三角形挂篮设计计算书× m×m

三角形挂篮设计计算书一、概述FK0+302.101匝道桥第二联为变截面连续箱梁，箱梁根部梁高4.5m，高跨比为1/17.78，跨中梁高2.0m，高跨比为1/40，箱梁顶板宽11.0m底板宽6.0m翼缘板悬臂长为2.5m，箱梁高度按二次抛物线变化，箱梁采用三向预应力体系。主桥箱梁1号至9号梁段均采用挂篮悬臂现浇法施工，箱梁纵向分段长度为4×3.5m+5×4.0m，0号块长10.0m，中、边跨合拢段长度为2.0m，边跨现浇段长度为4.0m。挂篮浇注梁段中1#块梁长3.5m，梁重102.3t，8#块梁长4.0m，梁重103.8t。1#~9#块段采用三角形挂篮施工。三角形挂篮具有性能可靠、稳定性好、操作简单、重量轻、受力明确等特点。三角形挂篮由三角桁架、提吊系统、锚固系统、底模板组成：如图：挂篮工作原理：底模随三角桁架向前移动就位后，分块吊装安装梁段底板和腹板钢筋、安装底腹板预应力筋和管道，然后安装内模，待内模安装完毕，绑扎安装顶板钢筋、预应力筋与管道，然后浇注梁段砼，新梁段预应力筋张拉和压浆作业结束后，挂篮再向前移动，进行下一梁段的施工，如此循环，直至梁段悬灌完工。挂篮设计取1#块为设计依据，1#块顶板宽11.0m，底板宽6.0m，腹板宽65cm，梁高3.99m,底板厚为52.9cm-47.4cm，翼板根部厚60cm。梁段重102.3吨。二、设计依据及主要参数1、控制设计计算所采用的主要依据a、F匝道桥施工图设计b、公路桥涵钢木结构设计规范c、公路桥涵施工技术规范d、钢结构设计手册e、预应力高强精轧螺纹钢设计施工暂行规定三、设计计算主要取值材料及参数钢材的强度设计值（MPa）钢材抗拉抗压f抗剪fv抗弯端面承压fce牌号厚度或直径（mmm）Q235钢≤1614085210210＞40-6014085＞40-6014085＞60-10014085Q345钢≤16200120210300＞16-35200120＞35-50200120＞50-100200120主桁销子选用40Cr钢材料，节点销子的允许弯曲应力为220Mpa，允许剪应力为125Mpa。四、计算荷载砼的自重荷载取26KN/m3，不均匀分布系数取1.2，施工荷载取2.5Kpa,一侧外模板重6吨,底模重2.5吨,单个内模板重4吨。五、控制计算(许用应力和实际应力的比值为安全系数)挂篮考虑采取三角挂篮结构，取1#块段进行控制计算，其重量为102.3t。现将挂篮各部结构逐步计算并分述如下:1、底板纵梁底板厚度取根部厚度为529mm，底板纵梁最大布置间距为1054mm，选用5根由2根[30组成的[]型梁做为底板纵梁，其截面面积为81.0cm2,单位重63.6kg/m,惯性矩为11620cm4,截面模量为774.6cm3。1、砼换算成均布荷载Q1=0.529×1.054×3.5×26×1.2/3.5=17.4KN/m2、模板换算成均布荷载Q2=2.5×10/（6.0×4.5）×1.054=0.98KN/m3、自重为Q3=0.64KN/m4、施工荷载Q4=2.5×1.054=2.64KN/mQ总=17.4+0.98+0.64+2.64=21.66KN/m作用力图示如下:计算得：R1=46.87KN，R2=34.43KN跨中最大弯矩:Mmax=71.94KN.m最大剪力：Vmax=46.87KN最大位移:δ=7.5mm弯矩图:剪力图位移图:抗弯强度计算:σ=Mmax/W=71.94KN.m/774.6cm3=92.9MPa<[σ]=210MPa（未考虑塑性发展系数）满足要求！安全系数K=210/92.9=2.26抗剪强度计算:τ=V/A=46.87KN/81.0cm2=5.8MPa<[τ]=85MPa满足要求!安全系数K=85/5.8=14.62、腹板纵梁腹板按最高处399mm验算，选用3根由2根[30组成的[]型梁做为腹板纵梁，间距为280mm，其截面面积为81.0cm2,单位重63.6kg/m,惯性矩为17430cm4,截面模量为1161.9cm3。