midas挂篮计算书

石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥

施工挂篮设计计算书

石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工挂篮计算书

1 概况

石家庄市仓安路斜拉桥为仓安路高架桥中跨越京广铁路的一座大型桥梁，其主跨 米，为砼П型结构。由于跨越京广铁路，而施工期间又不能影响京广线的运行，故施工只能采用悬臂施工，其施工节段为6.3m。本挂篮就是为此桥П梁的悬臂施工而设计的。

根据本桥的结构特点和施工特点，挂篮为三角挂篮，其由以下几个主要部分组成。（1）主桁系统：由主梁、立柱、斜拉钢带组成单片主桁，共4片，横向由前、后上横梁、平联、门架连接；（2）П梁顶板底模平台：由纵梁和下横梁组成整体平台，分前、后底模平台；（3）П梁纵、横梁底模平台：由支撑梁和横向底模支架组成整体平台，横向底模支架采用桁架形式；（4）吊挂系统：由前上横梁，前后吊挂精轧螺纹钢筋组成；（5）外导梁系统：由外导梁、锚固滑行设备等组成，为底模平台滑道设备；（6）走行系统：由前后支腿、滑板及滑道组成，为主桁系统的滑行设备；(7)平衡及锚固系统：由锚固部件、锚固筋、配重等组成，以便挂篮在灌注砼和空载行走时，具有必要的稳定性。

2 计算依据

（1） 石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工设计图；

（2） 石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工挂篮方案设计图； （3） 《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）；

（4） 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-85）； （5） 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。

3 计算说明

根据本挂篮的结构特点，设计计算中采用以下假定和说明。 （1）由于挂篮的主桁系统和底模系统仅通过吊挂系统（精轧螺纹钢）相连，故计算按各自的子结构进行计算，子结构为前底模平台，后底模平台，纵、横梁底模平台和主桁体系；

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（2）计算顺序为先对前、后底模平台和纵、横梁底模平台进行结构计算，得出各吊点的支撑反力，然后把此支撑反力作为外力对主桁体系进行各项计算；

（3）纵、横梁底模平台中横向底模支架为四片桁架，纵向为支撑梁，荷载传递为先有间隔60～70㎝的方木承受直接荷载，然后传递给底模支架，纵向支撑梁相对于横向的底模支架，其刚度很小，对底模支架的横向约束很弱，所以计算均对底模支架进行，底模支架可以按照各自的桁架体系进行平面计算。单片桁架上弦杆承受由间隔60～70㎝的方木所传递的荷载（32m/0.6～0.7m＞32）简化为均布荷载。由于非节点力的存在，故桁架各杆件按梁单元进行计算，即节点为刚性节点；

（4）前、后底模平台按纵梁和下横梁组成的平面格梁体系进行空间计算，单元划分为空间梁单元，所受荷载为均布荷载；

（5）主桁体系按空间结构进行计算，主梁为按梁单元计算，立柱和钢拉带按杆单元计算，即节点绞接；

（6）节段施工过程一般分为以下工况：①挂篮空载走行就位。②立模。③绑扎钢筋并浇注砼。④砼养生后，拆模并张拉预应力。对于挂篮来讲，只有工况①和工况③最不利，故只进行工况工况①和工况③的检算；

（7）挂篮各子结构横向靠各自的限位装置约束，横向风载作用下的主桁结构横向稳定性不作检算；

（8）主桁体系的结构受力分析和竖向整体稳定性检算，计入纵向风载作用。桥面以下的结构体系不考虑风载作用；

（9）各施工荷载参照规范或相应资料取值，并按荷载组合Ⅴ进行组合检算；

（10）由于砼浇注是一缓慢加载过程，故工况③不计荷载动力作用，但工况①应计入荷载动力作用；

（11）本检算未考虑地震荷载作用。

根据上述假定，采用《桥梁博士（v2.9）》进行计算，并用ANSYS7.1进行校核。

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4 计算相关参数 （1）材料容重：

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C50砼 26.25kN/m（考虑体内钢筋的影响，提高5％）； 3钢构件 82.425kN/m（考虑节点板等的影响，提高5％）。

