挂篮设计计算书（详细）

挂篮设计计算书

一、工程概况：

XX主桥为（30m+50m+30m）三跨预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长110m。 本桥桥面全宽26m，分两幅，中央分隔带2米，每幅桥采用单箱单室断面，箱梁顶板宽12.65米，底板宽7.0米，箱梁顶面设2%单项横坡。墩顶0号梁段长10.0米，四个“T构”的悬臂各分为5对梁段，累计悬臂总长76米。

本次设计的挂篮为全新设计，承受荷载100KN，最大节段长度4.0m，共计有4套8个头。

二、挂蓝主要组成结构：

1、主桁系统：横向由两片贝雷片组成一片主桁，一个头共两片主桁组成； 2、前、后上横梁：由型钢和钢板构成。 3、内、外模系统：由内、外模板及其支架组成；

4、底模平台及其吊挂系统：由前下横梁、后下横梁、纵梁和底模组成的底模平台和其前、后吊挂锚固系统组成；

5、平衡及锚固系统：由锚固构件、滚轴等组成，以便挂篮在灌注砼和空载行走时，具有必要的稳定性。

7、走行系统：由P43轨道、锚固构件及预埋件组成。 具体请详见挂蓝总布置图

三、计算工况：

节段施工一般分为以下步骤： ①挂篮空载走行就位。 ②立模。③绑扎钢筋并浇注混凝土。④混凝土养生达到设计强度后，按设计顺序张拉预应力钢筋或钢束，拆模。步骤①和步骤③为施工最不利， 故根据设计图的要求及挂蓝的施工工序，挂篮计算共分以下3个计算工况：

工况1，施工2#节段时，梁长L=3.5m，砼重900KN； 工况2，施工4#节段时，梁长L=4.0m，砼重950KN； 工况3，挂篮走行，挂篮只承受模板及施工荷载。

四、设计相关说明：

4.1、设计相关参数

1、材料容重：

钢筋混凝土 26.5kN／m3，钢材 78.5kN／m3 2、材料的弹性模量：

Q235钢材 2.1×105 MPa； Q345钢材 2.1×105 MPa； 精轧螺纹钢筋 2.0×105 MPa； 3、本设计容许应力

Q235钢 ［σ］=170MPa ［τ］=100MPa

节点销子的孔壁承压容许应力［σbs ］=210MPa Q345钢 ［σ］=270MPa ［τ］=120MPa

节点销子的孔壁承压容许应力［σbs ］=300MPa

45号钢 ［σ］=210MPa ［τ］=125MPa

精轧螺纹钢筋按现场提供的钢筋容许应力计：本挂蓝［σ］=785MPa 4、挂蓝质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.3-0.5G，挂蓝总重控制

在设计限重之内。

4.2、荷载说明：

1、混凝土自重：取26.5KN/m3 ,并考虑1.05的增大系数； 2、浇筑砼时的冲击系数1.1； 3、施工荷载：2.0KN/m2；

4、模板及支架荷载：内模及底模1.5KN/m2，外模及排架4.0KN/m2； 5、挂篮主桁、上下横梁及下纵梁自重按均布力加在各自构件上计算； 6、挂篮走行时的动力系数取1.2。

4.3、荷载组合：

1、荷载组合Ⅰ：混凝土重量+冲击附加荷载+挂篮自重+人群和施工机具重；

2、荷载组合Ⅱ：混凝土重量+挂篮自重

3、荷载组合Ⅲ：混凝土重量+挂篮自重+人群和施工机具重； 4、荷载组合Ⅳ：挂篮自重+走行动力附加荷载；

一般情况下，荷载组合Ⅰ～Ⅱ用于挂篮主承重系统强度和稳定性计算；荷载组Ⅲ用于刚度计算，荷载组合Ⅳ用于挂篮空载走行验算。

本挂蓝强度、稳定性和刚度验算均按荷载组合Ⅰ来计算（由于挂蓝浇注状态时，风荷载对其影响较小，荷载组合Ⅰ为不利）。荷载组合Ⅳ用于挂篮空载走行验算。

4.4、挂篮结构材料

挂蓝除主桁架为16Mn钢、吊杆、锚筋为精轧螺纹钢筋外，销子材料为45号钢，其余材料一般为A3钢。

4.5、设计依据

1、《钢结构设计规范》（GB 50017－2003） 2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000） 3、《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86） 4、上洞高架桥主桥设计图纸

5、《装配式公路钢桥多用途使用手册》

五、挂蓝计算：

5.1、下纵梁线性荷载

箱梁断面砼分块图示如下：

ABCBCA

荷载计算表（不考虑桥面2%坡度，按较高一侧计算）

构件名称 各砼区域下构件数量 构件所在砼区域编号 每个构件下纵梁A 2 A 1.41 1.10 3.50 1.46 1.41 1.10 4.00 1.46 0.28 0.57 0.85

