三角形挂篮设计计算书

三角形挂篮设计计计计算书书一、概述FK0+30222.1001匝道桥第第二二联为变变截面面连续箱箱梁，箱箱梁根部部梁高高4.5m，高跨比比为1/177..78，跨中梁梁高2.0m，高跨比比为1/40，箱梁顶顶板板宽11.00m底板宽6.0m翼缘板悬悬臂臂长为2.5m，箱梁高高度度按二次次抛物物线变化化，箱箱梁采用用三向向预应力力体系系。主桥箱梁1号至至至9号梁段均均采采用挂篮篮悬臂臂现浇法法施工工，箱梁梁纵向向分段长长度为为4×3..5m++5××4.00m，0号块长10.00m，中、边边跨跨合拢段段长度度为2.0m，边跨现现浇段长度为4...0m。挂篮浇浇注注梁段中1#块梁长3.5m，梁重102..33t，8#块梁长4.0m，梁重103..88t。1#~99#块段采用用三三角形挂挂篮施施工。三三角形形挂篮具具有性性能可靠靠、稳稳定性好好、操操作简单单、重重量轻、受受力力明确等等特点点。三角形挂篮由三三三角桁架架、提提吊系统统、锚锚固系统统、底底模板组组成：：如图：：挂篮工作原理：：：底模随随三角角桁架向向前移移动就位位后，分分块吊装装安装装梁段底底板和和腹板钢钢筋、安安装底腹腹板预预应力筋筋和管管道，然然后安安装内模模，待待内模安安装完完毕，绑扎扎安安装顶板板钢筋筋、预应应力筋筋与管道道，然然后浇注注梁段段砼，新新梁段段预应力力筋张张拉和压压浆作作业结束束后，挂挂篮再向向前移移动，进进行下下一梁段段的施施工，如如此循循环，直直至梁梁段悬灌灌完工工。挂篮设计取1###块为设计计依依据，1#块顶板宽11.00m，底板宽6.0m，腹板宽65cm，梁高3.999mm,底板厚为52.99ccm-447..4cm，翼板根根部部厚60cm。梁段重102..3吨。二、设计依据及及及主要参参数1、控制设计计计计算所采用用的的主要依依据a、F匝道桥施施工图图设计b、公路桥涵钢钢钢木结构设设计计规范c、公路桥涵施施施工技术规规范范d、钢结构设计计计手册e、预应力高强强强精轧螺纹纹钢钢设计施施工暂暂行规定定三、设计计算主主主要取值值材料料及参数数钢材的强度设计计计值（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（mmmm）Q235钢≤1614085210210＞40-6014085＞40-6014085＞60-1000014085Q345钢≤16200120210300＞16-35200120＞35-50200120＞50-10000200120主桁销子选用4440Cr钢材料，节节节点销子子的允允许弯曲曲应力力为220MMppa，允许剪剪应应力为125MMppa。四、计算荷载砼的自重荷载取取取26KNN//m3，不均匀匀分分布系数数取1.2，施工荷荷载载取2.5KKppa,一侧外模模板板重6吨,底模重2.5吨,单个内模模板板重4吨。五、控制计算(((许用应力力和和实际应应力的的比值为为安全全系数)挂篮考虑采取三三三角挂篮篮结构构，取1#块段进行行控控制计算算，其其重量为102..33t。现将挂挂篮篮各部结结构逐逐步计算算并分分述如下:1、底板纵梁底板厚度取根部部部厚度为529mmm，底板纵纵梁梁最大布布置间间距为10544mmm，选用5根由2根[30组成的[]型梁做为为底底板纵梁梁，其其截面面面积为为81.00ccm2,单位重63.66kkg/mm,惯性矩为1162200cm4,截面模量量为774..66cm3。1、砼换算成均均均布荷载Q1=0.52229×1..0054××3..5×226××1.22/33.5==177.4KKN//m2、模板换算成成成均布荷载载Q2=2.5×××10/（6.0××44.5）×1.00554=00.998KNN/mm3、自重为Q333=0.6644KN//m4、施工荷载QQQ4=2..55×1..0554=22.664KNN/mmQ总=17.44++0.9888+0..644+2..644=211.666KNN/mm作用力图示如下下下:计算得：R1=46.8887KN，R2=3344.433KNN跨中最大弯矩:::Mmaax==71..944KN..m最大剪力：Vmmmax==466.877KNN最大位移:δ===7.55mmm弯矩图:剪力图位移图:抗弯强度计算:::σ=Mmaaxx/W==711.944KNN.m//7774.66cmm3=92..99MPaa<[[σ]=21100MPa（未考虑虑塑塑性发展展系数数）满足要求求！！安全系数K=22210//922.9==2..26抗剪强度计算:::τ=V/A=4446.877KKN/881..0cmm2=5.88MMPa<<[τ]=855MMPa满足要求!