挂蓝计算书(2)

-1-工程概况设计依据1、《钢结构设计计算手册》2、《结构力学、材料力学》3、《钢结构设计规范》4、《公路桥涵施工技术规范》挂篮结构选型挂篮由主桁、底篮、悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统等几部分组成。1、主桁：主桁为不规则菱形桁片：由前腹杆，前、后斜拉带，立杆、下弦杆组成。（1）、立杆，前腹杆以及下弦杆由[]32a型钢加工而成，立杆长4m，前腹杆长585.2cm，下弦杆长500cm。（2）、斜拉带由24cm宽4cm厚钢板加工而成，端部扩大为34cm×44cm，且在两面各加焊2cm厚的钢板。钢板采用Q345钢。2、底篮：底篮由前横梁、后横梁、纵梁等组成。（1）、底篮前后横梁均为2［40a型钢，长16.6m。（2）、底篮纵梁为桁架纵梁。上弦杆为I20a、下弦杆、竖杆以及斜杆为2［8。纵梁高70cm,长650cm。箱梁腹板底设3片纵梁，底板底设10片纵梁。3、悬吊系统：（1）、前横梁由两根H450×200型钢加工而成，长17.2m。（2）、吊杆：均采用两根直径为Φ32的精轧螺纹钢筋。4、后锚及行走系统：（1）、后锚由锚固梁、锚杆组成，上端通过锚固梁锚于下弦杆后支点前后，下端通过锚杆及连接器锚于竖向预应力筋或预埋筋上。一个挂蓝共设后锚9个，在一片主桁后支点前后各设3个。（2）、行走系统：整个桁架结构支承在由工字钢加工而成的前、后支腿上。每组主梁的支腿下设一套行走系统，行走系统主要包括：行走系扁担梁、行走支腿、后行走轮、轨道等。5、模板系统：模板由内、外模组成，内外模悬挂于已浇块段顶板及前横梁。-2-挂篮设计参数1、允许最大变形：20mm;施工时、行走时的抗倾覆安全系数：2；自锚固系统的安全系数：2.2、箱梁荷载：混凝土自重按2.6t/m3计算。3、施工人员和材料等堆放荷载取1.5Kpa。4、胀模系数取1.05.5、振捣对水平模板产生的荷载取2Kpa。6、模板重量：外侧模板按200kg/m2计，翼缘板模板按90kg/m2计，内模及顶模板按100kg/m2计。施工时外侧模板高度按6.6m计。7、挂蓝自重：8、各种材料的设计控制值采用《钢结构设计规范》。钢材强度设计值（单位：N/mm2）项次结构类别钢材抗拉抗压和抗弯f抗剪fv牌号厚度或直径/mm1普通钢结构Q235≤162151252＞16-402051203＞40-602001154＞60-1001901105Q345≤163101806＞16-352951707＞35-502651558＞50-100250145挂蓝设计控制概况根据箱梁截面的变化特征和块段长度的划分规律，取3m、3.5m、4m三种长度的特征块段1#、8#、12#块作为主要控制设计块段。挂篮控制计算主要分为3个工况进行：（1）1#块施工时，主要控制计算底篮纵梁及后横梁最大挠度，后吊带及后-3-锚带伸长量。（2）8#、12#块施工时，计算主桁前端下挠、前上横梁跨中及吊带位置挠度、底篮纵梁及前下横梁最大挠度、前吊带伸长量、外导梁挠度。主要为控制计算主桁、底篮横梁、前上横梁、外导梁。1#（一）、荷载计算1、1#块前后横断面图如下：1.5%6/6断面1.5%7/7断面2、如图分块，图中（3）、（6）、（7）块重量由底篮承受，各块的重量计算如下：-4-混凝土按2.6t/m3计，混凝土胀模系数取1.05。A1=(1/2)×（20+45）×230×2=14950cm2=1.495m2A2=(1/2)×(45+90)×70×6=28350cm2=2.835m2A3=(1/2)×(626.33+662.23)×65×3=125634.6cm2=12.56346m2A4=((1/2)×15×110×4=3300cm2=0.33m2A5=30×(110×2+167.5)×2=23250cm2=2.325m2A6=(1/2)×30×50×4=3000cm2=0.3m2A7=(1/2)×(74.87+79.81)×(1250-65