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南昌朝阳大桥挂篮有限元计算说明书编制：审核：批准：挂篮有限元计算说明书目录1设计说明.............................................................................11.1设计依据............................................................................11.2挂篮结构组成........................................................................11.3挂篮结构参数.......................................................................11.3.1主要设计参数...................................................................11.3.2主要材料.......................................................................21.3.3设计计算荷载..................................................................21.3.4内力符号规定..................................................................32挂篮底篮系统计算.....................................................................42.1底篮浇筑状态受力检算................................................................42.1.1浇注底板时.....................................................................42.1.2浇注顶板时.....................................................................62.2底篮横梁空载走行状态受力检算........................................................83挂篮导向系统计算....................................................................113.1外导梁受力检算.....................................................................113.1.1浇注顶板时....................................................................114挂篮主吊杆及前上横梁计算............................................................134.1吊挂系统受力检算...................................................................134.1.1精轧螺纹钢吊杆................................................................134.2前上横梁受力检算...................................................................134.2.1在浇注底板块时................................................................134.2.2在浇注顶板块时................................................................155挂篮主桁计算........................................................................195.1荷载计算...........................................................................195.2主桁结构检算.......................................................................195.2.1浇筑底板时....................................................................195.2.2浇筑顶板时....................................................................206计算结果汇总........................................................................226.1应力汇总...........................................................................226.2位移汇总...........................................................................227、计算钢结构起吊安装时的风力作用....................................................22挂篮有限元计算说明书1/211设计说明1.1设计依据1)《南昌朝阳大桥预应力混凝土连续梁桥梁图》；2)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；3)《路桥施工计算手册》；4)《结构力学》；5)《材料力学》；6)《机械设计手册》；7)《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）1.2挂篮结构组成南昌朝阳大桥挂篮主要由主桁系统、主桁走行锚固系统、底篮走行系统、导向系统、底篮系统、起吊系统、前上横梁、液压系统、吊挂系统、平台防护系统、辅助部件等组成。