安全系数K=8885/55.88=144.662、腹板纵梁腹板按最高处33399mmm验算，选选用3根由2根[30组成的[]型梁做为为腹腹板纵梁梁，间间距为280mmm，其截面面面面积为81.00ccm2,单位重63.66kkg/mm,惯性矩为1743300cm4,截面模量量为11611..9cmm3。1、砼换算成均均均布荷载Q1=3.9999×0.2288×3..5××26××1..2/33.55=344.99KN//m2、模板换算成成成局布荷载载Q2=2.5×××10/（6.0××44.5）×0.33225=00.33KN//m3、自重为Q333=0.6644KN//m4、施工荷载QQQ4=2..55×0..3225=00.881KNN/mmQ总=34.99++0.3+++0.664++0.881==36..655KN//m作用力图示如下下下:计算得：R1=74.7777KN，R2=5577.733KNN跨中最大弯矩:::Mmaax==1111.003KNN.mm最大剪力：Vmmmax==744.777KNN最大位移:δ===8.33mmm弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算:::Mmaax//W=11111.033KNN.m//11161..9ccm3=95..66MPPa(未考虑塑塑性性发展系系数)σ=95.6MPa<<[σ]=21100MPPa满足要求求安全系数K=22210//955.5==2..2抗剪强度计算:::τ=V/A=7774.777KKN/440..5cmm2=18..55MPaa<[[τ]=855MMPa满足要求求安全系数K=8885/118..5=44.66支座处剪力最大大大,需要在支支座座处设置置筋板板。3、翼板下纵梁梁梁翼板根部厚6000cm，端部厚25cm，验算采采用用根部厚厚度进进行计算算。每每侧翼板板下布布置2根I28型钢做为为纵纵梁，间间距1.0m。纵梁截截面面面积110..88cm2，单位重107kkgg/m,惯性矩为1422200cm4,截面模量量为10166ccm3。1、砼换算成均均均布荷载Q1=0.6×××1.0××33.5××266×1..2//3.55=118.772KKN/mm2、模板换算成成成局布荷载载Q2=6.0×××10/（2.5××44.5）×1=55..3KNN/mm3、自重为Q333=0.4444KN//m4、施工荷载QQQ4=2..55×1==2..5KNN/mmQ总=18.7722+5.333+0..444+2..5==26..966KN//m作用力图示如下下下:计算得：R1=54.111KN，R2=4411.7KKN跨中最大弯矩:::Mmaax==80..299KN..m最大剪力：Vmmmax==544.066KNN最大位移:δ===14..8mmm弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算:::Mmaax//W=880..29KKN..m/110116cmm3=79MMPa(未考虑塑塑性性发展系系数)σ=79MPPPa<[[σ]=21100MPaa满足要求求安全系数K=22210//799=2..6抗剪强度计算:::τ=V/A=5554.066KKN/11100.8ccm22=4.99MMPa<<[τ]=855MMPa满足要求求安全系数K=8885/44.99=177.33支座处剪力最大大大,需要在支支座座处设置置筋板板。4、底篮前横梁梁梁底篮每根纵梁的的的支座反反力作作用在前前后横横梁上，前前横横梁材料料选用用2根[36型钢，其其截截面面积积为121..88cm2,,单位重95.66kkg/mm,惯性矩为2380000cm4，截面模模量量为13200ccm3。作用力图示如下下下:计算所得参数:::R1=R7=3339.00KNN,R22=RR6=11466.0KKN，R3=RR55=1003..0KN，R5=5544.3KKN最大弯矩:Mmmmax==311.411KNN.m最大剪力：Vmmmax==988.399KNN在1/2处最大大大位移:δ=0.22mmm弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算:::Mmaax//W=331..41KKN..m/113220cmm3=23..88MPPa(未考虑塑塑性性发展系系数).而[36型钢的腹腹板≤16mm其强度设设计计值为210MMPPa）σ=23.8MPa<<[[σ]=21100MPPa满足要求求安全系数K=22210//233.8==8..8抗剪强度计算:::τ=V/AA==98..399/1221..8=88.008MMPaa<[τ]=855MMPa满足要求求安全系数K=8885/88.008=110..525、底篮后横梁梁梁底篮每根纵梁的的的支座反反力作作用在前前后横横梁上，后后横横梁材料料选用用2根[36型钢，其其截截面面积积为121..88cm2,,单位重95.66kkg/mm,惯性矩为2380000cm4，截面模模量量为13200ccm3。