斜拉带 f2=88.576×10000×7991/(2.1×105×21000)=1.605mm主梁 f3=62.2×104×4450/(2.1×105×22840)=0.577mm主梁 f4=62.2×104×5600/(2.1×105×22840)=0.726mm立柱 f5=142.2×104×5700/

16、(2.1×105×26400)=1.462mmf1= 1.648 f32+ f52=1.572 满足要求。f2= 1.605 f42+ f52=1.632 满足要求。此方案为推荐方案的补充方案2、主梁及立柱销子计算（45#钢）对九种方案的主桁计算结果进行对比分析，结合施工中的实际情况综合考虑挂篮行走、0块拼装挂篮的需要。我们选择上面推荐方案的主桁架 (主梁较短)作为本设计的主桁结构。此主桁适合于0#块长度不小于11.5m的首节梁体拼装，梁体块段重量不大于260T的悬浇施工。最大梁体变形量11.3mm。(1)、立柱销子：对作用于立柱的销子，假设销子受的拉力为150T、销子直径

17、为D=150mma、剪应力计算： =Q×4/D2=150×104×4/D2=84.9Mpa125 (2)、主梁销子：作用于主梁销子的力取110T. 假设销子直径为D=150mm a、剪应力计算：=Q×4/D2=110×104×4/D2=62.3Mpa125(1)、立柱销子：对作用于立柱的销子，假设销子受的拉力为150T、销子直径为D=200mmW=r3/4=×1003/4=785398.15mm3a、剪应力计算： =Q×4/D2=150×104×4/D2=43.3Mpa125b、弯曲应力计算：M

18、=75×10000×0.5×260=97500000N. mm =97500000/785398.15=124.14Mpa220c、挤压应力计算：150×10000/（80×210）=89.3 均满足要求。(2)、主梁销子：作用于主梁销子的力取110T. 假设销子直径为D=180mm W=572555.25 mm3 a、剪应力计算：=Q×4/D2=110×104×4/D2=43.22 Mpa125b、弯曲应力计算：M=55×10000×0.5×400=110000000N. mm =1

19、10000000/572555.2=192.1Mpa220c、挤压应力计算：110×10000/（70×190）= 82.7 均满足要求。主梁及立柱销子均选用直径为200mm。(3)、扁担梁计算：前吊杆取R=35T， 后锚带R=65Ta、后锚带处扁担梁：M=32.5×0.75×0.5=12.19T.M Q=32.5T=M/W=12.19×107/（469.4×2×103）=129.82145=Q×Sx/（I×d）=0.5×32.5×276.9×107/（8×7510

20、.6×10000）=74.990后锚带处底座和底篮横梁上的扁担梁选232a。3、主梁连接计算（螺栓）主梁需满足连接轴心力不小于700kN。 螺栓选用M27，普通螺栓的抗剪容许应力=80Mpa =170 Mpa 单个螺栓抗剪和承压容许承载力为; Nj=nj×d2/4×= 2×272/4×80=91.6KNNc=d×= 27×20×170=91.8KN两者中取较小值N= 91.6 KN n=N/Nmin=700/91.6=7.6单边取螺栓总数n=16螺栓能承受的荷载为 F2=n×N=16×91.6=

21、1465KN700kN 保险系数 =1465/700=2.1 故满足要求。 钢板的轴心受拉强度为： A= 2×10×450+2×10×200=130002= N/A=700/13000=53.8Mpa故以上计算均满足要求。二、吊杆拟定计算：本设计的前、后主吊杆拟定采用40铬圆钢，一般的受力吊杆采用32精轧螺纹钢。方案一：1、吊杆计算：（64、40Cr钢）（1）前吊杆： R=35T 取吊杆长为13.5 mf=35×10000×13500/（2.1×100000××642/4）=6.99mm（2）后锚带：R=

