1、K28+790.00普古溝大橋懸臂施工箱梁（改造）掛籃計算書 2014-12-21一、工程簡介本橋主跨為(90+160+90)m預應力混凝土連續剛構橋，箱梁為單箱單室斷面。箱梁頂面寬度為9m，底面寬度6m。箱梁根部高10m，跨中梁高3.5m。分段長度分別為3m、3.5m、4.5m三種，梁段最大階塊重量為182.6噸（1#段）。掛籃構造：掛籃由菱形桁架、底模平臺、走行系統、錨固系統、模板系統及吊掛調整系統等組成。掛籃設計構思：掛籃懸澆施工時，混凝土、鋼筋、模板等載荷通過吊掛系統，吊掛于菱形主桁架前端的上橫梁和錨固系統，錨固于后一節段梁體的底板上。掛籃菱形桁架支承于后節段主梁的腹板上。主桁架尾部通

2、過后錨固系統錨固于主梁頂板以平衡混凝土、模板等產生的傾覆力矩。掛籃行走時，尾端通過反扣裝置倒扣于軌道梁上，軌道梁通過預埋豎向精軋螺紋鋼筋與梁體錨固，以平衡掛籃走行時由掛籃自重及走行荷載產生的傾覆力矩。本掛籃系統與模板系統一起走行。二、設計依據 1、箱梁施工圖（中國水電顧問集團成都勘測設計研究院）PDF版； 2、公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000； 3、建筑施工手冊第三版，第一冊、第四冊； 4、路橋施工計算手冊；機械設計手冊 5、建筑結構荷載規范GB50009-2012。 6、鐵路橋梁鋼結構設計規范 所用工具如下： AutoCAD 2012soildworks 2012SMSolver

3、V2.0section鋼結構SMPMidas Gen v6.3.2三、設計說明 1、掛籃模板按1#、21#節段設計，并可用于2#-20#現澆段施工。滿足其它節段要求，選擇最不利節段進行設計和驗算即1#段。 2、主桁：由菱形桁架、前上橫梁、后上橫梁和抗風穩定系統組成。菱形桁架是掛籃的主要承重結構，由槽鋼和綴板焊成格構式構件，采用栓接的方式連接。前上橫梁采用雙45#b工字鋼，后上橫梁采用桁架形式，與主菱形架銷軸聯接。 3、底模：由前下橫梁、后下橫梁、縱梁和底模板組成。前下橫梁和后下橫梁均采用雙45#b工字鋼，縱梁采用單25#b工字鋼。吊桿采用PSB830 D32精軋螺紋鋼。4、走行系統：由后勾板、

4、走行油缸和前支座等組成。松開后錨固，后勾板反扣在軌道上緣，前支座通過高強螺栓固定在主桁架上，前支座下部限位在軌道上，走行油缸推動掛籃整體移動。掛籃的傾覆力由后勾板傳到軌道來平衡，設計抗傾覆系數2.0。內模落于內部滑梁上，用手動葫蘆牽引就位。 5、后錨系統：由后錨固扁擔梁、錨桿等組成。設計抗傾覆系數2.0。 6、菱形掛籃其主桁架與底模橫梁通過D32精軋螺紋吊掛連接，傳力明確，故計算時針對其各部件進行。主要有：主桁架、底模縱梁、前上橫梁、前下橫梁、后下橫梁（走行狀態）、錨固系統、走行系統、吊掛系統。 7、計算工況工況一：掛籃懸澆混凝土，按最大節塊重。 工況二：掛籃走行，主要考慮掛籃自重、風力及允許

5、不同步產生的影響。 8、根據不同工況進行荷載組合計算。 荷載組合:混凝土重量動力附加荷載掛籃自重施工人員和施工機具重 荷載組合：混凝土重量掛籃自重混凝土偏載施工人員和施工機具重 荷載組合：混凝土重量掛籃自重風載 荷載組合：混凝土重量掛籃自重施工人員和施工機具重 荷載組合：掛籃自重風載運動不同步荷載荷載組合用于菱形桁架強度和穩定性計算；荷載組合用于剛度驗算；荷載組合用于掛籃走行驗算。四、掛籃計算參數1、施工行走時的抗傾覆安全系數2錨固系統的安全系數22、箱梁荷載：最重節塊（1#塊）重量為182.6t，取1826KN3、施工人員及材料等施工荷載：2.5Kpa9×3×2.5=67

