某橋工程菱形掛籃計算書

1、某橋工程菱形掛籃計算書一、 掛籃設(shè)計總則1 設(shè)計依據(jù)（1）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ17-88）（2）公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（JTJ025-86）（3）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）（4）櫓尾橇高架橋主橋設(shè)計圖紙及變更圖紙2 結(jié)構(gòu)參數(shù)（1） 懸臂澆筑砼箱梁共68段，分段長度為：左幅2#-10#段4.113m，合攏段2.006m；右幅2#-9#段3.987m，合攏段1.994m。（2） 箱梁底板寬8m，頂板寬16.25m。（3） 箱梁高度變化范圍：左幅4.8m2.4m，右幅4.5m2.2m，中間按半立方拋物線變化。3 設(shè)計荷載：（1） 懸臂澆筑砼結(jié)構(gòu)最大重量154.3t(左幅

2、2#塊)（2） 掛籃總重52t(包括箱梁模板)（3） 人群及機具荷載取2.5KPa。（4） 風(fēng)荷載取800Pa。（5）荷載組合： 砼重+掛籃自重+人群機具+動力附加系數(shù)(強度、穩(wěn)定)砼重+掛籃自重+人群機具 (剛度)砼重+掛籃自重+風(fēng)荷載 (穩(wěn)定)掛籃自重+沖擊附加系數(shù)+風(fēng)荷載 (行走穩(wěn)定)（6）荷載參數(shù)：鋼筋砼比重取值為2.6t/m3；超載系數(shù)取1.05；新澆砼動力系數(shù)取1.2；掛籃行走時的沖擊系數(shù)取1.1；抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于1.5；前后托架剛度取L/400；16Mn鋼容許彎曲應(yīng)力取1.3w=1.3×210=273MPa。A3鋼容許彎曲應(yīng)力取1.3w=1.3×145=1

3、88.5MPa。4掛籃結(jié)構(gòu)材料掛籃主桁架和前后橫梁采用16Mn鋼，銷子采用45號鋼，縱梁、托梁、分配梁等采用組合型鋼（A3）。二、縱梁計算1、普通縱梁（箱梁兩腹板中間段）受力分析項目 塊件號左幅2#塊（411.3cm）1底模面板自重Kg/m278.52縱梁自重Kg/m43.43底板砼理論重量Kg/m20.530×2600=13784底板砼理論重量×動載系數(shù)1.2×超載系數(shù)1.05Kg/m217365施工荷載Kg/m22506荷載取值q(縱梁間距為0.645米)Kg/m(78.5+1736+250)×0.645+43.4=13752、普通縱梁（箱梁兩腹板中

4、間段）強度計算（圖1示）RA=qcb/L RB=qca/LMmax=qcbd+cb/(2L)/L=13750×10-3×4113×2556.5×887+4113×2556.5/(2×5500)/5500=4.84×107N.mm縱梁選用I28a工字鋼,其截面特性為:Wx=5.08×105mm3Ix=7.114×107mm4= Mmax/ Wx=95.3MPa<188.5MPa3、普通縱梁剛度計算當(dāng)x=d+cbL=2798.8時(彎矩最大處)，撓度最大。鋼材彈性模量取E2.1×105Mpaf

5、max=qcb(4L-4b2/L-c2/L)x-4x3/L+(x-d)4/(bc)/(24EI)=10.3mm<L400=13.75mm剛度滿足要求。4、加強型縱梁(箱梁腹板下方)受力分析：項目 塊件號左幅2#塊（411.3cm）1底模面板自重kgm278.52縱梁自重kgm523底板砼理論重量kgm20.530×2600×1.2×1.05=1736.34單側(cè)腹板重量kgm2（4.185-0.530）×2600=95035(4)項×動載系數(shù)1.2×超載系數(shù)1.05kgm211973.86人群、機具荷載kgm22507荷載取值q(

6、腹板下側(cè)布置3條縱梁，間距0.268m)kgmq=52+(78.5+1736.3+11973.8+250)×0.268=38145、加強型縱梁(箱梁腹板正下方)強度計算加強型縱梁采用I32a工字鋼兩側(cè)加焊10mm厚鋼板，其組合截面特性:Wx=6.922×105+2×10×3202/6=10.335×105mm3Ix=1.1×108+2×10×3203/12=1.65×108mm4其受力示意圖如圖2示：Mmax=qcbd+cb(2L)L=38140×10-3×4113×2556

