96+176+88m三角形掛籃檢算書.doc

新建鐵路蘭州至重慶線廣元至重慶段YDHK789+365.73朝陽嘉陵江右線大橋（96+176+88）m連續(xù)梁三角形掛籃檢算書石家莊鐵道大學(xué)2010年5月一、檢算說明：新建鐵路蘭州至重慶線廣元至重慶段朝陽嘉陵江右線大橋（96+176+88）m連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑施工，為確保該連續(xù)梁懸灌的安全可靠施工，該檢算書主要針對掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行復(fù)核檢算，以及對構(gòu)造設(shè)計進行檢查檢算，以保證掛籃各結(jié)構(gòu)部件均處于安全受力狀態(tài)。二、工程概況： 新建鐵路蘭州至重慶線廣元至重慶段朝陽嘉陵江右線大橋（96+176+88）m混凝土連續(xù)箱梁是單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬8.5m，底寬7.0m。箱梁底按二次拋物線變化，施工時掛籃底模是直線型，那么箱梁底板實際為折線模擬二次拋物線。0段處梁高12.4m，跨中及邊跨直線現(xiàn)澆段均為6.2m。箱梁頂板厚0.61.0m，底板厚0.51.2m，腹板厚0.51.0m。該連續(xù)梁通過掛籃懸灌施工，0段長度為15m，其它施工節(jié)段長度分別為2.0m， 3.0m、3.5m和4m。各特征塊段基本情況如下表1-1所示。表1-1 各特征梁段基本情況名稱砼(m3)重量(噸)長度(m)高度(cm)底板厚(cm)腹板(cm)頂板(cm)1#塊66.3175.72.0119210599602#塊95.4252.83.0115910297607#塊87.1230.83.594081876010#塊85.0225.34.0821697960上述幾個節(jié)段均可能是掛籃某構(gòu)件或連接設(shè)計的控制節(jié)段。三、掛籃受力機理：掛籃作為混凝土箱梁的澆注設(shè)備，由底模、側(cè)模、內(nèi)模、前懸吊、后懸吊、主構(gòu)架、走行錨固等部分組成。1、首先箱梁的腹板和底板混凝土荷載作用在底模上，再通過底?？v梁傳遞給底模前后橫梁；底模后橫梁懸吊在后懸吊系統(tǒng)上，后懸吊系統(tǒng)是錨固于已成箱梁上的，因此也就將底模后橫梁承受的荷載傳遞給已澆注完成的箱梁上；底模前橫梁則懸吊在前懸吊系統(tǒng)上，前懸吊系統(tǒng)通過前上橫梁將荷載傳遞給主構(gòu)架。2、其次箱梁的頂板混凝土荷載作用在側(cè)模和內(nèi)模上，側(cè)模和內(nèi)模均是通過其吊梁懸掛在前上橫梁和已澆注完成的混凝土箱梁上；傳遞給前上橫梁部分的荷載再傳遞給主構(gòu)架。3、主構(gòu)架承受前上橫梁傳來的荷載，再通過后錨系統(tǒng)及前支點傳遞到已澆注的混凝土箱梁上。掛籃無平衡重走行也是通過軌道錨固系統(tǒng)將抗傾覆反力傳遞給已澆注的混凝土箱梁。因此，掛籃所承受的所有荷載最后均傳遞到已澆注的混凝土箱梁上，掛籃設(shè)計中，應(yīng)保證荷載的傳遞流暢、明確，保證掛籃的各承力部件具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。四、檢算依據(jù)：1、新建鐵路蘭州至重慶線廣元至重慶段朝陽嘉陵江右線大橋(96+176+88)m連續(xù)梁設(shè)計圖；2、三角形掛籃設(shè)計圖紙；3、鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范（TB 10002.1-2005）；4、鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB 10002.2-2005）；5、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）。6、其他相關(guān)設(shè)計資料。五、計算荷載：1、主要技術(shù)參數(shù)、 砼自重GC26.0kN/m3(設(shè)計圖紙)；、鋼彈性模量Es2.1105MPa；、材料容許應(yīng)力：32精軋螺紋鋼筋2、掛籃計算設(shè)計荷載及組合梁段的選擇：因掛籃施工從1#塊開始，所以根據(jù)梁段自重及梁段長度選擇1#塊、2#塊、7#塊及10#塊作為掛籃計算荷載。荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆筑時脹模等因素的超載系數(shù)：1.05；澆筑混凝土?xí)r的動力系數(shù)：1.2；掛籃空載行走時的沖擊系數(shù)1.3；、其它荷載施工機械、作業(yè)人群等施工荷載：2.5kN/m2。