作用力图示如下下下:计算所得参数:::R1=R5=8889.33N,,R2==R44=3668..0KN，R3=--1101KKN最大弯矩:Mmmmax==311.411KNN.m最大剪力：Vmmmax==2447.884KKN弯矩图:剪力图：位移图:抗弯强度计算:::σ=Mmaaxx/W==311.411KNN.m//13320ccm33=23..88MPPa（未考虑虑塑塑性发展展系数数).而[36型钢的腹腹板≤16mm其强度设设计计值为210MMPPa）σ=23.8MMMPa<[[σ]=21100MPPa满足要求求安全系数K=22210//233.8==8..8抗剪强度计算:::τ=V/AA==2477.884/11211.8==200.3MMPaaτ=20.3<<<[τ]=855MMPa满足要求求安全系数K=8885/220..3=44.1196、内滑梁单根内滑梁为222根I28a型钢,其截面面面积积为110..88cm2,单位重87kgg//m,惯性矩为1422200cm4,截面模量量为10166ccm4。1、单根滑梁砼砼砼均布荷载载：：q1=(0.666+0..255）×1.55××26//2++0.225××0.885××26××1..2=226..5KNN/mm2、模板、支架架架换算为均均布布荷载：：q2=40/222/3.55==5.77KNN/m3、施工荷载：：：q3=2.0×××2.355××1=44.77KN//mq总=26.55++5.7+++4.77+00.877=337.777KKN/mm作用力图示如下下下:计算得:R1=77.999KN，R2=6600.4KKN，跨中最大弯矩:::Mmaax==1155.448KNN.mm最大剪力Vmaaax=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=Mmaaxx/W==1115.448//10116==1133.77MPPa（未考虑虑塑塑性发展展系数数).而I36a型钢的腹腹板≤16mm其强度设设计计值为210MMPPa）σ=113.777MPa<<[[σ]=21100MPPa满足要求求安全系数K=22210//1113.77=11.855抗剪强度计算:::τ=V/AA==77..911KN//1110.88cmm2=7.0033MPaa<[[τ]=855MMPa满足要求求安全系数K=8885/77.003=112..17、吊带:吊带采用φ3222精轧螺纹纹钢钢，吊带带最大大计算长长度取取6.0m，以最大大荷荷载验算算，从从以上计计算可可知Nmaxx==3688KNN计算所得参数：：：轴力为:N=33368KKN抗拉强度为σ===3688KNN/8..044cm2=4577..7MPPa＜[τ]=93300MPa（按预应应力力高强精精轧螺螺纹钢设设计施施工暂行行规定定,强度标准准为930mmp）满足要求求安全系数K=99930//4557.77=22.033最大位移为:δδδ=LN//EEA=55mmm其余吊带的拉力力力均小于368KKNN,所以所有有的的吊带都都满足足要求。8、上前横梁上前横梁材料选选选用2根[36型钢，其其截截面面积积为121..88cm2,,单位重95.66kkg/mm,惯性矩为2380000cm4，截面模模量量为13200ccm3。作用力图示如下下下:计算得:支座反力:R111=3882KKN，支座反反力:R2==3382KKN最大弯矩:Mmmmax==1551.55KNN.m最大剪力：Vmmmax==1993.33KNN最大位移:δδδ=8.44mmm弯矩图:剪力图位移图:抗弯强度计算:::σ=Mmaaxx/W==1551.55KNN.m//13320ccm33=1144..8MMPaa（未考虑虑塑塑性发展展系数数，[36型钢的腹腹板≤16mm其强度设设计计值为210MMPPa）σ=114.888MPa<<[[σ]=21100MPPa满足要求求安全系数K=22210//1114.88=11.833抗剪强度计算:::τ=V/AA==1933.33KN//1221.88cmm2=15..99MPaa<[[τ]=855MPaa满足要求求安全系数K=8885/115..9=55.3349、中横梁中横梁材料选用用用2根[36型钢，根根据据底后横横梁计计算知中中横梁梁只受端端部两两个力89.33KKN，由于受受力力较小，满满足足要求。不不再再验算。