7、.5×887+4113×2556.5/（2×5500）/5500=13.4×107 N.mm= Mmax/ Wx=129.7 MPa<188.5MPa滿足要求6、加強型縱梁（腹板下方）剛度計算鋼材彈性模量E=2.1×105MPa當(dāng)x=d+cbL=2798.8mm時(彎矩最大處)fmax=qcb(4L-4b2/L-c2/L)x-4x3/L+(x-d)4/(bc)/(24EI)=12.3mm<L/400=13.75mm撓度偏大,擬采用4條I36a工字鋼。三、前托梁計算1、前托梁受力分析項目 塊件號左幅2#塊（411.3cm）1普通縱梁傳

8、給前托梁的荷載kgRAI=q×c×b/L=1375×4.113×2.5565/5.5=2628.72將1項化為作用于前托梁的均布荷載（縱梁間距為0.645m）kgm2628.7/0.645=4075.53前托梁自重kgm1204作用于前托梁的均布荷載qkgm4075.5+120=4195.55腹板下方加強型縱梁傳至前托梁的支座反力kgRA2= q×c×b/L=3814×4.113×2.556/5.5=7290.26將5項化成集中荷載P(假設(shè)縱梁連成一體)kgP=7290.2×3=218712、 前托梁強度

9、的計算對前托梁進(jìn)行受力分析時,不考慮工作梁帶來的荷載(很小),則前托梁受力示意圖如圖3所示。2.1懸臂端最大彎距發(fā)生在支座A處截面，其值為：MA=q×a2/2+pb=4195.5×0.77752/2+21871×0.4775=11711.5kg.m最大剪力發(fā)生在支座A處截面,其值為: Qmax=p+qa=21871+4195.5× 0.7775=25133kg跨中最大彎矩值:M=ql21-4×(0.7775/6.445)2/8-Pa=4195.5×6.4452×1-4×0.7775/6.445)2/8-21871&

10、#215;0.7775=3511.3kg.m2.2前托梁的截面特性前托梁的斷面要素如圖4所示，槽鋼25b的截面特性：A1=3991mm2Wx1=2.82×105mm3Ix1=3.53×107mm4組合截面特性：A=2×3991+280×10×2=13582mm2Ix =2 Ix1+(280×103/12+1302×280×10)×2=1.65×108 mm4Wx=2IX/h=1.65×108135=1.22×106mm32.3強度校核最大彎應(yīng)力：=MmaxWx=11711.5

11、×104(1.22×106)=96.0MPa<188.5MPa3、前托梁剛度校核前托梁懸臂端的撓度：f1=pb2L×(3+2b/c)(6EI)+qaL3×-1+6(a/c)2+3(a/c)3(24EI)=218710×477.52×6445×(3+2×477.5/6445)/(6×2.1×105×1.65×108)+41.955×777.5×64453×-1+6×(777.5/6445)2+3×(777.5/6445)3

12、 /(24×2.1×105×1.65×108)=4.87-9.53=-4.66mm(向上)前托梁跨中的撓度:f2=qL45-24(a/c)2(384EI)-pbL2/(8EL)=41.955×64454×(5-24×777.52/64452)/(384×2.1×105×1.65×108)-218710×477.5×64452/(8×2.1×105×1.65×108)=25.3-15.6=9.7mm<L/400=16.1m

13、m。滿足要求四、后托梁計算1、 后托梁受力分析項目 塊件號左幅2#塊（411.3cm）1普通縱梁傳給后托梁的荷載kgRb1=q×c×a/L=1375×4.113×2.9435/5.5=3026.72將1項化為作用于后托梁的均布荷載（縱梁間距為0.645m）kgm3026.7/0.645=4692.53后托梁自重kgm1204作用于后托梁的均布荷載qkgm4692.5+120=4812.55腹板下方加強型縱梁傳至后托梁的支座反力kgRb2= q×c×a/L=3814×4.113×2.9435/5.5=8395.46將

14、5項化成集中荷載P(假設(shè)4條縱梁連成一體)kgP=8395.4×3=25186.22、后托梁強度校核后托梁兩端的吊點主要用于空載移籃。在澆筑砼時，兩端所受的力比較小，其荷載由底籃后錨所承受，所以對后托梁計算時，可按圖5的受力示意圖進(jìn)行分析。2.1懸臂端最大彎矩：Ml=q×m122+pm2=4812.5×0.922+25186.2×0.6=17060.8kg.m跨中最大彎矩值：MA= ql21-4×(0.9/6.2)2/8-Pm=4812.5×6.22×1-4×(0.9/6.2)2/8-25186.2×0.