內(nèi)模，底模及側(cè)模重量按1.0kN/m2考慮、荷載組合荷載組合：混凝土重量+超載+動力附加荷載+掛籃自重+人群和機具荷載；荷載組合：混凝土重量+超載+掛籃自重+人群和機具荷載；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)強度和穩(wěn)定性計算；荷載用于剛度計算（穩(wěn)定變形）計算；荷載組合用于掛籃系統(tǒng)行走計算。本檢算書采用容許應(yīng)力法，荷載的計算只是計算實際發(fā)生的荷載，而不再選擇荷載系數(shù)。各號段兩端頭截面如下：六、底模檢算：1、底模構(gòu)成：底模分為底模縱向桁架、底模板、底模前橫梁、底模后橫梁等四個部分。2、計算模型：底?？v向桁架兩端簡支在前后橫梁上；底模前后橫梁則可以簡化為連續(xù)梁，其支座可以假定為懸吊點的位置；對于底模板由于掛籃圖紙上采用的是鋼模板，結(jié)構(gòu)為縱橫格體系，板為雙向板，這種模式在多個掛籃上成功應(yīng)用，不必進行檢算。3、底?？v向桁架計算：底?？v向桁架如下圖：(1)底?？v向桁架計算模型施工1號段底?？v向桁架計算模型 施工2號段底模縱向桁架計算模型施工7號段底?？v向桁架計算模型 施工10號段底模縱向桁架計算模型(2)桿件組合應(yīng)力施工1號段時底?？v向桁架桿件組合應(yīng)力施工2號段時底?？v向桁架桿件組合應(yīng)力施工7號段時底?？v向桁架桿件組合應(yīng)力施工10號段時底?？v向桁架桿件組合應(yīng)力從圖中可以看出，施工2號段時底模架桿件應(yīng)力最大， (可以通過)(3)底模架變形：施工10號塊時底模架變形最大，為5mm。(4)底模架對底模橫梁的支反力：施工1號段時底模縱向桁架對底模橫梁的支反力(kN)施工2號段時底?？v向桁架對底模橫梁的支反力(kN)施工7號段時底?？v向桁架對底模橫梁的支反力(kN)施工10號段時底模縱向桁架對底模橫梁的支反力(kN)從圖中可以看出，施工2號段時控制后吊帶及底模后橫梁設(shè)計，施工10號段時控制前吊帶、主構(gòu)架及底模前橫梁設(shè)計。4、底模前橫梁計算：(1)計算模型將以上得到的底模桁架對橫梁的支反力按集中荷載施加在橫梁計算模型上。底模前橫梁計算模型(kN)(2)豎向變形圖：mm最大豎向撓度是1mm。(4)應(yīng)力圖：MPa最大應(yīng)力33MPa140MPa (可以通過)(5)支點反力圖：kN5、底模后橫梁計算：(1)計算模型將以上得到的底模桁架對橫梁的支反力按集中荷載施加在橫梁計算模型上。底模后橫梁計算模型(kN)(2)豎向變形圖：mm最大豎向撓度是1mm。(4)應(yīng)力圖：MPa最大應(yīng)力41MPa140MPa (可以通過)(5)支點反力圖：kN可以看出后懸吊的受力是488kN。七、吊帶計算：懸吊設(shè)計圖如下：箱梁內(nèi)的吊帶為36mm厚、寬160mm的Q345B鋼板，銷孔直徑是52mm。吊帶承受的豎向拉力最大為488kN。1、吊帶凈截面面積A：A36mm(160mm52mm)3888mm22、吊帶凈截面平均應(yīng)力0：0488kN /3136mm2156MPa200MPa 可以通過3、孔壁承壓應(yīng)力：采用經(jīng)驗公式計算，鋼銷直徑是52mm，那么孔壁承壓應(yīng)力是：b488 kN /(52mm36mm)261MPa345MPa 滿足要求4、鋼銷抗剪應(yīng)力：鋼銷承受488 kN大小的荷載，從設(shè)計圖上可以看出，鋼銷為雙剪結(jié)構(gòu)，因此鋼銷單剪受力大小是244 kN。使用50mm直徑、材質(zhì)為40Cr調(diào)質(zhì)，完全能夠滿足要求。不必檢算。5、扁擔(dān)梁的計算：扁擔(dān)梁材料兩根22b槽鋼組焊而成，兩個螺旋千斤頂?shù)木嚯x是360mm；扁擔(dān)梁中間開孔直徑52mm，并在孔處腹板上補強16mm鋼板，使孔壁處的厚度達到25mm，有利于孔壁承壓，從上面的計算結(jié)果可以看出，孔壁承壓在此沒有問題，不必檢算。(1)扁擔(dān)梁計算模型：集中荷載488kN。(2)剪應(yīng)力圖：MPa剪應(yīng)力達到74MPa100MPa 滿足要求。(3)組合應(yīng)力圖：MPa組合應(yīng)力最大為95MPa140MPa 滿足要求。從上面的計算可知：底模前吊帶的受力小于底模后吊帶的受力，經(jīng)過檢算底模后吊帶的受力能夠滿足要求，那么前吊帶也能滿足要求，此處就不再檢算。同樣鋼銷及吊帶的孔壁承壓計算，以及扁擔(dān)梁的計算也略。八、外側(cè)模吊梁計算： 外側(cè)模吊梁構(gòu)造見下圖：1、外側(cè)模吊梁澆注混凝土梁工況計算：外側(cè)模吊梁在澆注混凝土?xí)r，前后吊點距離是5m。