三角形挂篮悬臂浇筑桥结构设计复核检算书

PAGEPAGE23新建铁路兰州至至至重庆线线广元元至重庆庆段YDHK78999+3665..73朝阳嘉陵江右线线线大桥（96+11776+888）m连续梁三角形挂篮悬臂臂臂浇筑桥桥结构构设计复复核检检算书石家庄铁道大学学学一、检算说明：：：新建铁路兰州至至至重庆线线广元元至重庆庆段朝朝阳嘉陵陵江右右线大桥桥（96+11776+888）m连续梁采采用用挂篮悬臂臂浇浇筑施工工，为为确保该该连续续梁悬灌灌的安安全可靠靠施工工，该检检算书书主要针针对挂挂篮的结构构设设计进行复复核核检算，以以及及对构造造设计计进行检检查检检算，以以保证证挂篮各各结构构部件均均处于于安全受受力状状态。二、工程概况：：：新建铁路兰州至至至重庆线线广元元至重庆庆段朝朝阳嘉陵陵江右右线大桥桥（96+11776+888）m混凝土连连续续箱梁是是单箱箱单室、变变高高度、变变截面面结构，箱箱梁梁顶宽8.5m，底宽7.0m。箱梁底底按按二次抛抛物线线变化，施施工工时挂篮篮底模模是直线线型，那那么箱梁梁底板板实际为为折线线模拟二二次抛抛物线。0＃段处梁梁高12.44m，跨中及及边边跨直线线现浇浇段均为6.2m。箱梁顶顶板板厚0.6～1.0m，底板厚0.5～1.2m，腹板厚0.5～1.0m。该连续梁通过挂挂挂篮悬灌灌施工工，0＃段长度度为15m，其它施工节段段长长度分别为2.0m，3.0m、3.5mm和4m。各特特征征块段基基本情情况如下下表1-1所示。表1-1各特征梁梁段段基本情情况名称砼(m3)重量(吨)长度(m)高度(cm)底板厚(cm)))腹板(cm)顶板(cm)1#块66.3175.72.0119210599602#块95.4252.83.0115910297607#块87.1230.83.594081876010#块85.0225.34.0821697960上述几个节段均均均可能是是挂篮篮某构件件或连连接设计计的控控制节段段。三、挂篮受力机机机理：挂篮作为混凝土土土箱梁的的浇注注设备，由由底底模、侧侧模、内内模、前前悬吊吊、后悬悬吊、主主构架、走走行行锚固等等部分分组成。1、首先箱梁的的的腹板和底底板板混凝土土荷载载作用在在底模模上，再再通过过底模纵纵梁传传递给底底模前前后横梁梁；底底模后横横梁悬悬吊在后后悬吊吊系统上上，后后悬吊系系统是是锚固于于已成成箱梁上上的，因因此也就就将底底模后横横梁承承受的荷荷载传传递给已已浇注注完成的的箱梁梁上；底底模前前横梁则则悬吊吊在前悬悬吊系系统上，前前悬悬吊系统统通过过前上横横梁将将荷载传传递给给主构架架。2、其次箱梁的的的顶板混凝凝土土荷载作作用在在侧模和和内模模上，侧侧模和和内模均均是通通过其吊吊梁悬悬挂在前前上横横梁和已已浇注注完成的的混凝凝土箱梁梁上；；传递给给前上上横梁部部分的的荷载再再传递递给主构构架。3、主构架承受受受前上横梁梁传传来的荷荷载，再再通过后后锚系系统及前前支点点传递到到已浇浇注的混混凝土土箱梁上上。挂挂篮无平平衡重重走行也也是通通过轨道道锚固固系统将将抗倾倾覆反力力传递递给已浇浇注的的混凝土土箱梁梁。因此，挂篮所承承承受的所所有荷荷载最后后均传传递到已已浇注注的混凝凝土箱箱梁上，挂挂篮篮设计中中，应应保证荷荷载的的传递流流畅、明明确，保保证挂挂篮的各各承力力部件具具有足足够的强强度、刚刚度和稳稳定性性。