三角挂篮施工计算36952.doc

三角挂篮施工计算书

目 录

1 块段及挂篮信息说明................................................................................................ 4 2 主要计算依据............................................................................................................ 4 3 主要力学标准取值.................................................................................................... 5 4 主要荷载取值............................................................................................................ 5 5 工况分析.................................................................................................................... 5 6 挂篮结构验算............................................................................................................ 5

6.1 底篮纵梁验算................................................................................................. 5

6.1.1 1号块底篮纵梁1验算....................................................................... 6 6.1.2 1号块底篮纵梁2验算....................................................................... 7 6.1.3 1号块底篮纵梁3验算....................................................................... 8 6.1.4 1号块底篮纵梁4验算....................................................................... 9 6.1.5 5号块底篮纵梁1验算..................................................................... 10 6.1.6 5号块底篮纵梁2验算..................................................................... 11 6.1.7 5号块底篮纵梁3验算..................................................................... 12 6.1.8 5号块底篮纵梁4验算..................................................................... 13 6.1.9 小结.................................................................................................... 14 6.2 前下、后下横梁验算................................................................................... 14

6.2.1 前下横梁验算.................................................................................... 14 6.2.2 后下横梁验算.................................................................................... 15 6.3 内模滑梁验算............................................................................................... 17

6.3.1 内模滑梁浇筑1号块时验算............................................................ 17 6.3.2 内模滑梁空载行走3.5m时验算...................................................... 18 6.3.3 小结.................................................................................................... 19 6.4 外模吊架验算............................................................................................... 19

6.4.1 外模滑梁浇筑1号块时验算............................................................ 19 6.4.2 外模滑梁空载行走3.5m时验算...................................................... 21

6.4.3 外模横梁验算.................................................................................... 23 6.4.4 小结.................................................................................................... 25 6.5 前上横梁验算............................................................................................... 25 6.6 主桁杆件验算............................................................................................... 27 6.7 挂篮走船验算............................................................................................... 29 6.8 后锚验算....................................................................................................... 30 6.9 JL32吊杆验算.............................................................................................. 30 6.10 挂篮总变形计算......................................................................................... 30 6.11 挂篮销轴验算............................................................................................. 30 4.12 抗风整体稳定性验算................................................................................. 31 7 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：

块段高度(cm) 块段编号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 块段长度（m） 砼方量（m3） 块段质量(t) hmin 12 3 3 3 3 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 232.41 41.13 37.46 33.95 32.28 35.79 34.02 32.18 30.31 28.84 28.09 604.27 106.94 97.40 88.27 83.93 93.04 88.46 83.66 78.8 74.99 73.04 398.6 367.3 338.4 312 288 263.4 242.4 225.3 212.2 203.5 200 hmax 450 398.6 367.3 338.4 312 288 263.4 242.4 225.3 212.2 203.5 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》（JTG D-60 2004） 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=1mPa 轴应力σ=140*1.3=182mPa 剪应力τ=85*1.3=111mPa 45#钢：

弯应力σw=220*1.3=286mPa 轴应力σ=210*1.3=273mPa 剪应力τ=125*1.3=163mPa 40Cr钢：

屈服强度fy＝500mPa JL32:

轴应力σ=512mPa 重力加速度g=9.8m/s2 砼密度γ=2500kg/m3 4 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

6.1.1 1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/m q自=30.08*9.8=295N/m

qmin砼=3.673*9.8*2500*0.7*1.065/4=16772N/m qmax砼=3.986*9.8*2500*0.7*1.065/4=18201N/m 建模计算，得：

Mmax=42215N.m

σ=42215/401360*1000=105.2mPa∠1mPa

Qmax=39445N

τ=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 6.1.2 1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/m q自=30.08*9.8=295N/m

q砼=0.586*9.8*2500*0.726*1.065=11101N/m 建模计算，得：

Mmax=29173N.m

σ=29173/401360*1000=72.7mPa∠1mPa

Qmax=26774N

τ=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=10926N 6.1.3 1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/m q自=30.08*9.8=295N/m

q砼=0.586*9.8*2500*1*1.065=15920N/m 建模计算，得：

Mmax=39803N.m

σ=39803/401360*1000=99.2mPa∠1mPa

Qmax=36578N

τ=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=14716N 6.1.4 1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/m q自=30.08*9.8=295N/m

q砼=0.586*9.8*2500*0.925*1.065=14143N/m 建模计算，得：

Mmax=363N.m

σ=363/401360*1000=91.9mPa∠1mPa

Qmax=334N

τ=334/4851=7.0mPa∠111mPa

最大变形μ=9.3mm∠=5400/400=13.5mm 反力F后=34147N 反力F前=13678N 6.1.5 5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/m q自=30.08*9.8=295N/m

qmin砼=2.634*9.8*2500*0.7*1.065/4=12027N/m qmax砼=2.88*9.8*2500*0.7*1.065/4=13151N/m 建模计算，得：

