預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁懸臂澆筑施工掛籃設(shè)計計算書

預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁懸臂澆筑施工掛籃設(shè)計計算書掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁懸臂澆筑施工掛籃設(shè)計計算書2019年6月1掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列一、編制說明為滿足某橋預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁掛籃法施工，編制掛籃施工計算說明。二、編制依據(jù)1、某橋施工圖設(shè)計2、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社3、《路橋施工計算手冊》人民交通出版社4、《簡明施工計算手冊》中國建筑工業(yè)出版社5、《橋梁施工常用數(shù)據(jù)手冊》人民交通出版社三、計算簡介因?yàn)?號塊最重,70.86m3重184.2t,因此以6號塊為掛籃設(shè)計的控制階段。三角掛籃各部件組成及材料參數(shù)：三角掛籃有四部分組成:承重三角架、底平臺、吊點(diǎn)裝置、走行系統(tǒng)及模板體系。1、承重三角架為掛籃懸澆主要受力結(jié)構(gòu)，縱向主梁采用單工字鋼I50b，長13.1m。前后拉桿采用[25b雙槽鋼。立柱采用□30方鋼管，壁厚1.6cm。拉桿與主梁的連接采用45#鋼υ100銷軸進(jìn)行連接，連接板采用2cm厚的鋼板。2、底平臺主要采用前、后下橫梁承重。上面鋪設(shè)珩架式I32b工字鋼2根(焊接成桁架形式)承擔(dān)腹板砼底模傳遞過來的荷載，中間底板砼由10根I32b工字鋼承載，塊段芯模采用竹膠板制作整體箱狀模板，翼緣部分模板采用2根I40b，后上橫梁主要在移動掛籃的時候受力，澆注2掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列混凝土過程中不受力，后下橫梁的受力通過后錨混凝土受力，具體布置詳見附圖，分配梁與下橫梁通過扣環(huán)和焊接連接。3、吊點(diǎn)裝置為掛籃主要傳力結(jié)構(gòu)，根據(jù)受力特性分前后主吊點(diǎn)、前后副吊點(diǎn)、外模邊吊點(diǎn)、中吊點(diǎn)及內(nèi)模吊點(diǎn)幾部分。前端吊點(diǎn)支承于前上橫梁上，后副吊點(diǎn)支承于已澆筑好的翼緣板上，后主吊點(diǎn)支承于后端已澆筑混凝土底板上，各吊點(diǎn)均設(shè)千斤頂調(diào)節(jié)裝置，用于控制底平臺標(biāo)高。各吊點(diǎn)υ32㎜精軋螺紋鋼與底平臺下橫梁連接。為克服掛籃前傾覆荷載，利用原設(shè)計的垂直υ32精軋螺紋鋼和在箱梁腹板內(nèi)預(yù)埋部分υ32精軋螺紋鋼作為后錨筋，錨固于大梁尾端，掛籃走行后支點(diǎn)上拔力亦通過走行滑道傳遞至預(yù)埋筋。4、模板體系分為外側(cè)模、內(nèi)模、端模及底模組成。外模板采用鋼模，內(nèi)模方木竹夾板等。5、掛籃移動過程中通過倒鏈移動，在已澆注段的前端50cm安裝前支點(diǎn)滾軸，離前滾軸3.0m設(shè)置后錨滾軸，每個滾軸配4個軸承（圓錐滾子軸承），單個軸承允許受力18.8t。四、計算工況掛籃結(jié)構(gòu)計算中鋼材受力的取值如下：掛籃主體采用Q235H型鋼：[σ]=145Mpa，[τ]=85Mpa，E=2.1×105Mpa。焊縫采用E43焊條焊接：[τ]=85Mpa。精軋螺紋：σ標(biāo)準(zhǔn)值=930Mpa，σ設(shè)計值=770Mpa。掛籃的焊接質(zhì)量符合鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范。3掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列掛籃施工過程中需計算兩種工況：工況1：掛籃固定進(jìn)行懸臂連續(xù)梁塊段澆注施工掛籃受力由掛籃自重、6＃段鋼筋混凝土重量，施工荷載三部分組成。掛籃受力荷載：按最大重量節(jié)6＃段設(shè)計，混凝土設(shè)計方量為70.86m3，重189.75t。掛籃自重70t。施工荷載18t。設(shè)計總荷載336.9t。恒載安全系數(shù)取1.2，活載安全系數(shù)取1.4。主要計算掛籃模板、上下橫梁、及三角架的受力和變形計算。