挂篮结构如下图所示:1.3挂篮结构参数1.3.1主要设计参数1)砼自重错误!未找到引用源。；2)钢材弹性模量错误!未找到引用源。；3)材料强度设计值：挂篮有限元计算说明书2/21牌号许用正应力[σ]许用弯曲应力[σw]许用剪切应力[τ]Q235215MPa215MPa125MPaQ345（16＜t≤35）295MPa295MPa170MPaQ345（35＜t≤50）265MPa265MPa155MPa40Cr470MPa480MPa280MPa45320MPa320MPa178MPaPSB785650MPaPSB830690MPa1.3.2主要材料挂篮的前上横梁由2H450×200普通热轧H型钢组焊组成，底篮前、后横梁采用H390×300普通热轧H型钢组焊成桁架结构形式，底板下纵梁采用H300×175和H150×75普通热轧H型钢组焊成桁架结构形式，外导梁采用I56b工字钢组成，轨道采用双拼I40a工字钢。1.3.3设计计算荷载1、荷载系数1)考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.052)挂篮空载行走时的冲击系数1.33)浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.04)活载分项系数1.45)恒载分项系数1.22、作用于挂篮的荷载取9#块计算箱梁荷载。根据箱梁截面受力特点，划分箱梁各节段断面如图所示：通过建立箱梁各节段三维模型并查询各段体积，计算箱梁断面内各段重量如下表所示：节块9#(6.4m)备注①269kN校核外导梁②+③4962kN校核底板下纵梁恒载分项系数K1=1.2；活载分项系数K2=1.4。箱梁最大梁段重量：682.26t；施工机具及人群荷载：2.5KPa；倾倒混凝土产生的荷载：2KPa挂篮有限元计算说明书3/21振捣混凝土产生的荷载：2KPa1.3.4内力符号规定轴力：拉力为正，压力为负；应力：拉应力为正，压应力为负；其它符号规定参照《结构力学》挂篮有限元计算说明书4/212挂篮底篮系统计算2.1底篮浇筑状态受力检算整个底篮系统三维模型较大，结构复杂，直接用于分析时有一定的计算量，在普通的计算机或工作站的硬件条件下很难获得精确的计算结果。考虑到模型的对称性，此处取1/2底篮系统进行计算。为得到较为精确的结果，在对细部结构进行优化处理的同时，尽量按照原图将模型结构建立完整。具体模型总装图如下图所示：2.1.1浇注底板时1、载荷计算1)底板混凝土荷载为：2)模板重量按错误!未找到引用源。计，模板载荷为：3)人群及机具荷载为：4)倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：2、受力分析其受力模型如下图所示：挂篮有限元计算说明书5/21底篮的应力云谱图如下：由计算结果可知整个底篮系统最大应力为139.755Mpa，故满足要求。底篮的位移云谱图如下：挂篮有限元计算说明书6/21由计算结果可知整个底篮系统最大位移为2.891mm，出现在底模中间的位置，底模前端靠近底篮前横梁处最大位移约为1mm。底篮吊点支点反力如下图所示：2.1.2浇注顶板时1、载荷计算1)顶板混凝土荷载为：2)模板重量按错误!未找到引用源。计，模板载荷为：3)人群及机具荷载为：4)倾倒和振捣混凝土产生的荷载为：2、受力分析其受力模型如下图所示：挂篮有限元计算说明书7/21底篮的应力云谱图如下：由计算结果可知整个底篮系统最大应力为231.315Mpa，出现在吊架的尖角处，根据弹塑性力学理论，此应力为局部应力，随着实际工况中尖角的消失，该应力也会消失，因此不做讨论。从图中可以看出，底篮系统的应力分布大部分在140Mpa以下，因此满足要求。底篮的位移云谱图如下：挂篮有限元计算说明书8/21由计算结果可知整个底篮系统最大位移为4.762mm，出现在底模中间的位置，底模前端靠近底篮前横梁处最大位移约为2mm。底篮吊点支点反力如下图所示：2.2底篮横梁空载走行状态受力检算挂篮空载走行状态下，底篮横梁主要承受模板及其自重的作用，其受力模型如下：挂篮有限元计算说明书9/21底篮的应力云谱图如下：由计算结果可知整个底篮系统最大应力为348.667Mpa，出现在吊架的尖角处，根据弹塑性力学理论，此应力为局部应力，随着实际工况中尖角的消失，该应力也会消失，因此不做讨论。从图中可以看出，底篮系统的应力分布大部分在140Mpa以下，因此满足要求。底篮的位移云谱图如下：挂篮有限元计算说明书10/21由计算结果可知整个底篮系统最大位移为32.71mm，出现在底模中间的位置。满足要求。挂篮有限元计算说明书11/213挂篮导向系统计算3.1外导梁受力检算外导梁主要承受箱梁翼缘处混凝土重量及外模重量，采用I56b工字钢加工，作用于外导梁上载荷如下：——浇注9#块时顶部翼缘处混凝土载荷为：269kN；具体模型如下图所示：3.1.1浇注顶板时导梁的应力云谱图如下：由计算结果可知导梁平台最大应力为250.166Mpa，出现在联系梁翼缘的尖角处，根据弹塑性力学理论，此应力为局部应力，随着实际工况中尖角的消失，该应力也会消失，因此不做讨论。从图中可以看出，导梁的应力分布大部分在85Mpa以下，因此满足要求。导梁的位移云谱图如下：挂篮有限元计算说明书12/21由计算结果可知导梁最大下挠为6.935mm，出现在外侧模中间的位置。满足要求。导梁吊点支点反力如下图所示：挂篮有限元计算说明书13/214挂篮主吊杆及前上横梁计算4.1吊挂系统受力检算4.1.1精轧螺纹钢吊杆底篮前横梁吊杆采用强度等级为PSB930直径为φ40