天津特大橋菱形掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算附圖

1、60+100+60m菱形掛籃計(jì)算說(shuō)明書(shū)目錄第1章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明31.1 設(shè)計(jì)依據(jù)31.2 工程概況31.3 掛籃設(shè)計(jì)31.3.1 主要技術(shù)參數(shù)31.3.2 掛籃構(gòu)造41.3.3 掛籃計(jì)算設(shè)計(jì)荷載及組合41.3.4 內(nèi)力符號(hào)規(guī)定5第2章 掛籃底托系統(tǒng)計(jì)算62.1底托系統(tǒng)計(jì)算6主縱梁的計(jì)算（腹板）6次縱梁的計(jì)算（底板）82.1.3 底托梁計(jì)算9吊帶（桿）計(jì)算：12后托梁行走工況142.2前橫梁計(jì)算15澆筑狀態(tài)前橫梁計(jì)算（按4#梁段計(jì)算）152.22行走狀態(tài)前橫梁計(jì)算162.3掛籃主桁架計(jì)算17后錨系統(tǒng)的抗傾覆安全計(jì)算17主構(gòu)架各桿算192.3.3 銷(xiāo)軸計(jì)算20掛籃空載行走時(shí)受力計(jì)算21側(cè)面吊架的計(jì)

2、算22主構(gòu)架點(diǎn)板焊縫強(qiáng)度計(jì)算26豎桿軸心受壓穩(wěn)定性計(jì)算27第1章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1、無(wú)砟軌道(60+100+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁圖紙，圖號(hào)：通橋（2008）2368A-2、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-2000；3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-88；4、起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB3811-88；5、鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范TB10203-2002； 1.2 工程概況主橋橋跨組成為60+100+60m的單箱單室連續(xù)梁。箱梁頂寬12m，翼緣板長(zhǎng)2.65m，支點(diǎn)處梁高7.85m，跨中梁高4.850m，梁高及底板厚按二次拋物線變化。腹板厚100cm（支點(diǎn)）至60cm折線變化，底板厚度為120

3、cm（支點(diǎn)）至40cm按直線線性變化，頂板厚度40cm。 0#塊梁段長(zhǎng)度為14m，合攏段長(zhǎng)度為2.0m,邊跨直線段長(zhǎng)度為9.75m；掛籃懸臂澆注箱梁最重塊段為4#塊，其重量為159噸，第一塊重為157噸。該特大橋箱梁懸臂澆注段采用菱形掛籃施工。1.3 掛籃設(shè)計(jì) 主要技術(shù)參數(shù)砼自重GC26kN/m3；、鋼彈性模量Es2.1105MPa；、材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：Q235鋼 =140Mp，w=145Mp，=85MpQ345鋼 =200N/mm2，w=210Mp，=120 N/mm2 掛籃構(gòu)造掛籃為菱形掛籃，由236a普通熱軋槽鋼組成的方形截面桿件構(gòu)成，前橫梁由雙HN500*200*10*16型鋼組成，底籃

4、前托梁由2I36a普通熱軋槽鋼組成，底籃后托梁由2I36a普通熱軋槽鋼組成，底籃腹板下縱梁為HN400*200*8*13型鋼，吊桿采用32精軋螺紋鋼，吊帶采用25mm的鋼帶（Q345B）。主桁系統(tǒng)重13.5t、前橫梁3.9t，行走系統(tǒng)重5.5t、底籃14.5t（包括底模重）、側(cè)模重16.9t、內(nèi)模系統(tǒng)重5.07t、端模重0.5t（估算），外側(cè)模吊提梁、吊桿及其他吊具重5.74t，整個(gè)掛籃系統(tǒng)重65.61t。 掛籃計(jì)算設(shè)計(jì)荷載及組合 、荷載系數(shù)混凝土澆筑時(shí)超灌系數(shù)：1.05；掛籃空載行走時(shí)的沖擊系數(shù)1.3；預(yù)壓最大載荷系數(shù)1.3、主要設(shè)計(jì)參數(shù)：允許最大變形（含吊桿或吊帶變形的總和）：20mm；澆