22、65Tf=65×10000×4300/（2.1×100000××602/4）=4.14mm（3）后吊杆：R=30T， f=30×10000×12500/（2.1×100000××642/4）=5.55mm（4）行走吊杆：R=7T，f=7×10000×14500/（2.1×100000××642/4）=1.50mm2、吊杆长度的确定：（64、40铬钢）吊杆按照一般施工的模数分为+×n（270+480+100×n）因一般梁段每个两

23、个块段之间的变化高度为3040,故号件的长度取为100。3、吊杆连接器的计算：（64、40铬钢）40铬钢吊杆连接器的选择按照国标取与相应的64圆钢相匹配的六角螺母，按照规范要求的统一标准请专业的制作厂家进行制作。三、上横梁对比优化计算1、上前横梁截面计算：上前横梁根据此通用挂篮的设计意图，中间设置为标准节段（类似万能杆件用螺栓连接）。 根据前面假定主梁每个前后点受力65T,现进行分析验算。前横梁的计算按照本设计最短的横梁10.1m和用螺栓连接了标准段0.7×3m（综合以往我单位施工同类型桥梁的情况以及现阶段设计单位经常选用的设计宽度我们选择了0.7的变化模数）后最长的横梁12.2m两

24、种情况分析验算(螺栓连接为固接)。1)、对10.1m长前横梁进行计算分析：方案一：用2加劲板连接两个单片的桁架，每片桁架四点受力，每点力取30/2=15t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆： L90×10 A=17172 G13.478kg斜杆： L90×10 A=17172 G13.478kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=2.2、 f边=2.7上前横梁单片桁架各杆件受力杆件号12345678内力F（kN）83.26-2.61-61.296.1155.6-62.7-1.453.54杆件长（cm）8012370.61077

25、0.670.610970.6杆件型号20aL90×10L90×10L90×10L90×10L90×10L90×10L90×1028.91.535.6569136.50.82.06对此方案的杆件进行分析：伸长量和强度均满足要求，总体变形也符合要求，综合考虑将桁架中间连接的两个杆件进行调整。2)、用12.2m长前横梁进行复核验算：用2加劲板连接两个单片的桁架，每片桁架四点受力，每点力取30/2=15t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆： L90×10 A=17172 G13.478kg斜杆：

26、 L90×10 A=17172 G13.478kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=2.3、 f边=2.8前横梁单片桁架各杆件受力上杆件号12345678内力F（kN）83.26-2.61-61.296.1155.6-62.7-1.453.54杆件长（cm）8012370.610770.670.610970.6杆件型号20aL90×10L90×10L90×10L90×10L90×10L90×10L90×1028.91.535.6569136.50.82.06验算符合要求。3)、上前横梁连接计算

27、（螺栓）a、上下弦杆连接计算上下弦杆需满足连接轴心力不小于90kN。 螺栓选用M27，普通螺栓的抗剪容许应力=80Mpa =170 Mpa 单个螺栓抗剪和承压容许承载力为; Nj=nj×d2/4×= 2×272/4×80=91.6KNNc=d×= 27×20×170=91.8KN两者中取较小值N= 91.6 KN n=N/Nmin=90/91.6=0.98单边取螺栓总数n=6螺栓能承受的荷载为 F2=n×N=6×91.6=549.6KN90kN 保险系数 =549.6/90=6.1 故满足要求。 钢板的轴

28、心受拉强度为： A= 12×200=24002= N/A=90/2400=37.5Mpa故以上计算均满足要求。b、斜、竖腹杆螺栓连接计算考虑到桁架在受力时吊杆位置的变化,斜、竖腹杆的受力大小也会发生相应的变化，所以斜、竖腹杆连接轴心力按不小于90KN考虑。螺栓选用M30，普通螺栓的抗剪容许应力=80Mpa =170 Mpa单个螺栓抗剪和承压容许承载力为:Nj=nj×d2/4×= 2×302/4×80=113KNNc=d×=30×12×170=61.2KN两者中取较小值N= 61.2KN n=N/Nmin=90/61