四、检算依据：：：1、《新建铁路路路兰州至重重庆庆线广元元至重重庆段朝朝阳嘉嘉陵江右右线大大桥(96+1176++888)m连续梁设设计计图》；；2、《三角形挂挂挂篮设计图图纸纸》；3、《铁路桥涵涵设设计基本规规规范》（TB11000022.11-200055）；4、《铁路桥梁梁钢钢结构设计计计规范》（TB11000022.22-200055）；5、《公路桥涵涵施施工技术规规规范》（JTJ00441-220000）。6、其他相关设设设计资料。五、计算荷载：：：1、主要技术参参参数砼自重GC＝2226.00kNN/m3(设计图纸)；②、钢弹性模量量量Es＝2.1××1105MPa；③、材料容许应应应力：Ф32精轧螺纹纹钢筋筋2、挂篮计算设设设计荷载及及组组合梁段的选择：因因因挂篮施施工从从1#块开始，所所所以根据据梁段段自重及及梁段段长度选选择1#块、2#块、7#块及10#块作为挂挂篮篮计算荷荷载。=1\*GB3①荷载系数考虑箱梁混凝土土土浇筑时时胀模模等因素素的超超载系数数：1.05；浇筑混凝土时的的的动力系系数：：1.2；挂篮空载行走时时时的冲击击系数数1.3；②、其它荷载施工机械、作业业业人群等等施工工荷载：2.5kkNN/m2。内模，底模及侧侧侧模重量量按1.0kkNN/m2考虑③、荷载组合荷载组合Ⅰ：混混混凝土重重量+超载+动力附加加荷荷载+挂篮自重+人群和机机具具荷载；；荷载组合Ⅱ：混混混凝土重重量+超载+挂篮自重+人群和机机具具荷载；；荷载组合Ⅲ：挂挂挂篮自重+冲击附加加荷荷载；荷载组合Ⅰ用于于于主桁承承重系系统强度度和稳稳定性计计算；；荷载Ⅱ用于刚度度计计算（稳稳定变变形）计计算；；荷载组组合Ⅲ用于挂篮篮系系统行走走计算算。本检算书采用容容容许应力力法，荷荷载的计计算只只是计算算实际际发生的的荷载载，而不不再选选择荷载载系数数。各号段两端头截截截面如下下：六、底模检算：：：1、底模构成：：：底模分为为底底模纵向向桁架架、底模模板、底底模前横横梁、底底模后横横梁等等四个部部分。2、计算模型：：：底模纵向向桁桁架两端端简支支在前后后横梁梁上；底底模前前后横梁梁则可可以简化化为连连续梁，其其支支座可以以假定定为悬吊吊点的的位置；；对于于底模板板由于于挂篮图图纸上上采用的的是钢钢模板，结结构构为纵横横格体体系，板板为双双向板，这这种种模式在在多个个挂篮上上成功功应用，不不必必进行检检算。3、底模纵向桁桁桁架计算：：底模纵向桁架如如如下图：：(1)底模纵向向向桁架计计算模模型施工1号段底模模纵向向桁架计计算模型型施工2号段底模模纵向向桁架计计算模型型施工7号段底模模纵向向桁架计计算模型型施工10号段底底模纵向向桁架架计算模模型(2)杆件组合合合应力施工1号段时底底模纵纵向桁架架杆件组组合应应力施工2号段时底底模纵纵向桁架架杆件组组合应应力施工7号段时底底模纵纵向桁架架杆件组组合应应力施工10号段时时底模纵纵向桁桁架杆件件组合合应力从图中可以看出出出，施工2号段时底底模模架杆件件应力力最大，(可以通过)(3)底模架变变变形：施工10号块时时底模架架变形形最大，为为5mm。(4)底模架对对对底模横横梁的的支反力力：施工1号段时底底模纵纵向桁架架对底模模横梁梁的支反反力(kN)施工2号段时底底模纵纵向桁架架对底模模横梁梁的支反反力(kN)施工7号段时底底模纵纵向桁架架对底模模横梁梁的支反反力(kN)施工10号段时时底模纵纵向桁桁架对底底模横横梁的支支反力力(kN)从图中可以看出出出，施工2号段时控控制制后吊带带及底底模后横横梁设设计，施施工10号段时控控制制前吊带带、主主构架及及底模模前横梁梁设计计。