山周掛籃計(jì)算書(shū)

1、山周公路（滬青平公路松江區(qū)界）新建工程G50跨線橋大橋預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁三角形掛籃計(jì)算書(shū)1、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明1.1設(shè)計(jì)依據(jù)、山周公路（滬青平公路松江區(qū)界）新建工程G50跨線橋施工圖；、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-2011；、公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ025-86；1.2工程概況主橋上部結(jié)構(gòu)為（45+66+45）m的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變高度連續(xù)箱梁，分東西兩幅，雙向分離式布置，單幅橋?yàn)閱蜗潆p室結(jié)構(gòu)，橋面全寬19.8m。單幅橋全寬19.67m（扣除護(hù)欄懸臂0.13m后），底寬13m，箱梁翼緣板懸臂3.335m。箱梁根部梁高4.0m，高寬比為1/16.5；跨中梁高1.8m，高寬比1/36

2、.7m；箱梁高度從距墩中心3.0m處到合攏段處按二次拋物線變化。箱梁頂板厚28cm；懸臂板端部厚20cm；根部厚73cm；腹板厚6080cm；底板厚為3060cm，按二次拋物線變化。1.3 掛籃設(shè)計(jì)1、主要技術(shù)參數(shù)、砼自重GC26.5kN/m3；、鋼板自重Gs78.5kN/m3；、鋼彈性模量Es2.06105MPa；、材料容許應(yīng)力：2、掛籃構(gòu)造掛籃為三角形掛籃，整個(gè)掛藍(lán)系統(tǒng)主要由3片主桁架，上、下橫聯(lián)，前后上橫梁，前、后下橫梁，前后及小縱梁及軌道行走和模板、吊帶及其他小構(gòu)件組成。三角桁架主縱梁為雙拼56b工字鋼，立柱為雙拼H30型鋼，斜拉桿為30b工字鋼組成。前上橫梁為雙拼45b工字鋼，后上橫

3、梁采用雙拼45b工字鋼，前下橫梁為雙拼45b工字鋼，后下橫梁亦為雙拼45b工字鋼，小縱梁采用30b工字鋼。吊帶為Q235B鋼板吊帶和32精軋螺紋鋼筋。掛籃總體見(jiàn)圖1-1及1-2所示。圖1-1 側(cè)立面圖圖1-2 前斷面圖3、掛籃計(jì)算設(shè)計(jì)荷載及組合、荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆筑時(shí)脹模等系數(shù)的超載系數(shù)：1.05；澆筑混凝土?xí)r的動(dòng)力系數(shù)：1.2；掛籃空載行走時(shí)的沖擊系數(shù)1.3；澆筑混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0；、作用于掛籃主桁架的荷載箱梁荷載：本橋箱梁2#塊節(jié)段長(zhǎng)3.5米，混凝土體積為63.81 m3，混凝土重為169.1t,為本橋重量最大的節(jié)段，掛籃驗(yàn)算以2#節(jié)段為驗(yàn)算對(duì)象。圖 1-3主

4、橋節(jié)段縱向分段示意圖及節(jié)段參數(shù)表(邊跨)施工機(jī)具及人群荷載：2.5kPa；掛籃荷載自重：約51.802t；外側(cè)模一套自重：15.5t；內(nèi)膜每套5.5t。、荷載組合荷載組合I：混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載荷載組合II：混凝土重量+超載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載；荷載組合I用于主桁承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載II用于剛度計(jì)算（穩(wěn)定變形）計(jì)算。 第 20 頁(yè) 共 20 頁(yè)第2章 掛籃底模及吊桿計(jì)算2.1 底模系統(tǒng)荷載及模型1、底模系統(tǒng)組成底模前后橫梁均為雙拼45b工字普通熱軋工字鋼，底模縱梁為工30b(加密縱梁間距為0.25m,其它縱梁的間距為0.9m),上部為底模面板

5、。鋼材均為Q235B。2、底模荷載.箱梁自重2#塊段長(zhǎng)度為3.5m，重量為169.1t。根據(jù)2#塊的截面圖和掛籃模板情況，將2#塊分為9個(gè)荷載傳遞分布區(qū)，A1和A9的重量直接由翼緣模板直接傳給模板支架系統(tǒng)，其他區(qū)域根據(jù)其荷載傳遞特征，全部傳到底模模板并通過(guò)小縱梁傳給掛籃系統(tǒng)。2#塊荷載傳遞見(jiàn)圖2-1。圖2-1 2#梁段荷載分布圖.人群及機(jī)具荷載為：.傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載；3、結(jié)構(gòu)模型底模系統(tǒng)采用有限元軟件Midas進(jìn)行計(jì)算，采用梁?jiǎn)卧⒛Ｐ?，建立包括底模小縱梁，底模前下橫梁和底下模后橫梁，其中，底?？v梁分為腹板下小縱梁和底板下縱梁，腹板下縱梁在強(qiáng)度和剛度中起控制作用，按照兩端支撐于前、

