488048挂篮设计计算书

48+80+48挂篮设计计算书一、挂篮设计主要参数选取1、挂篮结构型式挂篮的主体结构为菱形桁架结构。每台挂篮有两片主桁架，主桁架除销子为40Cr钢外，其余均由普通型钢及钢板组焊而成。该挂篮主要由三个系统组成，即主桁系统、底篮和模板系统、走行系统，除内模为钢木组合结构外，其余均为钢结构。2、工程数量制造4台挂篮，应用于石济客运专线48m+80m+3、挂篮自重（1）、挂篮桁架及附件—380KN/台；（2）、挂篮模板（含内、外模板、底板钢模）重量—230KN/台；（3）、精轧螺纹吊杆及其他锚固设备—20KN/台；4、挂篮的主要性能参数（1）适应最大梁段重量：1259KN；（2）适应最大梁段长：4.0m（3）适应梁高的变化范围：3.6m～6.4(7)挂篮自重(630KN)与最大梁段重量(1259KN)之比为0.5，小于设计要求的700KN。5、主要材料（1）钢板及型钢：采用Q235普通碳素结构钢，符合国家标准（GB/T709—1998）、（GB/T706—1988）和（GB/T707—1988）的有关规定。屈服强度为235MPa，设计弹性模量E=2.1×105MPa，[σ]=215MPa，[σw]=215MPa，[τ]=125MPa(注:钢材的容许应力按《钢结构设计规范(GB50017-2003)》选用)。（2）直径32mm精轧螺纹粗钢筋：符合国家标准（GB/T20065—2006）的有关规定。屈服强度为930MPa，设计控制应力采用屈服强度的0.9倍，设计控制拉力673KN，设计弹性模量E=2.0×105MPa。相应锚具采用JLM（3）销子：采用40Cr钢，符合国家标准（GB/T3077—1999）的有关规定。屈服强度[σs]=785MPa，设计弹性模量E=2.1×105MPa，许用应力[σ]=[σs]/1.5=785/1.5=523MPa,[τ]=[σ]/1.5/√3=302MPa(注:按<<机械设计手册>>选用)。（4）螺栓：采用钢结构用高强度大六角螺栓，符合国家标准（GB1228—84）的有关规定。6、挂篮设计荷载根据《有砟轨道预应力混凝土连续梁跨度：（48+80+48）m》计算各梁段的重量数据如下表所示：序号0#梁段1#梁段2#梁段3#梁段4#梁段5#梁段6#梁段7#梁段体积（m3）311.8248.4245.8843.5747.5347.5945.0842.5梁段长度（m）122.52.52.533.53.53.5重量（t）810.99125.9119.28113.27123.57124.0117.20110.50序号8#梁段9#梁段10#梁段11#梁段12#梁段体积（m3）44.5241.8041.5720.78104.16梁段长度（m）4.04.04.02.07.75重量（t）110.80108.68108.0754.04270.83梁体断面图通过上表进行分析比较可知，浇筑混凝土时1＃梁段对前主吊杆产生的力最大，故确定1＃梁段工况荷载作为挂篮设计荷载。二、挂篮设计计算挂篮结构分析计算采用电算及理论公式相结合的方式。（一）挂篮主桁架计算（浇注状态）1、计算说明：该挂篮主桁架为销焊组合构造，每台挂篮由两片主桁架组装而成。在对主桁架进行强度计算时，考虑到两片主桁架的受力存在一定的不均匀性，采用不均匀系数1.2进行计算。但在变形计算时，不考虑不均匀系数，即按两片主桁架均匀受力计算。2、计算图式：为简化计算，将结点均看作铰于一点的理想铰接点，单片主桁架计算图式简化后的计算模型如图1所示：图中Lab=4.5m,Lcd=5.0m，Lac=5.7m，Lbc=3.6m,L图1主桁架计算模型3、杆件材料特性（查型钢截面特性表得知）：杆件采用2×[32b，截面面积A=109.8（㎝2），X方向截面惯性矩IX=16113.5（㎝4），Y方向截面惯性矩Iy=5801（㎝4），抗弯截面模量WX=1007.1（㎝3）。4、荷载计算：单片主桁架承受的荷载计算每片主桁架前端悬臂(前上横梁支点)处承受竖向集中力P按以下公式计算:P=G1/4+kG2+G3/4式中:G1—每台挂篮模板重量和精轧螺纹吊杆及其他锚固设备重量；按挂蓝施工图纸计算：G1=380KN+20KN=400KN；G2—施工时梁段重量分配到每片主桁架上前支点的荷载值，以最大1#梁段重量为计算依据，因为只要此梁段符合要求，其余梁段均符合要求。G2=1259KN/4=315KN；k——荷载不均衡系数，取k=1.2；G3——挂蓝施工荷载，主要包括人群荷载和小型机具(如混凝土振捣棒、滑轨等)荷载，按梁段水平投影面积每平方米2.0KN计算:G3=2.0×6.7×4=53.6KN；将数据代入公式得:P=G1/4+kG2+G3/4=390/4+1.2×315+53.6/4=612.29KN,按650KN加载。