（2）材料弹性模量：

A3钢材 2.1×105Mpa； 16Mn钢材 2.1×105Mpa；

Ф32精轧螺纹钢筋 2.0×105Mpa。

（3）联接系、底模等附属恒载：2.0kN/m2。

（4）侧模、施工机械、作业人群等施工荷载：2.0kN/m2。 （5）温度荷载：升温15℃，降温15℃，体系温度20℃。 （6）风荷载：横向基本风压 500pa；

纵向基本风压 0.4×500＝200pa。

5 计算内容

5.1 前底模平台检算

前底模平台由42片纵梁和2片前下横梁组成一正交格梁体系。单片纵梁规格为I14型钢，计算长度为2.0m；单片横梁规格为2［

a

32

型钢，计算长度为21.4m。由于荷载、结构均对称，故

计算采用整体结构的一半进行空间梁单元分析。计算模型单元划分见图5.1-1，节点划分见图5.1-2。

图5.1-1 1/2前底模平台模型单元划分

图5.1-2 1/2前底模平台模型节点划分

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在计算模型中，纵梁均划分为4个梁单元（4×0.5m），1/2前下横梁划分为42个梁元（0.34m＋40×0.25m＋0.36m），各梁元的几何特性根据型钢表查知，结构材料特性和其它计算参数按照4中提供的数据取值。实际结构各吊点为弹性约束，但本计算中假定为刚性约束，具体的支点位移在吊挂系统检算中综合考虑。本计算模型边界条件具体以见表5.1-1。，

表5.1-1 1/2前底模平台计算模型边界条件

节 点 1 44 29 72 43 约 束 内 容 X、Y、Z向线位移 X、Z向线位移 Y、Z向线位移 Z向线位移 Y向角位移 说 明 吊点位置 吊点位置 吊点位置 吊点位置 结构对称点 86 Y向角位移 结构对称点 注：1.下横梁轴向为X向，纵梁轴向为Y向，竖向为Z向； 2.节点1、44为端部吊点，节点29、72为中间吊点。

根据3中的计算假定，计算工况为： 工况1：挂篮空载走行。

荷载组合：结构自重＋附属恒载＋温度荷载。 工况2：立模并浇注梁体砼。

荷载组合：结构自重＋附属恒载＋外加荷载（梁体砼）＋施工荷载＋温度荷载。

附属恒载、外加荷载和施工荷载均按均布荷载作用在纵梁上，然后由纵梁传递给横梁。按杠杆原理求得每片纵梁上的荷载集度，具体如下：

附属恒载 qf=2×0.5=1.0kN/m 施工荷载 qs=2×0.5=1.0kN/m

外加荷载 qw=26.25×0.25×0.5=3.28kN/m 以上荷载均按照各自工况沿各纵梁满布。

经计算，各工况下各吊点处支撑反力（竖向）见表5.1-2。两前下横梁在对称荷载作用下所产生的内力和变形均相同。前下横梁与纵梁相交各节点和相应纵梁跨中在工况2中的最大竖向

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位移和最大应力结果见表5.1-3。下横梁在荷载组合下的最大竖向变形示意图见图5.3-3，最大弯矩示意图见图5.3-4。

表5.1-2 1/2前底模平台各吊点竖向支撑反力（kN）

节 点 1 44 29 72 横梁相交节点 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 29 30 32 34 36 38 40 42 竖向 位移 0 1.14 2.73 4.13 5.26 6.06 6.50 6.55 6.25 5.61 4.70 3.60 2.42 1.28 0.34 0 -0.23 -0.42 -0.35 -0.15 0.09 0.29 0.42 工 况 1 8.8 8.8 24.7 24.7 工 况 2 32.3 32.3 91.0 91.0 下缘 应力 — -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 — -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 -25.1 表5.1-3 1/2前底模平台计算结果汇总 上缘 下缘 纵梁跨竖向 上缘 应力 应力 中节点 位移 应力 0 11.8 26.0 37.0 44.9 49.6 51.2 49.6 44.9 37.0 25.9 11.7 -5.7 -26.2 -49.9 -63.3 -52.2 -33.2 -17.4 -4.7 4.8 11.2 14.4 0 -11.8 -26.0 -37.0 -44.9 -49.6 -51.2 -49.6 -44.9 -37.0 -25.9 -11.7 5.7 26.2 49.9 63.3 52.2 33.2 17.4 4.7 -4.8 -11.2 -14.4 — 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 — 116 118 120 122 124 126 128 — 1.85 3.44 4.84 5.97 6.77 7.21 7.26 6.96 6.32 5.41 4.31 3.13 1.99 1.05 — 0.48 0.29 0.36 0.56 0.80 1.00 1.13 — 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 — 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 25.1 43 0.45 14.4 -14.4 — — — — 注：1．竖向位移以向下为正，单位㎜，应力以压为正，单位MPa； 2．横梁相交节点为下横梁与纵梁的交点，同行的纵梁为相应纵梁。