6、.5KN4、掛籃自重：39.4噸，取394KN。側、內、底模板自重：16.3噸+7.5噸+3.2噸=27噸，取270KN。5、掛籃錨固精軋螺紋鋼筋和吊掛用精軋螺紋鋼筋均采用級鋼筋，銷軸全部用40Cr45#鋼，主要受力連接均用高強螺栓。PSB830精軋螺紋鋼材料分項系數C=1.20,即1030/1.2=858Mpa.6、 、砼自重GC26.5kN/m3；、鋼彈性模量Es2.1×105MPa；、材料強度設計值：Q235鋼 w=145Mp，=85MpaQ345 鋼 =210Mp =146Mpa 7、掛籃結構設計簡圖：9、其它各分部重量取值（合計值）：側模板：16.3t 內模板：7.5t 底

7、模板：3.2t縱 梁：4t 前后下橫梁自重： 6.4t 內外滑梁：4.2t內模支架：2.5t 五、計算1、主桁荷載 強度計算時，取全部載荷的和為計算值。根據菱形桁架的受力分析，每個菱形架及底板錨固承受總荷載的二分之一，即:根據建筑結構荷載規范GB50009-2012之規定, 荷載組合為：P=（1.2X(1826+441)+1.4X67.5）/2x1.161618KN（側模內模底模自重+縱梁+前后下橫梁+內模支架+內外滑梁441KN）底板受力作用長度3米則：Q=P/L=1618/3540KN/m=540N/mm2、主桁受力簡圖3、主桁受力分析與計算：桿端內力值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿

8、端 2 - - 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩- 1 -909098.202 0.00000000 0.00000000 -909098.202 0.00000000 0.00000000 2 -687553.262 0.00000000 0.00000000 -687553.262 0.00000000 0.00000000 3 909098.202 0.00000000 0.00000000 909098.202 0.00000000 0.00000000 4 -1080743.53 0.00000000 0.00000000 -1080743.53 0.00000000 0.

9、00000000 5 1139819.73 0.00000000 0.00000000 1139819.73 0.00000000 0.00000000 6 584420.272 0.00000000 0.00000000 584420.272 0.00000000 0.00000000 7 -148220.939 1041456.03 0.00000000 82345.7365 -578589.867 0.00000000-反力計算約束反力值 ( 乘子 = 1)- 結點約束反力 合力 支 座 - - 結 點 水平 豎直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 -687553.26

10、2 0.00000000 687553.262 -90.0000000 0.00000000 2 -0.00000019 1271973.53 0.00000000 1271973.53 90.0000000 0.00000000 6 -0.56596016 1051950.62 0.00000000 1051950.62 90.0000308 0.00000000-通過受力分析計算得，各主桁桿件受力為：N1=-909KN；N2=-688KN；N3=909KN；N4=-1081KNN5=1140KN；Fmax=-1081KN（N4）；Fmax=1140KN（N5）由上面分析可知：N4=-108

11、1KN為桁架桿件中所受最大壓力N5= 1140KN為桁架桿件中所受最大拉力4、主桁架強度校核：主桁架桿件截面為36#b槽鋼雙拼結構，材質為Q235B，槽鋼截面性質見下： 所受應力：=Nmax/A=1140×1000/（6811*2） =83.7N/mm2 < f=215 N/mm2注: 根據鋼結構設計規范查得Q235在厚度小于等于16mm時的抗拉強度設計值取用215 Mpa,為保守取值。所以主桁架桿件強度滿足要求。桿件6為吊帶，PSB830精軋螺紋鋼1030/1.2=858MPa，根據輸出表格查得所受軸力為584.4KN，所受應力為：=N/A=584.4×1000/（

12、804.2mm2×6/2） 242.2N/mm2 < 858Mpa 安全系數：858/242.23.5 所以前橫梁吊帶設計強度滿足要求。 5、壓桿穩定性校核： 受壓桿件中桿件4最長，反受軸力最大，故只對桿件4進行穩定驗算 根據鋼結構設計規范可知壓桿在兩個方向均為b類構件?；剞D半徑i112=l/i=1×6657/112=59.4<150 折減系數=0.757虛軸方向換算ox=59.6<150其截面正應力=Pmax/（·A）=1081000N/（0.757×6811mm2×2）=104.8N/mm2<f=215 N/mm2結