10、主桁架主桁架采用2III45a做为主梁梁，总总截面面面积为为220..66cm2,单位重160..11kg//m,,惯性矩为6662222.2ccm44，截面模模量量为29611cm3；2根δ=20mmm、宽200mmm的Q345钢板做为为斜斜拉带，总总截截面面积积为80.00ccm2，单位重62.88KKg/m，惯性矩矩为26666..6cmm4，截面模模量量为266..66cm3；2[366a为立柱，截截截面面积积为121..88cm2，单位重95.66kkg/m，惯性矩矩为2374488.2ccm44，截面模模量量为13199..4cmm3。组成的的结结构为三三角形形的加劲劲梁。作用力图示如下下下：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弯矩:Mmaaxx=800.33KN..m主梁所受最大轴轴轴力:Nmaaxx=4558..2KNN主梁所受最大剪剪剪力Vmaxx==3866.11KN前吊点最大位移移移:δ=12..00mm抗弯强度计算:::σ=Mmaaxx/W==800.3KKN..m/229661cmm3=27..11MPaa（未考虑虑塑塑性发展展系数数而I45a型钢的腹腹板≤16mm其强度设设计计值为210MMPa）σ=27.1MMMPa<[[σ]=21100MPaa满足要求求安全系数K=22210//400.2==5..22抗剪强度计算:::τ=V/AA==3866.11KN//2220.66cmm2=17..55MPaaτ=17.5MMMPa<[[τ]=855MMPa满足要求求安全系数K=8885/117..5=44.885②斜拉带拉力F=6044..5KN抗拉强度计算:::f=FF/SS=6004..5/880000=775..6MPPa（型钢的的腹腹板厚小小于35mm的Q345的钢材抗抗拉拉强度设设计值值为200MMPPa）F=75.6MMMPa<[[ff]=22000MPPa满足要求求安全系数K=22200//755.6==2..64③立柱压力N=7888..6KN立柱采用柱身由由由2根[36a的型钢组组成成的缀板板结构构式立柱,柱高为4.27755m,属于压杆杆。实轴稳定性的验验验算：ix=0.4hhh=144.44iy=0.5bbb=9..6λx=lx/iiix=299..7λy=ly/iiiy=444..5按b类截面查找找相相应的φ值：φx=0..9937，φy=0..8880fx=N/φxxxA=77888.6//0..9377/1121..8==69..1MPaa<[[f]==1440MPPa满足要求求fy=N/φyyyA=77888.6//0..8800/1121..8==73..6MPaa<[[f]==1440MMPaa满足要求求安全系数K=11140//733.6==1..9经计算得：主桁架两个前支支支点的作作用力力R1=77998KNN前吊点最大位移移移:δ=12..00mm后锚拉力R2===3866KNN挂篮工作时整体体体位移计计算：：前端σ=0.88mmm+5mmm+112mmm=117..8mmm<220mmm,满足要求求。后端σ=2.22mmm+0..13mmm==2.333mmm>220mmm，不满足足要要求。④锚杆因单侧主梁后锚锚锚的最大大拉力力为386..00KN,本项目单单肢肢挂篮单单侧主主梁拟采采用3根锚杆(φ32预应应力高强精轧轧轧螺纹钢),侧每根锚锚杆杆的最大大拉力力为129..00KN。f=129/888.044=1160..4MMPa＜[f]==9930MMPaa（按预应应力力高强精精轧螺螺纹钢设设计施施工暂行行规定定,强度标准准为930MMPPa）满足要求求安全系数K=99930//1660.44=55.8⑤销轴:桁架上所用的销销销轴为φ85的45Cr圆钢精加加工工后进行行热处处理形成成斜拉带销轴验算算算：剪切：F/A===6044.55KN//2//56774mmm2=53..33MPaa<885MMPaa满足要求求安全系数K=8885/553..3=11.66弯曲：σ=M///W=77.66KN..m//60..3ccm3=1266MMPa<<=2220MPPa满足要求求安全系数K=22220//1226=11.775孔壁挤压：F///A=11511.1//566.744=226.77MMPa<<855MPPa满足要求求安全系数K=8885/226..7=33.118六、空载行走时时时抗倾覆覆能力力的计算算1、中横梁中横梁采用2[[[36a型钢,其截面面面积积为121..88cm2,,单位重95.66kkg/mm,惯性矩为2374488.2ccm44，截面模模量量为13199..4cmm3。在脱模模后后空载时时中横横梁只承承受底底模、侧侧模一一半的自自重，考考虑到施施工中中不定因因素，按1.5的系数计计算单个吊吊点受力：：(60+112.5))×1.55/2=554.4KKN中横梁自重：1113.00×00.9556KKN/22=66.2KKN作用力图示如下下下:计算得:R1=R2=6660.66KNN最大弯矩:Mmmmax==1558.00KNN.mVmax=5777.8KKN