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图5.1-3 下横梁最大竖向变形示意图

图5.1-4 下横梁最大弯矩示意图

从表5.1-3和图5.1-3可知：前下横梁边跨的最大挠度为6.55㎜，其挠跨比6.55/7090=1/1082，大于1/1600，应考虑增设构造预拱度，中跨节点挠度很小。所有纵梁跨中挠度均为0.71㎜，其挠跨比0.71/2000=1/2817，小于1/1600，可不设构造预拱度。所有节点挠度均小于1/800，结构变形满足规范要求。

从表5.1-3和图5.1-4可知：前下横梁最大正弯矩处梁体下缘最大拉应力为51.2MPa，支座处（最大负弯矩）梁体上缘最大拉应力为63.3MPa，均小于A3钢的1.4［σW］=203 MPa(规范规定：临时性结构在组合Ⅴ的［σW］可提高1.4倍)，结构受力满足规范要求。纵梁受力结果均相同，这因为各纵梁结构相同，受荷也相同。

5.2 后底模平台检算

后底模平台由42片纵梁和2片后下横梁组成一正交格梁体系。单片纵梁规格为I14型钢，计算长度为2.7m；单片横梁规格为2［

a

32

型钢，计算长度为21.4m。计算模型单元划分见图5.2-1，

节点划分见图5.2-2。

图5.2-1 1/2后底模平台模型单元划分

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图5.2-2 1/2后底模平台模型节点划分

在计算模型中，纵梁均划分为4个梁单元（4×0.675m），1/2前下横梁划分为42个梁元（0.34m＋40×0.25m＋0.36m），各梁元的几何特性、结构材料特性和其它计算参数以及结构受力分析同前底模平台。

本体系计算工况和荷载情况均同前底模平台。

经计算，各工况下各吊点处支撑反力（竖向）见表5.2-1。两前下横梁在对称荷载作用下所产生的内力和变形均相同。前下横梁与纵梁相交各节点和相应纵梁跨中在工况2中的最大竖向位移和最大应力结果见表5.2-2。后下横梁的变形图和最大弯矩图参照图5.1-3和图5.1-4。

从表5.2-3可知：后下横梁边跨的最大挠度为8.7㎜，其挠跨比8.7/7090=1/815，大于1/1600，应考虑增设构造预拱度，中跨节点挠度均很小。纵梁跨中挠度均为2.36㎜，其挠跨比2.36/2000=1/847，大于1/1600，也应考虑增设构造预拱度。所有节点挠度均小于1/800，结构变形满足规范要求。

后下横梁最大正弯矩处梁体下缘最大拉应力为68.0MPa，支座处（最大负弯矩）梁体上缘最大拉应力为83.9MPa，均小于A3钢的1.4［σW］=203 MPa(规范规定：临时性结构组合Ⅴ的［σW］可提高1.4倍)，结构受力满足规范要求。纵梁应力结果较小。