6、后橫梁的簡(jiǎn)支梁來(lái)計(jì)算；而前下橫梁、后橫梁則按照吊桿支撐的多跨連續(xù)梁來(lái)計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-2所示。(a) 底?？v梁計(jì)算簡(jiǎn)圖(b) 2#梁段前下橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖(c) 2#梁段后下橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2-2 掛籃系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖模型2.2底模系統(tǒng)計(jì)算及結(jié)果1、小縱梁計(jì)算：小縱梁計(jì)算，小縱梁采用30b工字鋼，根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖2-1簡(jiǎn)圖（a）所示進(jìn)行計(jì)算。荷載設(shè)計(jì)值=1.2（1.05混凝土自重+模板系統(tǒng)自重+工字鋼自重）+1.4（人群機(jī)具荷載+混凝土傾倒振搗荷載）根據(jù)計(jì)算：A2、A4、A5、A7、A8區(qū)域下工字梁荷載設(shè)計(jì)值和荷載標(biāo)準(zhǔn)值如表2-1所示：表2-1 小縱梁驗(yàn)算荷載（KN/m）所在區(qū)域A2A4A5A7A82#

7、梁段工字梁荷載設(shè)計(jì)值28.937.825.537.828.92#梁段工字梁荷載標(biāo)準(zhǔn)值23.930.821.130.823.9對(duì)比2#梁設(shè)計(jì)荷載，以4#梁設(shè)計(jì)荷載情況對(duì)工字鋼進(jìn)行驗(yàn)算，以下計(jì)算結(jié)果如下所示。（1）、應(yīng)力底模小縱梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：圖2-3 2#底模A2下小縱梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-4 2#底模A2下小縱梁剪應(yīng)力圖(KP)圖2-5 2#底模A4下小縱梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-6 2#底模A4下小縱梁剪應(yīng)力圖(KP)圖2-7 2#底模A5下小縱梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-8 2#底模A5下小縱梁剪應(yīng)力圖(KP)圖2-9 2#底模A7下小縱梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-10 2#底模A11下小縱梁

8、剪應(yīng)力圖(KP)圖2-11 2#底模A8下小縱梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-12 2#底模A8下小縱梁剪應(yīng)力圖(KP) 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可知2#塊底模A2下小縱梁正應(yīng)力和剪應(yīng)力最大，最大值分別為:注：1.3為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力提高系數(shù)。2、變形底模小縱梁變形計(jì)算結(jié)果如下：圖2-13 2#底模A2下小縱梁變形圖(m)圖2-14 2#底模A4下小縱梁變形圖(m)圖2-15 2#底模A5下小縱梁變形圖(m)圖2-16 2#底模A7下小縱梁變形圖(m)圖2-17 2#底模A8下小縱梁變形圖(m)根據(jù)計(jì)算可知，2#梁A4下小縱梁豎向位移最大，位移為8.04mmL/400=11.75mm（L=4700，為小縱

9、梁跨度）。因此變形滿足要求。由上述計(jì)算可知，底模小縱梁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度均滿足規(guī)范要求。2、前下橫梁驗(yàn)算（1）、應(yīng)力2#段底模前下橫梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：圖2-18 2#底模前下橫梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-19 2#底模前下橫梁剪應(yīng)力圖(KP)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可知底模前下橫梁正應(yīng)力和剪應(yīng)力最大值分別為：注：1.3為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力提高系數(shù)。（2）、變形2#段底模前下橫梁變形計(jì)算結(jié)果如下（荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值）：圖2-20 2#底模前下橫梁變形圖(m)由圖可知：底模前下橫梁豎向最大位移為0.35 mm L/400=6.0mm（L=2400mm，為前下橫梁最大位移跨對(duì)應(yīng)跨度）。由上述計(jì)算可知，底模前下橫

10、梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度均滿足規(guī)范要求。3、后下橫梁驗(yàn)算（1）、應(yīng)力1#段底模后下橫梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：圖2-21 2#底模后下橫梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-22 2#底模后下橫梁剪應(yīng)力圖(KP)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可知底模后下橫梁正應(yīng)力和剪應(yīng)力最大值分別為：注：1.3為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力提高系數(shù)。（2）、變形2#段底模后橫梁變形計(jì)算結(jié)果如下（荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值）：圖2-23 2#底模后下橫梁變形圖(m)由圖可知：底模前后橫梁豎向最大位移為1.16mmL/400=12.4mm（L=4985mm為后下橫梁最大位移跨對(duì)應(yīng)跨度）。由上述計(jì)算可知，底模下橫梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度均滿足規(guī)范要求。2.3 吊帶、吊桿驗(yàn)算根據(jù)橫梁計(jì)

11、算可以得到1#下橫梁計(jì)算的支座反力，其中下橫梁的支座反力即為吊帶和吊桿受到的拉力。根據(jù)吊桿和吊帶受力進(jìn)行截面應(yīng)力驗(yàn)算，計(jì)算如下：圖2-24 4#底模前下橫梁反力圖(KN)圖2-25 4#底模后下橫梁反力圖(KN)其中：在2#段荷載作用下，前下橫梁吊帶受到的最大拉力為324.2KN，后下橫梁吊帶受到的最大拉力為528.6KN（注：下橫梁為雙拼45b工字鋼，下橫梁計(jì)算按單工字鋼進(jìn)行計(jì)算，因此最大拉力為上述下橫梁支座反力2倍。）鋼板吊帶采用Q245B鋼板，厚度為25mm，寬度為250mm，銷(xiāo)孔直徑為50mm，對(duì)鋼板吊帶凈截面進(jìn)行驗(yàn)算。前后下橫梁吊桿用32精軋螺紋鋼，其應(yīng)力為：(精軋螺紋鋼控制應(yīng)力取7

