掛籃臨時結(jié)構(gòu)計算書

1、第一章 設(shè)計計算說明 1.1工程概況 本橋采用（40+60+40）m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱單室連續(xù)箱梁橋，箱梁頂板寬度為11.70m，底板寬度為6.40m，翼緣板長2.65m，支點處梁高5.0m，跨中梁高3.0m，頂板厚3560cm，底板厚4080cm，腹板厚4880cm。本橋共分9個現(xiàn)澆段，其中0#塊長9.0m，1#3#段長3.5m，4#7#段長4.0m，8#合攏段長2.0m，其中1#7#段為掛籃懸澆段，懸澆段混凝土方量最大為1#現(xiàn)澆段，方量約50.55，其重量為126.38t。箱梁底按2次拋物線變化。該橋箱梁懸臂澆筑段采用三角掛籃施工。1.2設(shè)計依據(jù)（1）主橋施工圖（2）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

2、（GB50017-2003）（3）鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB10002.2-2005）（4）橋梁施工臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計（5）結(jié)構(gòu)力學(xué)材料力學(xué)1.3掛籃構(gòu)造40+64+40m連續(xù)梁三角掛籃模板主要由主桁系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、前上橫梁、模板系統(tǒng)、導(dǎo)梁、底籃、防護系統(tǒng)等組成。掛籃結(jié)構(gòu)如圖所示1.4掛籃設(shè)計1.4.1主要技術(shù)參數(shù)（1）混凝土自重；（2）鋼材彈性模量；(3)材料強度設(shè)計值 鋼; 鋼;1.4.2掛籃構(gòu)造采用三角式掛籃進行懸臂澆筑，由主桁系統(tǒng)、懸吊走形系統(tǒng)和模板系統(tǒng)（含底模平臺）三部分組成。其中，主桁系包括三角架、平聯(lián)、前橫梁、中橫梁和后錨梁四個部分；三角架采用雙32b槽鋼和鋼板組合結(jié)構(gòu)，橫聯(lián)采用雙拼

3、等肢100×100×10角鋼結(jié)構(gòu)，與三角形桁架連接采用節(jié)點板螺栓連接。橫梁采用雙40b工字鋼和10mm厚鋼板焊成400mm×360mm格構(gòu)式構(gòu)件。在橫梁上有縱梁，均采用45b工字鋼，其中腹板下加強縱梁采用三根，間距為0.4m，底板下普通縱梁5根，間距0.8m。懸吊走形系統(tǒng)包括內(nèi)、外滑梁、吊桿等部分；外滑梁采用50b工字鋼，每側(cè)各一根；內(nèi)滑梁采用45b工字鋼，采用兩根；所有吊桿均采用32精軋螺紋鋼；模板系統(tǒng)包括內(nèi)模、外模和底模（含底模平臺）三個部分；外模、底模均采用大塊組合鋼板，內(nèi)模為組合鋼板；內(nèi)外模桁架采用型鋼組拼；底模平臺縱橫梁均采用型鋼組拼。1.4.3掛籃計算

4、設(shè)計荷載及組合荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆筑時脹模等因素的超載系數(shù)：1.05；掛籃空載行走時的沖擊系數(shù)：1.1；澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0；掛籃正常使用時的安全系數(shù)：1.2活載分項系數(shù)：1.4恒載分項系數(shù)：1.2作用于掛籃的荷載箱梁荷載：取1#塊、4#塊分別計算根據(jù)箱梁截面受力特點，劃分箱梁各截面節(jié)段斷面如圖所示計算箱梁斷面內(nèi)各段重量（KN/m2）如下表所示段號1#塊（3.5m）4#塊（4m）備注11.2611.26校核外模導(dǎo)梁114.7687.81校核腹板下縱梁9.289.28校核內(nèi)模導(dǎo)梁17.9512.36校核底板下縱梁恒載分項系數(shù)K1=1.2;活載分項系數(shù)K2=1.4施工