表5.2-1 1/2后前底模平台各吊点竖向支撑反力（kN）

节 点 1 44 29 72 工 况 1 11.1 11.1 31.2 31.2 工 况 2 42.9 42.9 120.7 120.7 7

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横梁相交节点 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 29 30 32 34 36 38 40 42 竖向 位移 0 1.51 3.62 5.48 6.98 8.04 8.62 8.70 8.29 7.44 6.23 4.77 3.21 1.70 0.45 0 -0.31 -0.55 -0.47 -0.21 0.11 0.38 0.55 表5.2-2 1/2后底模平台计算结果汇总 上缘 下缘 纵梁跨竖向 上缘 应力 应力 中节点 位移 应力 0 15.6 34.5 49.1 59.6 65.9 68.0 65.9 59.6 49.1 34.4 15.6 -7.5 -34.7 -66.1 -83.9 -69.3 -44.1 -23.1 -6.3 6.3 14.7 19.0 0 -15.6 -34.5 -49.1 -59.6 -65.9 -68.0 -65.9 -59.6 -49.1 -34.4 -15.6 7.5 34.7 66.1 83.9 69.3 44.1 23.1 6.3 -6.3 -14.7 -19.0 — 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 — 116 118 120 122 124 126 128 — 3.87 5.98 7.84 9.34 10.40 10.98 11.06 10.65 9.80 8.59 7.14 5.57 4.06 2.81 — 2.06 1.81 1.89 2.16 2.47 2.74 2.91 — 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 — 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 下缘 应力 — -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 — -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 -45.7 43 0.58 19.0 -19.0 — — — — 注：1．竖向位移以向下为正，单位㎜，应力以压为正，单位Mpa； 2．横梁相交节点为下横梁与纵梁的交点，同行的纵梁为相应纵梁。

5.3 纵、横梁底模平台支架检算

纵、横梁底模平台支架横向布置为四片相同的桁架，纵向为四片支撑梁，荷载传递为：间隔60～70㎝的方木→底模支架，纵向支撑梁仅以联接作用，其受力很小，故底模支架可以按照各自的桁架体系进行平面计算，分端桁架和中桁架两种加载形式。单片桁架上弦杆承受由间隔60～70㎝的方木所传递的荷载简化为均布荷载。由于非节点力的存在，故桁架各杆件按梁单元进行

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计算，即节点为刚性节点。

桁架上弦杆为2［杆为2［

a

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a

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型钢，节间长1.5m，共22节间。下弦

型钢，节间长1.5m，共20节间。桁高1.5m ，竖杆

和斜杆为∠75×8角钢。桁架计算模型见图5.3-1和5.3-2。

图5.3-1 纵、横梁底模支架模型单元划分

图5.3-2 纵、横梁底模支架模型节点划分

在计算模型中，单根杆件均划分为3个梁单元，全桁架共有255个梁元，228个节点，上弦杆、下弦杆和竖杆的单元长度为0.5m，斜杆的单元长度为0.707m，各梁元的几何特性根据型钢表查知，结构材料特性和其它计算参数按照4中提供的数据取值。实际结构各吊点为弹性约束，但本计算中假定为刚性约束，具体的支点位移在吊挂系统检算中综合考虑。本计算模型边界条件具体以见表5.3-1。

表5.3-1 纵横梁底模支架计算模型边界条件

节 点 5 21 47 约 束 内 容 X、Y向线位移 Y向线位移 Y向线位移 说 明 吊点位置 吊点位置 吊点位置 63 Y向线位移 吊点位置 注：1.模型为平面模型，故梁轴向为X向，竖向为Y向； 2.节点5、63为端部吊点，节点21、47为中间吊点。

根据3中的计算假定，计算工况为： 工况1：挂篮空载走行。

荷载组合：结构自重＋附属恒载＋温度荷载。 工况2：立模并浇注梁体砼。

荷载组合：结构自重＋附属恒载＋外加荷载（梁体砼）＋施工荷载＋温度荷载。

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附属恒载、外加荷载和施工荷载均按均布荷载作用在桁架上弦杆上，按杠杆原理求得每片桁架的荷载集度。但由于前（后）支架和中间支架承受的荷载不同，故底模前（后）端支架和中间支架分别进行计算。具体如下： （一）前（后）端桁架

附属恒载 qf=2×7.3/4=3.65kN/m 施工荷载 qs=2×7.3/4=3.65kN/m

外加荷载 qw=26.25×1.748×6.3/4=72.27kN/m

以上荷载均按各自工况作用在桁架两边跨端部3m范围内(∏型砼梁纵梁)，具体图示见图5.3-3。

图5.3-3 前（后）端桁架加载图示

经计算，各工况下各吊点处支撑反力（竖向）见表5.3-2。桁架在荷载组合下的最大竖向变形示意图见图5.3-4，最大节点挠度具体数据见表5.3-3。桁架在荷载组合下的最大弯矩示意图见图5.3-5，各类杆最大应力结果见表5.3-4。

