三角斜拉式掛籃施工設(shè)計(jì)圖張附計(jì)算書4

PAGEPAGE46設(shè)計(jì)計(jì)算書日期：2010年1月掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄TOC\o"1-3"\h\z一、計(jì)算簡(jiǎn)介 11.1計(jì)算依據(jù) 11.2箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù) 11.3 計(jì)算參數(shù) 21.4 主要計(jì)算內(nèi)容 41.5 荷載傳遞路徑 5二、底籃模板計(jì)算 62.1底模 6（1）荷載 6（2）面板驗(yàn)算 6三、側(cè)模板計(jì)算 83.1荷載 83.2面板驗(yàn)算 93.3橫肋計(jì)算 103.4豎向主梁(背楞)計(jì)算 11四、底籃縱梁計(jì)算 131普通縱梁計(jì)算 131.1受力分析 131.2強(qiáng)度計(jì)算 131.3剛度計(jì)算 152加強(qiáng)縱梁計(jì)算 162.1受力分析： 162.2強(qiáng)度計(jì)算: 162.3剛度計(jì)算: 18五、底籃前托梁計(jì)算 191受力分析 192．強(qiáng)度與剛度計(jì)算 20六、底籃后托梁計(jì)算 221受力分析 222．強(qiáng)度與剛度的計(jì)算（澆注砼時(shí)） 233．移籃時(shí)的剛度計(jì)算 25七、側(cè)模支撐梁與內(nèi)?；河?jì)算 261．側(cè)模支撐梁計(jì)算 262．前、后分配梁 283．內(nèi)?；河?jì)算 28八、吊桿與錨桿計(jì)算 301.前吊桿校核 302.底籃后錨桿校核 30九、中橫梁及斜拉桿計(jì)算 311．中橫梁計(jì)算 312．斜拉桿計(jì)算 31十、前橫梁計(jì)算 331.受力分析 332.強(qiáng)度 342.1前橫梁斷面特性 342.2計(jì)算結(jié)果 34十一、主桁計(jì)算 351.受力分析 352.強(qiáng)度計(jì)算 362.1主梁壓應(yīng)力 362.2主梁彎應(yīng)力(CE段) 362.3斜拉帶 372.4立柱 382.5銷子校核 392.6主桁后錨校核 412.7前支點(diǎn)校核 413.主桁架撓度 42十二、掛籃前移穩(wěn)定性計(jì)算 431.荷載分析 432.后錨部件計(jì)算 43一、計(jì)算簡(jiǎn)介1.1計(jì)算依據(jù)⑴《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)⑵《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）⑶《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》⑸《建筑工程模板施工手冊(cè)》⑹《衡陽(yáng)施工圖》1.2箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)⑴各墩箱梁除墩頂0號(hào)塊與1號(hào)塊外分為16對(duì)梁段，懸澆箱梁縱向分段長(zhǎng)度為63.0m+53.5m+54m。墩頂現(xiàn)澆段0#塊與1號(hào)塊長(zhǎng)度為15m，懸澆節(jié)段2#～6#段3.0m、7#～11#段3.5m、12#～16#段4.0m。⑵全幅橋箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂板寬度27.5m（其中酃湖側(cè)邊跨寬24m，蒸陽(yáng)路側(cè)邊跨局部加寬至29.663m），底板寬20.5m。⑶箱梁中心高度變化范圍：6.8m～2.8m，按1.8次拋物線線變化。