掛籃系統(tǒng)計算書

滬蘇浙高速公路（江蘇段）京杭運(yùn)河特大橋主橋箱梁掛籃設(shè)計計算書編制：審核：東盟營造工程有限公司滬蘇浙高速公路HSZ-JS6標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部2006年4月主承系統(tǒng)的計算一、設(shè)計依據(jù)：京杭運(yùn)河特大橋2號塊原始數(shù)據(jù)。箱梁中心高511.6～478.1cm底板厚80cm節(jié)段長3m腹板厚80cm節(jié)段體積56.56m節(jié)段重量146.3t澆注砼重量分配從大橋施工過程知道，澆注砼重量146.3t。并不是掛籃中單一構(gòu)件承擔(dān)的。它是由側(cè)模、內(nèi)模、底模共同承擔(dān)，所以有必要對其重量進(jìn)行分配。參照大橋箱梁圖紙可以算出三個區(qū)域的澆注砼重量分別為WA=30t、WB=23.3t、WC=93t三、主構(gòu)架計算由掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙可知，主構(gòu)架由二件對稱的桁架式承載構(gòu)件聯(lián)接而成，因此只需計算其中一件的受力和應(yīng)變情況，可以確定主構(gòu)架是簡支梁結(jié)構(gòu)、桿件間且以銷軸連接，所以不存在超靜定問題。（一）、技術(shù)參數(shù)節(jié)段澆注砼重量最大：146.3t底模重量9.6t（包括下橫梁及附件）側(cè)模重量2×6t（包括外滑梁）內(nèi)模重量6t（包括支撐梁和內(nèi)滑梁）前橫梁3.2t（包括其上附件）另加2.5%的施工負(fù)荷：（146.3+9.6+2×6+6+3.2）×2.5%=4.43t以上重量共計：186.61t。這個負(fù)荷全部由主構(gòu)架和箱梁前節(jié)段端部承受，假定兩者各承擔(dān)一半，則主構(gòu)架負(fù)載為181.61/2=90.8t按100t負(fù)載計算。（二）、受力分析及計算受力簡圖：由前可知主構(gòu)架中一端負(fù)荷按T=50t計算。2、支座反力:NA=Fd*Ld/La=50t*500/500=50tNB=T+NA=100t3、桿件內(nèi)力FBD=T/sin350=50/sin35=87.2tFAC=NA/sin350=50/sin35=87.2tFAB=FACcos350=87.2×cos35=71.43tFBC=NB-FBD*sin350=50tFCD=FBD*cos350=71.4tLBC3500式中：α=arctg=arctg=35°LAB5000LBC3500β=arctg=arctg=35°LBD50004、端部D點(diǎn)的拱度在整個主構(gòu)架中，各構(gòu)件均由兩根40b槽鋼拼焊而成。如圖：桿件截面慣性距：主梁斷面圖主梁斷面圖IX=2×18600=37200cm436－2.44×2IY=2×[640+83×()2]2=41470.8cm(1)桿件內(nèi)力圖：(2)虛擬狀態(tài)下的桿件內(nèi)力圖（T=1）根據(jù)莫爾公式：F×F(t)f=ΣLiE×Ai式中：F—單位力T=1作用于構(gòu)件時，桁架各構(gòu)件的內(nèi)力。F—實(shí)際桿件內(nèi)力。E—彈性模數(shù)量2.1×104KN/cm2。Li、Ai—各桿件的計算長度和截面積?，F(xiàn)將桿件參數(shù)和計算結(jié)果列表如下：桿件Li（cm）Ai(cm2)F(t)Ffi(cm)AB500166-71.4-1.4280.146AC610166+87.2+1.7480.267BC350166-50-10.05BD610166+-87.2-1.7480.267CD500166+71.4+1.4280.146得到D點(diǎn)在實(shí)際工作狀態(tài)下的撓度:f=0.146+0.267+0.05+0.267+0.146=05、桿件的穩(wěn)定性及強(qiáng)度選擇受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力最大的構(gòu)件進(jìn)行校核，從前文可知，桿件BD的軸向壓力最大，應(yīng)計算其穩(wěn)定性，桿件AC的軸向拉力最大，應(yīng)計算其抗拉強(qiáng)度。桿件BD桿的穩(wěn)定性計算：由前文可知：IX=37200cm4IY=41470.8cm4則iX==(37200/2/83)1/2=14.97λ=BD/ix=610/14.97=40.748查得Φ=0.896FBC89.1×103σBC===585kg/cm2＜[σs]=1600kg/cm2Φ×A0.896×83×2經(jīng)過驗(yàn)算，BC桿件受壓穩(wěn)定。桿件AC的抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算：FAC87.1×103σAC===525kg/cm2＜[σs]=1600kg/cm2A2×83桿件AC強(qiáng)度足夠。從以上桿件計算可知,未計算桿件顯然安全。四、前橫梁的強(qiáng)度和撓度計算1、強(qiáng)度計算從掛籃總圖可知，前橫梁有11個吊點(diǎn)，其中4個用于外側(cè)模(其中２個用于平衡外模，其受力很小，可忽略不計)，2個用于內(nèi)模，5個用于底模。假定同一部分吊點(diǎn)力相等，再由前文闡述，可知道各吊點(diǎn)力的位置和大小。