表5.3-2 底模前（后）端桁架各吊点竖向支撑反力（kN） 节 点 5 21 47 63 工 况 1 13.6 13.5 13.3 13.5 工 况 2 205.7 49.1 48.5 205.9 表5.3-3 底模前（后）端桁架最大节点挠度

位 置 边跨变形最大处 节 点 号 9 工况1 0.29 0.35

工况2 3.94 -0.25 中跨跨中 34 注：挠度以向下为正，单位㎜。 10

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表5.3-4 底模前（后）端桁架杆件最大应力

杆件 类 别 上缘最大拉应力 上弦杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 下缘最大压应力 上缘最大拉应力 下弦杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 下缘最大压应力 上缘最大拉应力 竖 杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 下缘最大压应力 上缘最大拉应力 斜 杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 断面号 5-I 8-I 63-J 5-I 126-J 106-I 72-J 108-J 127-I 130-I 187-I 133-I 205-I 193-I 249-J 上缘 应力 -167.0 97.8 51.5 -167.0 -27.9 8.2 -11.4 -0.1 -87.8 68.4 -22.0 -4.3 -42.7 103.0 21.4 下缘 应力 44.0 断面具体位置 164.0 左端吊点 距左端吊点1.6m -54.6 距右端吊点0.4m 164.0 左端吊点 -19.3 最右端节点 6.2 14.5 距最右端节点10.5 m 距最右端节点9 m -36.6 距最左端节点3 m -37.4 第1根竖杆顶部 -36.7 第2根竖杆顶部 -72.8 最后1根竖杆顶部 57.1 55.9 95.4 第3根竖杆顶部 下弦杆最左端 距最左端吊点1.1m -26.9 距下弦杆最左端6m -40.7 距最右端吊点1.1m 下缘最大压应力 195-J 25.9 注：1.应力以压为正，单位Mpa； 2.5-I表示5#单元I节点。

图5.3-4 前端（后）桁架最大竖向变形示意图

图5.3-5 前端（后）桁架最大弯矩示意图

从表5.3-3可知：支架节点的最大挠度为3.94㎜，其挠跨比3.94/8200=1/2081，既小于1/800也小于1/1600，可不设构造预拱度且结构变形满足规范要求。

从表5.3-4可知：支架单元受力最不利处位于上弦杆左端吊点处(最大负弯矩处)，其最大拉应力为167.0MPa，小于A3钢的

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1.4［σW］=203 MPa(规范规定：临时性结构在组合Ⅴ的［σW］可提高1.4倍)，结构受力满足规范要求。但从安全储备出发，建议对两个端吊点所在的节间上弦杆上、下缘进行局部加强。 （二）中间桁架

中间桁架在各工况下端部3m范围(∏型砼梁纵梁) 和除端部3m范围以外的其它地方(∏型砼梁横梁)所承受的荷载不同。具体如下：

端部3m范围(∏型砼梁纵梁荷载)

附属恒载 qf=2×7.3/4=3.65kN/m 施工荷载 qs=2×7.3/4=3.65kN/m

外加荷载 qw=26.25×1.748×6.3/4=72.27kN/m 3m以外的其它地方(∏型砼梁横梁荷载)

附属恒载 qf=2×1.1/2=1.1kN/m 施工荷载 qs=2×1.1/2=1.1kN/m

外加荷载 qw=26.25×1.748×0.5/2=11.47kN/m(横梁宽度按0.5m计)

以上荷载均按各自工况组合作用，具体图示见图5.3-6。

图5.3-6 中间桁架加载图示

经计算，各工况下各吊点处支撑反力（竖向）见表5.3-5。桁架在荷载组合下的最大竖向变形示意图见图5.3-7，最大节点挠度具体数据见表5.3-6。桁架在荷载组合下的最大弯矩示意图见图5.3-8，各类杆最大应力结果见表5.3-7。