5、機具及人群荷載：2.5kN/m2內(nèi)模及底模：1.5 kN/m2外膜及排架：4.0 kN/m2傾倒和振搗混凝土荷載：4.0 kN/m2荷載組合荷載組合：混凝土重量+超載+動力附加荷載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；荷載組合：混凝土重量+超載+混凝土偏載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；荷載組合：混凝土重量+超載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；荷載組合：沖擊附加荷載+掛籃自重；荷載組合、用于主桁承重系統(tǒng)強度和穩(wěn)定性計算；荷載組合用于剛度計算（穩(wěn)定變形）荷載組合用于掛籃系統(tǒng)行走計算。掛籃設(shè)計對象的確定工況一：掛籃在0#塊上拼裝完成并一切準備就緒后，澆筑1#塊。1#塊為全橋懸澆中最重塊，長為3.5m，重

6、約126.38t，故要以1#塊為計算對象對掛籃進行設(shè)計驗算。工況二;掛籃行走至3#塊，并一切準備就緒后，澆筑4#塊。4#塊為全橋懸澆4m節(jié)段中最重塊，屬不利荷載，故要以4#塊為計算對象對掛籃進行設(shè)計驗算。工況三：掛籃行走前移時，依次脫掉側(cè)模、底模，使其與梁保持適當(dāng)距離，內(nèi)外滑梁后端吊桿改為吊環(huán)，解除下后橫梁吊桿臨時將其掛到兩外滑梁上，鋪設(shè)軌道，解除后錨，用千斤頂將主桁及模板系統(tǒng)拖拉到位。在掛籃到位內(nèi)外滑梁后端未加吊桿時，內(nèi)外滑梁支撐跨度最大，需對其進行檢算且主桁后錨亦需檢算。各工況下計算內(nèi)容如表 所示序號工況及荷載組合施工內(nèi)容計算內(nèi)容1工況一組合掛籃澆筑1#塊（1）底?？v梁、前后下橫梁及其吊掛

7、；（2）內(nèi)外滑梁及其吊掛；（3）前上橫梁及菱形構(gòu)架；（4）后錨固力筋。組合組合2工況二組合掛籃澆筑4#塊組合組合3工況三組合掛籃行走（1）內(nèi)、外滑梁及其吊掛；（2）傾覆穩(wěn)定1.4.4容許撓度 主構(gòu)架前節(jié)點最大下?lián)现担?0mm； 前上橫梁、走行梁、底模平臺橫梁、縱梁剛度：支撐計算跨度的1/400；1.4.5內(nèi)力符號規(guī)定軸力：拉力為正，壓力為負應(yīng)力：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負其它內(nèi)力規(guī)定同材料力學(xué)的規(guī)定第二章 掛籃結(jié)構(gòu)的強度檢算（3.5m節(jié)段）計算采用有限元軟件MIDAS/civil V 6.7.1進行計算，計算采用整體模型，主桁結(jié)構(gòu)采用桁架單元，其余結(jié)構(gòu)均采用梁單元，吊桿結(jié)構(gòu)釋放銷軸自由度，計算模型

8、如圖所示。掛籃整體計算模型2.1荷載確定1#塊為3.5m節(jié)段最重塊，也是全梁最重塊，重量為133.96t，梁段大、小端高度分別為4.527m和4.087m；底板厚度分別為0.724m和0.631m；頂板厚度為0.35m；腹板厚度分別為0.80m和0.60m；翼板根部和端部厚度分別為0.65m和0.20m。施工機具及人群荷載2.5kPa，恒載分項系數(shù)K1=1.2,活載分項系數(shù)K2=1.41) 混凝土荷載q單側(cè)腹板混凝土荷載為：q1腹=（4.572+4.089）×0.5×26.5×1.05×0.4=47.86KN/m底板混凝土荷載為：q1底=（0.724+0

9、.631）×0.5×26.5×1.05×0.8=15.08 KN/m頂板混凝土荷載為：q1頂=0.35×26.5×1.05×2.4=23.37 KN/m翼板板混凝土荷載為：q1翼=（0.65+0.2）×0.5×26.5×1.05×2.65=31.34 KN/m2）人群及機具荷載q3q2腹=2.5×0.4=1.0 KN/mq2底=2.5×0.8=2.0 KN/mq2頂=2.5×2.4=6.0 KN/mq2翼=2.5×2.65=6.625 KN/m3

