黃河特大橋掛籃計(jì)算書

1、 中交太中銀鐵路工程 第九項(xiàng)目經(jīng)理部一分部吳堡黃河特大橋掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算第一章：設(shè)計(jì)說明一、設(shè)計(jì)依據(jù)1、新建鐵路太原至中衛(wèi)（銀川）線施工圖（吳堡黃河特大橋70+4120+70m剛構(gòu)連續(xù)梁）太中銀施橋-49-；2、鐵路橋涵施工規(guī)范TB102032002 J1622002；3、鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.22005 J4612005；4、鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ 204-835、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)；6、橋梁工程；7、MIDAS.CIVIL.CN.6.71。二、工程概況吳堡黃河特大橋主橋上構(gòu)為70+4120+70m六跨變截面單箱單室剛構(gòu)連續(xù)梁。箱兩頂寬11.46m，0#塊底寬7.5m

2、，其他號(hào)塊底板寬6.4米，0#塊翼緣板長1.98m，其他號(hào)塊翼緣板長2.53米，支點(diǎn)處梁高8.9m，跨中梁高4.9m，梁高及底板厚按二次拋物線變化。腹板厚155cm（支點(diǎn)）50cm(跨中)，底板變厚度100cm（支點(diǎn)3.3m）50cm（跨中），頂板厚度支點(diǎn)處為3.1m，其他號(hào)塊保持50cm不變。箱梁頂面設(shè)2雙向橫坡。箱梁0#塊梁段長度為12m，合攏段長度為2m；掛籃懸臂澆注箱梁最重塊段為1#塊，其重量為195.3t。吳堡黃河特大橋箱梁懸澆段擬采用三角掛籃進(jìn)行施工。吳堡黃河特大橋箱梁懸澆段各塊段基本情況如下：各 梁 段 基 本 情 況名稱砼(m3)重量(t)長度(m)高度(m)底板厚(m)腹板(

3、m)頂板(m)1#塊75.1195.263.08.560.961.00.52#塊71.66186.323.08.0780.8981.00.53#塊68.49178.073.07.630.841.00.54#塊67.36175.143.07.2160.7861.00.55#塊63.43164.923. 06.8360.7441.00.56#塊70.88184.293.5.06.490.701.00.57#塊64.34167.283.5.06.130.650.820.58#塊63.95.8150.6150.820.59#塊60.34156.883.5.05.5470.5770

4、.820.510#塊58.97153.333.5.05.3250.5550.820.511#塊55.63144.643.5.05.150.530.820.512#塊58.67152.564.05.0210.5110.7230.513#塊54.70142.214.04.930.500.6110.514#塊59.51154.700.500.515#塊59.51154.700.500.516#塊26.4568.772.04.90.500.500.5三、掛籃設(shè)計(jì)(一)、主要技術(shù)參數(shù)1、砼自重G砼=26kN/m3；2、彈性模量E鋼=2.1x105Mpa3、材料容許

5、應(yīng)力Q235鋼w=140 Mpa，=85 Mpa16Mn鋼w=215 Mpa，=120 Mpa32精軋螺紋鋼w=830 Mpa容許應(yīng)力提高系數(shù)：1.3。 (二)、掛籃構(gòu)造掛籃為三角斜拉帶式掛籃，主梁為2I45a工字鋼，主梁用210a聯(lián)系。立柱置于主梁中部，由240c槽鋼組成，斜拉帶與前后吊帶均用16錳鋼板制作，斜拉帶與主梁、立柱頂端均用銷接，立柱下設(shè)支腿，尾端設(shè)后支腿。掛籃行走時(shí)先將軌道接長，再移動(dòng)整個(gè)掛籃。一邊掛籃自重約27.0t，其中主桁系統(tǒng)14t，底籃系統(tǒng)13t；模板系統(tǒng)共重15 t。箱梁最重塊段為1#塊，重量為75.12.6=195.26t。掛籃質(zhì)量與箱梁塊段重之比（掛籃工作系數(shù)）：（