×3)=81593.7cm2=8.15937m2L=3mG1=A1×L×2.6=11.661tG2=A2×L×2.6=22.113tG3=A3×L×2.6=97.995tG4=A4×L×2.6=2.574tG5=A5×L×2.6=18.135tG6=A6×L×2.6=2.34tG7=A7×L×2.6=63.644t∑G=218.642t正确3、模板荷载单侧翼缘模板重：3×4.5×0.09t/m2=1.215t单侧外侧模板重：6.6×4.5×0.2t/m2=5.94t底模重：12.5×4.5×0.1t/m2=5.625t单侧内侧模板重：4.5×5.4×0.05t/m2=1.215t顶模重：5.275×2×4.5×0.05t/m2=2.374t4、施工人员和施工材料、机具行走或堆放荷载取1.5Kpa，振捣混凝土产生的荷载取2.0Kpa。（二）、底篮纵梁设计1、腹板底纵梁受力计算A、堆放、振捣荷载：0.35t/m2×3m×0.65m=0.6825t-5-B、混凝土自重：G3=97.995tC、内侧模重：1.215×2=2.43t总荷载：按承载能力极限状态计算：P=1.35×【1.05×（97.995/3）+2.43】+1.4×0.6825=50.539t腹板底设置3根纵梁，每片纵梁受荷载：52.453/3=16.846t均布荷载：q=(16.846/3)×10=56.16kN/m2、底板底纵梁受力计算顶板模板悬吊于已浇注的块段及前横梁上。A、堆放、振捣荷载：0.35t/m2×12.5m×3m=13.125tB、混凝土自重：G6+G7=2.34+63.644=65.984tC、模板：5.625t总荷载：按承载能力极限状态计算：P=1.35×【1.05×65.984+5.625】+1.4×13.125=119.501t底板底设置10根纵梁，每根纵梁所受荷载为：119.501/10=11.9501t均布荷载：q=(11.9501/3)×10=39.83kN/m3、计算结果：纵梁为桁片，纵梁上弦为1根I20a，下弦、斜杆、竖杆均为2根槽钢［8，纵梁高70cm。以腹板底3片纵梁为控制计算。纵梁受力计算图式如下：单根I20aI=2369cm4Wx=236.9cm3A=35.5cm2单根［8I=101.3cm4Wx=25.3cm3A=10.24cm2内力图如下：-6-变形图如下：纵梁最大变形为：5.240mm上弦杆最大受力为2号杆件Mx=13.46kN·mN=(-201.30)kNix=8.15cmL=137.5cmλ=L/ix=16.8φ=0.986σ=M/W±N/（φ×A）=（13.46/236.9）×1000±【-201.30/（0.986×35.55）】×10=56.82±（-57.43）σmax=114.25Mpa满足规范要求其余各杆轴向力如下：拉力最大杆为：Nmax=N11=238.50kNσ=N/A=238.50kN/(2×10.24cm2)=116.46Mpa满足规范要求压力最大杆件：Nmax=N8=（-95.34）kN［8ix=3.14cmL2=154.3cmλ=L2/ix=154.3/3.14=49.14φ=0.861-7-σ=N/(φ×A)=-95.34kN/(0.861×2×10.24cm2)=－54.07Mpa满足规范要求作用于前后横梁力R前、R后汇总如下：单位：kN腹板底纵梁底板底纵梁R后9×107.21kN10×76.04kNR前9×61.27kN43.45kN（三）底篮后横梁计算底篮后横梁由2［40a型钢加工而成。计算简化：将边吊杆锚于箱梁顶板处作为支点，箱内后锚杆在底板顶作为支点。底篮后横梁计算以1#块控制计算。1、计算简化图式单根［40aA=75.04cm2Wx=878.9cm3Ix=17577.7cm42、计算结果-8-（1）最大应力后横梁最大弯矩在后锚带处：Mx=-98.88kN·m在后锚带处：σmax=M/W=(98.88kN·m)/(2×878.9cm3)=56.25Mpa（2）最大变形：0.471mm（3）支点反力：（吊杆轴向力）N2=128.92kNN3=387.39kNN4=346.33kN（四）底篮前横梁计算底篮前横梁由2［40a型钢加工而成。