13、論：則桿件4在兩個方向均滿足設計要求綜合，主桁架中的所有壓桿均滿足穩定性要求，故桁架穩定性滿足要求。6、主桁架后錨固力驗算：NA后=688KN，抗傾覆系數取2，所需錨固力不小于2NA后=1376KN。后錨固點4根D32精軋鋼錨固，其錨固力為：F=858×4×804.2(截面積)=2760KN>1376KN所以每肢桁架采用4個D32精軋螺紋鋼錨固，掛籃整體傾覆滿足要求，安全系數4.0。7、走行反扣力驗算：走行時，掛籃主要受力為掛籃自重及模板重（還有不同步荷載、沖擊荷載等） G=1.2X441+1.4X67.5624單片主桁架承受力：624/（2*2）=156KN，(注:

14、 走行時底板自重由前吊點和中橫梁兩個吊點共同承受)此時計算假定桁架是個剛體。根據力矩平衡原理，得到如下。所需后錨固力：F156*5600/4760183.5KN走行抗傾覆系數取2，則錨固力應不小于183.5X2=367KN后勾板本身為剛體，與主菱形架連接采用12枚M24-8.8級高強螺栓，螺栓桿的抗拉強度不小于 800MPa,：=Qmax/12A=367000/(353（螺桿應力面積）*12) =86.6N/mm2<=800Mpa所以走行所需的反扣力滿足要求。8、主桁架連接用銷軸強度驗算：銷軸為40Cr，直徑100mm，剪切許用應力 =300Mpa,因為直徑偏大，故取300而不是400=

15、300/1.732=173.2 Mpa所以，剪切應力=Qmax/2A=1140000/(2×502×3.14) =72.6N/mm2<=173.2Mpa 主桁架連接用銷軸強度滿足使用。9、底板縱梁強度驗算：1）腹板下縱梁：底板縱梁長度5.7米(吊點長度)，用料為截面為25#b工字鋼，材質為Q235B。腹板下縱梁按1#梁段計算。1#梁段節段長3m，兩端截面高度分別為9.7m和9.3m，箱梁腹板厚0.75m，腹板每側荷載由4根底縱梁承擔，縱梁間距為0.22m。強度驗算：腹板處混凝土線荷載為：傾倒和振搗混凝土產生的荷載： 1#塊每根腹板下縱梁的荷載為：/mMmax=0.12

16、5×q×L2=0.125×(59.2×1000/5700)×57002=42180000N·mm25#b工字鋼截面特性如下：=42180000/423000=99.72N/mm2<215MPa 強度滿足要求撓度驗算：= (5-24×0.252)×Q×L4/384×E×I=3.5×（59200/5700）×57004/(384×2.06×105x52777495最大慣性矩×2)= 4.6mm 撓度滿足要求 腹板下縱梁滿足使用2）底板

17、下縱梁：底板縱梁長度5.7米(吊點長度)，用料為截面為25#b工字鋼，材質為Q235B。腹板下縱梁按1#梁段計算。1#梁段節段長3m，兩端截面高度分別為1.2m和0.93m，箱梁底板寬4.5m，底板荷載由7根底縱梁承擔，縱梁間距為0.6m。強度驗算：底板處混凝土線荷載為：傾倒和振搗混凝土產生的荷載；1#塊每根底板下縱梁的荷載為：Mmax=0.125×q×L2=0.125×33.6x1000/5700×57002=23940000N·mm=23940000/419750=57N/mm2<215MPa 強度滿足要求撓度驗算：= (5-24&#

18、215;0.252)×Q×L4/384×E×I=3.5×（33.6x1000/5700）×57004/(384×2.06×105x52777495最大慣性矩×2)= 2.6mm底板縱梁滿足要求。注：底縱梁與底板前后橫梁裝配時需對下圖中紅圈部位進行加固，否則以上計算無效。9、后下橫梁的驗算 工作狀態：底板前后橫梁用料一致為45#b工字鋼雙拼結構，材質為Q235B。設置6個吊點，依據圖紙建模如下： F1 F2 F3 F2 F1翼板處混凝土線荷載為：q1=(A=0.5)x3/3x26x1.2 x1.05=16.