表1.1梁段參數(shù)表截面名稱截面中線高(cm)腹板厚(cm)頂板厚(cm)底板厚(cm)懸澆段編號(hào)長(zhǎng)度(m)懸澆段體積(m3)0680.015070130S09709.81649.5139.23590S13159.82614.41303584.7S23145.13580.71303579.7S33139.04548.71303575S43133.15518.31303570.5S53127.36489.61303566.2S63121.97462.51303562.1S73.5135.984331203557.8S83.5128.09405.81103553.7S93.5119.210381.01103550S103.5112.811358.71103546.7S113.5108.412338.81103543.8S124.0119.313319.41103540.9S134.0110.514303.5753538.5S144.0102.915291.3753536.7S154.0100.916283.2753535.517280753535S164.099.8計(jì)算參數(shù)（1）材料參數(shù)掛籃主桁、前后橫梁、底籃縱梁、前托梁、后托梁、內(nèi)滑梁及模板等均采用Q235組合型鋼，吊桿采用φ32精軋螺紋粗鋼筋，主桁銷子采用42CrMo鋼，懸吊銷子采用40Cr鋼，錨固構(gòu)件采用φ32精軋螺紋粗鋼筋。表1.2掛籃材料參數(shù)表項(xiàng)目符號(hào)單位鋼材精軋螺紋粗鋼筋Q23540Cr42CrMo彈性模量EMPa2.06×1052.06×1052.06×1052.0×105泊松比ν-0.30.30.30.3容量γkN/m378.578.578.578.5容許應(yīng)力軸向應(yīng)力σMPa140625770彎曲應(yīng)力σwMPa145385650剪應(yīng)力τMPa85220375孔壁承壓應(yīng)力-MPa210提高系數(shù)κ1.31.01.01.0注：1、Q235對(duì)應(yīng)A3鋼，材料容許應(yīng)力按規(guī)范JTJ025-86取值;40Cr和42CrMo鋼按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的要求取值；精軋螺紋粗鋼筋的容許應(yīng)力按規(guī)范JTGD62-2004取值。2、根據(jù)規(guī)范JTJ025-86第1.2.10條，臨時(shí)結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力應(yīng)乘以提高系數(shù)κ。（2）荷載取值掛籃結(jié)構(gòu)驗(yàn)算考慮的主要荷載有：①主梁混凝土容重：26kN/m3②混凝土超載（脹模）系數(shù)：1.05；③人群及機(jī)具荷載：對(duì)直接支撐模板取2.5kPa，計(jì)算直接支撐模板的梁時(shí)取1.5kPa；④振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：對(duì)水平面模板2.0kPa，對(duì)側(cè)模4.0kPa；⑤傾倒混凝土對(duì)側(cè)模沖擊產(chǎn)生的水平荷載取6.0kPa；⑥掛籃走行沖擊系數(shù)：1.1。（3）其他①懸臂澆筑砼最大重量377t（2#塊145.1m3）。②掛籃總重（包括箱梁外模板及內(nèi)模支撐架）：119.6t。③施工時(shí)以及行走時(shí)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于2.0；④模板剛度限值：鋼模面板變形≤1.5mm，結(jié)構(gòu)表面外露的模板及支撐模板的梁撓度為模板構(gòu)件跨度的1/400。掛籃重要構(gòu)件的梁撓度為構(gòu)件跨度的1/700。