29、.2=1.47单边取螺栓总数n=2螺栓能承受的荷载为 F2=n×N=2×61.2=122.4KN90kN 保险系数 =122.4/90=1.36 故满足要求。2、上中横梁计算：（如下图）上中横梁根据此通用挂篮的设计意图，中间设置为标准节段（类似万能杆件用螺栓连接）。 中横梁的计算按照本设计最短的横梁13.3m进行，用加长了的标准段进行复核，加长标准段在原来的基础上在中间用螺栓连接了标准段0.7×3m在两边也分别连接了0.8m的标准件(螺栓连接为固接)。a、对13.3m长中横梁进行计算分析：方案一：用2加劲板连接两个单片的桁架，每片桁架四点受力，每点力取7/4=1.

30、75t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆： L75×5 A=741.22 G5.818kg斜杆： L75×5 A=741.22 G5.818kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=0.67、 f边=5.06 中横梁单片桁架各杆件受力杆件号12345678内力F（kN）-25.3424.5-24.218.4-16.773.670.8-71.8杆件长（cm）99.7106.9106.9106.970.682.58080杆件型号L75×5L75×5L75×5L75×5L75×520a

31、20a20a34.233.132.624.822.532.23124.9对此方案的杆件进行分析：伸长量和强度均满足要求，总体变形也符合要求，综合考虑各种因素此种结构符合要求。b、用17.5m长中横梁进行复核验算：用2加劲板连接两个单片的桁架，每片桁架四点受力，每点力取30/2=15t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆： L75×5 A=741.22 G5.818kg斜杆： L75×5 A=741.22 G5.818kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=1.5、 f边=9.1中横梁单片桁架各杆件受力杆件号12345678内力F

32、（kN）-25.9823.58-24.7516.64-21.1684.490.3-89.1杆件长（cm）99.7106.9106.9106.970.682.58080杆件型号L75×5L75×5L75×5L75×5L75×520a20a20a35.0531.833.422.4528.5429.331.330.91验算符合要求。c、上中桁梁螺栓连接计算：由于上中横梁内力计算的数值较小，采用等同于上前横梁的连接方式进行连接。四、底篮横梁对比优化计算底篮横梁依照挂篮上横梁标准进行设计，参照已往经验底篮横梁的后横梁一般比前横梁的变形大，并且考虑变形的大

33、小，横梁结构采用双肢H50型钢。 底篮前横梁采用统一的标准件形式，我们通常遇到的最大的梁体底面宽度都不超过8.5m。因此我们选择底篮前横梁长度为12.0m既符合实际底工程需要又满足了挂篮运输最长的需要。（示意图如下）底面在4.1m范围内为承受底板重量部分，在2.1范围内根据实际梁体底腹板变化的需要布置纵梁。 底篮后横梁考虑到长度比较大，并且考虑纵梁在前后横梁放置的需要。我们把后横梁分为2个节段（12m+5.5m），既满足最小四车道桥的施工又满足运输的需要（最大运输长度12+2m）的需要。一般遇到的最宽桥面为17 m。下图在横梁两边各用螺栓连接5.5m满足最宽桥面的需要。 1、 底篮前横梁计算：

34、（前横梁计算简图如下）底篮横梁截面拟定为双肢H50型钢，计算简图示意的荷载为纵梁所在底位置，在腹板位置考虑了箱梁底板的模数变化。下图为适应最窄箱梁底面示意图和在腹板变化后的横梁示意。 2H500×200×16×10 A=11420×222840 G89.65kg作用于前横梁的荷载估算如下：仅选择具有代表性的前横梁进行计算。吊点位置也会跟着腹板的变化而变化。编号重量R1 R2R3R4R5R6R7R8短（1）8413132.5333（2）84131313330桁架整体跨中最大变形f中=0.3、 2、 底篮后横梁计算：（后横梁计算简图如下）底篮横梁截面拟定为双