下纵梁B 3 B 0.27 2.08 3.50 1.83 0.27 1.65 4.00 1.46 0.05 0.04 0.09 下纵梁C 7 C 0.77 4.35 3.50 1.65 0.77 3.79 4.00 1.44 0.15 0.31 0.46 工况一 从属宽度m (3.5m长) 从属面积m2 加载长度m 线荷载t/m 每个构件 砼荷载 工况二 从属宽度m (4.0m长) 从属面积m2 加载长度m 线荷载t/m 施工线荷载(t/m) 模板线荷载(t/m) 施工+模板荷载t/m)作用长度4.2m 5.2、风荷载

本挂蓝在小于六级风时，可进行正常工作，当外界风力在六级以上时，挂蓝需做好防风措施，安装好滑道锚固、后锚固及后短吊带等挂蓝固定设施，在必要时可拉设缆风。所以挂蓝浇注混凝土状态及挂蓝走行状态均按最大六级风计算。

V26级风力时，风速约13.8m/s，K1=0.9，K2=1.0，K3 =1.0，W0?

1.613.82W?K1K2K3W0?0.9?1.0?1.0??107Pa

1.61、挂蓝工作状态时侧向风荷载

挂篮上部结构侧向的受风面积按12.0?1.5?0.5?9.0m2计，下部结构侧向的受风面积按4.2?3.2?13.44m2计

上部结构：P上?AW?9.0?0.107?0.96KN 下部结构：P下?AW?13.44?0.107?1.44KN

2、挂蓝工作状态时竖向风荷载

挂篮受风面积按12.65?4.5?56.9m2计，

P?AW?56.9?0.107?6.1KN 风荷载可按每种工况的荷载组合加载。

5.3、建模计算

采用SAP2000有限元分析软件对挂篮结构进行建模、约束边界条件、加载。

挂篮悬浇时模型

5.4、计算结果及结果分析

1、内力图（以第二种工况荷载组合Ⅰ示出）

轴力图

弯矩图

剪力图

2、内力表及内力结果分析表

所有工况，其计算结果均由SAP2000得出，并在EXCELL中做出结果分析，形成表格形式，分析结果见表一、受力计算结果表，表二、内力分析结果表

3、 表格说明

（1）贝雷片桁架杆件计算

贝雷片桁架杆按轴心受压或轴心受拉杆件计算 强度验算：??N???? An稳定性验算：??N???? （一般由此验算控制） ?A贝雷片桁架在横桥向一般布置两片，两片间设置连接。桁架杆件一般为格构式双肢组合构件，构件计算长度取构件的几何长度（节点中心间距离），构件长细比按规范中规定计算，稳定系数根据构件长细比、钢材屈服强度和截面分类查表取得。

从表2中可知，竖杆最大压力达到28.4t，最大压力在前支座处。因此该处的贝雷片竖杆须加固，在该处加上2[10（Q235b材质）。加固后的竖杆承载能力为： [N]??(A1[?1]?A2[?2])?0.818?(9.51?270?25.49?170)?10?2?56.45t,满足受力要求。

（2）挂蓝前上横梁、前下横梁、后上横梁、后下横梁计算 梁体按受弯构件进行计算 抗弯强度验算：??抗剪强度验算：??Mx???? ?xWnxVS???? Itw折算应力：?2?3?2????

挂蓝下纵梁上布置底模板，前上横梁、前下横梁、后上横梁、后下横梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比均满足规范中规定限值，所以在本挂蓝计算中未计算梁体构件的整体稳定。 为满足局部稳定要求，在梁的支座处及集中荷载比较大的地方均设置了支承加劲肋。

