重庆某大桥挂篮设计计算书

xxxx大桥挂篮设计计算书xx察设计院科技研发中心年月日一、设计依据1.《xxxx大桥工程》设计图纸；2.《钢结构设计规范》；3.《公路桥涵施工技术规范》；4.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》。二、挂篮结构形式的选取由于悬灌的混凝土箱梁梁高最高达14.647m，混凝土梁段的净荷载最大达到507t，为了使挂篮能更好的受力和走行更为稳定可靠，将挂篮的方案定为三角形挂篮。另外为了降低挂篮的高度，将混凝土梁段的竖向预应力筋定为挂篮走行后张拉。这样三角形挂篮可以尽可能的靠近混凝土梁段的顶板，初步定为370净高。三角形挂篮的后锚点锚固于单独设立临时竖向锚固钢棒，钢棒锚固于混凝土腹板的两侧。挂篮的前支点放置于距离混凝土梁段前端750mm的地方。三、挂篮的受力机理1、挂篮总布置图：2、底模受力：底模是木板和HW100×100型钢组成，木板厚度是8cm，H型钢的大小是HW100×100型钢，H型钢和木板放在底模桁架上。混凝土梁段的底板和腹板荷载全部由底模承受。3、底模前后横梁受力：底模承受的荷载通过底模桁架传递给其前后横梁。底模桁架和前后横梁用法兰螺栓连接。底模前后横梁由吊带悬吊。4、吊带受力：底模前后横梁悬吊在吊带上，吊带因为底模前后横梁受力而张紧受力。底模后横梁吊带固定在混凝土梁段底板内(中部)和梁顶板上(两侧)。底模前横梁吊带固定在前上横梁上。还有内外模吊杆的受力：内外模的后吊杆固定在已成梁段的顶板上，前吊杆则固定在前上横梁上。内外模吊杆所承受的荷载除了模板自重，还包括混凝土梁段顶板的重量。5、前上横梁受力：前上横梁放置在主构架的前悬臂端上，因为吊杆和吊带的拉力，造成前上横梁的内力。6、主构架的受力：主构架后端通过钢杆固定在已成梁段上，中间支点放置在距离已成梁端750mm处，前端放置前上横梁，因为前上横梁的受力传递给主构架，造成主构架的内力。7、后锚和前支点受力：根据主构架的受力，可以得出后锚和前支点的受力。8、反扣轮受力：当挂篮走行到位时，反扣轮的受力最大。四、计算过程中的一些说明1、混凝土按照实际荷载计算，并乘以1.05的超灌系数和1.05的冲击系数。2、底模架的跨中相对于其两端支点(在前后横梁上)的最大竖向位移不得大于L/600。3、挂篮主构架的前支点反力满足混凝土受力要求，后支点锚固力也得满足混凝土局部受力要求。另外底模架后横梁吊带以及内外模的吊杆对混凝土梁的作用力也要符合混凝土梁的设计要求。4、挂篮主构架杆件间的连接为钢销连接。5、为简化计算，只对挂篮施工的三种节段长度中最重的悬灌段进行计算，即①号段、⑩号段、⒄号段。为了使计算过程简单明了，通过其受力机理一步步对挂篮的各个部件进行计算：五、①号段混凝土梁浇注时挂篮下部的计算：①号段混凝土梁的断面图如下，为安全起见，将梁按等高计算，都取最高处进行荷载计算。1、底模H型钢计算：底模架的摆放和H型钢的支撑如下图所示：上图中的下图为H型钢的计算模型说明图，现对H型钢的受力和H型钢对底模架的压力一并计算出来。(1)H型钢的计算模型：(2)支座反力：该H型钢的支座反力就是对底模单片桁架的压力，将用此力来计算底模架的内力和变形。由于H型钢的间距是0.3m，因此底模架的受力将是该支座反力的3.3333倍。可以看出，底模架A中单片桁架最大受力是4.0×3.3333t/m＝13.4t/m，底模架B中单片桁架最大受力是2.0×3.3333t/m=6.7t/m。