安家寨60+100+60连续梁挂篮计算书

安家寨大桥（60+100+60）m连续梁挂蓝设计计算书中铁十一局集团汉江重工2016年6月第1章设计计算说明1.1设计依据1、(60+100+60)m施工图纸。2、《钢结构设计规范》GB50017-2003；3、《路桥施工计算手册》；4、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；5、《机械设计手册》；1.2工程概况本工程主桥桥跨组成为60+100+60m的单箱单室双线连续梁。箱梁顶宽12.2m，翼缘板长2.75m，支点处梁高7.8m，跨中梁高4.8m，梁高及底板厚按二次抛物线变化。腹板厚90cm（支点）至50cm（跨中）折线变化，底板厚度为130cm（支点）至44cm（跨中）按直线线性变化，顶板厚度为70cm（支点）至45cm（跨中）。箱梁0#块梁段长度为12m，合拢段长度为2.0m；挂篮悬臂浇注箱梁最重块段为1#块，其重量为174.8吨，长度3m。该特大桥箱梁悬臂浇注段采用菱形挂篮施工。1.3挂篮设计1.3.1主要技术参数①、钢弹性模量Es＝2.1×105MPa；②、材料强度设计值：Q235钢厚度或直径≤16mm，f=215N/mm2，fV=125N/mm2Q345钢厚度或直径≤16mm，f=310N/mm2，fV=180N/mm2厚度或直径16～40mm，f=295N/mm2，fV=170N/mm21.3.2挂篮构造挂篮为菱形挂篮，菱形架各杆件采用2[40a普通热轧槽钢组焊，前横梁由2I45a组焊，底托系统前托梁由2I45a组焊，后托梁由2I45a组焊，底纵梁由2[36b组焊。主桁系统重13.3t、行走系统重6.6t、前横梁重2.8t、底托系统重15.7t（含底模模板重量）、内模系统重5t（内模重量估算）、侧模重20.3t，整个挂篮系统约重63.7t。1.3.3挂篮计算设计荷载及组合①、荷载系数考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.05；浇筑混凝土动力系数：1.2；挂篮空载行走时的冲击系数1.3；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0。恒载分项系数K1=1.2；活载分项系数K2=1.4。②、作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载：箱梁荷载取1#块计算。1#块段长度为3m，重量为174.8t计算；施工机具及人群荷载：2.5kN/m2；挂篮自重（不含行走及主桁架系统）：43.8t；③、荷载组合荷载组合Ⅰ：混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具荷载；荷载组合Ⅱ：挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合Ⅰ用于主桁承重系统强度和稳定性计算，荷载组合Ⅱ用于挂篮系统行走算。第2章挂篮底托系统计算2.1底纵梁计算2.1.1腹板下纵梁的计算腹板下纵梁按1#梁段计算。1#梁段两端截面高度分别为7.387m和7.004m，箱梁腹板厚0.869-0.9m，腹板每侧荷载由3根底纵梁承担，纵梁间距为0.4m。腹板处混凝土线荷载为：mkNq/5.20805.12.1263223)9.0869.0()004.7387.7(1底模板重量按1.0kN/m2计，底模板荷载为：mkNq/1.12.1*9.0*0.12人群及机具荷载为：mkNq/2.34.19.05.23倾倒和振捣混凝土产生的荷载；mkNq/8.34.19.0341#块加强纵梁的荷载为：mkNqqqqq/2.7236.21634321加强纵梁的受力及计算模型下图：加强纵梁受力计算图支点反力分别为：KNlbqaRA4.118516.53016.32.722KNlbqaRB2.98516.535.22.721最大弯矩:mKNlbaRMA/9.216)516.52016.33012.1(4.118)2012.1(2max底纵梁选用2-[36b，查表知其截面特性参数为：A=2×68.09cm2，Wx=2×702900mm3，Ix=2×126517000mm4弯曲应力：MPafMPaWMw2106.1537029002109.2166,满足要求；剪切应力：MPafMPaAV1259.8668092104.1183,满足要求；由以上计算可知，腹板下纵梁应力强度和变形条件均满足要求。2.1.2底板下纵梁的计算底板下纵梁按1#梁段计算。计算混凝土厚度0.832m～0.9m，底板荷载由7根纵梁承担。底板混凝土荷载：mkNq/5.14705.12.1263232.5)9.0832.0(1模板重量按1kN/m2计，模板荷载为：mkNq/24.62.112.52人群及机具荷载：mkNq/2.184.15.22.53倾倒和振捣混凝土产生的荷载：mkNq/84.214.12.534每根底板下纵梁的荷载为：mkNqqqqq/7.2778.19374321底板纵梁载荷小于腹板，故不做验算！由以上计算可知，腹板下纵梁应力强度和变形条件均满足要求。2.2底托梁计算：（按1#梁段计算）2.2.1浇注状态后托梁由底板下纵梁的计算可知，支座反力RA=118.4KN,RB=98.2KN，%45%1002.984.1182.98BABRRR。因此前托梁近似承担底部荷载的45%，后托梁承担底部荷载的55%。故在此只对后托梁在浇注状态进行受力分析。