1、砼换算成均布荷载Q1=3.99×0.28×3.5×26×1.2/3.5=34.9KN/m2、模板换算成局布荷载Q2=2.5×10/（6.0×4.5）×0.325=0.3KN/m3、自重为Q3=0.64KN/m4、施工荷载Q4=2.5×0.325=0.81KN/mQ总=34.9+0.3+0.64+0.81=36.65KN/m作用力图示如下:计算得：R1=74.77KN，R2=57.73KN跨中最大弯矩:Mmax=111.03KN.m最大剪力：Vmax=74.77KN最大位移:δ=8.3mm弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算:Mmax/W=111.03KN.m/1161.9cm3=95.6MPa(未考虑塑性发展系数)σ=95.6MPa<[σ]=210MPa满足要求安全系数K=210/95.5=2.2抗剪强度计算:τ=V/A=74.77KN/40.5cm2=18.5MPa<[τ]=85MPa满足要求安全系数K=85/18.5=4.6支座处剪力最大,需要在支座处设置筋板。3、翼板下纵梁翼板根部厚60cm，端部厚25cm，验算采用根部厚度进行计算。每侧翼板下布置2根I28型钢做为纵梁，间距1.0m。纵梁截面面积110.8cm2，单位重107kg/m,惯性矩为14220cm4,截面模量为1016cm3。1、砼换算成均布荷载Q1=0.6×1.0×3.5×26×1.2/3.5=18.72KN/m2、模板换算成局布荷载Q2=6.0×10/（2.5×4.5）×1=5.3KN/m3、自重为Q3=0.44KN/m4、施工荷载Q4=2.5×1=2.5KN/mQ总=18.72+5.3+0.44+2.5=26.96KN/m作用力图示如下:计算得：R1=54.1KN，R2=41.7KN跨中最大弯矩:Mmax=80.29KN.m最大剪力：Vmax=54.06KN最大位移:δ=14.8mm弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算:Mmax/W=80.29KN.m/1016cm3=79MPa(未考虑塑性发展系数)σ=79MPaa<[σ]=2110MPaa满足要求求安全系数K=2210/779=2..6抗剪强度计算::τ=V/A=544.06KKN/1110.8ccm2=4.99MPa<<[τ]=855MPa满足要求求安全系数K=885/4..9=177.3支座处剪力最大大,需要在支支座处设置置筋板。4、底篮前横梁底篮每根纵梁的的支座反力力作用在前前后横梁上上，前横梁梁材料选用用2根[36型钢，其其截面面积积为1211.8cmm2,,单位重955.6kgg/m,惯性矩为为238000cm44，截面模模量为13320cmm3。作用力图示如下下:计算所得参数::R1=R7=339.0KKN,R22=R6==146..0KN，R3=RR5=1003.0KKN，R5=554.3KKN最大弯矩:Mmmax=331.411KN.mm最大剪力：Vmmax=998.399KN在1/2处最大位位移:δ=0.2mmm弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算::Mmaxx/W=331.411KN.mm/13220cm33=23..8MPPa(未考虑塑塑性发展系系数).而[36型钢的腹腹板≤16mmm其强度设设计值为210MMPa）σ=23.8MMPa<[[σ]=2110MPPa满足要求求安全系数K=2210/223.8==8.8抗剪强度计算::τ=V/AA=98..39/1121.88=8.008MPPa<[τ]=855MPa满足要求求安全系数K=885/8..08=110.5225、底篮后横梁底篮每根纵梁的的支座反力力作用在前前后横梁上上，后横梁梁材料选用用2根[36型钢，其其截面面积积为1211.8cmm2,,单位重955.6kgg/m,惯性矩为为238000cm44，截面模模量为13320cmm3。作用力图示如下下:计算所得参数::R1=R5=889.3NN,R2==R4=3368.00KN，R3=--101KKN最大弯矩:Mmmax=331.411KN.mm最大剪力：Vmmax=2247.884KN弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算::σ=Mmaax/W==31.441KN..m/13320cmm3=23..8MPPa（未考虑虑塑性发展展系数).