掛籃受力的最大應(yīng)力123.1MPa<[σ]=145MPa。掛籃變形為17mm。工況2：掛籃移動掛籃移動的過程中的受力為掛籃自重產(chǎn)生的力矩通過移動后錨力矩來平衡，安全系數(shù)大于2.0。掛籃自重與軸承產(chǎn)生的摩擦力通過倒鏈傳力。工況2主要檢算掛籃移動過程中的抗傾覆穩(wěn)定、軸承的受壓、下橫梁的壓彎計算。掛籃后錨受力的最大應(yīng)力402.4MPa<[σ]=770MPa。五、三角掛籃部件受力計算1、三角掛籃結(jié)構(gòu)和受力形式可簡化如下：根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁?號塊，砼重量為70.86×2.5=177.15t，鋼材重4掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列12.6t，掛籃和模板設(shè)計重量計算為70T，恒載取1.2、活載取1.4，施工活荷載取4.5KPa，施工總活載4.5×10.0×4=180KN=18.0t，總重為336.9t后吊帶F2受力按57.9%計得1950651N，前吊帶F1按42.1%計得1418349N。參數(shù)：F1=P1=1418349Na=5350b=5600mm支坐力：RB=P1×(a+b)/a=2902976N反力：P2=P1×b/a=1484627N后N2桿拉力：N2F=P2/sin38°=2411434NN1桿壓力：N1F=N2F×COS38°=1900236N前N2桿拉力：N2F=P1/sin36.64°=2376649NN3桿壓力：N3F=RB=2902976N5掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列2、掛籃支架抗壓和抗拉能力計算參數(shù)N1軸力=-1900236NN2軸力=2411434NN3軸力=-2902976NN2[25c數(shù)量=4根面積Am=44.91cm2N3桿32cm方管ι0=390mmrx=16cm面積Am=194.56cm2N2桿σ=N/A=134.24Mpa＜[σ]=145MPa滿足要求N3桿長細(xì)比λ=ι強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=P/Am=-74.6MPa≤[σ]=140MPa滿足要求穩(wěn)定驗(yàn)算：σ=P/υ1Am=-82.9MPa≤[σ]=140MPa滿足要求注：N1桿所受壓力遠(yuǎn)小于N3立柱，所以計算N3桿受力60/r=24.4查表得υ1=0.9掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列3、后錨固能力計算由上面計算結(jié)果可知，后支座平衡力為1484627N，而錨固鋼筋為4根υ32精軋螺紋鋼，其抗拉強(qiáng)度為710MPa，其抗拉能力為16×16×3.14×710×8=4568127N，大于后支座平衡力的2.11倍，滿足規(guī)范要求。4、掛籃腹板底模縱向工字鋼布置計算參數(shù)：I32b數(shù)量=2根A=73.4cm2L=5600mmq=759648/4000=189.9N/mma=500mmb=4000mmδ=11.5mmc=1100mmSX=428.8cm3E=210000MPaIX=11620cm4WX=726cm3反力RA=(qb×(b/2+c))/L=420519NRB=(qb×(b/2+a))/L=339129N剪力：AC段QX=RA7掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列DC段QX=-RBτmax=QSx/Ixδ=67.5MPa＜[τ]=85MPa滿足要求彎矩：σ=Mmax／wxAC段Mx=RA×a=244014000N.mmσ=49＜[σ]=145MPa滿足要求CD段Mx=RA×b/2-q×b2/8=671497500N.mmσ=134＜[σ]=145MPa滿足要求DB段MX=RB×C=432928100N.mmσ=86＜[σ]=145MPa滿足要求擾度AC段：∫x=qcb/24EI×[(4L-4c2/L-b2/L)X-4X3/L]=1.06mm滿足要求CD段：∫x=qcb/24EI×[(4L-4c2/L-b2/L)X-4X2/L+(X-a)4/bc]=4.00mm滿足要求擾度要求：4/4000=0.5/500＜1/500滿足要求DB段：∫x=qb/24EI×[4c(L-c2/L)X-4cX3/L+4(X-a-b)b2-(a+b)2(1-x/L)]=-0.8mm滿足要求IX1=(IX+a2A)=77680cm4WX=IX1/31=2506.00cm38掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列承載力：F=(4.8×4×0.8×2.65+10)×1.2+1.4×0.6×4×4.5=759648N兩根工字鋼焊接成珩架形式距離20cm，a=31cm5、掛籃下底板底?？