如圖：圖中：F1=(30+6)/4=19t 式中：F1、F2、F3分別作用于外F2=(23.3+6)/4=7.33t模，內(nèi)模和底模處的吊力，分母F3=(9.6+93)/10=10.26t表示吊點(diǎn)數(shù)量彎矩圖：可知前橫梁所受最大彎矩：Mmax=42068.1t·mm前橫梁為兩根45b#工字鋼，其抗彎截面模量為W=1500×2=3000cm3彎矩最大處的橫梁應(yīng)力：Mmax42608*100σ===1420kg/cm2＜[σs]=1600kg/cm2W3000cm故前橫梁彎曲強(qiáng)度足夠。2、撓度計算：這里僅計算特殊點(diǎn)的撓度，前橫梁端部和中心處，其它各處撓度可依此近似算得：前橫梁的慣性矩I=33759×2=67518cm4(2)彈性模量E=2.1×106kg端部撓度（疊加法計算）9000×1452×（800+145）10260×502×(800+50)y端=+3EI3EI10260×157×145－(2×800－3×157+1572/800)6EI7330×210×145－(2×800－3×210+2102/800)6EI10260×400×145－(2×800－3×400+4002/800)6EI7330×590×145－(2×800－3×590+5902/800)6EI10260×643×145－(2×800－3×643+6432/800)6EI=3.576+0.436－2.71－2.288－3.57－2.237－3.03)*1011/6EI=-9.913*1011/6EI=－1.165cm(向上跨中撓度：10240×157（3×8002－4×1572）y中=×248EI7330×210（3×8002－4×2102）+×248EI10240×400（3×8002－4×4002）+×248EI9000×145×800210240×50×8002－×2－×216EI16EI=(5.586+5.368+5.24)*1012/48EI-1.67+0.6554)*1011/16EI=2.419-1.024=1.395mm則掛籃前端最大撓度為：f=1.395+0.912=2.3cm.小于允許值500/200=2.5cm（其中500為承重架懸伸長度）。五、吊桿的強(qiáng)度和變形1、強(qiáng)度計算：吊桿為Ф32mm精制螺紋鋼，其抗拉強(qiáng)度Kyb=750Mpa,允許張拉力為51.3t，允許抗拉強(qiáng)度為51.3/2=34.2t，兩端吊桿中受力最大只有10.26t，所以吊桿強(qiáng)度足夠，這里不作驗(yàn)算。2、變形量：吊桿長度按8.5m計算，Ф32mm精制螺紋鋼截面A=8cm2,E=2.1×106kg/cm2。吊桿受51.3t張力時伸長量為0.32cm9000×850XF1==0.432.1×106×8.847330×850XF2==0.352.1×106×8.4410260×850XF3==0.49cm2.1×106×8.484吊桿平均變形量（加權(quán)法）0.43×9000+0.35×7330+0.49×10260X=9000+7300+10260=0.可知吊桿的變形量很小，可忽略不計。六、外滑梁的撓度和強(qiáng)度計算外滑梁主要承受箱梁兩側(cè)懸伸部重量，有前文可知每側(cè)澆注砼重量為30/2=15t。這里不考慮外滑梁自重，并設(shè)想整個負(fù)荷是均布在外滑梁上的q=（15t+6t）/500=42kg/cm〈砼重按15t，外模按6t計算〉1、外滑梁由兩根32b槽鋼組成，其W=2×503.5=1107cm3。I=2×8056.8=16113.6cm42、撓度計算：最大撓度在梁中央5ql45×42×5004ymax===1cm384EI384×2.1×106×16113.6根據(jù)規(guī)范要求，外滑梁變形量不大于l/400=500/100=1.25cm因此本設(shè)計方案的外滑梁合理。3、強(qiáng)度計算：ql242×5002Mmax===1312500kg·cm8M1312500σ===1186kg/cm2＜[σs]=1600kg/cm2W1107所以外滑梁彎曲強(qiáng)度足夠。七、內(nèi)滑梁的撓度及強(qiáng)度計算由前文可知內(nèi)模承受載荷23.27t，內(nèi)模自重6t，則一根內(nèi)滑梁上的重量（23.27+6）/2=14.635t,假設(shè)整個負(fù)荷是均布在梁上的，則q=16t/500=32kg/cm<按負(fù)載16t計算>,內(nèi)滑梁也由兩根32b槽鋼組成，由外滑梁計算可知〈內(nèi)滑梁強(qiáng)度及撓度計算從略〉內(nèi)滑梁強(qiáng)度及撓度滿足要求。八、掛籃施工時抗傾覆穩(wěn)定性計算1、后錨強(qiáng)度計算：每榀三角架后部有二根后錨扁擔(dān)梁、各通過二根φ32mm精制螺紋鋼與橋面錨固，所以每榀三角架有四根后錨桿，由前文可知,每榀三角架的后錨力為NA=50t,而每根φ32mm精制螺紋鋼的許用抗拉強(qiáng)度為：[σ]=51.3/1.5=34.2t則：四根后錨桿的許用拉力共計：4×34.2=136.8t＞50t故后錨安全。后錨扁擔(dān)梁的強(qiáng)度驗(yàn)算：扁擔(dān)梁由二根20#槽鋼和貼板拼焊而成，扁擔(dān)梁的抗彎截面模量：W=764.1cm3截面積：A=2×32.8+1×18.6×2=102.86cm2后錨所受彎距：M=×65×103=8.12×105kg/cm則:后錨扁擔(dān)梁所受的彎曲應(yīng)力：σ1=M/W=1063kg后錨扁擔(dān)所受的剪切應(yīng)力:τ1=50/4/A*1000*12.5/103*1