而[36型钢的腹腹板≤16mmm其强度设设计值为210MMPa）σ=23.8MPPa<[σ]=2110MPPa满足要求求安全系数K=2210/223.8==8.8抗剪强度计算::τ=V/AA=2477.84//121..8=200.3MPPaτ=20.3<[[τ]=855MPa满足要求求安全系数K=885/200.3=44.196、内滑梁单根内滑梁为22根I28a型钢,其截面面面积为1110.8ccm2,单位重877kg/mm,惯性矩为为142220cm44,截面模量量为10116cm44。1、单根滑梁砼均均布荷载：：q1=(0.66+0.225）×1.55×26//2+0..25×00.85××26×11.2=226.5KKN/m2、模板、支架换换算为均布布荷载：q2=40/2//3.5==5.7KKN/m3、施工荷载：q3=2.0×22.35××1=4..7KN//mq总=26.5+55.7+44.7+00.87==37.777KN//m作用力图示如下下:计算得:R1=77.99KN，R2=660.4KKN，跨中最大弯矩::Mmaxx=1155.48KKN.m最大剪力Vmaax=777.91KKN处最大位移:δ=12.22mm弯矩图:剪力图：位移图：抗弯强度计算::σ=Mmaax/W==115..48/11016==113..7MPPa（未考虑虑塑性发展展系数).而I36a型钢钢的腹板≤16mmm其强度设设计值为210MMPa）σ=113.7MMPa<[[σ]=2110MPPa满足要求求安全系数K=2210/1113.77=1.885抗剪强度计算::τ=V/AA=77..91KNN/1100.8cmm2=7.003MPaa<[τ]=855MPa满足要求求安全系数K=885/7..03=112.17、吊带:吊带采用φ322精轧螺纹纹钢，吊带带最大计算算长度取66.0m，以以最大荷载载验算，从从以上计算算可知Nmaxx=3688KN计算所得参数：：轴力为:N=3368KNN抗拉强度为σ==368KKN/8..04cmm2=4577.7MPPa＜[τ]=9330MPaa（按预应应力高强精精轧螺纹钢钢设计施工工暂行规定定,强度标准准为930mmp）满足要求求安全系数K=9930/4457.77=2.003最大位移为:δδ=LN//EA=55mm其余吊带的拉力力均小于368KKN,所以所有有的吊带都都满足要求求。8、上前横梁上前横梁材料选选用2根[36型钢，其其截面面积积为1211.8cmm2,,单位重955.6kgg/m,惯性矩为为238000cm44，截面模模量为13320cmm3。作用力图示如下下:计算得:支座反力:R11=3822KN，支座反反力:R2==382KKN最大弯矩:Mmmax=1151.55KN.mm最大剪力：Vmmax=1193.33KN最大位移:δδ=8.4mmm弯矩图:剪力图位移图:抗弯强度计算::σ=Mmaax/W==151..5KN..m/13320cmm3=1144.8MMPa（未考虑虑塑性发展展系数，[36型钢的腹腹板≤16mmm其强度设设计值为210MMPa）σ=114.8MMPa<[[σ]=2110MPPa满足要求求安全系数K=2210/1114.88=1.883抗剪强度计算::τ=V/AA=1933.3KNN/1211.8cmm2=15..9MPaa<[τ]=855MPaa满足要求求安全系数K=885/155.9=55.349、中横梁中横梁材料选用用2根[36型钢，根根据底后横横梁计算知知中横梁只只受端部两两个力89.33KN，由于受受力较小，满满足要求。不不再验算。10、主桁架主桁架采用2II45a做为为主梁，总总截面面积积为2200.6cmm2,单位重1660.1kkg/m,惯性矩为为666222.2ccm4，截面模模量为29961ccm3；2根δ=20mmm、宽2000mm的Q345钢板做为为斜拉带，总总截面面积积为80..0cm22，单位重重62.88Kg/m，惯性矩矩为26666.6ccm4，截面模模量为2666.6ccm3；2[36aa为立柱，截截面面积为为121..8cm22，单位重重95.66kg/m，惯性矩矩为237748.22cm4，截面模模量为13319.44cm3。