这将用于底模架的受力分析。(3)变形：变形值极小，可以忽略不计。最大竖向位移是3.5×10-4m。(4)应力最大应力26MPa。2、底模架计算：根据上面H型钢的计算结果，可以知道底模架的受力，荷载长度是3m。所有其他受力工况，需要一并计算出来，以便计算底模前后横梁。底模架A的杆件组成：上下弦杆：2[25a；边斜杆：2[20a，槽内补焊12mm钢板；中腹杆：2[14a。下图是底模架A的受力简图：底模架B的杆件组成：上下弦杆：2[20a；边斜杆：2[20a；中腹杆：2[12.6a。下图是底模架B的受力简图：各片底模桁架的单片受力如下图所示(单位：t/m)：根据以上的受力情况，需要将底模架A和底模架B做很多工况计算，即每种受力工况都要单独计算，以便知道底模前后横梁上受力大小。对于底模桁架的承载能力和刚度情况计算，则只需要看最大荷载工况下底模桁架的变形和应力即可。(1)底模架A在最大受力状况下的应力：最大应力150MPa，如下图所示：(2)底模架A在最大受力状况下的竖向变形：最大竖向变形是5.1mm，如下图所示：(3)底模架B在最大受力状况下的应力：最大应力110MPa，如下图所示：(4)底模架B在最大受力状况下的竖向变形：最大竖向变形是3.7mm，如下图所示：(5)底模架前后支点的反力，即是底模架前后横梁上所受的力：如下图所示：3、底模架前横梁计算：根据“2”的计算结果，可以知道底模架前横梁的受力大小，再根据吊带的位置，可以对前横梁进行受力分析，计算模型如下图所示：(1)底模架前横梁的竖向变形：最大竖向变形是0.54mm。(2)底模架前横梁的应力：最大应力是：22MPa。(3)底模前横梁吊带的拉力是：由于底模架自重重和底模自自重没有计计入，且底底模架自重重是40t，前后横横梁各分配配20t，则前横横梁吊带的的拉力总的的需要增加加20t，中间吊吊带每根增增加6t，依次两两边各增加加3t和1t。那么前前吊带的拉拉力如下图图所示：4、底模架后横梁梁计算：根据“2”的计算结果，可可知底模架架后横梁的的受力大小小，再根据据后吊带的的位置，可可以对底模模架后横梁梁进行受力力分析，计计算模型如如下图所示示：(1)底模架架后横梁的的竖向变形形：最大竖向变形是是0.6mm。(2)底模架架后横梁的的应力：最大应力是：552MPa。(3)底模后后横梁吊带带的拉力是是：由于底模架自重重和底模自自重没有计计入，且底底模架自重重是40t，前后横横梁各分配配20t，则后横梁吊带带的拉力总总的需要增增加20t，中间吊吊带每根增增加6t，依次两两边各增加加3t和1t。那么前前吊带的拉拉力如下图图所示：5、底模架后吊带带计算：根据“4”的计算结果，可可知吊带的的最大受力力是76.44t，采用Q3455B钢板作为为吊带，由由两块厚30mm钢板组成成，板上间间隔300mmm钻φ81mm的圆孔。见见下图所示示：由此可知，吊带带的有效受受力面积是是：Aj＝(200-811)mm××60mmm＝71400mm2截面应力是：σ＝76.4t/77140mmm2＝0.0110700028t//mm2＝107MMPa注：其实吊带改改为20的板也可可以，那样样的应力是是160MMPa，但是由于于钻孔会有有应力集中中，而且难难免会有些些瑕疵出现现，因此为为了保证吊吊带的绝对对安全，将将安全系数数提高，还还是选择两两块30的钢板组组合。另外：由于1＃＃节段的荷荷载主要集集中在后部部，不会对对前上横梁梁造成多大大的荷载，而4m节段或者5m节段的荷载分布考前，混凝土浇注量差不多，因此对于主构架的内力控制不是1＃节段，而是4m或者5m节段，即10＃节段或者17＃节段。