三角挂篮施工计算书

'三角挂篮施工计算书 目录1块段及挂篮信息说明42主要计算依据43主要力学标准取值54主要荷载取值55工况分析56挂篮结构验算56.1底篮纵梁验算56.1.11号块底篮纵梁1验算56.1.21号块底篮纵梁2验算76.1.31号块底篮纵梁3验算86.1.41号块底篮纵梁4验算96.1.55号块底篮纵梁1验算106.1.65号块底篮纵梁2验算116.1.75号块底篮纵梁3验算126.1.85号块底篮纵梁4验算136.1.9小结146.2前下、后下横梁验算146.2.1前下横梁验算146.2.2后下横梁验算156.3内模滑梁验算176.3.1内模滑梁浇筑1号块时验算176.3.2内模滑梁空载行走3.5m时验算186.3.3小结196.4外模吊架验算196.4.1外模滑梁浇筑1号块时验算196.4.2外模滑梁空载行走3.5m时验算216.4.3外模横梁验算226.4.4小结25 6.5前上横梁验算256.6主桁杆件验算266.7挂篮走船验算296.8后锚验算306.9JL32吊杆验算306.10挂篮总变形计算306.11挂篮销轴验算304.12抗风整体稳定性验算317总结33 挂篮悬臂施工计算书1块段及挂篮信息说明本桥主桥箱梁宽12.5m，底板宽7m。单T悬臂块段为1-10号，各块段数据详见下表：块段编号块段长度（m）砼方量（m3）块段质量(t)块段高度(cm)hminhmax012232.41604.27398.64501341.13106.94367.3398.62337.4697.40338.4367.33333.9588.27312338.44332.2883.9328831253.535.7993.04263.428863.534.0288.46242.4263.473.532.1883.66225.3242.483.530.3178.8212.2225.393.528.8474.99203.5212.2103.528.0973.04200203.5挂篮采用原南通市钟秀大桥项目挂篮设计图纸经局部更改设计，挂篮整体重新加工。本挂篮主桁诶三角结构，整体结构包括主桁系统（含行走系统）、悬挂系统、门架系统、锚固系统及模板系统。单个挂篮重44.4t。挂篮结构详见《K196+037汉江特大桥引桥悬浇箱梁挂篮设计图纸》ZXGL-1至ZXGL-21。2主要计算依据1、《湖北麻竹高速公路两阶段施工图设计D6册》2、《K196+037汉江特大桥引桥悬浇箱梁挂篮设计图纸》3、《K196+037汉江特大桥施工组织设计》4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）6、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD-602004）7、《路桥施工计算手册》 3主要力学标准取值A3钢：弯应力σw=145*1.3=189mPa轴应力σ=140*1.3=182mPa剪应力τ=85*1.3=111mPa45#钢：弯应力σw=220*1.3=286mPa轴应力σ=210*1.3=273mPa剪应力τ=125*1.3=163mPa40Cr钢：屈服强度fy＝500mPaJL32:轴应力σ=512mPa重力加速度g=9.8m/s2砼密度γ=2500kg/m34主要荷载取值由于设计图纸要求单个块段砼重量不得超过5%，计算砼荷载时按105%取值；人员、机械荷载按砼荷载的1.015取值；风速按7级风取值，即v=17.1m/s。5工况分析初步分析挂篮在施工1号块和5号块时挂篮的多部位处于最不利状态，须单独计算该两种工况；当悬浇5-10号块（最长块段），挂篮走到位后，外模滑梁处于最不利状态；挂篮的最大变形计算，当施工1号块（或5号块，须详细计算确定最不利情况）时，计算拉杆最大变形和主桁最大下绕变形；挂篮的整体稳定性验算，当施工1号块（或5号块，须详细计算确定最不利情况）时，计算门架稳定性。6挂篮结构验算6.1底篮纵梁验算6.1.11号块底篮纵梁1验算纵梁布置： 1号块高hmin=3.673m，hmax=3.986m，底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.85/7/3.3/4=252N/mq自=30.08*9.8=295N/mqmin砼=3.673*9.8*2500*0.7*1.065/4=16772N/mqmax砼=3.986*9.8*2500*0.7*1.065/4=18201N/m建模计算，得：Mmax=42215N.mσ=42215/401360*1000=105.2mPa∠189mPaQmax=39445Nτ=39445/4851=8.1mPa∠111mPa最大变形μ=10.7mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=39571N反力F前=15490N 