15、6=6063.3kg.m2.2后托梁的斷面特性：后托梁選用與前托梁相同的斷面，參見前托梁的斷面特性。2.3強度校核由上可知：Mmax=17060.8kg.m最大彎曲應(yīng)力：=Mmax/Wx=17060.8×104(1.22×106)=139.8MPa<188.5MPa 2.4后托梁剛度校核后托梁在圖5示工況下懸臂端的撓度f1=Pm2L(3+2×入1)(6E1)+qm1L3(-l+6×入2+3×入3)(24E1)=243101×6002×6200×(3+2×600/6200)/(6×2.06&

16、#215;105×1.65×108) +48.125×900×62003×(-1+6×9002/62002+3×9003/62003)/(24×2.06×105×1.65×108)=-2.8mm后托梁跨中的撓度f2=qL4(5-24入2)(384EI)-pmL2/(8EI)=48.125×62004×(5-24×9002/62002)/(384×2.06×105×1.65×108)-243101×600&#

17、215;62002/8×2.06×105×1.65×108)=7.98mm五、縱梁與滑梁計算1、縱梁計算1.1縱梁的受力分析箱梁節(jié)段翼板的最大重量乘1.2動載系數(shù)G1=(0.9+0.5)×0.6/2+(0.5+0.15)×3.525/2×4.113×2600×1.2×1.05=21096kg側(cè)模板自重約：G2=2000 kg箱梁翼板重心距箱梁腹板外邊緣的距離：e=1570mm箱梁翼板重量與側(cè)模板重量傳予內(nèi)縱梁與外縱梁的荷載可近似成圖6所示計算。內(nèi)縱梁承受的荷載為：P1=RA=( G1+ G2)&

18、#215;1130/1950=13383.8kg外縱梁共2條，單條外縱梁承受的荷載為：P2=RB2=(Gl+G2)×820×0.51950=4856.1kg內(nèi)縱梁澆筑砼時內(nèi)縱梁受力示意圖如圖7所示ql=P1/4.113+72=3326kg/mMmax=qcbd+cb(2L)L=3326×4113×2556.5× 887+(4113×2556.5)/(2×5500)/5500=1.17×108 N.mm 內(nèi)縱梁選用I36a工字鋼，其斷面特性：Wx=8.75×105mm3Ix=1.576×108mm

19、4=MmaxWx=1.1×108(8.75×105)=134 MPa<188.5MPa強度滿足要求。最大撓度：fmax=qcL3(8-4c2L2+c3L3)(384E1)=33.26×4113×55003×(8-4×4113255002+41133/55003)/(384×2.06×105×1.576×108)=11.3mm<L400=13.75mm外縱梁外縱梁受力示意圖如圖8所示q2=4856.14.113+3l=1211.7kg.mMmax=qcbd+cb(2L)L=4.26&#

20、215;107N.mm外縱梁選用I字鋼I25a，其斷面特性：Wx=4.02×105mm3Ix=5.02×107mm4外縱梁強度:=MmaxWx=3.96×1074.02×105=106.0MPa<188.5MPa滿足要求。2、滑梁計算2.1滑梁受力分析箱梁頂部砼通過內(nèi)模傳給單條滑梁的荷載：G1=(0.9+0.5)×0.62+(0.5+0.25)×1.52+025×1.3×4.113×2600×1.2×1.05=17617.5kg內(nèi)模自重傳給單條滑梁的荷載G2=24002=1200

21、kg2.2滑梁度和剛度計算滑梁在砼澆筑時，其受力示意圖如圖9所示q3=(G1+ G2)/4.113+60=(16832+1200)/4.113+60=4635 kg/mMmax=qcbd+cb(2L)L=1.63×108N.mm滑梁采用I36a工字鋼，其斷面特性為Wx=8.75×105mm3Ix=1.576×108mm4滑梁強度：= Mmax / Wx=1.576×108/(8.75×105)=186MPa<188.5MPafmax=qcL3(8-4(cL)2+(cL)3)(384E1)=15.75mm>L400=13.75mm此處

22、剛度略偏大，但不影響結(jié)構(gòu)的安全，況且工字鋼上翼緣有斜板，它將一起參與受力，滑梁的強度與剛度將得到提高。六、分配梁與吊帶計算1、分配梁7由內(nèi)縱梁傳予分配梁7的荷載(參見圖7)R1=q1cbL=3326×4.113×2.55265.5=6358.6kg單條外縱梁傳予分配梁7的荷載：R2=q2cbL=1211.7×4.113×2.55655.5二2316.5kg分配梁7的受力示意圖如圖10所示：RA=3107.3 kgRB=7884.3kg跨中彎矩：Ml=RB×1100-R1×1300=7884.3×1100-6358.6