下面对这两种节节段分别计计算。六、⑩号段混凝土梁浇浇注时挂篮篮下部的计算算：⑩号段混凝土梁的的断面图如如下，为安安全起见，将将梁按等高高计算，都都取最高处处进行荷载载计算。1、底模H型钢计计算：底模架的摆放和和H型钢的支支撑如下图图所示：上图中的下图为为H型钢的计计算模型说说明图，现现对H型钢的受受力和H型钢对底底模架的压压力一并计计算出来。(1)H型钢钢的计算模模型：(2)支座反反力：该H型钢的支座反力力就是对底底模单片桁桁架的压力力，将用此此力来计算算底模架的的内力和变变形。由于于H型钢的间间距是0.3m，因此底底模架的受受力将是该该支座反力力的3.33333倍。可以看出，底模模架A中单片桁桁架最大受受力是3..1×3..33333t/m＝10.4t//m，底模架B中单片桁桁架最大受受力是1..4×3..33333t/m==4.7t//m。这将用于于底模架的的受力分析析。(3)变形：：变形值极小，可可以忽略不不计。最大大竖向位移移是2.66×10-4m。(4)应力最大应力19MMPa。2、底模架计算：：根据上面H型钢钢的计算结结果，可以以知道底模模架的受力力，荷载长长度是4m。所有其他受力工工况，需要要一并计算算出来，以以便计算底底模前后横横梁。底模架A的杆件件组成：上下弦杆：2[[25a；边斜杆：2[220a，槽内补补焊12mm钢板；中腹杆：2[114a。下图是底模架AA的受力简简图：底模架B的杆件件组成：上下弦杆：2[[20a；边斜杆：2[220a；中腹杆：2[112.6aa。下图是底模架BB的受力简简图：各片底模桁架的的单片受力力如下图所所示(单位：t/m)：根据以上的受力力情况，需需要将底模模架A和底模架B做很多工工况计算，即即每种受力力工况都要要单独计算算，以便知知道底模前前后横梁上上受力大小小。对于底模桁架的的承载能力力和刚度情情况计算，则则只需要看看最大荷载载工况下底底模桁架的的变形和应应力即可。(1)底模模架A在最大受受力状况下下的应力：：最大应力1399MPa，如下图图所示：(2)底模架架A在最大受受力状况下下的竖向变变形：最大竖向变形是是5.2mm，如下图图所示：(3)底模架架B在最大受受力状况下下的应力：：最大应力90MMPa，如下图图所示：(4)底模架架B在最大受受力状况下下的竖向变变形：最大竖向变形是是3.7mmm，如下图图所示：(5)底模架架前后支点点的反力，即即是底模架架前后横梁梁上所受的的力：如下图所示：3、底模架前横梁梁计算：根据“2”的计算结果，可可以知道底底模架前横横梁的受力力大小，再再根据吊带带的位置，可可以对前横横梁进行受受力分析，计计算模型如如下图所示示：(1)底模架架前横梁的的竖向变形形：最大竖向变形是是0.6mm。(2)底模架架前横梁的的应力：最大应力是：226MPa。(3)底模前前横梁吊带带的拉力是是：由于底模架自重重和底模自自重没有计计入，且底底模架自重重是40t，前后横横梁各分配配20t，则前横横梁吊带的的拉力总的的需要增加加20t，中间吊吊带每根增增加6t，依次两两边各增加加3t和1t。那么前前吊带的拉拉力如下图图所示：4、底模架后横梁梁计算：根据“2”的计算结果，可可知底模架架后横梁的的受力大小小，再根据据后吊带的的位置，可可以对底模模架后横梁梁进行受力力分析，计计算模型如如下图所示示：(1)底模架架后横梁的的竖向变形形：最大竖向变形是是0.6mmm。