表5.3-5 中间桁架各吊点竖向支撑反力（kN）

节 点 5 21 47 63

工 况 1 14.3 25.9 25.7 14.3 12

工 况 2 215.3 204.1 202.8 215.8 石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工挂篮计算书

表5.3-6 中间桁架最大节点挠度

位 置 边跨变形最大处 节 点 号 9 工况1 0.35 0.78 工况2 4.72 5.09 中跨跨中 34 注：挠度以向下为正，单位㎜。 上缘 应力 表5.3-7 中间桁架杆件最大应力

杆件 类 别 上缘最大拉应力 上弦杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 下缘最大压应力 上缘最大拉应力 下弦杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 下缘最大压应力 上缘最大拉应力 竖 杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 下缘最大压应力 上缘最大拉应力 斜 杆 上缘最大压应力 下缘最大拉应力 断面号 47-I 8-I 48-J 47-I 118-I 82-I 72-J 84-J 181-I 145-I 133-I 205-I 193-I 207-J 下缘 应力 断面具体位置 -227.0 102.0 46.7 -227.0 -25.3 18.2 -11.6 -8.5 76.2 11.2 7.3 -97.0 110.0 -29.8 179.0 右侧中吊点 -40.8 距左端吊点1.6m -95.5 距右侧中吊点1.1m 179.0 右侧中吊点 -24.2 距最右端节点4.5 m 14.1 40.7 23.1 59.4 60.1 距最左端节点7.5 m 距最左端节点9 m 第19根竖杆顶部 第3根竖杆顶部 下弦杆最左端 -39.9 距最左端节点3 m -28.5 第15根竖杆顶部 -118.0 第7根竖杆顶部 -54.4 距下弦杆最左端6m -89.1 距上弦杆最左端9m 102.0 距最左端吊点1.1m 169-I -159.0 下缘最大压应力 195-J 28.8 注：1.应力以压为正，单位Mpa； 2.5-I表示5#单元I节点。

图5.3-7 中间桁架最大竖向变形示意图

图5.3-8 中间桁架最大弯矩示意图

从表5.3-6可知：支架节点的最大挠度为5.09㎜，其挠跨

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比5.09/8200=1/1611，既小于1/800也小于1/1600，可不设构造预拱度且结构变形满足规范要求。

从表5.3-7可知：支架单元受力最不利处位于上弦杆右侧中吊点处(最大负弯矩处)，其最大拉应力为227.0MPa，大于A3钢的1.4［σW］=203 MPa(规范规定：临时性结构在组合Ⅴ的［σW］可提高1.4倍)。另外，从图5.3-8可以看出，中桁架其它3个吊点也是如此，故中桁架的四个吊点所在的节间上弦杆的上、下缘应该局部加强。桁架其它处的应力均小于A3钢的1.4［σW］=203 Mpa，其受力满足规范要求。 5.4主桁体系检算

主桁体系由主梁、立柱、斜拉钢带组成单片主桁，共4片（编号为1～4），横向由前、后上横梁、平联、门架连接。计算按空间组合结构建模，主梁和上横梁组成一正交格梁，立柱、斜拉钢带和门架横联均定义为杆元。各吊杆的拉力作为外力施加到格梁节点上，通过各工况检算主桁各构件的受力安全性、整体稳定性和压杆的受压稳定性。主桁斜拉钢带为16Mn钢构件，其余各构件均为A3钢构件，其几何特性见表5.4-1。

表5.4-1 主桁体系各构件几何特性

名 称 主梁1 主梁2 前上横梁1 前上横梁2 后上横梁1 后上横梁2 锚固横梁1 锚固横梁2 立柱 斜拉钢带 截面形式 几 何 尺 寸（mm） 面积（m） 惯性矩（m） 宽500，高700， 箱形 3.41×10-2 2.7×10-3 顶板厚18，腹板厚12 宽400，高550， 箱形 2.69×10-2 1.3×10-3 顶板厚18，腹板厚12 工形 工形 工形 工形 工形 工形 矩形 242IA50型钢，尺寸查表 IA50型钢，尺寸查表 IA50型钢，尺寸查表 2IA50型钢，尺寸查表 IA50型钢，尺寸查表 IA50型钢，尺寸查表 宽32，高200 2.38×10-2 1.19×10-2 1.19×10-2 2.38×10-2 1.19×10-2 1.19×10-2 6.87×10-3 6.4×10-3 9.29×10-4 4.65×10-4 4.65×10-4 9.29×10-4 4.65×10-4 4.65×10-4 — — — 格构式 轴向4∠100×10 门架横联 格构式 轴向4∠75×8 3.8×10-3 注：1.主梁1和主梁2的截面均未计纵向加劲肋； 2.图中“—”表示计算不需要此项。