23、5;1300=4.07×106Nmm懸臂端最大彎矩：M2=Rl×200=63586×200=1.27×107Nmm分配梁7選用兩條槽鋼12.6，槽鋼12.6的斷面特性:Wx=3.64×104mm3Ix=3.91×106mm4分配梁7的強度：=M2/(2Wx)=1.18×107(2×3.64×104)=162.1MPa<215MPa滿足要求。2、分配梁2由分配梁7通寸32預(yù)應(yīng)力鋼筋傳予分配梁2的荷載(參見圖10)RA=3107.3kgRB=7884.3kg分配梁2的受力示意圖如圖12所示：Rc=(RA

24、×2350+RB×150)2500=(3107.3×2350+7884.3×150)/2500=3393.9kgRD=7597.7kgMmax=3393.9×1250-3107.3×1100=8.24×106N.mm分配梁2選用兩條10槽鋼，10槽鋼的斷面特性：Wx=3.97×104mm3Ix =1.98×106mm4分配梁2的強度：=Mmax(2Wx)=8.24×106(2×3.97×104)=103.8MPa<215MPa滿足要求。3.分配梁4分配梁4用于空籃時對側(cè)

25、模板與縱梁進(jìn)行調(diào)整，分配梁4所受的荷載較小，擬選定分配梁4用兩條槽鋼8即可滿足要求。4.分配梁1由前托梁通過32預(yù)應(yīng)力鋼筋傳至分配梁1的荷載(參見圖3)R1=P+q12=21114+4495.5×82=37896kg由內(nèi)滑梁通過32預(yù)應(yīng)力鋼筋傳至分配梁1的荷載(參見圖9)R2=q3caL=4635×4.113×2.94355.5=10202.6kg分配梁1的受力示意圖如圖13所示。RE=(R1×8195+R2×520)1397=26028.0kgRF=22070.6kgMmax=RE×577.5=260280×577.5=1

26、.50×108Nmm分配梁1選用兩條工字鋼I25a，工字鋼I25a的斷面特性：Wx=4.01×105mm3Ix=5.02×107mm4分配梁1的強度：=Mmax(2Wx)=1.50×108(2×4.01×105)=187.0MPa<215MPa滿足要求。5.分配粱5分配梁5僅用于空籃時對底籃與內(nèi)模進(jìn)行調(diào)整，選定兩條槽鋼10即可。6.分配梁8分配梁8的受力狀況同分配梁7,可選用相同的斷面。7分配梁3 分配梁3主要承受移籃時的部分側(cè)模與部份底模傳來的荷載，此荷載較小，分配梁3選用兩條槽鋼10即可。8分配梁6 分配梁6用于空籃時對底模

27、與側(cè)模進(jìn)行調(diào)整，選定兩條槽鋼8即可。932預(yù)應(yīng)力鋼筋據(jù)以上分析可知，前托梁處的預(yù)應(yīng)力筋承受的荷載為最大，單根預(yù)應(yīng)力筋所承受的最大荷載(參見圖3)。 N=(P+qL2)2=378962二18948kg=N/A=(189480×4)/(3.14×322)=235.7MPa 32預(yù)應(yīng)力鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強=750MPa 安全系數(shù)n= =750235.7=3.210鋼吊帶分配梁2處的單條鋼吊帶I所承受的最大荷載(參見圖12)。F=RD=7597.7kg=FA=7597.7(100×20)=38.0MPa<215MPa安全系數(shù)=21538.0=5.7分配梁1處的單條鋼吊帶II

28、所承受的最大荷載(參見圖13)。F=RE=26028.0kg=FA=260280(110×20×2)=59.2MPa<215MPa安全系數(shù)n=21559.2=3.611后托梁錨桿與錨梁后托梁錨桿所受的最大荷載（參見圖5）。F=P+ql/2=24310.1+4812.5×8/2=43560.1kg=FA=435601×4/(3.14×702)=113.2MPa安全系數(shù)=6.9后錨梁僅在空載時調(diào)節(jié)底模所用,據(jù)以上對分配梁的受力分析,可選用兩條槽鋼8即可。七 、主桁架橫梁1、前橫梁前橫梁承受由鋼吊帶傳來的荷載，前橫梁受力示意圖如圖14所示 F1

29、=33939N（分配梁2通過鋼吊帶I傳來的力）F2=75977N（分配梁2通過鋼吊帶I傳予前橫梁）F3=260280N（直接傳予主桁架，可不考慮其作用于前橫梁）F4=220706N（分配梁1通過鋼吊帶II傳予前橫梁）下面分別對各桿件的軸力進(jìn)行計算：支座反力：F支=-(Fl+F2+F4)=-330.6kN對A點：1=27.4740FABCOS1+FAC=0FABSin1=F1FAB=73.57kN(拉) FAC=-65.27kN(壓) 對C點:FBC=0kN(拉) FCD = FAC =-65.27kN(壓)對D點:FBD=75.98kN(拉)FDE= FCD =-65.27kN(壓)對B點2=