（3）吊杆及锚筋计算 抗拉计算 ??N???? A（4）刚度计算说明

本计算按荷载组合Ⅰ计算，此计算偏于安全。

在浇注混凝土状态时，计算模型中挂蓝整体变形最大位置一般在前上横梁的跨中位置。在现场施工此计算节段， 调整下平台标高时，可适当进行预抬高。

在挂蓝空载走行时，计算模型中挂蓝整体变形最大位置一般在后下横梁的跨中位置。就单根构件来说，所查结果均满足要求（一般简支梁结构变形不超过L/400）。

挂蓝计算表(一) 工况一 件 弯矩（t.m） 弦杆 贝雷片桁架 斜杆 竖杆 前上横梁 前下横梁 后上横梁 后下横梁 下纵梁A 下纵梁B 下纵梁C 前吊带一 前吊带二 前吊带三 后长吊带 后短吊带 后锚固（或后支座） 前支座 6.9 11.4 8 16.8 6 5.1 5.6 剪力(t) 23.3 15.9 8.7 19.4 4.6 3.8 4.3 轴力(t) 65.6 16.5 28.3 0.70 13.90 22.60 2.20 34.60 40.6 87.3 弯矩（t.m） 7.4 11.4 8.5 17.1 6.2 4.3 5.2 工况二 剪力(t) 23.4 15.7 9.2 18.8 5.2 3.6 4.3 轴力(t) 64.9 16.5 28.4 0.90 14.10 22.70 2.30 34.40 41.1 88.3 工况四(仅列出最不利杆件受力) 弯矩（t.m） 36.3 36.6 剪力(t) 20.2 10.9 21.4 43.1 轴力(t) 浇注混凝土时,挂蓝最大变形为挂篮变形 52mm(向下),出现在前下横梁跨中,可通过调节吊带来调整变形。 浇注混凝土时,挂蓝最大变形为51mm(向下),出现在前下横梁跨中,可通过调节吊带来调整变形。 走行时,挂蓝最大变形为70mm(向下),出现在后下横梁跨中。 挂蓝强度检算

截面 构件 (cm2) 弦杆+加强弦杆 贝雷片桁斜杆 架 竖杆 前上横梁 前下横梁 后上横梁 后下横梁 下纵梁A 下纵梁B 下纵梁C I8 2[32b 2[32b 2I40b 2I40b 2[20b 2[20b 2[20b 9.53 110.2 110.2 188.2 188.2 65.6 65.6 65.6 2 2 2.5 2.5 1.8 1.8 1.8 99 16288 16288 45560 45560 3828 3828 3828 12.8 24.8 1018 1018 2278 2278 383 383 383 4.9 3.21 1.18 605 605 1342 1342 229.4 229.4 229.4 63 0.818 7.4 11.4 36.3 36.6 6.2 5.1 5.6 23.4 15.9 20.2 19.4 5.2 3.8 4.3 28.4 298.01 72.69 111.98 159.35 160.67 161.96 133.23 146.29 270 170 170 170 170 170 170 170 43.458 29.529 23.8 22.858 17.312 12.651 14.316 125 100 100 100 100 100 100 100 298.01 104.64 123.11 164.60 165.47 164.72 135.02 148.38 销轴抗剪 b a υ 抗拉σ [σ] 承压σ [σ] τ 前吊带一 前吊带二 前吊带三 后长吊带 后短吊带 后锚固（或后支座） 前支座 后支座（挂蓝走行时） □140x24 □140x24 □140x24 □140x24 2υ32精轧螺纹钢筋 3υ32精轧螺纹钢筋 21.36 21.36 21.36 21.36 14.14 42.42 50 50 50 50 0.9 14.1 22.7 2.3 34.6 41.1 88.3 21.4 4.21 66.01 106.27 10.77 244.70 96.89 270 270 270 270 785 785 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 [τ] 满足要求 270 170 170 170 170 170 170 170 不满足，重选 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 I8 9.53 99 12.8 24.8 4.9 3.21 1.18 89 0.66 16.5 173.14 270 125 173.14 270 满足要求 2x2[10 ][a=80 50.96 793.2 51.2 158.8 188 3.9453 1.002 70 0.809 截面面积b IX IY Wx Wy ix iy Sx L υ 弯矩（t.m） (t) (t) 65.6 σ 128.73 270 最不利受力 剪力轴力正应力[σ] τ 125 应力表(MPa) 剪应力[τ] σ 128.73 270 满足要求 折算应力[σ] 结果

六：主桁抗倾覆计算

1、计算简图如下：

NmNp

2、浇注砼时的抗倾覆计算

根据计算结果：主桁后锚结构在浇注第4#段砼时锚力最大，每片主桁产生后锚拉力为41.1t，也即倾覆弯矩M?Npl1?Nml2?41.1?3.8?156.2tm

后锚共设3根Φ32精轧螺纹筋，其抗力达到Nu?63.1?3?189.3t 抗倾覆弯矩Mu?Nul2?189.3?3.8?719.3m 抗倾覆系数为K?Mu?4.6?2，满足规范要求。 M3、挂篮走行时的抗倾覆计算

根据走行工况计算结果：主桁后锚力按最不利考虑为21.4t，也即倾覆弯矩

M?Npl1?21.4?3?64.2tm

走行后锚至少2根Φ32精轧螺纹筋，其抗力达到Nu?126.2t 抗倾覆弯矩Mu?Nul2?126.2?3.0?378.6tm 抗倾覆系数为K?Mu?3.0?2，满足规范要求。 M七、结论

综上所述，本套挂篮能满足本桥悬浇梁段的施工要求，可用于本桥施工。

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