5、筑混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0。、作用于掛籃主桁的荷載箱梁荷載：箱梁荷載取1#塊計(jì)算。1#塊段長(zhǎng)度為2.7m，按140t計(jì)算載荷；施工機(jī)具及人群荷載：2.5kN/m2；、荷載組合掛籃澆注混凝土?xí)r強(qiáng)度計(jì)算：掛籃自重+砼重+施工機(jī)具及人群荷載澆注混凝土剛度計(jì)算：砼重量+掛籃自重掛籃前進(jìn)時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算：掛籃自重+沖擊荷載（0.3*掛籃自重）說(shuō)明，為提高安全性，剛度計(jì)算時(shí)的荷載按強(qiáng)度的荷載計(jì)算。 內(nèi)力符號(hào)規(guī)定軸力：拉力為正，壓力為負(fù)；應(yīng)力：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；其它內(nèi)力規(guī)定同結(jié)構(gòu)力學(xué)的規(guī)定第2章 掛籃底托系統(tǒng)計(jì)算2.1底托系統(tǒng)計(jì)算1#塊梁段長(zhǎng)度為2.5m，重量為154.778t，4#塊梁

6、長(zhǎng)3.0m，重量為159.625噸。主縱梁的計(jì)算（腹板）箱梁梁段兩端高度分別為7.193m和6.895m，主縱梁間腹板寬1.0m（每邊由4片主縱梁承受），主縱梁間距為0.2m，模板重量按1.46kN/m2計(jì)，模板荷載為：人群及機(jī)具荷載為：傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載；第1塊兩端混凝土線性荷載分別為： 1#塊每根腹板下主縱梁的荷載為：主縱梁的受力及計(jì)算模型如圖2-1、2-2所示。1#塊支點(diǎn)反力分別為：RA=99852.69N（99852.69/155594.9764）RB=55712.28N（1-6436）跨中彎矩為： 圖2-1（1#塊） 圖2-2（1#塊彎矩圖）底縱梁選用HN400200813，

7、查表知其截面特性參數(shù)為：應(yīng)力為：f=145N/mm2 ,滿足要求。 根據(jù)上述模型計(jì)算結(jié)果可得，縱梁在荷載作用下產(chǎn)生的最大豎向撓度為：4930/400=12.33mm由以上計(jì)算可知，腹板下主縱梁的強(qiáng)度和剛度均滿足要求。次縱梁的計(jì)算（底板）次縱梁按4#梁段計(jì)算。計(jì)算混凝土厚度0.963m0.907m，底板荷載由6根縱梁承擔(dān)。底板混凝土荷載： 模板重量按1kN/m2計(jì)，模板荷載為：人群及機(jī)具荷載：傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：每根底板下縱梁的荷載為： 計(jì)算模型如圖所示：圖1 底板下縱梁受力計(jì)算圖支點(diǎn)反力分別為RA=34.053.01（1.37+3.01x0.5）/4.93=59.55kNRB=34.0

8、53.01（0.55+3.01x0.5）/4.93=42.55kN最大彎矩底縱梁選用HN400200813，查表知其截面特性參數(shù)為： 強(qiáng)度計(jì)算： 剛度計(jì)算：由以上計(jì)算可知，底板下縱梁強(qiáng)度和剛度均滿足要求。2.1.3 底托梁計(jì)算后托梁澆注狀態(tài)（按4#梁段計(jì)算）,由底板下縱梁的計(jì)算可知，支座反力RA=59.55KN , RA=42.55KN，。因此前托梁承擔(dān)底部荷載的42%，后托梁承擔(dān)底部荷載的58%。故在此只對(duì)后托梁在澆注狀態(tài)進(jìn)行受力分析。荷載：后托梁承擔(dān)底部荷載的58%對(duì)于4#梁段，取腹板的平均厚度為0.9m。則，腹板處混凝土線荷載為：模板重量按1.0kN/m2計(jì)，模板荷載為：人群及機(jī)具荷載為

9、：傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載；則：底縱梁自重：3.7KN故，對(duì)于后托梁：腹板處每根底縱梁的集中荷載：kN底板處每根底縱梁的集中荷載：kN后托梁自重產(chǎn)生的荷載為1.88KN/m用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行受力分析，后托梁澆注狀態(tài)受力模型如圖所示： 圖2 后托梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 圖3 后托梁彎矩圖(單位: Nmm) 圖4 后托梁剪力圖(單位: N)后托梁由雙36a槽鋼組成的箱形結(jié)構(gòu)， 截面形式如圖所示：圖5后托梁型鋼組合截面查表知36a槽鋼組成的箱形結(jié)構(gòu)截面特性參數(shù)為：強(qiáng)度計(jì)算：剛度計(jì)算： 圖7由鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算可知，最大豎向位移產(chǎn)生在單元1（6）的端頭，如圖7所示。由以上計(jì)算可知，后托梁在澆注狀態(tài)下，強(qiáng)度和