主要計(jì)算內(nèi)容為了保證掛籃施工期間的結(jié)構(gòu)安全，確保掛籃的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足施工要求，對(duì)本掛籃進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的主要內(nèi)容如下：掛籃主桁在混凝土澆筑時(shí)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。掛籃底籃、懸吊系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)在混凝土澆筑時(shí)的強(qiáng)度和剛度。掛藍(lán)模板系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度。(4)掛籃前移時(shí)的穩(wěn)定性計(jì)算。荷載傳遞路徑待澆梁段待澆梁段翼板砼待澆梁段頂板砼待澆梁段腹板砼待澆梁段底板砼側(cè)模內(nèi)模底模底模側(cè)模支撐梁內(nèi)滑梁加強(qiáng)縱梁普通縱梁后吊桿前吊桿前吊桿后吊桿前、后托梁前橫梁已澆梁段前吊桿后吊桿前橫梁主桁架前支點(diǎn)后錨點(diǎn)已澆梁段二、底籃模板計(jì)算2.1底模（1）荷載懸澆節(jié)段以2#塊底板為最大厚度，新澆混凝土對(duì)底籃模板的壓力標(biāo)準(zhǔn)值：面板自重：施工荷載:振搗荷載：（2）面板驗(yàn)算底模選用δ12mm厚鋼板直接鋪設(shè)于縱梁之上,設(shè)計(jì)為單向板(),支撐面板的最不利間距為,按三跨連續(xù)梁計(jì)算(三跨等距，每跨等距L=650mm),可求得：最大彎矩系數(shù)，最大撓度系數(shù)。a、強(qiáng)度驗(yàn)算取1mm寬的板條為計(jì)算單元，荷載為：b、撓度驗(yàn)算其中：則：滿足要求。三、側(cè)模板計(jì)算3.1荷載混凝土作用于模板的側(cè)壓力，根據(jù)測(cè)定，隨混凝土的澆筑高度而增加，當(dāng)澆筑高度達(dá)到某一臨界時(shí)，側(cè)壓力就不再增加，此時(shí)的側(cè)壓力即為新澆混凝土的最大壓力。側(cè)壓力達(dá)到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。通過(guò)理論和實(shí)踐，可按下列二式計(jì)算，并取其最小值；式中：F—新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力()—混凝土的重量密度()取to—新澆混凝土的初凝時(shí)間(h)，可按實(shí)測(cè)定。當(dāng)缺乏實(shí)驗(yàn)資料時(shí)，可采用計(jì)算；T—混凝土的溫度（o）取25ｏV—混凝土的澆注速度（）取H—混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（m），取—外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1—混凝土塌落度影響系數(shù)，當(dāng)塌落度小于30mm時(shí)，取0.85，50~90mm時(shí)，取1；110~150mm時(shí)，取1.15。取=1取二者中的較小者，，作為模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，并考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平載荷標(biāo)準(zhǔn)值，振搗混凝土產(chǎn)生的荷載，施工荷載，則作用于模板的總荷載設(shè)計(jì)值為：3.2面板驗(yàn)算選面板小方格中最不利情況計(jì)算，即三面固定，一面簡(jiǎn)支（短邊）。由于，查表得：最大彎矩系數(shù)：最大撓度系數(shù)：（1）強(qiáng)度驗(yàn)算取1mm寬的板條為計(jì)算單元，荷載為：=滿足要求。（2）撓度驗(yàn)算其中：=(v:鋼板的泊松系數(shù))則：滿足要求。