10、）傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載q4q3腹=4.0×0.4=1.6 KN/mq3底=4.0×0.8=3.2 KN/mq3頂=4.0×2.4=9.6 KN/mq3翼=4.0×0.4=1.6 KN/m4）混凝土偏載混凝土偏載按每側(cè)偏載10t計算，則q偏=5）掛籃自重主桁：1.99 KN/m橫梁：1.79KN/m縱梁：0.856 KN/m內(nèi)滑梁0.856KN/m外滑梁：0.990 KN/m橫聯(lián)：0.299 KN/m吊帶：0.065 KN/m腹板下內(nèi)模及底模：1.5×0.4=0.6 KN/m底板下內(nèi)模及底模：1.5×0.8=1.2 KN/m內(nèi)滑梁

11、處內(nèi)模及底模：1.5×2.4=3.6 KN/m外滑梁處外模及排架：4.0×2.65=10.6 KN/m2.2荷載組合：混凝土重量+超載+動力附加荷載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；2.2.1荷載情況該工況主要用來計算掛籃的主桁承重系統(tǒng)強度和穩(wěn)定性。此種荷載組合適用于掛籃混凝土澆筑要結(jié)束前的一種最不利荷載工況，此時所有混凝土澆筑完畢（考慮混凝土脹模的影響）q1=1.05×G混凝土，振動系統(tǒng)仍然在振搗，所以還要考慮掛籃施工的動力附加荷載，人員機具仍在施工，因而掛籃結(jié)構(gòu)還要承受人員機具荷載。計算模型如圖。掛籃整體計算模型2.2.2結(jié)果分析（1）底籃縱梁計算底籃縱梁最大彎

12、矩出現(xiàn)在腹板最外側(cè)位置，最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在腹板最內(nèi)側(cè)位置，底縱梁45b工字鋼最大彎曲應(yīng)力為113.5 MPa<，最大剪應(yīng)力為23.6 MPa<，如圖。荷載組合I底籃縱梁彎曲應(yīng)力圖荷載組合底籃縱梁剪應(yīng)力圖（2）底籃前后橫梁計算底籃前后橫梁最大彎矩出現(xiàn)在前橫梁中間位置，剪應(yīng)力為零，底籃前后橫梁均采用雙45b工字鋼與鋼板組成的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，最大彎曲應(yīng)力為25.6 MPa<，如圖。荷載組合底籃前后橫梁彎曲應(yīng)力圖（3）內(nèi)外滑梁的計算掛籃內(nèi)外滑梁最大彎矩均出現(xiàn)在滑梁中間位置，外滑梁采用50b工字鋼，內(nèi)滑梁采用45b工字鋼，側(cè)模支撐縱梁最大應(yīng)力為110.1MPa<，最大剪應(yīng)力為24.6M

13、Pa<，內(nèi)模支撐縱梁最大應(yīng)力為104.2MPa<，最大剪應(yīng)力為20.8MPa<,如圖。荷載組合內(nèi)外滑梁彎曲應(yīng)力圖荷載組合內(nèi)外滑梁剪應(yīng)力圖（4）前橫梁的計算底籃前后橫梁最大彎矩出現(xiàn)在前橫梁吊帶位置，剪應(yīng)力為零，前橫梁采用雙45b工字鋼與鋼板組成的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，最大彎曲應(yīng)力為67.9 MPa<，如圖。荷載組合前橫梁彎曲應(yīng)力圖（5）主桁計算主桁最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在中間支撐結(jié)構(gòu)位置，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在后斜桿位置，主桁采用雙32b槽鋼與鋼板組成的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，最大壓應(yīng)力為63.1 MPa<，最大拉應(yīng)力為56.5MPa<，如圖。荷載組合主桁應(yīng)力圖（6）橫聯(lián)計算橫聯(lián)采用雙拼等肢10