6.1.21号块底篮纵梁2验算纵梁布置：底板高h=0.586m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.726/7/3.3=862N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.586*9.8*2500*0.726*1.065=11101N/m建模计算，得：Mmax=29173N.mσ=29173/401360*1000=72.7mPa∠189mPaQmax=26774Nτ=26774/4851=5.5mPa∠111mPa最大变形μ=7.4mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=26992N 反力F前=10926N6.1.31号块底篮纵梁3验算纵梁布置：底板高h=0.586m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*1/7/3.3=1188N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.586*9.8*2500*1*1.065=15920N/m建模计算，得：Mmax=39803N.mσ=39803/401360*1000=99.2mPa∠189mPaQmax=36578Nτ=36578/4851=7.5mPa∠111mPa最大变形μ=10.1mm∠=5400/400=13.5mm 反力F后=36845N反力F前=14716N6.1.41号块底篮纵梁4验算纵梁布置：底板高h=0.586m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.925/7/3.3=1099N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.586*9.8*2500*0.925*1.065=14143N/m建模计算，得：Mmax=36893N.mσ=36893/401360*1000=91.9mPa∠189mPaQmax=33894Nτ=33894/4851=7.0mPa∠111mPa 最大变形μ=9.3mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=34147N反力F前=13678N6.1.55号块底篮纵梁1验算纵梁布置：1号块高hmin=2.634m，hmax=2.88m，底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.85/7/3.3/4=252N/mq自=30.08*9.8=295N/mqmin砼=2.634*9.8*2500*0.7*1.065/4=12027N/mqmax砼=2.88*9.8*2500*0.7*1.065/4=13151N/m建模计算，得：Mmax=36592N.mσ=36592/401360*1000=91.2mPa∠189mPaQmax=31401Nτ=31401/4851=6.5mPa∠111mPa 最大变形μ=9.9mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=31527N反力F前=15262N6.1.65号块底篮纵梁2验算纵梁布置：底板高h=0.427m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.726/7/3.3=862N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.427*9.8*2500*0.726*1.065=8089N/m建模计算，得：Mmax=26171N.mσ=26171/401360*1000=65.2mPa∠189mPaQmax=22018Nτ=22018/4851=4.5mPa∠111mPa 最大变形μ=7.1mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=22236N反力F前=11122N6.1.75号块底篮纵梁3验算纵梁布置：底板高h=0.427m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*1/7/3.3=1188N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.427*9.8*2500*1*1.065=11141N/m建模计算，得：Mmax=35650N.mσ=35650/401360*1000=88.8mPa∠189mPaQmax=30026Nτ=30026/4851=9.7mPa∠111mPa 