3.3橫肋計(jì)算（1）荷載（2）強(qiáng)度和撓度驗(yàn)算橫肋采用槽鋼[8，其：橫肋取兩背楞最大支承間距(L=950mm)，按簡(jiǎn)支梁的受力模式進(jìn)行計(jì)算，則：滿足要求。3.4豎向主梁(背楞)計(jì)算（1）荷載（2）強(qiáng)度驗(yàn)算豎向主梁由雙槽鋼2[12組焊而成，共設(shè)置5榀，模板底由支撐桿件頂緊，其上以1.2m為間距設(shè)置多層對(duì)拉螺桿，取距離最大的一段作為隔離體對(duì)其進(jìn)行校核。隔離體最大長(zhǎng)度雙槽鋼2[12截面特性：最大彎矩：最大彎應(yīng)力：（3）撓度驗(yàn)算撓度滿足要求。四、底籃縱梁計(jì)算1普通縱梁計(jì)算1.1受力分析塊件號(hào)項(xiàng)目2＃塊（300cm）7#塊(350cm）12#塊(400cm）1底籃模板自重kg/m294.294.294.22縱梁自重kg/m4545453底板砼理論重量kg/m24⑶項(xiàng)×動(dòng)載系數(shù)1.05kg/m22244163711565施工荷載kg/m22502502506振搗荷載kg/m22002002007荷載取值q(縱0.65m)kg/m146311501.2強(qiáng)度計(jì)算普通縱梁選用I28a工字鋼,其截面特性為:澆注2＃塊砼時(shí)，普通縱梁受力示意圖如圖1所示。

澆注7#塊砼時(shí)，普通縱梁受力示意圖如圖2所示。

澆注12＃塊砼時(shí)，普通縱梁受力示意圖如圖3所示。

1.3剛度計(jì)算澆注2#塊砼時(shí)，普通縱梁撓度最大，以2#塊的荷載對(duì)縱梁進(jìn)行撓度計(jì)算，參見(jiàn)圖1。當(dāng)時(shí)（彎矩最大處）普通縱梁剛度滿足要求。2加強(qiáng)縱梁計(jì)算2.1受力分析：塊件號(hào)項(xiàng)目2#塊（300cm）7#塊（350cm）12#塊（400cm）1底籃模板自重kg/m294.294.294.22縱梁自重kg/m6060603單側(cè)腹板重量kg/m24⑶項(xiàng)×動(dòng)載系數(shù)1.05kg/m2163131222489855施工荷載kg/m22502502506振搗荷載kg/m22002002007荷載取值q(腹板下側(cè)布置6條縱梁,間距為0.23m)kg/m299722522.2強(qiáng)度計(jì)算:加強(qiáng)縱梁選用工字鋼I36a，其截面特性為:澆注2#塊砼時(shí)，加強(qiáng)縱梁受力示意圖同圖1所示，則：澆注7#塊砼時(shí)，加強(qiáng)縱梁受力示意圖同圖2所示，則：澆注12#塊砼時(shí)，加強(qiáng)縱梁受力示意圖同圖3所示，則：2.3剛度計(jì)算:澆注2#塊砼時(shí)，加強(qiáng)縱梁撓度最大，以2#塊的荷載對(duì)縱梁撓度進(jìn)行計(jì)算，參見(jiàn)圖1。當(dāng)時(shí)（彎矩最大處）加強(qiáng)縱梁剛度滿足要求。五、底籃前托梁計(jì)算1受力分析塊件號(hào)項(xiàng)目2#塊（300cm）7#塊（350cm）12#塊（400cm）1普通縱梁傳給前托梁的荷載kg230423002將(1)項(xiàng)化為作用于前托梁的均布荷載kg/m354535383前托梁自重kg/m2752752754作用于前托梁的均布荷載qkg/m382038135加強(qiáng)縱梁傳予前托梁的支座反力kg384538386將(5)項(xiàng)化成集中荷載P(假設(shè)6條加強(qiáng)縱梁連成一體)kg28320270242．強(qiáng)度與剛度計(jì)算（1）對(duì)前托梁進(jìn)行受力分析時(shí)，以7#塊荷載對(duì)其進(jìn)行計(jì)算且不考慮工作梁帶來(lái)的荷載（很小），則前托梁受力示意圖如圖4所示。