14、0×100×10角鋼結(jié)構(gòu)，橫向聯(lián)結(jié)桁架在該荷載組合下桿件內(nèi)力均較小，最大應(yīng)力僅1.4MPa<，如圖。荷載組合橫聯(lián)應(yīng)力圖（7）吊桿計算吊桿采用雙拼直徑32mm精軋螺紋鋼，其控制應(yīng)力按650 MPa考慮。吊桿的最大應(yīng)力為340.3MPa<650MPa，如圖荷載組合吊桿應(yīng)力圖2.3荷載組合(混凝土重量+掛籃自重+混凝土偏載+施工機具及人群荷載)2.3.1荷載情況該荷載組合適用于掛籃混凝土澆筑過程中的一種最不利荷載工況，此時假定一側(cè)混凝土澆筑完畢（考慮混凝土脹模的影響）q1=1.05×G混凝土，另一側(cè)尚未澆筑完，兩側(cè)相差混凝土總量約10t，人員機具仍在施工，因

15、而掛籃結(jié)構(gòu)還要承受人員機具荷載。計算模型見圖，該荷載組合與與載荷組合相比較,只是一側(cè)腹板處混凝土荷載總量減少10t，其余荷載相同。掛籃整體計算模型2.3.2結(jié)果分析（1）底籃縱梁計算底籃縱梁最大彎曲應(yīng)力及剪切應(yīng)力均出現(xiàn)在混凝土偏多腹板內(nèi)側(cè)的底籃系統(tǒng)縱梁邊跨位置，最大彎曲應(yīng)力為108.9MPa<，最大剪切應(yīng)力為22.8MPa<，如圖。荷載組合底籃縱梁彎曲應(yīng)力圖荷載組合底籃縱梁剪切應(yīng)力圖（2）底籃前后橫梁計算底籃前橫梁最大彎矩出現(xiàn)在前橫梁中間位置，后橫梁最大彎矩出現(xiàn)在混凝土偏多一側(cè)，剪應(yīng)力均為零，最大彎曲應(yīng)力為21.8 MPa<，如圖。（3）內(nèi)外滑梁的計算側(cè)模支撐縱梁最大應(yīng)力為8

16、8.6MPa<，最大剪應(yīng)力為19.8MPa<，內(nèi)模支撐縱梁最大應(yīng)力為79.0MPa<，最大剪應(yīng)力為15.8MPa<,如圖。（4）前橫梁的計算底籃前橫梁最大彎矩出現(xiàn)在混凝土偏多側(cè)位置，剪應(yīng)力為零，最大彎曲應(yīng)力為59.2MPa<，如圖。（5）主桁計算主桁最大拉、壓應(yīng)力均出現(xiàn)在混凝土較多側(cè)主桁架上。主桁最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在中間支撐結(jié)構(gòu)位置，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在后斜桿位置，主最大壓應(yīng)力為56.1MPa<，最大拉應(yīng)力為50.2MPa<，如圖。（6）橫聯(lián)計算橫向聯(lián)結(jié)桁架在該荷載組合下桿件內(nèi)力均較小，最大應(yīng)力僅1.4MPa<，如圖。（7）吊桿計算吊桿計算方法同組合I，

17、偏重側(cè)底橫梁前吊桿軸向力最大，吊桿采用雙拼直徑32mm精軋螺紋鋼，其控制應(yīng)力按650 MPa考慮。吊桿的最大應(yīng)力為318.5.7MPa<650MPa，如圖2.4 主桁桿件強度驗算及結(jié)論通過以上分析，主桁各桿件最不利荷載為荷載組合。水平橫桿和立桿為受壓桿件，桿件長度分別為5m、 3.5m和3m，因5m桿件最長且軸力最大，故在此只驗算5m桿件的應(yīng)力強度及受壓穩(wěn)定性。桿件穩(wěn)定檢算主桁各桿件均由普通熱軋232b槽鋼加鋼板組成，如圖所示截面形狀，其截面特性如下A=2.61×10-2m2Ix=3.58×10-4m2Iy=3.85×10-4m2AC和CD桿件均受拉，AC的