最大变形μ=9.7mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=30293N反力F前=14985N6.1.85号块底篮纵梁4验算纵梁布置：底板高h=0.427m底模重2.8t，q底模=2800*9.8*0.925/7/3.3=1099N/mq自=30.08*9.8=295N/mq砼=0.427*9.8*2500*0.925*1.065=10306N/m建模计算，得：Mmax=33057N.mσ=33057/401360*1000=82.4mPa∠189mPaQmax=27836Nτ=27836/4851=5.7mPa∠111mPa 最大变形μ=9.0mm∠=5400/400=13.5mm反力F后=28089N反力F前=13678N6.1.9小结块段纵梁1纵梁2纵梁3纵梁4F后F前F后F前F后F前F后F前1号块39571154902699210926368451471634147136785号块3152715262222361112230293149852808913928经对比分析，施工1号块时，前下横梁、后下横梁均处于最不利工况。6.2前下、后下横梁验算6.2.1前下横梁验算前下横梁布置图：F1前=15490kNF2前=10926kNF3前=14716kNF4前=13678kNq自=106.132*9.8=1040N/m建模计算，得： Mmax=9003N.mσ=9002/7820000*1000=1.2mPa∠189mPaQmax=58503Nτ=58503/13520=4.3mPa∠111mPa最大变形μ=0.01mm∠=2660/400=6.65mm反力F前1=1111N反力F前2=26583N反力F前3=58503N反力F前4=42584N反力F前5=58503N反力F前6=26583N反力F前7=1111N6.2.2后下横梁验算前下横梁布置图：F1前=39571kNF2前=26992kNF3前=36845kN F4前=34147kNq自=106.132*9.8=1040N/m建模计算，得：Mmax=46237N.mσ=46237/7820000*1000=5.9mPa∠189mPaQmax=162566Nτ=162566/13520=12mPa∠111mPa最大变形μ=0.1mm∠=3300/400=8.25mm反力F后1=-16231N反力F后2=75114N反力F后3=162566N 反力F后4=40870N反力F后5=40870N反力F后6=162566N反力F后7=75114N反力F后8=-16231N6.3内模滑梁验算6.3.1内模滑梁浇筑1号块时验算浇筑1号块时，内模滑梁结构形式：内模滑梁为工40a，长10m，内模长度3.8m。内模重4.2t，q内模=4200*9.8/2/3.8=5416N/m砼重量：2.98*3*2.5=22.35tq砼=22.35*1000*9.8*1.065/2/3=38878N/mq自=65.565*9.8=643N/m建模计算，得：Mmax=107439N.mσ=107439/1085700*1000=99.0mPa∠189mPaQmax=92575Nτ=92575/8607=10.8mPa∠111mPa 最大变形μ=4.4mm∠=5000/400=12.25mm反力F前=51069N反力F后=92575N6.3.2内模滑梁空载行走3.5m时验算空载行走3.5m时，内模滑梁结构形式：内模滑梁为工40a，长10m，内模长度3.8m。内模重4.2t，q内模=4200*9.8/2/3.8=5416N/mq自=65.565*9.8=643N/m建模计算，得：Mmax=38396N.mσ=38396/1085700*1000=35.4mPa∠189mPaQmax=17050Nτ=17050/8607=2.0mPa∠111mPa最大变形μ=6.5mm∠=9000/400=22.5mm反力F前=17050N 反力F后=9961N6.3.3小结挂篮内模纵梁在浇筑1号块时，以及空载行走3.5m时，均满足要求。6.4外模吊架验算6.4.1外模滑梁浇筑1号块时验算外模滑梁为2根工36a，长10m。