（2）前托梁斷面特性：前托梁采用斷面結(jié)構(gòu)如圖5所示，其截面特性:槽鋼[36a截面特性：槽鋼[20a前托梁上弦桿截面特性：組合截面形心距上弦頂端距離e：組合截面特性：（3）計(jì)算結(jié)果最大彎應(yīng)力：最大撓度：支座反力：從以上結(jié)果可知，前托梁的強(qiáng)度和剛度均能滿足要求。六、底籃后托梁計(jì)算1受力分析塊件號(hào)項(xiàng)目2#塊（300cm）7#塊（350cm）12#塊（400cm）1普通縱梁傳給后托梁的荷載kg281623002將(1)項(xiàng)化為作用于后托梁的均布荷載kg/m433235383后托梁自重kg/m2922922924作用于后托梁的均布荷載qkg/m462438305加強(qiáng)縱梁傳予后托梁的支座反力kg576945046將(5)項(xiàng)化成集中荷載P(假設(shè)6條縱梁連成一體)kg34614270242．強(qiáng)度與剛度的計(jì)算（澆注砼時(shí)）（1）對(duì)后托梁進(jìn)行計(jì)算時(shí)，以2#塊荷載對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算，不考慮工作梁帶來(lái)的荷載（很小），則后托梁受力示意圖如圖6所示。（2）后托梁斷面特性后托梁采用斷面結(jié)構(gòu)如圖7所示，其截面特性:槽鋼[36a截面特性：槽鋼[25a后托梁上弦桿截面特性與前托梁上弦桿截面特性相同：組合截面形心距上弦頂端距離e：組合截面特性：(3)計(jì)算結(jié)果對(duì)圖5的計(jì)算同樣采用“電算”，其結(jié)果如下：最大彎應(yīng)力：最大撓度：支座反力：以上結(jié)果可知，后托梁在澆注砼的強(qiáng)度和剛度均能滿足要求。3．移籃時(shí)的剛度計(jì)算（1）后托梁在移籃時(shí)的受力示意圖如下圖8所示底籃自重傳予后托梁的荷載：側(cè)模及支撐裝置傳予后托梁的荷載：P=20.5KN(2)計(jì)算結(jié)果后托梁在移籃時(shí)的最大撓度：后托梁在移籃時(shí)的剛度能滿足要求。七、側(cè)模支撐梁與內(nèi)?；河?jì)算1．側(cè)模支撐梁計(jì)算（1）縱梁的受力分析箱梁翼板的最大重量（4.0m長(zhǎng)節(jié)段）:取側(cè)模板自重振搗荷載2KPa,施工荷載1.5KPa,將其轉(zhuǎn)化為重量：箱梁翼板重心距箱梁內(nèi)邊緣處的距離：箱梁翼板重心距內(nèi)縱梁距離：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按圖9所示計(jì)算：內(nèi)、外縱梁承受的荷載為：內(nèi)、外縱梁的受力示意圖如圖3所示：（2）縱梁強(qiáng)度和剛度計(jì)算內(nèi)縱梁選用工字鋼I45a外縱梁選用工字鋼I36a內(nèi)、外縱梁彎矩：內(nèi)、外縱梁強(qiáng)度：內(nèi)、外縱梁撓度：2．前、后分配梁（1）受力分析前、后分配梁承受由側(cè)模支撐梁傳來(lái)的荷載，其受力示意圖如圖10所示：側(cè)模外縱梁傳來(lái)的荷載：側(cè)模內(nèi)縱梁傳來(lái)的荷載：（2）計(jì)算結(jié)果前、后分配梁選用雙槽鋼[25前、后分配梁支座反力：3．內(nèi)?；河?jì)算（1）受力分析箱梁內(nèi)室頂部砼通過(guò)內(nèi)模傳給單條滑梁的最大荷載：取內(nèi)模自重傳給單條滑梁荷載：振搗荷載2KPa,施工荷載1.5KPa,將其轉(zhuǎn)化為重量：?jiǎn)螚l內(nèi)滑梁承受的荷載：內(nèi)滑梁受力示意圖參見(jiàn)圖3：內(nèi)滑梁前吊桿承受的荷載：（2）內(nèi)滑梁強(qiáng)度和剛度內(nèi)滑梁選用熱軋寬翼緣工字鋼HW400×300，其截面特性：最大彎應(yīng)力：最大撓度：八、吊桿與錨桿計(jì)算1.前吊桿校核從對(duì)前托梁的受力分析可知,單條吊桿承受的最大荷載:前吊桿采用φ32精軋螺紋鋼(),則:安全系數(shù)2.