10、剛度均滿足要求.前、后托梁的強(qiáng)度剛度均滿足設(shè)計(jì)要求！2.1.4吊帶（桿）計(jì)算：由于第4塊是最不利，所以按第4塊的所承受的力計(jì)算，力由內(nèi)側(cè)吊帶承受其截面如下：吊帶所承受的最大力P=365135.31N，吊帶采用Q345B的25mm鋼板，耳板采用Q235的20mm厚的鋼板。（1）耳板的擠壓應(yīng)力計(jì)算：?jiǎn)螖D壓面得擠壓應(yīng)力=P/A/2=365135.31/(5020)/2=182N21.4【】=238MPa，故滿足要求。耳板銷(xiāo)孔拉板的強(qiáng)度計(jì)算：=KP/2a=1.4365135.31/（502022） =165.74N21.4【】=203MPa吊帶銷(xiāo)孔壁承壓應(yīng)力計(jì)算：擠壓面得擠壓應(yīng)力=P/A=365135

11、.31/(5025) =292N21.4【】=294MPa，故滿足要求。吊帶銷(xiāo)孔拉板的強(qiáng)度計(jì)算：= kP/2a=1.4365135.31/（50252） =204N2【】=210MPa經(jīng)計(jì)算吊帶能滿足要求。吊桿強(qiáng)度計(jì)算：后吊桿（單側(cè)）假定載苛全部由后吊桿承受由剪力圖：吊桿最大力Nmax =200849.12N 32精扎螺紋鋼承力/804249.81N/ mm2，屈服極限750Mpa所以選用32精扎螺紋鋼滿足要求。后托梁行走工況行走工況下，后托梁承擔(dān)底模模板、縱梁及外側(cè)模荷載的50%。底模模板產(chǎn)生的均布荷載為3.88/2=1.94KN/m縱梁自重集中荷載力為3.7/2=1.85KN后托梁自重產(chǎn)生

12、的均布荷載為1.88KN/m單側(cè)外側(cè)模集中力荷載為16.910/4=42.25KN,支點(diǎn)荷載為42.25+1.85=44.1KN圖9 彎矩圖(KNm)圖10 剪力圖(KN)強(qiáng)度計(jì)算： 剛度計(jì)算：由鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算可知，最大撓度出現(xiàn)在單元桿件2的中央部位，如圖11所示。圖11 位移圖(mm)最大撓度值為由以上計(jì)算可知，后托梁在行走工況下，強(qiáng)度及剛度均滿足要求。2.2前橫梁計(jì)算澆筑狀態(tài)前橫梁計(jì)算（按4#梁段計(jì)算）將外側(cè)模及底模吊帶按集中荷載考慮計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示P1=30.47KN，P2=60.94KN，P3=61.36KN，P4=249.75KN，P5= 71.02KN材料：雙HN500*200

13、 參數(shù)：2A0=18632.35mm2 Ix=449667495.5mm4 Wx=2248337.47mm3彎矩及支點(diǎn)反力由SM-Solver計(jì)算得見(jiàn)圖 圖2-10前橫梁彎矩圖(單位:kNm)圖2-11前橫梁剪力圖(單位:kN)=160N/mm2最大剪應(yīng)力：,滿足要求。前橫梁的變形：6100/50012.2mm，故，變形滿足設(shè)計(jì)要求。2.22行走狀態(tài)前橫梁計(jì)算掛籃倒退時(shí)，前橫梁各承擔(dān)底托系統(tǒng)、外側(cè)模及提吊系統(tǒng)的荷載的12.5%，沖擊荷載系數(shù)取1.3，側(cè)模及提吊扁擔(dān)梁：P=19.06101.312.5%=30972.5N，底托：P=14.5101.312.5%=23562.5N， 受力簡(jiǎn)圖 彎矩

14、圖剪力圖最大位置值為 14.593700/250=14.8mm，在充許范圍內(nèi)。2.3掛籃主桁架計(jì)算后錨系統(tǒng)的抗傾覆安全計(jì)算 混凝土重量+預(yù)壓最大載荷系數(shù)：前吊點(diǎn)承擔(dān)混凝土荷載的42%，即： =2075.19*42%=871.58kN 掛籃荷載：前橫梁重38KN 前吊點(diǎn)承擔(dān)底籃、側(cè)模、內(nèi)模、端模、操作平臺(tái)的50荷載：P1=46.61101.20.5=280kN 前吊點(diǎn)承擔(dān)人群和機(jī)具荷載的50，P2=2.5121.40.5=21kN 傾倒和振搗混凝土荷載的45，P3=4121.40.5=33.6kN單片主桁前吊點(diǎn)荷載 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖25mm的精軋螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度為384KN，豎向預(yù)應(yīng)力筋7根后錨，F(xiàn)