6、27+15）/195.26=0.215。掛籃主桁側(cè)面圖（單位：mm）掛籃整體示意圖（三）、掛籃計(jì)算設(shè)計(jì)荷載及組合1、荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆筑時(shí)脹模等系數(shù)的超載系數(shù)：1.05；澆筑混凝土?xí)r的動(dòng)力系數(shù)：1.2；掛籃空載行走時(shí)沖擊系數(shù)：1.3；澆筑混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0；掛籃正常使用時(shí)采用的安全系數(shù)為1.2；傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載為2.0kN/m2；振搗混凝土產(chǎn)生的荷載為2.0kN/m2。2、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#塊段長度為3.0m，重量為195.62t；人群及施工機(jī)械荷載：2.5Kpa；掛籃自重：27t；模板系統(tǒng)重：15t；混凝土偏載：箱梁兩

7、側(cè)腹板澆筑最大偏差取5m3混凝土，重量為13t。3、荷載組合荷載組合：混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載；荷載組合：掛籃自重+沖擊附加荷載荷載組合用于主桁承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載組合用于掛籃行走計(jì)算。第二章 掛籃底籃及吊帶計(jì)算掛籃底籃計(jì)算：箱梁荷載：取1#塊計(jì)算。1#塊段長度為3.0m，重量為195.26t，人群及施工機(jī)具荷載：2.5KPa；一、 1#塊段的重量對(duì)底籃各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算恒載分項(xiàng)系數(shù)K1=1.2；活載分項(xiàng)系數(shù)K2=1.4。1、腹板下36a工鋼縱梁的計(jì)算：箱梁高8.56m，36a工鋼縱梁間距0.14m，布設(shè)5道，即混凝土荷載： q1=q砼K1/nL腹=65

8、01.2/(53)=52kN/m為方便計(jì)算，腹板處模板重量取50kN計(jì)，荷載：q2=q模K1/ nL腹=501.2/(53)=4 kN/m人群及機(jī)具荷載：q3 =2.51.4（13）/(53)=0.7 kN/m傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q4 =（2+2）（13）（腹板底面積）1.4/（53）=1.12kN/m加強(qiáng)縱梁上的均布荷載q= q1+ q2+ q3+ q4=57.82 kN/m圖2-1 底籃加強(qiáng)縱梁計(jì)算簡圖（單位:m）用MIDAS6.71PJ計(jì)算結(jié)果如下：圖2-2 底籃加強(qiáng)縱梁彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/m2） 圖2-3 底籃加強(qiáng)縱梁剪應(yīng)力圖（單位：kN/m2）圖2-4 底籃加強(qiáng)縱梁變形圖

9、（單位：m）從以上的計(jì)算結(jié)果可知：加強(qiáng)縱梁的最大變形=2.1cm；最大彎曲應(yīng)力為：m=130.4Mpa=140 Mpa，滿足要求；最大剪應(yīng)力為：Q=26.3 Mpa=85 Mpa，滿足要求。2、底板下236槽鋼普通縱梁的計(jì)算：底板處混凝土重量按箱梁1#塊重量扣去腹板處的混凝土重量計(jì)，底板處寬4.4m，共布設(shè)6道236槽鋼縱梁?；炷梁奢dq1=q砼K1/nL腹=319.81.2/(63)=21.32kN/m模板重量按5t計(jì)，荷載 q2=q模K1/ nL腹=501.2/(63)=3.3 kN/m人群及機(jī)械荷載q3 =2.51.4（4.43）/(63)=2.57kN/m傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q

10、4 =（2+2）（4.43）1.4/(63)=4.11kN/m底板縱梁上的均布荷載：q= q1+ q2+ q3+ q4=31.3 kN/m圖2-5 底籃普通縱梁計(jì)算簡圖（單位：m）圖2-6 底籃236a槽鋼縱梁彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/m2）圖2-7底籃236a槽鋼縱梁剪應(yīng)力圖（單位：kN/m2）圖2-8 底籃236a槽鋼縱梁變形圖（單位：m）從以上的計(jì)算結(jié)果可知：236a槽鋼縱梁的最大變形=2.0cm；最大彎曲應(yīng)力為：m=114.8Mpa=140 Mpa，滿足要求；最大剪應(yīng)力為：Q=21.2 Mpa=85 Mpa，滿足要求。3、底籃后橫梁受力驗(yàn)算1#塊箱梁橫斷面計(jì)算如下圖所示：圖2-10 底籃