主桁架的受力简图如图2所示：650KN650KNABCD(1)(2)(3)(4)(5)图2主桁架受力简图5、主桁架各杆件的内力计算：（计算结果由结构力学求解器得出）杆端1杆端2单元码轴力(N)剪力(N)弯矩(N*m)轴力(N)剪力(N)弯矩(N*m)1-650000.0000.000000000.00000000-650000.0000.000000000.000000002919238.8150.000000000.00000000919238.8150.000000000.000000003-650000.0000.000000000.00000000-650000.0000.000000000.000000004650000.0000.000000000.00000000650000.0000.000000000.000000005-919238.8150.000000000.00000000-919238.8150.000000000.00000000yyxABCD(1)(2)(3)(4)(5)-650000.00919238.82-650000.00650000.00-919238.82图3轴力图根据“主桁架各杆件的内力表”得知AC、BD杆件，数值为NAC=919.239KN,NBD=-919.239KN；CD、AB杆件，数值为NAB=-650KN,NCD=650KN；BC杆件，数值为Nbc=-650KN；6、主桁架各杆件的强度计算：（1）AC、BD杆件强度计算:NN（2）CD、AB、BC杆件强度计算:NNN根据上述数据可知，主桁架各杆件均符合强度要求。7、主桁架各杆件的总稳定性计算(参考<<路桥施工计算手册>>)：主桁架中BD、AB、BC杆件为压杆，AC、CD杆件为拉杆，故对BD、AB、BC杆件进行稳定性验算，又因BD所承受的轴力最大，且杆件长度最长为5.7m，则只要此杆件符合设计要求，其余杆件亦符合要求。下面仅对BD杆件进行稳定性验算：rr因：rx0=12.11cm>ry0=7.23cm,故验算绕y0轴方向的压杆稳定性。BD杆件压杆稳定性验算时，按铰接计算，计算长度系数为μ=1.0，压杆计算长度为L5=μ*L=1.0*5.7m=5.7m,则λ=L6/XX0=570/7.23=78.8查中心压杆轴向容许应力拆减系数表可得拆减系数值：ψ=0.544σφ=215×0.544=116.96MPaσ5=83.72MPa＜故主桁架立杆的整体稳定性满足要求。8、主桁架变形计算主桁架各杆件的变形数据如下表所示：（计算结果由结构力学求解器得出）杆端1杆端2单元码u-水平位移v-竖直位移PAGEXXX-转角u-水平位移v-竖直位移PAGEXXX-转角10.001367200.000000000.000000000.000000000.000000000.0000000020.001367200.00000000-0.000680560.00660145-0.00136720-0.0006805630.000000000.00000000-0.001361120.00660145-0.00136720-0.0013611240.00660145-0.00136720-0.002158450.00796865-0.01183569-0.0021584550.000000000.00000000-0.002041680.00796865-0.01183569-0.00204168yyxABCD(1)(2)(3)(4)(5)图6主桁架变形图由以上数据可知，最大变形在节点D，最大变形量为

△L=（二）前、后下横梁计算根据1#梁段的的设计重量1259KN，分别假设每根底纵梁的受力面积为下图假设面积区域，进行受力划分如下表所示：假设每根底纵梁的受力面积图梁段翼缘左腹板左内控腹板右翼缘右重量(KN)114.35696.06729.17696.06114.35底纵梁均布荷载值（KN/m）174.0238.79174.02前下横梁承受荷载（KN）348.0377.57348.03后下横梁承受荷载（KN）348.0377.57348.03外模行走梁承受荷载（KN/m）28.5928.59内模行走梁承受荷载（KN/m）9.82前、后下横梁截面为2×[40a焊接形成端面（1）前下横梁受力分析为经计算:σmax=14.815MPa<（2）后下横梁受力分析为经计算:σmax=66.586MPa<（三）内、外模行走梁计算（1）外模行走梁受力分析为经计算:σmax=84.316MPa<（2）内模行走梁受力分析为经计算:σmax=28.96MPa<（四）前上横梁计算前上横梁受力为前下横梁支座反力及外模行走梁前支座反力之和，具体受力如下表所示：序号12345678前下横梁支座反力（N）11068.11334331.3673499.20111420.82111420.8273499.20334331.3611068.11外模行走梁支座反力（N）62898.0062898.00集中力（N）73966.11334331.3673499.20111420.82111420.8273499.20334331.3673966.11经计算:σmax=139.26MPa<（五）底纵梁(底板下)计算底纵梁截面为工40a（1）腹板底纵梁受力分析经计算:σmax=149.01MPa<（2）内腔底纵梁受力分析内腔底纵梁最大变形位于中心位置，经计算:σmax=134.53MPa<（七）主桁架销接计算（查《机械设计手册》第三版）销轴材料为40Cr，直径φ110㎜,有效长度430㎜，进行调质处理，由《机械设计手册》可知,抗拉强度σb=980MPa,屈服强度σ1、弯应力计算经计算:σmax=492.49MPa<σ2、剪应力计算τ=σSτ=Q×16经计算：τ<3、孔壁承压应力的计算σ孔壁的材料为Q235，σ经计算：σP（八）吊杆受力计算吊杆采用∅32mm精轧螺纹粗钢筋，设计控制应力σ=930×0.9=837MPa,每根吊杆的设计控制吨位为吊杆位置如下图所示。前吊杆位置示意图后吊杆位置示意图经前面计算得知，每根吊杆的拉力如下表所示：序号QD1QD2QD3QD4QD5QD6QD7QD8前吊杆（N）11068.11334331.3673499.20111420.82111420.8273499.203