6.4.1.1外模内滑梁浇筑1号块时验算外模内滑梁浇筑1号块时情况：外模重4.0t，q外模内=3100*9.8/3.8=7995N/m砼重量：0.615*3*2.5=4.61tq砼=4.61*1000*9.8*1.065/3=16047N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=60047N.mσ=60047/877556*1000=48.4mPa∠189mPaQmax=54027Nτ=98485/7644=11.4mPa∠111mPa 最大变形μ=4.5mm∠=5000/400=12.25mm反力F前=30375N反力F后=54027N6.4.1.2外模外滑梁浇筑1号块时验算外模外滑梁浇筑1号块时情况：外模重4.0t，q外模外=900*9.8/3.8=2321N/m砼重量：0.251*3*2.5=1.88tq砼=1.88*1000*9.8*1.065/3=6549N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=21055N.mσ=60047/877556*1000=24.0mPa∠189mPaQmax=23070Nτ=23070/7644=3.0mPa∠111mPa 最大变形μ=1.6mm∠=5000/400=12.25mm反力F前=11277N反力F后=23070N6.4.2外模滑梁空载行走3.5m时验算外模滑梁为2根工36a，长10m。6.4.2.1外模内滑梁空载行走3.5m时验算外模内滑梁空载行走3.5时情况：外模重4.0t，q外模内=3100*9.8/3.8=7995N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=53180N.mσ=53180/877556*1000=60.6mPa∠189mPaQmax=23363Nτ=23363/7644=11.4mPa∠111mPa 最大变形μ=12.4mm∠=9000/400=22.5mm反力F前=23363N反力F后=12898N6.4.2.2外模外滑梁空载行走3.5m时验算外模外滑梁空载行走3.5时情况：外模重4.0t，q外模外=900*9.8/3.8=2321N/mq自=60.005*9.8=588N/m建模计算，得：Mmax=19481N.mσ=19481/877556*1000=22.2mPa∠189mPaQmax=8869Nτ=8869/7644=1.2mPa∠111mPa最大变形μ=4.6mm∠=9000/400=22.5mm反力F前=8869N反力F后=5831N6.4.3外模横梁验算外模滑梁为2根2工25a，长2.32m。 挂篮前端（前进方向）的为前横梁，后端的为后横梁。6.4.3.1外模前横梁验算外模前横梁结构情况：浇筑1号块时，外模内滑梁处反力F内为30375N；外模外滑梁处反力F外为11277N。q自=2*38.03*9.8=746N/m建模计算，得：Mmax=5579N.mσ=5579/802720*1000=7.0mPa∠189mPaQmax=29529Nτ=29529/9702=3.0mPa∠111mPa最大变形μ=0.1mm∠=2120/400=5.3mm反力F前外=13854N反力F前内=29529N 6.4.3.2外模后横梁验算外模后横梁结构情况：浇筑1号块时，外模内滑梁处反力F内为54027N；外模外滑梁处反力F外为23070N；后下横梁吊杆2反力F后2=75114N；后下横梁吊杆1处此时往上翘，横梁不受力。q自=2*38.03*9.8=746N/m建模计算，得：Mmax=32184N.mσ=32184/802720*1000=40.1mPa∠189mPaQmax=114300Nτ=114300/9702=11.8mPa∠111mPa 最大变形μ=0.6mm∠=2120/400=5.3mm反力F后外=39642N反力F后内=114300N6.4.4小结在浇筑1号块时，外模滑梁、横梁均能满足要求；在外模空载行走3.5m时，滑梁能满足要求。6.5前上横梁验算前上横梁为2槽40a，长13m。前上横梁的结构情况：F1=13854NF2=1111NF3=29529NF4=26583NF5=58503NF6=51069NF7=42584NF8=51069NF9=58503NF10=26583NF11=29529NF12=1111NF13=13854Nq自=2*58.906*9.8=1155N/m 建模计算，得：Mmax=103516N.mσ=103516/1757770*1000=58.9mPa∠189mPaQmax=209492Nτ=209492/15008=14.0mPa∠111mPa最大变形μ=4.9mm∠=6300/400=15.75mm反力F=209492N前上横梁能满足施工要求。6.6主桁杆件验算 主桁纵梁为2工40a，斜拉带为2个钢带，宽22cm，厚16mm，立柱为2槽32a。主桁结构图：前上横梁的支撑反力为209492N。建模计算，得：Mmax=142761N.mσ=142761/2171400*1000=65.7mPa∠189mPa Qmax=209492Nτ=209492/17214=12.2mPa∠111mPa最大变形μ=10.2mm∠=4800/400=12mm纵梁轴力Fmax=300019Nσ=300019/17214=17.4mPa∠182mPa立柱轴力Fmax=450028Nσ=450028/9700=46.4mPa∠182mPa斜拉带拉力Fmax=375023Nσ=375023/7040=53.3mPa∠182mPa主桁杆件均满足要求。