(2)底模架架后横梁的的应力：最大应力是：448MPa。(3)底模后后横梁吊带带的拉力是是：由于底模架自重重和底模自自重没有计计入，且底底模架自重重是40t，前后横横梁各分配配20t，则后横横梁吊带的的拉力总的的需要增加加20t，中间吊吊带每根增增加6t，依次两两边各增加加3t和1t。那么前前吊带的拉拉力如下图图所示：5、底模架后吊带带计算：根据“4”的计算结果，可可知吊带的的最大受力力是68..6t，采用Q3455B钢板作为为吊带，由由两块厚30mm钢板组成成，板上间间隔300mmm钻φ81mm的圆孔。见见下图所示示：由此可知，吊带带的有效受受力面积是是：Aj＝(200-811)mm××60mmm＝71400mm2截面应力是：σ＝68.6t/77140mmm2＝0.009960788t/mmm2＝96MPaa注：其实吊带改改为20的板也可可以，那样样的应力是是145MPa，但是由由于钻孔会会有应力集集中，而且且难免会有有些瑕疵出出现，因此此为了保证证吊带的绝绝对安全，将将安全系数数提高，还还是选择两两块30的钢板组组合。七、(17)号段混凝凝土梁浇注注时挂篮下下部的计算算：(17)号段混凝凝土梁的断断面图如下下，为安全全起见，将将梁按等高高计算，都都取最高处处进行荷载载计算。1、底模H型钢计计算：底模架的摆放和和H型钢的支支撑如下图图所示：上图中的下图为为H型钢的计计算模型说说明图，现现对H型钢的受受力和H型钢对底底模架的压压力一并计计算出来。(1)H型钢钢的计算模模型：(2)支座反反力：该H型钢的支座反力力就是对底底模单片桁桁架的压力力，将用此此力来计算算底模架的的内力和变变形。由于于H型钢的间间距是0.3m，因此底底模架的受受力将是该该支座反力力的3.33333倍。可以看出，底模模架A中单片桁桁架最大受受力是2..5×3..33333t/m＝8.4t//m，底模架B中单片桁桁架最大受受力是0..9×3..33333t/m==3t/m。这将用于于底模架的的受力分析析。(3)变形：：变形值极小，可可以忽略不不计。最大大竖向位移移是1.6×110-4m。(4)应力最大应力15MMPa。2、底模架计算：：根据上面H型钢钢的计算结结果，可以以知道底模模架的受力力，荷载长长度是5m。所有其他受力工工况，需要要一并计算算出来，以以便计算底底模前后横横梁。底模架A的杆件件组成：上下弦杆：2[[25a；边斜杆：2[220a，槽内补补焊12mm钢板；中腹杆：2[114a。下图是底模架AA的受力简简图：底模架B的杆件件组成：上下弦杆：2[[20a；边斜杆：2[220a；中腹杆：2[112.6aa。下图是底模架BB的受力简简图：各片底模桁架的的单片受力力如下图所所示(单位：t/m)：根据以上的受力力情况，需需要将底模模架A和底模架B做很多工工况计算，即即每种受力力工况都要要单独计算算，以便知知道底模前前后横梁上上受力大小小。对于底模桁架的的承载能力力和刚度情情况计算，则则只需要看看最大荷载载工况下底底模桁架的的变形和应应力即可。(1)底模模架A在最大受受力状况下下的应力：：最大应力1233MPa，如下图图所示：(2)底模架架A在最大受受力状况下下的竖向变变形：最大竖向变形是是5.2mmm，如下图图所示：(3)底模架架B在最大受受力状况下下的应力：：最大应力63MMPa，如下图图所示：(4)底模架架B在最大受受力状况下下的竖向变变形：最大竖向变形是是2.7mm，如下图图所示：(5)底模架架前后支点点的反力，即即是底模架架前后横梁梁上所受的的力：如下图所示：3、底模架前横梁梁计算：根据“2”的计算结果，可可以知道底底模架前横横梁的受力力大小，再再根据吊带带的位置，可可以对前横横梁进行受受力分析，计计算模型如如下图所示示：(1)底模架架前横梁的的竖向变形形：最大竖向变形是是0.6mmm。