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根据各构件建立计算模型。计算模型单元划分见图5.4-1，节点划分见图5.4-2。在计算模型中，主梁1、2各两片和前上横梁1、2，后上横梁1、2以及锚固横梁1、2组成一平面格梁体系，共划分为196个空间梁单元，每根立柱、斜拉钢带及横联均为1个桁元，共14个桁架单元。考虑到挂篮行走和锚固工作时的挂篮工作状态不同，故计算模型的边界条件依工况而定。

图5.4-1 主桁体系计算模型单元划分示意图

图5.4-2 主桁体系计算模型节点划分示意图

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根据3中的计算假定，计算工况为： 工况1：挂篮空载走行。

荷载组合：结构自重＋吊杆拉力1×动力系数＋纵向风力＋温度荷载。

按规范，动力系数取1.2。 工况2：立模并浇注梁体砼。

荷载组合：结构自重＋吊杆拉力2＋纵向风力＋温度荷载。 吊杆拉力1和拉力2为前、后底模平台，纵、横梁底模支架在工况1和工况2所产生的支撑反力。

结合工况，计算模型边界条件定义见表5.4-2。

表5.4-2 主桁体系计算模型边界条件

节 点 6 11 26 31 46 51 46 约 束 内 容 工况2 X、Y、Z向线位移X、Y、Z向线位移 Y向角位移 Y、Z向线位移 X、Z向线位移 Z向线位移 X、Z向线位移 Z向线位移 X、Z向线位移 Y、Z向线位移 X、Z向线位移 Y向角位移 Z向线位移 X、Z向线位移 Y向角位移 Z向线位移 X、Z向线位移 Y向角位移 工况1 说 明 边主桁后锚固点 边主桁前支点 中主桁后锚固点 中主桁前支点 中主桁后锚固点 中主桁前支点 边主桁后锚固点 51 Z向线位移 Z向线位移 边主桁前支点 注：主梁轴向为X向，横梁轴向为Y轴，竖向为Z向。 荷载计算：

纵向风力

风压 W=K1*K2*K3*K4*W0=1.0*1.3*1.0*1.0*200=260 Pa 立柱迎风面积 AL=0.4*0.5*7.825=1.57 m2 (按全面积的40%计) 横联迎风面积 AH=0.4*1*7.6=3.04 m2 (按全面积的40%计) 立柱顶端的风力等效力 F=W*(AL+AH)/2=0.6 kN

将前面求得的各项支撑反力作为主桁体系外加荷载，即拉力1（工况1下）和拉力2（工况2下），具体见表5.4-3。

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表5.4-3 主桁体系外加荷载（吊杆拉力）汇总

工况 前上横梁1 节点 191 193 工况1 （含动力作用） 196 198 202 204 207 210 191 193 196 工况2 198 202 204 207 拉力 16.3 10.6 16.2 29.6 29.6 16.0 10.6 16.2 205.7 32.3 49.1 91.0 91.0 48.5 32.3 前上横梁2 节点 171 173 176 178 182 184 187 190 171 173 176 178 182 184 187 190 拉力 17.2 10.6 31.1 29.6 29.6 30.8 10.6 17.2 215.3 32.3 204.1 91.0 91.0 202.8 32.3 215.8 后上横梁1 节点 151 153 156 158 162 164 167 170 151 153 156 158 162 164 167 170 拉力 17.2 13.3 31.1 37.4 37.4 30.8 13.3 17.2 215.3 42.9 204.1 120.7 120.7 202.8 42.9 215.8 后上横梁2 节点 131 133 136 138 142 144 147 150 131 133 136 138 142 144 147 150 拉力 16.3 13.3 16.2 37.4 37.4 16.0 13.3 16.2 205.7 42.9 49.1 120.7 120.7 48.5 42.9 205.9 210 205.9 注：拉力单位为kN。 荷载加载示意图见图5.4-3。