30、62.526 0 3=52.4310FABCos2+FBESina+FBD=0FABSin2=FBF+FBECosa3FBE=-138.68KN(壓) FBF=149.83KN(拉) 對F點:FBF= FFG= 149.83KN(拉) FEF=0(EF桿為零桿）對E點：a3=52.4310 a4=40.530FDE+FBECosa3=FEH+FEGCOSa 4F支=FBESin a3+FEGSina4+FEFFEG=-339.6kN(壓)FEH=108.3KN(拉)對H點：FGH=F4=220.71kN(拉)FHJ=FEH=108.3kN(拉)對G點：4=40.530FFG+FEGCos4=F

31、GI+FGj Cos4FGH+FEGSin4+FGJSin4=0FGI=-108.3(壓) FGJ=0kN(FI桿為0桿)對I點：FIK=FGI=-108.3KN FIJ=0KN 對J點：FJL=FHJ=108.3kN(拉)由上面分析可列出前橫梁各桿件的軸力如圖15所示： 最大軸力為Nmax=339.6kN選用桿件斷面形狀為120×120×4mm時=NmaxA=3.396×1051856=183MPa<215MPa為了提高安全系數(shù)，根據(jù)前橫梁桿件的軸力分別選用如下三種斷面：120×120×8mm120×120×6mm1

32、20×120×4mm2后橫梁后橫梁在砼澆筑時，承載極小。在掛籃前移時，其承受部分底模重與部分側(cè)模重，所受的荷載也較小，所以后橫梁桿件均選用口120×120×6mm，后橫梁強度已足夠滿足要求，無需再對其進(jìn)行校核。八、主 桁 架 計 算1荷載分析單榀主桁架承受由前橫梁傳來的荷載(參見圖14) F=F1+F2+F3+F4=59.1t主桁架受力示意圖如圖16所示：FA=F×55005000=65.0tFB=F×105005000=124.1t下面分別計算各桿件的軸力對A點NACCos34.9920+NAB=0NACSin34.9920=FAN

33、AC=113.3t(拉) NAB=-92.9t(壓)(B=FFGJ=10.80KN(對B點：NAB=NBDSin68.1990FB+NBC+NBDCos68.1990=NBD=-100.1t(壓) NBC=-86.9t(壓)對C點:NCDCoSl3.2980=NACCOS34.9920NCD=95.4t(拉)2.強度桿件最大軸力N=113.3t選擇各桿件的斷面為200×200×14mm。則截面積:A=200×200-172×172=10416mm2慣性矩I=(2004-1724)/12=6.04×107mm4慣性半徑：i=(IA)1/2=76m

34、m長細(xì)比：入=LI=0.5×526376=35查表知穩(wěn)定系數(shù)：=0.871max=N(A)=113.3×104(0.871×10416)=125MPa<215MPa強度滿足要求3.主桁架撓度計算主桁架撓度以計算D點的豎向位移為準(zhǔn)。由上面計算可知,CD桿、BD桿、AC桿、AB桿所受的軸力為：NCD=95.4t NBD=-100.1t NAC=113.3t NAB=-92.9t當(dāng)荷載變?yōu)閱挝缓奢d時,CD桿、BD桿、AC桿、AB桿的軸力為：NCD1=1.614 NBD1=-1.694 NAC1=1.917 NAB1=-1.572D點的垂直位移為:D= NCD1NC

35、DLCD/(EA)+ NBD1NBDLBD/(EA)+ NAC1NACLAC/(EA)+ NAB1NABLAB/(EA)=16.79mm4、 主桁架銷子校核從上面計算可知，主桁架桿件所受的最大軸力為：NAC =113.3t。桿件與結(jié)點板之間采用銷子100連接，銷子材質(zhì)選用45號鋼，銷子兩面受剪，所承受的最大剪力為：Qmax=0.5×113.3=56.7t最大剪應(yīng)力:max=Qmax/A=(56.7×104)/(0.25×3.14×1002)=72.2MPa=205MPa主桁架桿件與結(jié)點板聯(lián)接的接觸面的擠壓校核:擠壓應(yīng)力: bs=P/Abs=(0.5×113.3×104)/(100×32)=177.0MPa<215MPa主桁架桿件開孔處與端頭距離:L=1.5d=120mm=(0.5×113.3×104)/(120&