12、06.5MPa)。前下橫梁吊桿最大應(yīng)力：因此，根據(jù)驗(yàn)算，吊桿、吊帶強(qiáng)度滿足要求。2.4 上橫梁驗(yàn)算上橫梁分前上橫梁和后上橫梁，主要承受吊帶和吊桿傳來(lái)的混凝土重量和掛籃和模板系統(tǒng)的重量。其受到的荷載就是吊帶和吊桿傳來(lái)的拉力，在橫梁上表現(xiàn)為向下的集中力，根據(jù)其受力特征，作計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算結(jié)果如下。1、 上橫梁應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖和MIDAS有限元計(jì)算結(jié)果，前、后上橫梁的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：圖2-26 4#梁段前上橫梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-27 4#梁段前上橫梁剪應(yīng)力圖(KP)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，前上橫梁最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力分別為：圖2-28 2#掛籃后上橫梁正應(yīng)力圖(KP)圖2-29 2#

13、掛籃后上橫剪應(yīng)力圖(KP)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，后上橫梁最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力分別為：注：1.3為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力提高系數(shù)。2、 上橫梁變形驗(yàn)算結(jié)果根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖和MIDAS有限元計(jì)算結(jié)果，前、后上橫梁的變形計(jì)算結(jié)果如下（荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值）：圖2-30 掛籃2#前上橫變形圖(m)圖2-31 掛籃2#后上橫變形圖(m)由圖可知：前上橫梁跨內(nèi)最大位移為5.0mm L/400=15.25mm(L=6100mm, 為前上橫梁跨內(nèi)最大跨度)；懸臂段最大為13.7mmL/200= 22.65mm（L=4530mm，為前上橫梁懸臂最大跨度）。后上橫梁豎向最大位移為9.8mm L/200= 22.65mm（L=45

14、30mm，為前上橫梁懸臂最大跨度）。由上述計(jì)算可知，掛籃前、后上橫梁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度均滿足規(guī)范要求。第3章 掛籃主桁架計(jì)算3.1 掛籃主桁架計(jì)算模型本掛籃由3片主桁架組成，主桁架由主縱梁、立柱和斜拉桿組成，根據(jù)掛籃設(shè)計(jì)圖，掛籃主桁架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-1。前橫梁的支座反力就是前吊點(diǎn)受到的拉力，根據(jù)上述橫梁的計(jì)算結(jié)果，三片主桁架中中間主桁架受最大前吊力，大小為398.5KN，因此主桁架驗(yàn)算選擇中間主桁架進(jìn)行驗(yàn)算。（注:主桁架為雙拼結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)采用單鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。）圖3-1 主桁架計(jì)算模型3.2 計(jì)算結(jié)果1、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果根據(jù)模型計(jì)算簡(jiǎn)圖，采用MIDAS有限元軟件進(jìn)行計(jì)算，得到桿件正應(yīng)力，見(jiàn)圖3-2

15、： 圖3-2 桁架桿件正應(yīng)力(KP)剪應(yīng)力圖見(jiàn)3-3：圖3-3 桁架桿件剪應(yīng)力(KP)根據(jù)計(jì)算可知，主桁架桿件的最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力為：中豎桿為軸心受壓桿，穩(wěn)定系數(shù)為0.936，則：2、變形計(jì)算結(jié)果變形圖見(jiàn)圖3-4所示（荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值）。圖3-4 三角桁架變形圖(m)根據(jù)計(jì)算可知，主桁架主縱梁最大位移為19.8mm，按照懸臂端來(lái)考慮: 19.8mmminL/200=28.1mm,20mm=20.0（L=5620，為三角掛籃懸臂端長(zhǎng)度）。注：懸臂結(jié)構(gòu)的撓跨比值為L(zhǎng)/200.根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，主桁架強(qiáng)度和剛度均滿足要求。3、后錨及傾覆安全系數(shù)掛籃主桁架的支座反力見(jiàn)圖3-5所示。圖3-5 支座反力圖后錨點(diǎn)支座豎向反力為R=-164.7kN、1.4、2.9和-313.5kN，-30.9kN。后錨桿（32精軋螺紋鋼）容許張拉力：N=706.5803.84/1000=568.2kN，強(qiáng)度滿足要求。則傾覆安全系數(shù)根據(jù)5根螺紋鋼不同的距離計(jì)算可以得到： 由上述計(jì)算結(jié)果可知，主桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)是滿足傾覆要求。3、 三角桁架工字鋼開(kāi)螺栓孔削弱驗(yàn)算由于本掛籃三角桁架采用