15、=384x7=2688KN。由結(jié)構(gòu)等效簡(jiǎn)圖，后錨力為：Q689.14KN則：Q=684.432688KN 安全系數(shù)S=2688/689.14=3.9主構(gòu)架各桿算主桁各桿件均由普通熱軋236a槽鋼組成，截面特性如下：，Wx1296440.95計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸力圖下弦桿和前斜桿受壓，且受力最大，N1964796N；N21185641.29N，故應(yīng)力為： ，故滿足要求； ，故滿足要求。由此可知，其他桿件均能滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范允許最大變形量（包括吊帶變形的總和）：20mm由計(jì)算解得，3#桿端的縱向位移值v=16mm，由于各桿件均為鉸接，其桿端位移值均在桿件的彈性形變范圍內(nèi)。吊桿的形變量

16、在做掛籃的混凝土荷載實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，作為澆注各混凝土?xí)r的位移提前量的依據(jù)，每次澆注時(shí)，應(yīng)將吊桿的形變量計(jì)算在千斤頂所調(diào)節(jié)吊桿高度數(shù)值以內(nèi)，由此抵消吊桿因受拉變形而引起的桿端位移值變化。結(jié)構(gòu)件的整體變形為前橫梁，底托梁，菱形架以及吊帶的變形的累加菱形架的最大變形為：116mm吊桿的最大變形為：2FL/(EA)264410*11550/210000/（25*150）3.9mm總變形為：1+216+3.919.9mm 銷(xiāo)軸計(jì)算1、銷(xiāo)軸采用40Cr,其許用剪應(yīng)力=234,銷(xiāo)軸直徑采用D=78.5mm銷(xiāo)軸抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算:=245MPa該銷(xiāo)軸為雙剪，245/2122.5MPa MPa所以滿足要求.2

17、、銷(xiāo)孔拉板的計(jì)算 銷(xiāo)孔壁承壓應(yīng)力驗(yàn)算 銷(xiāo)孔的直徑是D=80mm=224Mp所以=63mm由于是兩邊同時(shí)承受力，所以一邊銷(xiāo)孔拉板厚度是31.5mm所以連接板采用20mm,再在槽鋼內(nèi)壁加上一塊16mm的補(bǔ)強(qiáng)板。3、拉板順受力方向的最大應(yīng)力該板為雙剪，259.36/2129.68 MPa 所以滿足要求。掛籃空載行走時(shí)受力計(jì)算 行走受力計(jì)算掛籃空載前移時(shí)，只靠反扣輪及配重平衡其傾覆力，每個(gè)反扣輪的極限承載力為90.8KN。掛籃的前橫梁、底模系、側(cè)模、內(nèi)模、端模、吊帶系統(tǒng)以及操作平臺(tái)等總重466KN，故作用于主構(gòu)架前吊點(diǎn)的荷載為：P1=233KN，考慮沖擊荷載后，單個(gè)前吊點(diǎn)荷載為：P=2331.3/2=

18、151.45kN 主桁結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示， 主桁結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖設(shè)后錨力為Q，則：Q=（33.75*2.45+4.9*151.45-33.75*2.45）/4.9151.45KN每片桁架后有兩對(duì)反扣輪，則每個(gè)輪子承載的壓力為：151.45/4=37.86KN90.8KN，安全系數(shù) S=90.8KN/37.86KN=2.4， 符合要求。 小車(chē)輪壓的局部影響及計(jì)算行走軌道為225b槽鋼上焊有-16mm蓋板，下焊有-10mm蓋板，且兩槽鋼之間有橫向加強(qiáng)筋，集中輪壓P在腹板上邊緣引起的局部擠壓力懸臂梁計(jì)算：最大彎矩 M=Px=420.08=3.36KNm彎曲應(yīng)力 ，滿足要求。側(cè)面吊架的計(jì)算 中門(mén)架上下弦桿由120*120*6的方管，腹桿由120*60*6方管組焊而成，中門(mén)架起到連接作用，在受到外力做用時(shí)，保證兩片桁架的穩(wěn)定。側(cè)面吊架上弦桿由120*120*6方管，下弦桿由雙20a槽鋼，腹桿由120*60*6方管組焊而成。側(cè)面吊架掛籃在澆筑時(shí)主要承受相應(yīng)的模板和混凝土