4、底模前横梁梁梁计算：(1)计算模型型型将以上得到的底底底模桁架架对横横梁的支支反力力按集中中荷载载施加在在横梁梁计算模模型上上。底模前横梁计算算算模型(kN)(2)竖向变形形形图：mm最大竖向挠度是是是1mm。(4)应力图：：：MPa最大应力33MMMPa<<1440MPPa(可以通过)(5)支点反力力力图：kN5、底模后横梁梁梁计算：(1)计算模型型型将以上得到的底底底模桁架架对横横梁的支支反力力按集中中荷载载施加在在横梁梁计算模模型上上。底模后横梁计算算算模型(kN)(2)竖向变形形形图：mm最大竖向挠度是是是1mm。(4)应力图：：：MPa最大应力41MMMPa<<1440MPPa(可以通过)(5)支点反力力力图：kN可以看出后悬吊吊吊的受力力是488kkN。七、吊带计算：：：悬吊设计图如下下下：箱梁内的吊带为为为36mm厚、宽160mmm的Q3455B钢板，销销孔孔直径是52mm。吊带承承受受的竖向向拉力力最大为488kkN。1、吊带净截面面面面积A：A＝36mm××((160mmmm－52mmm)＝38888mmm22、吊带净截面面面平均应力力σ0：σ0＝488kkN//31336mmm2＝156MMPPa<22000MPaa可以通过过3、孔壁承压应应应力：采用经验公式计计计算，钢钢销直直径是52mm，那么孔孔壁壁承压应应力是是：σb＝488kkN//(522mm××366mm)＝261MMPPa<33455MPaa满足要求求4、钢销抗剪应应应力：钢销承受48888kN大小的荷荷载载，从设设计图图上可以以看出出，钢销销为双双剪结构构，因因此钢销销单剪剪受力大大小是是244kkN。使用50mm直径、材材质质为40Cr调质，完完全全能够满满足要要求。不不必检检算。5、扁担梁的计计计算：扁担梁材料两根根根22b槽钢组焊焊而而成，两两个螺螺旋千斤斤顶的的距离是360mmm；扁担梁梁中中间开孔孔直径径52mm，并在孔孔处处腹板上上补强强16mm钢板，使使孔孔壁处的的厚度度达到25mm，有利于于孔孔壁承压压，从从上面的的计算算结果可可以看看出，孔孔壁承承压在此此没有有问题，不不必必检算。(1)扁担梁计计计算模型型：集集中荷载488kkN。(2)剪应力图图图：MPa剪应力达到7444MPaa<1100MMPaa满足要求求。(3)组合应力力力图：MPa组合应力最大为为为95MPPaa<1440MMPa满足要求求。从上面的计算可可可知：底底模前前吊带的的受力力小于底底模后后吊带的的受力力，经过过检算算底模后后吊带带的受力力能够够满足要要求，那那么前吊吊带也也能满足足要求求，此处处就不不再检算算。同样钢销及吊带带带的孔壁壁承压压计算，以以及及扁担梁梁的计计算也略略。八、外侧模吊梁梁梁计算：：外侧模吊梁梁构构造见下图图图：1、外侧模吊梁梁梁浇注混凝凝土土梁工况况计算算：外侧模吊梁在浇浇浇注混凝凝土时时，前后后吊点点距离是5m。吊梁承承受受由侧模模桁架架传来的6个集中荷荷载载。外侧模吊梁是由由由16mm厚的钢板板组组焊而成成的。(1)模型简图图图：kN、m(2)竖向变形形形：mm最大竖向变形是是是4mm。(3)应力图：：：MPa最大组合应力6661MPPa<<2000MPPa，可以通通过过。2、外侧模吊梁梁梁走行到位位工工况计算算：侧模吊梁在走行行行到位时时，前前后吊点点距离离是9.8m。(1)模型简图图图：kN、m(2)竖向变形形形：mm最大竖向变形是是是20mm。(3)应力图：：：MPa最大组合应力8886MPPa<<2000MPPa，通过。