图5.4-3 主桁体系节点加载示意图

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经计算，各工况下前支点和后锚点的反力见表5.4-4。在荷载组合下主梁最大竖向位移示意图见图5.4-4，从图中可以看出，挂篮主桁的最大竖向位移为最前端，具体见表5.4-5。工况2的荷载组合作用下，立柱、钢带和横联的最大轴力及相应应力见表5.4-6，主梁最大弯矩示意图见图5.4-5，后上横梁最大弯矩示意图见图5.4-6，主梁与横梁最大应力见表5.4-7。

表5.4-4 主桁各支点竖向反力及锚固弯矩

类 别 主桁1（边桁） 主桁2（中桁） 主桁3（中桁） 工 况 1 前支点 -141.3 -239.9 -239.3 后支点 377.9 602.3 601.0 前支点 -1020 -688.4 -687.7 工 况 2 后锚点 2304 1582 1581 锚点弯矩 -722.7 -606.4 -605.7 主桁4（边桁） -140.9 377.0 -1022 2308 -723.7 注：反力以受压为正，单位kN，锚固弯矩以绕轴顺时针为正，单位kN.m。

图5.4-4 主桁主梁最大竖向位移示意图

图5.4-5 主桁主梁最大弯矩示意图

图5.4-6 主桁后上横梁1最大弯矩示意图

表5.4-5 主桁前端最大竖向位移

类 别 主桁1（边桁） 主桁2（中桁） 主桁3（中桁） 工 况 1 9.61 17.75 17.72 工 况 2 58.89 40.85 40.80 58.97 主桁4（边桁） 9.58 注：位移以向下为正，单位㎜。

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表5.4-6 工况2立柱、钢带及横联最大轴力及应力

类 别 主桁1 主桁2 主桁3 立 柱 轴力 1529 1107 1106 应力 222.6 161.1 161.0 斜拉钢带 轴力 -1081.5 -782.2 -781.3 应力 -169.0 -122.2 -122.1 门架横联 轴力 0 0 应力 0 0 主桁4 1530 222.7 -1083.5 -169.3 注：轴力以受压为正，单位kN，应力单位MPa。 1＃ 198 2＃ 189 167 3＃ 表5.4-7 工况2主桁主梁与横梁最大应力汇总

类别 主梁1 主梁2 4＃ 上缘 下缘 上缘 下缘 上缘 下缘 上缘 下缘 -153 -143 68.9 -23.8 -27.2 72.4 122 -80.3 -17.2 58.6 197 197 104 98.4 -57.0 -126 前上横梁1 -94.5 94.5 -29.7 29.7 -29.9 29.9 -94.5 94.5 前上横梁2 -196 后上横梁1 -196 后上横梁2 -104 196 -79.0 79.0 -79.1 79.1 -197 196 -77.0 77.0 -77.1 77.1 -197 104 -25.1 25.1 -25.1 25.1 -104 5.1 -5.1 锚固横梁1 -16.9 16.9 -5.1 5.1 -17.0 17.0 锚固横梁2 -25.1 25.1 -2.3 2.3 -2.3 2.3 -25.2 25.2 注：1.主梁的1＃～4＃分别后锚固点、前支点、与后横梁1相交点和前吊点；横梁的1＃～4＃分别后与主梁相交点。 2.应力以受压为正，单位为MPa。

从表5.4-5可知：支架节点的最大挠度为58.89㎜，其挠跨比58.89/10000=1/169，大于1/300,变形不满足规范要求。

从表5.3-7可知：主梁1单元受力最不利处位于后锚点处，其最大压应力为198MPa，主梁2单元受力最不利处位于前支点处，其最大压应力为167MPa，所有横梁单元受力最大为197MPa，以上应力均小于A3钢的1.4［σW］=203 MPa(规范规定：临时性结构在组合Ⅴ的［σW］可提高1.4倍),结构受力满足规范要求但安全系数不高。

压杆稳定性检算 5.5主桁整体稳定性计算

5.6吊杆检算及挂篮前端预抬量计算 6 结论及说明

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9gxh.html