组成的的结构为三三角形的加加劲梁。作用力图示如下下：弯矩图:剪力图：轴力图:位移图:计算得:①主梁主梁所受最大弯弯矩:Mmaax=800.3KNN.m主梁所受最大轴轴力:Nmaax=4558.2KKN主梁所受最大剪剪力Vmaxx=3866.1KNN前吊点最大位移移:δ=12.00mm抗弯强度计算::σ=Mmaax/W==80.33KN.mm/29661cm33=27..1MPaa（未考虑虑塑性发展展系数而I45a型钢钢的腹板≤16mmm其强度设设计值为210MPa）σ=27.1MPPa<[σ]=2110MPaa满足要求求安全系数K=2210/440.2==5.222抗剪强度计算::τ=V/AA=3866.1KNN/2200.6cmm2=17..5MPaaτ=17.5MPPa<[τ]=855MPa满足要求求安全系数K=885/177.5=44.85②斜拉带拉力F=604.55KN抗拉强度计算::f=F//S=6004.5//80000=75..6MPaa（型钢的的腹板厚小小于35mmm的Q345的钢材抗抗拉强度设设计值为200MMPa）F=75.6MPPa<[ff]=2000MPPa满足要求求安全系数K=2200/775.6==2.644③立柱压力N=788.66KN立柱采用柱身由由2根[36a的型型钢组成的的缀板结构构式立柱,柱高为4..275mm,属于压杆杆。实轴稳定性的验验算：ix=0.4hh=14..4iy=0.5bb=9.66λx=lx/ixx=29..7λy=ly/iyy=44..5按b类截面查找相应应的φ值：φx=0..937，φy=0..880fx=N/φxxA=7888.6//0.9337/1221.8==69.11MPaa<[f]]=1400MPa满足要求求fy=N/φyyA=7888.6//0.8880/1221.8==73.66MPaa<[f]]=1400MPaa满足要求求安全系数K=1140/773.6==1.9经计算得：主桁架两个前支支点的作用用力R1=7798KNN前吊点最大位移移:δ=12.00mm后锚拉力R2==386KKN挂篮工作时整体体位移计算算：前端σ=0.8mm+55mm+12mmm=17.88mm<20mmm,满足要求求。后端σ=2.2mm+00.13mmm=2.333mm>20mmm，不满足要求求。④锚杆因单侧主梁后锚锚的最大拉拉力为386..0KN,,本项目单单肢挂篮单单侧主梁拟拟采用3根锚杆(φ32预应力高强精轧轧螺纹钢),侧每根锚锚杆的最大大拉力为129..0KN。f=129/88.04==160..4MPaa＜[f]==930MMPa（按预应应力高强精精轧螺纹钢钢设计施工工暂行规定定,强度标准准为930MMPa）满足要求求安全系数K=9930/1160.44=5.88⑤销轴:桁架上所用的销销轴为φ85的45Cr圆钢精加加工后进行行热处理形形成斜拉带销轴验算算：剪切：F/A==604..5KN//2/56674mmm2=53..3MPaa<85MPa满足要求求安全系数K=885/533.3=11.6弯曲：σ=M//W=7..6KN..m/600.3cmm3=1266MPa<<=2200MPaa满足要求求安全系数K=2220/1126=11.75孔壁挤压：F//A=1551.1//56.774=266.7MMPa<885MPPa满足要求求安全系数K=885/266.7=33.18六、空载行走时时抗倾覆能能力的计算算1、中横梁中横梁采用2[[36a型钢,其截面面面积为1221.8ccm2,,单位重955.6kgg/m,惯性矩为为237448.2ccm4，截面模模量为13319.44cm3。在脱模模后空载时时中横梁只只承受底模模、侧模一一半的自重重，考虑到到施工中不不定因素，按1.5的系数计算单个吊点受力：(60+12.5)×1.5/2=54.4KN中横梁自重：113.0××0.9556KN//2=6..2KN作用力图示如下下:计算得:R1=R2=660.6KKN最大弯矩:Mmmax=1158.00KN.mmVmax=577.8KNN最大位移:δδ=44.33mm弯矩图:剪力图位移图:抗弯强