6.7挂篮走船验算走船支点总压力：432224+（1215.8*9.8+38.072*2*3.4*9.8+（100.3+473.8+315.9）/2）=451037N主桁纵梁立柱处受压，σ= 451037/（（142-10.5*8*3）+（500+8）*10.5）=53.1mPa∠182mPa。主桁受压安全。走船工字钢结构情况：立柱传来的线荷载：451037/5/0.342=263764M/m建模计算，得：Mmax=6073N.mσ=6073/401360*1000=15.1mPa∠189mPaQmax=75205Nτ=75205/4851=15.5mPa∠111mPa最大变形μ=0.02mm∠=700/400=1.75mm经验算，走船各部位满足施工要求。6.8后锚验算后锚为4根JL32的精扎螺纹钢，截面面积：A=804.2mm2后锚受力为209492N；应力：σ=209492/804.2/4=65.1mPa∠[σ0]=512mPa，满足要求。6.9JL32吊杆验算 本挂篮在施工该连续箱梁时，JL32吊杆最大受力为162566N，出现在后下横梁从外向内数第三根吊杆处。σ=162566/804.2=202.1mPa∠[σ0]=512mPa，满足要求。6.10挂篮总变形计算已计算主桁前段下绕变形10.2mm。还须计算前上横梁吊杆最大变形。吊杆5受力最大Fmax=58503Nδ=F.L/EA=58503*5.78/(200000000000*3.14*0.016*0.016)*1000=2.1mmδ总=10.2+2.1=12.3mm6.11挂篮销轴验算销子直径d=80mm，截面积F＝5027mm2斜拉带：剪力Q=375023NQ235拉杆局部加强后板厚：t=(6+16)*2=44mm，则：销子剪应力:τ=375023/(2*5027)=37.3mPa局部挤压应力：σ=375023/(44*80)=106.5mPa上立柱：剪力Q=450028NQ235压杆局部加强后板厚：t=(6+16)*2=44mm，则：销子剪应力：τ=450028/(2*2*5027)=22.4mPa局部挤压应力：σ=450028/(2*44*80)=63.9mPa下立柱：剪力Q=450028NQ235压杆局部加强后板厚：t=(8+6+16)*2=60mm，则：销子剪应力：τ=450028/(2*5027)=44.8mPa局部挤压应力：σ=450028/(60*80)=93.8mPa挂篮前吊点：最大剪力Q=58503NQ235压杆局部加强后板厚：t=50mm，则：销子剪应力：τ=58503/1963=29.8mPa∠[σ0]=163mPa局部挤压应力：σ=58503/(50*50)=23.4mPa40Cr屈服强度fy＝500mPa，材料分项系数取1.11，荷载分项系数取1.35，剪切换算系数取0.58，则允许剪应力[τb]=500*0.58/(1.11*1.35)=193.5mPa销子抗剪满足要求。 Q235局部承压（Ⅰ类孔）强度设计值fc＝450mPa，荷载分项系数取1.35，则允许挤压应力[σc]=450/1.35=333.3MPa局部承压均满足要求。4.12抗风整体稳定性验算挂篮的主桁顺桥向已作稳定性验算，在此，对挂篮在7级风作用下的横桥向稳定性验算。静阵风风速计算公式：式中：——静阵风风速（m/s）；——静阵风系数，取1.29；——基准高度Z处的风速，取为7级风时的相当风速17.1m/s。横桥向静阵风荷载计算公式：式中：——作用在主梁单位长度上的静阵风荷载（N/m）——空气密度（），取为1.25；——主梁的阻力系数，取为1.3；——主梁投影高度（m），宜计入栏杆或防护栏以及其他桥梁附属物的实体高度。在此，取桥梁高度14.45m+立柱[32的高度3.32m=17.77m。FH=0.5*1.25*22.1*22.1*1.3*17.77=7052N/m挂篮单片立柱受力为450028N，其立柱横桥向荷载为45003N。立柱侧向受压F立=45003/3.21=13555N/m按左右立柱均受内侧力为最不利情况进行验算。建模计算，弯距图如下所示： 最大弯矩为16110N.m，即Mmax=16110N.m。[σ]=Mmax/W=16110/938826*1000=17.2MPa∠189MPa，满足要求。相应剪力图如下：最大剪力为28354N，即Qmax=28354N。τ=Qmax/A=28354/9700=2.9MPa∠111MPa，满足要求。最大绕曲变形为横竖向均为0.4mm∠2700/400=6.75mm，满足要求。 门架横梁轴力Fmax=22710Nσ=22710/4390=5.2mPa∠182mPa7级风时，挂篮安全。因此，在6级以下风天气施工，挂篮安全。7总结经验算，挂篮在全桥悬臂浇筑过程中，各最不利工况下，各相关构件均能满足施工安全、质量要求。'