(2)底模架架前横梁的的应力：最大应力是：223MPa。(3)底模前前横梁吊带带的拉力是是：由于底模架自重重和底模自自重没有计计入，且底底模架自重重是40t，前后横横梁各分配配20t，则前横横梁吊带的的拉力总的的需要增加加20t，中间吊吊带每根增增加6t，依次两两边各增加加3t和1t。那么前前吊带的拉拉力如下图图所示：4、底模架后横梁梁计算：根据“2”的计算结果，可可知底模架架后横梁的的受力大小小，再根据据后吊带的的位置，可可以对底模模架后横梁梁进行受力力分析，计计算模型如如下图所示示：(1)底模架架后横梁的的竖向变形形：最大竖向变形是是0.4mm。(2)底模架架后横梁的的应力：最大应力是：334MPa。(3)底模后后横梁吊带带的拉力是是：由于底模架自重重和底模自自重没有计计入，且底底模架自重重是40t，前后横横梁各分配配20t，则后横横梁吊带的的拉力总的的需要增加加20t，中间吊吊带每根增增加6t，依次两两边各增加加3t和1t。那么前前吊带的拉拉力如下图图所示：5、底模架后吊带带计算：根据“4”的计算结果，可可知吊带的的最大受力力是45t，采用Q3455B钢板作为为吊带，由由两块厚30mm钢板组成成，板上间间隔300mmm钻φ81mm的圆孔。见见下图所示示：由此可知，吊带带的有效受受力面积是是：Aj＝(200-811)mm××60mmm＝71400mm2截面应力是：σ＝45t/71440mm22＝0.000630225/mmm2＝63MPaa注：其实吊带改改为20的板也可可以，那样样的应力是是95MPa，但是由由于钻孔会会有应力集集中，而且且难免会有有些瑕疵出出现，因此此为了保证证吊带的绝绝对安全，将将安全系数数提高，还还是选择两两块30的钢板组组合。八、三种节段荷荷载工况下下前吊带的的拉力：1、①号节段前吊带的的拉力：依次是：13..4t、44.99t、37.44t、37.44t、44.99t、13.44t。2、⑩号节段前吊带的的拉力：依次是：17tt、54t、44t、44t、54t、17t。3、⒄号节段前吊带的的拉力：依次是：18..3t、45.88t、41.77t、41.77t、45.88t、18.33t。九、模板前吊带带的拉力计计算：模板前吊带的位位置布置如如下图所示示：对于混凝土梁段段荷载对模模板纵梁的的作用力，按按照模板纵纵梁中点受受力计算，这这样前吊带带计算出来来的力比实实际略微偏偏大，属于于保守简化化计算。另外模板板的重量分分别是：侧侧模重量均均按20t计算，内内模重量均均按20t计算。则则吊带由于于模板拉力力是5t。1、1＃节段施工状况下下，模板前前吊带的拉拉力：1＃节段的断面图图和前吊带带图如下：：混凝土梁段的荷荷载长度是是3m，那么根根据该断面面图可以得得出前吊带带的受力如如下图所示示：2、10＃节段施工状况况下，模板板前吊带的的拉力：10＃节段的断面图图和前吊带带图如下：：混凝土梁段的荷荷载长度是是4m，那么根根据该断面面图可以得得出前吊带带的受力如如下图所示示：3、17＃节段施工状况况下，模板板前吊带的的拉力：17＃节段的断面图图和前吊带带图如下：：混凝土梁段的荷