11、后橫梁計(jì)算截面圖(單位：cm)模板模板系統(tǒng)按5t計(jì)，人群及機(jī)具荷載2.5kN/m2，傾倒和振搗混凝土荷載4.0kN/m2。1#塊長3m，從底籃計(jì)算可知，后橫梁承受箱梁70%的荷載。對(duì)A截面，CAD中實(shí)體查詢得q= 24.962670%/1.0=454.3kN/m對(duì)B截面，CAD中實(shí)體查詢得q= 1.582670%/0.4=71.89kN/m對(duì)C截面，CAD中實(shí)體查詢得q= 10.172670%/3.6=51.42kN/m 模板荷載：q=50/6.4=7.8 kN/m人群及機(jī)械荷載q =2.51.4（6.43）/6.4=10.5kN/m傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q =41.4（6.43）/6.

12、4=16.8kN/m上述A-C截面為箱梁荷載、人群及機(jī)械、傾倒和振搗荷載及模板荷載加載到后橫梁上。 圖2-10 底籃后橫梁計(jì)算簡圖（單位:kN-m）在MIDAS6.71PJ繪制的計(jì)算簡圖如下：圖2-11 底籃后橫梁在MIDAS6.71PJ中的計(jì)算簡圖(注:圖中為單根工鋼承受的荷載)底籃的后橫梁為2根I45a的型鋼，計(jì)算結(jié)果如下：圖2-12 底籃后橫梁彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/m2）圖2-13 底籃后橫梁剪力圖（單位：kN/m2）圖2-14 底籃后橫梁變形圖（單位：m）圖2-15 底籃后橫梁支點(diǎn)反力圖（單位：kN） 從MIDAS6.71PJ的計(jì)算結(jié)果可知：底籃的后橫梁腹板處變形最大為：f=0.11

13、cmL/400=3.25cm；最大彎曲應(yīng)力為：m=93.1Mpa=140 Mpa，滿足要求；最大剪應(yīng)力為：Q=50.2 Mpa=85 Mpa，滿足要求。二、底籃前橫梁受力驗(yàn)算后橫梁承受箱梁30%的荷載，其他的見前橫梁的計(jì)算及圖2-10。對(duì)A截面，CAD中實(shí)體查詢得q= 24.962630%/1.0=194.69kN/m對(duì)B截面，CAD中實(shí)體查詢得q= 1.582630%/0.4=29.63kN/m對(duì)C截面，CAD中實(shí)體查詢得q= 10.172630%/3.6=22.04kN/m 模板荷載：q=100/6.4=15.6 kN/m人群及機(jī)械荷載q =2.51.4（6.43）/6.4=10.5kN/

14、m傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q =41.4（6.43）/6.4=16.8kN/m上述A-C截面為箱梁荷載、人群及機(jī)械、傾倒和振搗荷載及模板荷載加載到后橫梁上。 圖2-16 底籃前橫梁計(jì)算簡圖（kN-cm）圖中集中力為側(cè)模荷載，按125kg/m2計(jì)。圖2-17 底籃前橫梁在MIDAS6.71PJ中的計(jì)算簡圖(注:圖中為雙槽鋼鋼承受的荷載)底籃的前橫梁為2根40a的型鋼，計(jì)算結(jié)果如下：圖2-18 底籃前橫梁彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/m2）圖2-19 底籃前橫梁剪應(yīng)力圖（單位：kN/m2）圖2-20 底籃前橫梁變形圖（單位：m）圖2-21 底籃前橫梁支點(diǎn)反力圖（單位：kN）從MIDAS6.71PJ的