19、4KN/m模板重量按1.5kN/m2計，模板荷載為：人群及機具荷載為：傾倒和振搗混凝土產生的荷載；F1q翼板（16.4+2.7+5.3+8.4）x0.642=21.1KN/mF2q腹板x 0.6236.6KN/m x0.642=151.9KN/mF3q底板x 0.6234.9KN/m x0.642=150.8KN/m后下橫梁承受總重的64.2%后下橫梁自重 G=3.2N/mm Smsolver力學分析軟件報表如下：內力計算桿端內力值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩- 1 0.00000000 15097.0500 0.0000000

20、0 0.00000000 -15097.0500 0.00000000 2 0.00000000 154102.550 0.00000001 0.00000000 -154102.550 0.00000001 3 0.00000000 211120.000 0.00000004 0.00000000 -211120.000 -0.00000004 4 0.00000000 154102.550 0.00000001 0.00000000 -154102.550 0.00000001 5 0.00000000 15097.0500 0.00000000 0.00000000 -15097.050

21、0 0.00000000-反力計算約束反力值 ( 乘子 = 1)- 結點約束反力 合力 支 座 - - 結 點 水平 豎直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 15097.0500 0.00000000 15097.0500 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 15097.0500 0.00000000 15097.0500 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 169199.600 -0.00000001 169199.600 90.0000000 -0.00000001 3 0.00000000 365222

22、.550 -0.00000004 365222.550 90.0000000 -0.00000004 4 0.00000000 365222.550 -0.00000005 365222.550 90.0000000 -0.00000005 5 0.00000000 169199.600 0.00000001 169199.600 90.0000000 0.00000001- 得到最大彎矩為147784000N/mm245#b工字鋼截面特性如下：則 =147784000/(1500000x2)=49.3N/mm2<215MPa 底板后橫梁工作狀態滿足要求底板橫梁在掛籃空載行走狀態只承受底

23、模板、底板縱梁及橫梁自重，采用倒鏈吊掛。吊點設置在兩端間距10.22米,自重為44.6/2=22.3=223KN,考慮人員機具、防護按F=67.5KN計算。粗略算集中載荷：最大彎矩: Mmax=0.125×F×L =0.125x290.5x1000x10220 = 371113750N·m = 371113750/(1500000x2)=123.7N/mm2 <215MPa 強度滿足要求10、底板后錨固的驗算：底板后錨固采用6根牌號PSB830精軋螺紋鋼直徑D32作為吊桿，其截面積為804.2mm2抗拉強度858MPa（已除以材料分項系數），由后下橫梁的報表

24、可知6個支點的反力合力為1370KN，實際的后反扣錨固力：F=858MPa×804.2mm2×6=4140KN>1370KN 安全系數為：3.02后錨固精軋螺紋鋼抗拉強度滿足要求。11、位移計算：取消系數，重新建模，結構形式不變，載荷P=（1826+441+67.5）/2x1.161354KN底板受力作用長度3米則：Q=P/L=1354/3=451KN/m=451N/mm 得到報表如下：桿端位移值 ( 乘子 = 1) - 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 u -水平位移 v -豎直位移 -轉角 u -水平位移 v -豎直位移 -轉角- 1 1.80868632 0.

25、00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 2 0.00000000 0.00000000 -0.00170999 6.15595878 -1.03455683 -0.00170999 3 6.15595878 -1.03455683 -0.00310938 8.28382504 -18.4471102 -0.00310938 4 8.28382504 -18.4471102 -0.00300374 0.00000000 0.00000000 -0.00300374 5 1.80868632 0.00000000 -0.00057765 6.15595878 -1.03455683 -0.00057765 6 2.62541908 -18.4471102 -0.00040825 8.28382504 -18.4471102 -0.00040825 7 0.00000000 0.00000000 -0.00329425 2.62541908 -18.4471102 -0.00329402-報表可知菱形架最大位移為18.45mm（桿件4）。七、結論綜上，掛籃用料