1、计算图示如下：单根［40aA=75.04cm2Wx=878.9cm3Ix=17577.7cm42、计算结果：-9-（1）最大应力前横梁最大弯矩：Mmax=-56.50kN·mσmax=M/W=（56.50kN·m）/(2×878.9cm3)=32.14Mpa（2）最大变形：0.269mm（3）支点反力：（吊杆轴向力）N2=73.68kNN3=221.37kNN4=197.91kN（五）前横梁计算1、翼缘板荷载计算A、混凝土自重：P1=1.05×G1+1.05×G2/3=1.05×11.661+1.05×22.113/3=12.244+7.740=19.984tB、施工人员和施工材料、机具行走或堆放荷载、振捣混凝土产生的总荷载：P2=3.0×3.0×0.35t/m2=3.15t-10-C、单侧翼缘板模板重：1.215t单侧外侧模板重：5.94t总荷载：按承载能力极限状态计算P=[1.35×(19.984/2+1.215+5.94)+1.4×3.15]×10=275.58kN作用于前横梁荷载：P前=P/2=137.79kN2、顶板荷载混凝土荷载：P=1.05×(2.574+18.135+2×22.13/3)=37.24t顶模荷载：2.37t堆放荷载：0.15t/m2×3×12.5=5.625t总荷载：按承载能力极限状态计算P=1.35×（37.24+2.37）+1.4×5.625=61.35t作用于前横梁荷载：P前=P/8=61.35×10/8=76.69kN3、前横梁计算前横梁由2H450×200型钢加工而成计算图式如下单根H450×200A=95.43cm2Ix=31973cm4Wx=1421cm3计算结果：-11-（1）前横梁跨中最大挠度为：2.112mm（2）构件受力前横梁最大受力Mmax=-306.37kN·mQmax=601.56kNσ=M/W=306.37kN·m/(2×1432.9cm3)=106.91Mpaτ=Q/Af=601.56kN/(2×45cm×1.15cm)=58.12Mpa（3）对主梁支点反力：R2=483.35kNR3=601.56kN吊带伸长量计算内侧前吊带：δ=（N*L）/(E*A)=(221.37kN*10.843m)/[2.1*105Mpa*2*π*(16mm)2]=7.11mm8#块（一）荷载计算1、1#块前后横断面如下图：-12-1.5%3/3断面1.5%4/4断面2、如图分块，图中（3）、（6）、（7）块重量由底篮承受，各块的重量计算如下：混凝土按2.6T/m3计，混凝土胀模系数取1.05。A1=(1/2)×(20+45)×230×2=14950cm2=1.495m2A2=(1/2)×（45+90）×70×6=28350cm2=2.835m2A3=(1/2)×(423.88+450.26)×65×3=85228.65cm2=8.528865m2A4=(1/2)×110×15×4=3300cm2=0.33m2A5=30×(110×2+167.5)×2=23250cm2=2.325m2A6=(1/2)×30×50×4=3000cm2=0.3m2A7=(1/2)×(47.03+50.66)×(1250-65×3)=51531.475cm2=5.1531475m2L=3.5mG1=A1×L×2.6=13.6045tG2=A2×L×2.6=25.7985t-13-G3=A3×L×2.6=77.6127tG4=A4×L×2.6=3.003tG5=A5×L×2.6=21.1575tG6=A6×L×2.6=2.73tG7=A7×L×2.6=46.8937t∑G=190.8269t3、模板荷载单侧翼缘模板重：3×4.5×0.95t/m2=1.215t单侧外侧模板重：6.6×4.5×0.2t/m2=5.9