底纵梁自重：6.42KN故，对于前托梁：腹板处每根底纵梁的集中荷载：7.122%55)42.6336.216(kN底板处每根底纵梁的集中荷载：7.47%55)64.3738.193(kN后托梁受力简图后托梁弯矩图(单位:KN·m)后托梁剪力图(单位:KN)后托梁由2I45a组成查表可知型钢组合截面特性参数为：A=2×10238mm2Wx=2×1432900mm3Ix=2×322410000mm4由弯矩图可知最大弯矩:Mmax=435.24Kn/m弯曲应力：MPafMPaWMw210152143290021024.4356,满足要求。剪切应力：MPafMPaAV12512267202102382108.4153,满足要求；由以上计算可知，后托梁在浇注状态下，满足要求。2.2.2浇注状态前托梁对于后托梁：腹板处每根底纵梁的集中荷载：4.100%45)42.6336.216(kN底板处每根底纵梁的集中荷载：2.39%45)64.3738.193(kN前拖梁受力简图前托梁弯矩图(单位:KN·m)前托梁剪力图(单位:N)前托梁由2I45a组成查表可知型钢组合截面特性参数为：A=2×10238mm2Wx=2×1432900mm3Ix=2×322410000mm4由弯矩图可知最大弯矩:Mmax=242.6Kn/m弯曲应力：MPafMPaWMw2106.8414329002106.2426,满足要求。剪切应力：MPafMPaAV1254.876720102382106.2373,满足要求；由以上计算可知，前托梁在浇注状态下，满足要求。2.2.3吊带（杆）计算：假设前托梁所有荷载只由腹板两侧吊带承担，根据托梁剪力图，可得受力最大吊带（杆）受力值为：R=415.8+119.29=535.1kN（后吊点）R=237.6+100.4=338kN（前吊点）吊杆强度验算：吊杆用φ32mm精轧螺纹钢筋，MPafMPaWRw5604774.803103846,满足要求；吊带强度验算：吊杆用20×200mmQ345B吊带，MPafMPaWRw3107.13320020101.5356,满足要求；2.3前横梁2.3.1前横梁浇注状态下受力计算（按1#梁段计算）P1=237.6+100.4=338kN，为上横梁作用力。KNP188]4.1375.235.2205.12.1326248.077.005.12.110)118[(212）（）（（腹板外侧吊带作用力）KNP3.84]4.132.535.2205.12.12.532645.005.12.110)6.15.6[(413）（（内模系统吊杆作用力）前横梁受力简图前横梁弯矩图前横梁剪力图前横梁由2I40a组成查表可知型钢组合截面特性参数为：A=2×8607mm2Wx=2×1085700mm3Ix=2×217140000mm4由弯矩图可知最大弯矩:Mmax=253.8Kn/m弯曲应力：MPafMPaWMw2109.11610857002108.2536,满足要求。剪切应力：MPafMPaAV12511680672101883,满足要求；由以上计算可知，前横梁在浇注状态下，满足要求。第三章挂篮主桁架计算1．浇筑最重块（4#块）时受力计算①混凝土重量+浇注动力荷载+超载：kNG220205.12.1108.174前吊点承担混凝土荷载的45%，即：1G=2202×45%=991kN②挂篮荷载：前横梁自重18.8KN前吊点承担底托系统、侧模、内模、端模、操作平台的50％荷载：P1=48×10×1.2×50％=288kN③前吊点承担人群和机具荷载的50％：P2=2.5×12.2×3×1.4×50％=64kN④倾倒和振捣混凝土荷载的50％：P3=4×12.2×3×1.4×50％=102.5kN⑤单片主桁前吊点荷载：kNPPPGP7322/)5.102642888.18991(2/)8.18(3211结构计算简图每片主构架有4根钢筋后锚，采用预埋形式后锚。φ32mm的精轧螺纹钢筋抗拉强度为787KN，后锚群的锚固力按70%折减，F=787×4×70%=2204KN;设后锚力为Q，则：732×5.2=4.6×QQ=828KN;安全系数：27.28282204S，满足抗倾覆要求！2.主构架各杆件计算2.1杆件强度计算按浇注1#节块时的状态计算，由力学计算软件计算杆得：各杆件均由2-[40a组成。查表可知型钢组合截面特性参数为：A=2×7504mm2Wx=2×878900mm3Ix=2×175777000mm4组合应力计算结果（4.131maxMPa＜215][MPa）位移等值线（18.4mm＜20mm）2.2压杆稳定性计算轴力图：KN(1)压杆稳定检算压杆长度为4.37m，所受力为1452.4kN150][8.352.12437y分肢长细比按9.178.355.05.01y取为14.5cmAIixx4.1264.12/437xoxxil150][9.18212xox按b类查表得0.895MPaMPaAN2151.10821004.75895.0104.145223合格由以上计算可知，主构架的各杆件强度及结构变形量均满足受力要求。3、主构架销轴计算主桁架销轴采用40Cr，直径φ125mm，最大轴力1505.3KN3.1.销轴强度验算:剪应力：MPaMPadAV2344.61)2(1023.150523，满足要求。3.2.节点板销孔承压计算节点板板厚为20mm，每块节点板单面焊20mm厚补强板，销孔直径D=125mm，压力P=1505.3/2=753KN压应力：MPaMPDP2156.150)2020(125107533，满足要求。3.3.杆件销孔承压计算槽钢腹板厚为10mm，槽钢腹板内侧焊20mm厚补强板，销孔直径D=125mm，压力P=1505.3/2=753KN压应力：MPaMPDP215194)2011(125107533，满足要求。4．挂篮空载行走时受力计算挂篮空载前移时，只靠反扣轮及配重平衡其倾覆力，每个反扣轮的极限承载力为90.8KN。挂篮的前横梁、底模系、侧模、内模、端模、吊带系统以及操作平台等总重480KN，设主构架前支点承受其中50%的荷载，故作用于主构架前支点的荷载为：F1=24