15、計(jì)算結(jié)果可知：底籃的前橫梁腹板處變形最大為：f=0.006cmL/400=3.25cm，滿足要求；最大彎曲應(yīng)力為：m=63.6Mpa=140 Mpa，滿足要求；最大剪應(yīng)力為：Q=26.9 Mpa=85 Mpa，滿足要求。三、吊桿（32精軋螺紋鋼）計(jì)算：由上前后橫梁的反力計(jì)算可得吊桿所承受的最大支點(diǎn)反力為：R=241.92=483.8kN吊桿設(shè)計(jì)為32精軋螺紋鋼，其容許承載力為：=830Mpa； 吊桿軸向正應(yīng)力=R/A=儲(chǔ)備的安全系數(shù)：K= /=1.5(符合要求)第三章 掛籃主桁計(jì)算1、計(jì)算模型 由底籃前橫梁及后橫梁計(jì)算可得出主桁前橫梁及后橫梁的吊點(diǎn)處反力，見圖3-1、3-2；圖3-1 掛籃主桁

16、前橫梁荷載分布圖（單位：kN）圖3-2 掛籃主桁后橫梁荷載分布圖（單位：kN）1.2主梁計(jì)算主梁為2工45a，根據(jù)以上模型，在MIDAS6.71PJ中計(jì)算出主梁內(nèi)力圖及應(yīng)力圖如下：圖3-3 主梁軸力圖（單位：kN）圖3-4 主梁剪力圖（單位：kN）圖3-5 主梁彎矩圖（單位：kN*m）圖3-6 主梁剪應(yīng)力圖（單位：kN/）由于Z軸方向剪應(yīng)力最大，最大剪應(yīng)力為：Q=54.9 Mpa=85 Mpa，滿足要求。圖3-7 主梁組合彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/）最大組合彎曲應(yīng)力為：m=102.3Mpa=140 Mpa，滿足要求；圖3-8 主梁組合變形圖（單位：m）由圖中可知變形最大位置位于前吊點(diǎn)處：f=2c

17、mL/400=3.25cm，滿足要求； 綜上可得，掛籃主梁強(qiáng)度及剛度均滿足施工要求。2.2斜拉帶計(jì)算斜拉帶材料為16錳鋼，由222020mm組成，其內(nèi)力及應(yīng)力圖如下：圖3-9 主梁組合拉應(yīng)力圖（單位：kN/）最大拉應(yīng)力為：m=88.9Mpa=215 Mpa，滿足要求；圖3-10 主梁組合變形圖（單位：m）由圖中可知變形最大位置位于前吊點(diǎn)處：f=1.4cm7.2/400=1.8cm，滿足要求；2.3主桁前橫梁計(jì)算前橫梁由2根56工鋼組合而成，前橫梁長13.0m，強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算：圖3-11 前橫梁剪應(yīng)力圖（單位：kN/）最大剪應(yīng)力為：Q=32.6 Mpa=85 Mpa，滿足要求；圖3-12 前橫梁

18、組合彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/）最大組合彎曲應(yīng)力為：m=72.8Mpa=140 Mpa，滿足要求；圖3-13 前橫梁組合變形圖（單位：m）由圖中可知變形最大位置位于前吊點(diǎn)處：f=2.0cm1300/400=3.25cm，滿足要求。2.4 主桁后橫梁計(jì)算后橫梁由2根56工鋼組合而成，前橫梁長13.0m，強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算：圖3-11 前橫梁剪應(yīng)力圖（單位：kN/）最大剪應(yīng)力為：Q=35.7 Mpa=85 Mpa，滿足要求；圖3-12 前橫梁組合彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/）最大組合彎曲應(yīng)力為：m=33.1Mpa=140 Mpa，滿足要求；圖3-13 前橫梁組合變形圖（單位：m）由圖中可知變形最大位置位于前吊點(diǎn)處：f=1.0cm1300/400=3.25cm，滿足要求。2.5立柱計(jì)算立柱由240c槽鋼,立柱長度4.8m；計(jì)算結(jié)果如下： 圖3-14 立柱剪應(yīng)力圖（單位：kN/）最大剪應(yīng)力為：Q=0.9 Mpa=85 Mpa，滿足要求；圖3-15 立柱組合彎曲應(yīng)力圖（單位：kN/）最大組合彎曲應(yīng)力為：m=78.5Mpa=140 Mpa，滿足要求；圖3-16 立柱組合變形圖（單位：m）由圖中可知變形最大位置位于前吊點(diǎn)處：f=0.67cm480/400=1.2cm，滿足要求。第四章 掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算成果名稱材料（mm）允許最大應(yīng)力（MP