吊梁承受由側(cè)模桁架傳來的6個集中荷載。外側(cè)模吊梁是由16mm厚的鋼板組焊而成的。 (1)模型簡圖：kN、m (2)豎向變形：mm最大豎向變形是4mm。(3)應(yīng)力圖：MPa最大組合應(yīng)力61MPa200MPa，可以通過。2、外側(cè)模吊梁走行到位工況計算：側(cè)模吊梁在走行到位時，前后吊點距離是9.8m。(1)模型簡圖：kN、m (2)豎向變形：mm最大豎向變形是20mm。(3)應(yīng)力圖：MPa最大組合應(yīng)力86MPa200MPa，通過。九、內(nèi)?；河嬎悖簝?nèi)?；簶?gòu)造見下圖：1、工況及荷載分析：內(nèi)模板采用的是豎帶扣組合鋼模板體系，受力不存在問題，此處不進行檢算。此處僅檢算內(nèi)模走行梁在走行到位工況和澆注混凝土工況下的受力狀況。內(nèi)模板系統(tǒng)的總重量是66kN，乘以橫帶及其他施工荷載系數(shù)1.25，計算總重量是82.5kN，那么單根走行梁承受的荷載是41.3kN。而內(nèi)模板系統(tǒng)的重量是通過6個內(nèi)模托梁作用在內(nèi)模走行梁上的，那么每個內(nèi)模托梁作用在走行梁上的荷載是6.9kN。澆注混凝土梁時，混凝土梁的荷載是：3.6m21.126.5kN/m3105kN/m，那么單根走行梁承受的荷載是52.5kN/m，4m長的混凝土荷載，那么總荷載是210kN,作用在每個內(nèi)模托梁上的支點荷載是35kN。3、走行梁的澆注混凝土梁工況計算： (1)計算模型簡圖：kN、m (2)豎向位移：mm最大豎向變形是9mm。(3)應(yīng)力圖：MPa最大應(yīng)力是125MPa140MPa，可以通過。4、走行梁的走行到位工況計算： (1)計算模型簡圖：kN、m (2)豎向位移：mm最大豎向變形是10mm。(4)應(yīng)力圖：MPa最大應(yīng)力是42MPa140MPa，可以通過。十、前上橫梁計算：下面對前上橫梁進行檢算：要檢算前上橫梁，首先必須明確前上橫梁上的受力：除了底模前吊帶以外，另外就是側(cè)模和內(nèi)模的吊桿作用，根據(jù)側(cè)模和內(nèi)模的計算結(jié)果，可以得出前橫梁的受力模型。從設(shè)計圖紙中可以看出，前上橫梁是兩根56b工字鋼組成，重量是26.5kN，另外考慮到一部分千斤頂?shù)仁┕ず奢d，乘以1.3的荷載系數(shù)后得34.5kN，前上橫梁長度是9.1m，那么其均布荷載是3.8kN/m。進行結(jié)構(gòu)計算時用單根進行計算，荷載選取一半。(1)模型簡圖：kN、m(2)支點反力：kN支點反力是834kN，也就是說主構(gòu)架前端承受的荷載是834kN。(3)豎向位移：m最大豎向位移是12mm。(4)應(yīng)力圖：MPa最大應(yīng)力是127MPa140MPa，滿足要求。十一、主構(gòu)架計算：主構(gòu)架是掛籃的主要受力構(gòu)件，處于掛籃結(jié)構(gòu)的核心位置，因此主構(gòu)架的可靠性直接決定掛籃施工的可靠性，這就要求主構(gòu)架具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。1、結(jié)構(gòu)組成：從掛籃主構(gòu)架的結(jié)構(gòu)側(cè)面圖可以看出，掛籃主構(gòu)架為三角形形結(jié)構(gòu)，各桿件之間是螺栓連接。2、結(jié)構(gòu)計算：(1)模型簡圖：kN、m(2)支點反力：kN前支點反力是1668kN，后錨點需要錨固力834kN。(3)豎向位移：mm前點豎向位移為15mm。 (4)桿件應(yīng)力圖：MPa從應(yīng)力圖中可以看出，各桿件的應(yīng)力均小于140MPa，但是受壓桿件需要進行壓桿穩(wěn)定檢算，兩根受拉桿件受力沒有問題。受壓桿件中AC桿件的壓應(yīng)力為102MPa，桿件長度為2720mm。桿件截面是230b槽鋼。查表得：0.9AC桿件的軸心受壓穩(wěn)定折減后應(yīng)力是：102MPa/0.9113MPa ，滿足要求。十二、錨固計算：后錨是掛籃在整個施工過程中至關(guān)重要的受力環(huán)節(jié)，是保證掛籃安全施工的重要措施，后錨的安全度大小直接決定了掛籃施工的安全度大小，因此后錨歷來被設(shè)計者所重視，需要有足夠的安全系數(shù)，一般大于2.5。從主構(gòu)架的計算結(jié)果可知，主構(gòu)架后錨力大小是834kN。從設(shè)計圖中可以看出，后錨是用六根后錨扁擔(dān)通過六根32的精扎螺紋鋼錨固在走行軌道上的，而走行軌道則是通過混凝土梁的豎向預(yù)應(yīng)力筋