Mmax=36592N.m

σ=36592/401360*1000=91.2mPa∠1mPa

Qmax=31401N

τ=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=15262N 6.1.6 5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/m q自=30.08*9.8=295N/m

q砼=0.427*9.8*2500*0.726*1.065=80N/m 建模计算，得：

Mmax=26171N.m

σ=26171/401360*1000=65.2mPa∠1mPa

Qmax=22018N

τ=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=11122N 6.1.7 5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/m q自=30.08*9.8=295N/m

q砼=0.427*9.8*2500*1*1.065=11141N/m 建模计算，得：

Mmax=35650N.m

σ=35650/401360*1000=88.8mPa∠1mPa

Qmax=30026N

τ=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=14985N 6.1.8 5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/m q自=30.08*9.8=295N/m

q砼=0.427*9.8*2500*0.925*1.065=10306N/m 建模计算，得：

Mmax=33057N.m

σ=33057/401360*1000=82.4mPa∠1mPa

Qmax=27836N

τ=27836/4851=5.7mPa∠111mPa

最大变形μ=9.0mm∠=5400/400=13.5mm 反力F后=280N 反力F前=13678N 6.1.9 小结

块段 1号块 5号块 纵梁1 F后 39571 31527 F前 15490 15262 纵梁2 F后 26992 22236 F前 10926 11122 纵梁3 F后 36845 30293 F前 14716 14985 纵梁4 F后 34147 280 F前 13678 13928 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=15490kN F2前=10926kN F3前=14716kN F4前=13678kN

q自=106.132*9.8=1040N/m 建模计算，得：

Mmax=9003N.m

σ=9002/7820000*1000=1.2mPa∠1mPa

Qmax=58503N

τ=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=1111N 6.2.2 后下横梁验算

前下横梁布置图：

F1前=39571kN F2前=26992kN F3前=36845kN F4前=34147kN

q自=106.132*9.8=1040N/m 建模计算，得：

Mmax=46237N.m

σ=46237/7820000*1000=5.9mPa∠1mPa

Qmax=162566N

τ=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=-16231N 6.3 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=22.35t

q砼=22.35*1000*9.8*1.065/2/3=38878N/m q自=65.565*9.8=3N/m 建模计算，得：

Mmax=107439N.m

σ=107439/1085700*1000=99.0mPa∠1mPa

Qmax=92575N

τ=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=92575N

6.3.2 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/m q自=65.565*9.8=3N/m 建模计算，得：

Mmax=38396N.m

σ=38396/1085700*1000=35.4mPa∠1mPa

Qmax=17050N

τ=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=9961N 6.3.3 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=4.61t

q砼=4.61*1000*9.8*1.065/3=16047N/m q自=60.005*9.8=588N/m 建模计算，得：

Mmax=60047N.m

σ=60047/877556*1000=48.4mPa∠1mPa

Qmax=54027N

τ=98485/74=11.4mPa∠111mPa

最大变形μ=4.5mm∠=5000/400=12.25mm 反力F前=30375N 反力F后=54027N

6.4.1.2 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=1.88t

q砼=1.88*1000*9.8*1.065/3=6549N/m q自=60.005*9.8=588N/m 建模计算，得：

Mmax=21055N.m

σ=60047/877556*1000=24.0mPa∠1mPa

Qmax=23070N

τ=23070/74=3.0mPa∠111mPa

最大变形μ=1.6mm∠=5000/400=12.25mm 反力F前=11277N 反力F后=23070N

6.4.2 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/m q自=60.005*9.8=588N/m 建模计算，得：

Mmax=53180N.m

σ=53180/877556*1000=60.6mPa∠1mPa

Qmax=23363N

τ=23363/74=11.4mPa∠111mPa

最大变形μ=12.4mm∠=9000/400=22.5mm 反力F前=23363N 反力F后=128N

6.4.2.2 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/m q自=60.005*9.8=588N/m 建模计算，得：

Mmax=19481N.m

σ=19481/877556*1000=22.2mPa∠1mPa

Qmax=8869N

τ=8869/74=1.2mPa∠111mPa

最大变形μ=4.6mm∠=9000/400=22.5mm 反力F前=8869N 反力F后=5831N 6.4.3 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.m

σ=5579/802720*1000=7.0mPa∠1mPa

Qmax=29529N

τ=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.m

σ= 32184/802720*1000=40.1mPa∠1mPa

Qmax=114300N

τ=114300/9702=11.8mPa∠111mPa

最大变形μ=0.6mm∠=2120/400=5.3mm 反力F后外=392N 反力F后内=114300N 6.4.4 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=13854N F2=1111N F3=29529N F4=26583N

F5=58503N F6=51069N F7=42584N F8=51069N F9=58503N F10=26583N F11=29529N F12=1111N F13=13854N

q自=2*58.906*9.8=1155N/m 建模计算，得：

Mmax=103516N.m

σ= 103516/1757770*1000=58.9mPa∠1mPa

Qmax=209492N

τ=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.m

σ= 142761/2171400*1000=65.7mPa∠1mPa

Qmax=209492N

τ=209492/17214=12.2mPa∠111mPa

最大变形μ=10.2mm∠=4800/400=12mm

纵梁轴力Fmax=300019N

σ= 300019/17214=17.4mPa∠182mPa 立柱轴力Fmax= 450028N

σ= 450028/9700=46.4mPa∠182mPa 斜拉带拉力Fmax= 375023N σ= 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=2637M/m 建模计算，得：

Mmax=6073N.m

σ= 6073/401360*1000=15.1mPa∠1mPa

Qmax=75205N

τ=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。 6.9 JL32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=58503N δ=F.L/EA=58503*5.78/(200000000000*3.14*0.016*0.016)*1000=2.1mm δ总=10.2+2.1=12.3mm 6.11 挂篮销轴验算

销子直径d=80 mm，截面积F＝5027 mm2

斜拉带：剪力Q=375023N

Q235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=450028N

Q235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=450028N

Q235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=58503N

Q235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)=23.4mPa

40Cr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：

VgCVVZ

式中：Vg——静阵风风速（m/s）；

CV——静阵风系数，取1.29；

VZ——基准高度Z处的风速，取为7级风时的相当风速17.1m/s。

VgCVVZ1.2917.122.1m/s

横桥向静阵风荷载计算公式：

FH1Vg2CHH 2式中：

FH——作用在主梁单位长度上的静阵风荷载（N/m） ——空气密度（kgm3），取为1.25；

CH——主梁的阻力系数，取为1.3；

H——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∠1MPa，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=22710N σ= 22710/4390=5.2mPa∠182mPa

7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