九、内模滑梁计计计算：内模滑梁构造见见见下图：：1、工况及荷载载载分析：内模板采用的是是是竖带扣扣组合合钢模板板体系系，受力力不存存在问题题，此此处不进进行检检算。此处仅检算内模模模走行梁梁在走走行到位位工况况和浇注注混凝凝土工况况下的的受力状状况。内模板系统的总总总重量是66kN，乘以横横带带及其他他施工工荷载系系数1.25，计算总总重重量是82.55kkN，那么单单根根走行梁梁承受受的荷载载是41.33kkN。而内模模板板系统的的重量量是通过6个内模托托梁梁作用在在内模模走行梁梁上的的，那么么每个个内模托托梁作作用在走走行梁梁上的荷荷载是是6.9kkN。浇注混凝土梁时时时，混凝凝土梁梁的荷载载是：：3.6m2×111.1××266.5kkN//m3＝105kkNN/m，那么单单根根走行梁梁承受受的荷载载是52.55kkN/m，4m长的混凝凝土土荷载，那那么么总荷载载是210kkNN,作用在每每个个内模托托梁上上的支点点荷载载是35kN。3、走行梁的浇浇浇注混凝土土梁梁工况计计算：：(1)计算模型型型简图：kN、m(2)竖向位移移移：mm最大竖向变形是是是9mm。(3)应力图：：：MPa最大应力是12225MPPa<<1400MPPa，可以通通过过。4、走行梁的走走走行到位工工况况计算：：(1)计算模型型型简图：kN、m(2)竖向位移移移：mm最大竖向变形是是是10mm。(4)应力图：：：MPa最大应力是4222MPaa<1140MMPaa，可以通通过过。十、前上横梁计计计算：下面对前上横梁梁梁进行检检算：：要检算前上横梁梁梁，首先先必须须明确前前上横横梁上的的受力力：除了了底模模前吊带带以外外，另外外就是是侧模和和内模模的吊杆杆作用用，根据据侧模模和内模模的计计算结果果，可可以得出出前横横梁的受受力模模型。从设计图纸中可可可以看出出，前前上横梁梁是两两根56b工字钢组组成成，重量量是26.55kkN，另外考考虑虑到一部部分千千斤顶等等施工工荷载，乘乘以以1.3的荷载系系数数后得34.55kkN，前上横横梁梁长度是9.1m，那么其其均均布荷载载是3.8kkNN/m。进行结结构构计算时时用单单根进行行计算算，荷载载选取取一半。(1)模型简图图图：kN、m(2)支点反力力力：kN支点反力是83334kN，也就是是说说主构架架前端端承受的的荷载载是834kkN。(3)竖向位移移移：m最大竖向位移是是是12mm。(4)应力图：：：MPa最大应力是12227MPPa<<1400MPPa，满足要要求求。十一、主构架计计计算：主构架是挂篮的的的主要受受力构构件，处处于挂挂篮结构构的核核心位置置，因因此主构构架的的可靠性性直接接决定挂挂篮施施工的可可靠性性，这就就要求求主构架架具有有足够的的强度度、刚度度和稳稳定性。1、结构组成：：：从挂篮主构架的的的结构侧侧面图图可以看看出，挂挂篮主构构架为为三角形形形结结构，各各杆件件之间是是螺栓栓连接。2、结构计算：：：(1)模型简图图图：kN、m(2)支点反力力力：kN前支点反力是1116688kNN，后锚点点需需要锚固固力834kkN。(3)竖向位移移移：mm前点竖向位移为为为15mm。(4)杆件应力力力图：MPa从应力图中可以以以看出，各各杆杆件的应应力均均小于140MMPPa，但是受受压压杆件需需要进进行压杆杆稳定定检算，两两根根受拉杆杆件受受力没有有问题题。受压杆件中ACCC杆件的压压应应力为102MMPPa，杆件长长度度为27200mmm。杆件