18、內(nèi)力較大，其應(yīng)力：AB、BC和BD桿件均為受壓桿件，桿件長度分別為3.5m、3m和5 m，故在此只驗算BD號桿件的壓桿穩(wěn)定性，其軸力為1119.2kN。BD桿件的慣性半徑為：ix=iy=imin=min（ix，iy）=11.71×10-2m桿件換算長細比為：根據(jù)鋼規(guī)表5.1.2-1對y軸屬于b類截面，由查附錄C查表并用插入法差得0.888第三章 掛籃結(jié)構(gòu)的剛度計算(工況一)3.1荷載組合 混凝土重量+超載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；該荷載組合主要用來計算掛籃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剛度。3.1.1荷載情況此種載荷組合考慮混凝土重量、掛籃自重、施工機具及人群荷載。計算模型如圖3.1.2結(jié)果分析該

19、荷載組合下，掛籃變形等值線圖。由圖可知，變形最大位置為前橫梁中部，最大值為11.98 mm。荷載組合變形等值線圖以下對各部分進行劃分分析：（1） 掛籃主桁架部分主桁架部分最大變形位于前橫梁支點處，最大豎向變形量為9.92mm<20mm。掛籃主桁架變形圖（2）前橫梁前橫梁部分最大變形位于跨中位置，其值為11.98mm< ,滿足要求（2） 側(cè)模支撐縱梁及內(nèi)?；簜?cè)模支撐縱梁最大變形值為9.78mm<，內(nèi)?；憾瞬孔畲笞冃沃禐?1.42mm< 均滿足要求側(cè)模支撐縱梁及內(nèi)?；鹤冃蔚戎稻€圖（3） 縱梁縱梁最大變形值為11.83mm< 滿足要求(4)前后橫梁變形前橫梁最大變

20、形為11.83mm<，后橫梁最大變形為0.49mm<，滿足要求3.2剛度驗算結(jié)論掛籃在此該荷載組合條件下，計算掛籃系統(tǒng)整體和各部件的結(jié)構(gòu)剛度。其變形最大值情況匯總為表。掛籃整體系統(tǒng)變形最大的位置為前橫梁跨中，值為11.98mm，而該值為主桁架、前橫梁、吊桿及其底托前橫梁各部分變形的累積。結(jié)論：該掛籃結(jié)構(gòu)剛度符合相關(guān)要求。掛籃變形最大值情況匯總表序號部件位置點絕對值/mm說 明1掛籃整體系統(tǒng)前橫梁跨中11.982主桁架前橫梁兩個支點9.923前橫梁跨中11.98即為掛籃變形最大處4懸臂端部9.685側(cè)模支撐縱梁端部9.776內(nèi)模滑梁端部11.427底托系統(tǒng)前橫梁跨中11.988后橫梁

21、跨中0.49第四章 掛籃結(jié)構(gòu)的強度檢算（4m節(jié)段）4.1荷載的確定4#塊為4m節(jié)段最重塊，重量為109.64t，大、小端高度分別為3.434m和3.193m；底板厚度分別為0.492m和0.441m；頂板厚度為0.35m；腹板厚度分別為0.60m和0.48m；翼板根部和端部厚度分別為0.65m和0.20m。施工機具及人群荷載2.5kPa，恒載分項系數(shù)K1=1.2,活載分項系數(shù)K2=1.4根據(jù)上述1號塊的計算結(jié)果，只需對底板縱梁、翼板滑梁及內(nèi)模滑梁進行驗算，其他構(gòu)件均能滿足要求。沖擊附加荷載沖擊附加荷載按掛籃自重的10%計算。（2）工況二掛籃重工況二中掛籃自重與工況一樣，只不過加載方式不同。混凝

22、土自重腹板自重：q腹=（3.193+3.434）×0.5×26.5×1.05×0.4=36.88 KN/m底板自重：q底=（0.441+0.492）×0.5×26.5×1.05×0.8=10.38 KN/m頂板自重：q頂=0.35×26.5×1.05×2.4=23.37 KN/m翼板自重：q翼=（0.2+0.65）×0.5×1.05×2.65=31.34 KN/m人群和機具荷載腹板處：2.5 ×0.4=1.0 KN/m底板處:2.5×0.8=2.0 KN/m翼緣處：2.5×2.65=6.625 KN/m頂板處：2.5×2.4=6.0 KN/m動力附加荷載腹板處：4.0 ×0.4=1.6 KN/m底板處:4.0×0.8=3.2KN/m翼緣處：4.0×2.4=9.6 KN/m頂板處：4.0