35、肢H50型钢，计算简图示意的荷载为纵梁所在底位置，在腹板位置考虑了箱梁底板的模数变化。下图为适应最窄箱梁底面示意图和在腹板变化后的横梁示意。 作用于后横梁的荷载估算如下：仅选择具有代表性的前横梁进行计算。吊点位置也会跟着腹板的变化而变化。编号重量R1 R2R3R4R5R6R7R8短（1）12.0723234.55.45.45.4（2）12.0723234.55.45.45.4桁架整体跨中最大变形f中=0.5、 3、 底篮横梁的连接计算底篮横联的连接采用等同主桁栓接的方式连接五、底篮纵梁计算1、纵梁受力计算（根据实际估算）（1）、腹板底荷载a、3米块段： 0.95×3×8&#

36、215;2.6=59t 取65 t腹板底设置3根纵梁，每片纵梁受荷载：=21t均布荷载q=21/3=7t/mb、4米块段： 0.78×4×6×2.6=48t 取53 t腹板底设置3根纵梁，每片纵梁受荷载：=17.67t均布荷载q=17.67/4=4.4t/mc、5米块段： 0.6×5×5×2.6=39t 取45 t腹板底设置3根纵梁，每片纵梁受荷载：=15t均布荷载q=15/5=3t/m（2）、底板底荷载a、3米块段： 0.8×3×0.92×2.6=5.7t 取6.5 t均布荷载q=6.5/3=2.2 t

37、/mb、4米块段： 0.8×4×0.72×2.6=5.99t 取6.6 t均布荷载q=6.6/4=1.65t/mc、5米块段： 0.8×5×0.4×2.6=4.16t 取4.7 t均布荷载q=4.7/5=0.94t/m2、 计算纵梁为桁片，以腹板底3片纵梁为控制计算。方案一：取3米块段腹板底荷载进行计算，腹板底3片纵梁为控制计算。上弦： I200a×100×11.4×7 A=35502 G89.65kg q=27.9kg/m斜杆： 280×43×8×5 A=2×10

38、24= 20482 G16.076kg竖杆： 280×43×8×5 A=2×1024= 20482 G16.076kg下弦： 280×43×8×5 A=2×1024= 20482 G16.076kg纵梁受力计算图式如下：内力图如下：变形图如下：纵梁最大变形为: 6.2mm。底篮纵梁单片桁架各杆件受力杆件号上弦上弦上弦下弦斜杆斜杆竖杆内力F（kN）152-40.5-4623122198.490.5杆件长（cm）3012514028014315670杆件型号I20aI20aI20a282828284211.412.91

39、121074844方案二：取3米块段腹板底荷载进行计算，取腹板底3片纵梁为控制计算。根据方案一的计算结果对杆件进行适当调整：上弦： I220a×110×12.3×7.5 A=42102 q=33.048kg/m斜杆： 2100×48×8.5×5.3 A=2×1274= 25482 q=20kg/m竖杆： 2100×48×8.5×5.3 A=2×1274= 25482 q=20kg/m下弦： 2100×48×8.5×5.3 A=2×1274= 25

40、482 q=20kg/m纵梁受力计算图式如下：内力图如下：变形图如下：纵梁最大变形为: 4.9mm。底篮纵梁单片桁架各杆件受力杆件号上弦上弦上弦下弦斜杆斜杆竖杆内力F（kN）149-37.3-45.4226214-93.4-88杆件长（cm）3012514028014315670杆件型号I22aI22aI22a21021021021035.48.810.888.78436.734.5这样截面选择比较合适。3、 利用4m段和5m段进行结构验算：a、取4米块段底板底荷载进行计算，腹板底3片纵梁为控制计算。上弦： I220a×110×12.3×7.5 A=42102 q=33.048kg/m斜杆： 2100×48×8.5