底籃后錨桿校核從對(duì)后托梁的受力分析可知，單條后錨桿承受的最大荷載為：后錨桿同樣采用φ32精軋螺紋鋼()，則：安全系數(shù)：九、中橫梁及斜拉桿計(jì)算1．中橫梁計(jì)算（1）受力分析中橫梁主要承受掛籃前移時(shí)外側(cè)后懸吊傳來(lái)的荷載，在澆注砼時(shí)傳予中橫梁的荷載極?。珊雎裕?。中橫梁懸臂端受力示意圖如圖11所示。掛籃前移時(shí)側(cè)模后分配梁傳予中橫梁的荷載：掛籃前移時(shí)底籃后托梁傳予中橫梁的荷載：（2）計(jì)算結(jié)果中橫梁懸臂端承受的最大彎矩：中橫梁選用雙槽鋼[36a，其截面特性：中橫梁懸臂端強(qiáng)度能滿足要求。2．斜拉桿計(jì)算（1）受力分析中橫梁斜拉桿承受由中橫梁懸臂端傳來(lái)的荷載，其受力示意圖如圖12所示。中橫梁斜拉桿承受的軸力：中橫梁承受的軸力：（2）計(jì)算結(jié)果中橫梁斜拉桿選用雙槽鋼2[14a中橫梁斜拉桿強(qiáng)度能滿足要求。中橫梁受壓端強(qiáng)度亦能滿足要求，此處不再計(jì)算。。十、前橫梁計(jì)算1.受力分析前橫梁受力示意圖如圖13所示（最不利狀況）。(前分配梁傳來(lái)的荷載)(前分配梁傳來(lái)的荷載)(前托梁外吊桿傳來(lái)的荷載)(前托梁內(nèi)吊桿傳來(lái)的荷載)(內(nèi)滑梁傳來(lái)的荷載)(前托梁中間吊桿傳來(lái)的荷載)2.強(qiáng)度2.1前橫梁斷面特性前橫梁斷面形狀如圖14所示:2.2計(jì)算結(jié)果考慮前橫梁自重后的計(jì)算結(jié)果如下：最大彎應(yīng)力：最大撓度：支座支力：十一、主桁計(jì)算1.受力分析前橫梁傳給單條主梁的最大荷載：?jiǎn)伍羌苁芰κ疽鈭D如圖15所示。各桿件軸力的計(jì)算:對(duì)C點(diǎn): 對(duì)D點(diǎn): AB段與OC段為同一桿件，即：2.強(qiáng)度計(jì)算2.1主梁壓應(yīng)力上、下主梁最小截面積:2.2主梁彎應(yīng)力(CE段)上主梁在CE段產(chǎn)生的最大彎矩:上主梁在CE段的斷面形狀如圖16所示:工字鋼I45b截面特性:組合截面特性:最大彎應(yīng)力:最大撓度:2.3斜拉帶前、后斜拉帶均選用雙槽鋼上下加焊鋼板2[25C+2δ20組焊而成。（1）前斜拉帶計(jì)算前斜拉帶最小截面積:前斜拉帶最大拉應(yīng)力:安全系數(shù)：（2）后斜拉帶計(jì)算后斜拉帶最小截面積:后斜拉帶最大拉應(yīng)力:安全系數(shù)：（3）后斜拉帶與立柱連接耳板焊縫計(jì)算后斜拉帶最大拉力：后斜拉帶與立柱連接耳板焊縫長(zhǎng)度：焊縫有效高度：最大拉應(yīng)力:2.4立柱立柱所受的最大軸力為:立柱斷面如圖17所示,角鋼∠140×140×14A1=3757mmIxo=Iyo=6.89×106組合截面特性:A=8×3757=30056mm慣性矩：慣性半徑：長(zhǎng)細(xì)比：查表，穩(wěn)定系數(shù)最大壓應(yīng)力:安全系數(shù)：2.5銷子校核（1）后斜拉帶與主梁的連接銷子后斜拉帶與主梁的連接銷采用φ95，銷子材質(zhì)為42CrMo，其受力示意圖如圖18所示。銷子承受的最大剪力：最大剪應(yīng)力:銷子承受的最大彎應(yīng)力：銷子承受的最大合成應(yīng)力：（2）前斜拉帶與主梁的連接銷子前斜拉帶與主梁的連接銷采用φ95，銷子材質(zhì)為42CrMo，其受力示意圖如圖19所示。銷子承受的最大剪力：最大剪應(yīng)力:銷子承受的最大彎應(yīng)力：銷子承受的最大合成應(yīng)力：（3）斜拉帶與立柱的連接銷子斜拉帶與立柱連接銷采用φ95，銷子材質(zhì)為42CrMo，銷子主要承受剪力，前、后斜拉帶對(duì)其造成的彎曲應(yīng)力極小，最大剪力與后斜拉帶與主梁的連接銷子φ95相同，所以銷子強(qiáng)度是安全的，此處無(wú)需校核。（4）孔壁擠壓校核斜拉帶、立柱及主梁均開設(shè)孔