v向工字鋼布置計算參數(shù)：F=785820N工字鋼I32b數(shù)量=10根q=785280/4000=196.3N/mma=500mmb=4000mmδ=11.5mmc=1100mmSX=428.8cm3E=210000MPaIX=11620cm4WX=726cm3L=5600mm反力：RA=(qb×(b/2+c))/L=434709NRB=(qb×(b/2+a))/L=350571N剪力：9掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列ACD段QX=RADC段QX=-RBτmax=QSx/Ixδ=13.9MPa＜[τ]=85MPa滿足要求彎矩：σ=Mmax／wxAC段Mx=RA×a=217354500N.mmσ=30＜[σ]=145MPa滿足要求DC段Mx=RA×b/2-q×b2/8=694172500N.mmσ=96＜[σ]=145MPa滿足要求DB段MX=RB×C=385628100N.mmσ=53＜[σ]=145MPa滿足要求擾度：∫x=qcb/24EI×[(4L-4c2/L-b2/L)X-4X3/L]=1.8mm滿足要求∫x=qcb/24EI×[(4L-4c2/L-b2/L)X-4X2/L+(X-a)4/bc]=6.9mm滿足要求擾度要求：7/5600=0.6/500＜1/500滿足要求承載力：F=(8×4×0.55×2.65+2)×1.2+8×4×0.45×1.4=785280N=785.28KN10掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列6、掛藍(lán)前吊點(diǎn)下橫梁工字鋼布置計算參數(shù)：工字鋼I50c數(shù)量=2根a=2650mmb=800mmc=3904mmq1=399.76N/mmWX=2080cm3q2=84.68N/mmIX=50640cm4δ=16mmSX=1211.5cm3支坐力：RA=(q1×b×(b+c)+q2×c×(c/2+b/2)+q1×b×b/2)/[2×(a+1.5b+c)]=123960NRB=(q1×b×(b+c)+q2×c×(c/2+b/2)+q1×b×b/2)/[2×(b+c)]=394203NRC=q1×1.5b+q2×c-RA-RB=584280N剪力：τmax=QSx/Ixδ11掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列a段：Qx=RA=123960Nτmax=9Mpa＜[τ]=85MPa滿足要求b段：QX=RA-q1×b=-195848Nτmax=-15Mpa＜[τ]=85MPa滿足要求c段：QX=RA-q1×b-q2×c=-526439Nτmax=-39Mpa＜[τ]=85MPa滿足要求彎矩：σ=Mmax／wxa段：Mx=RA×a=328494000N.mmσ=79＜[σ]=145MPa滿足要求b段：Mx=RA×(a+b)+Rb×b/2-q1×b×b/2=299738800N.mmσ=72＜[σ]=145MPa滿足要求c段：Mx=RA×(a+1.5b+c)+RB×(b+c)-q1×b×(b+c)-q2×c×(b/2+c/2)=533590547N.mmσ=128＜[σ]=145MPa滿足要求7、掛籃后吊點(diǎn)下橫梁工字鋼布置計算參數(shù)：工字鋼I50c數(shù)量=2根a=2650mmb=800mmc=3904mmq1=549.8N/mmq2=116.4N/mmWX=2080cm3IX=50640cm4δ=16mmSX=1211.5cm312掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列支坐力：RA=(q1×b×(b+c)+q2×c×(c/2+b/2)+q1×b×b/2)/[2×(a+1.5b+c)]=169825NRB=(q1×b×(b+c)+q2×c×(c/2+b/2)+q1×b×b/2)/[2×(b+c)]=540058NRC=q1×1.5b+q2×c-RA-RB=800464N剪力：τmax=QSx/Ixδa段Qx=RA=169825Nτmax=13Mpa＜[τ]=85MPa滿足要求b段QX=RA-q1×b=-270015Nτmax=-20Mpa＜[τ]=85MPa滿足要求c段QX=RA-q1×b-q2×c=-724440Nτmax=-54Mpa＜[τ]=85MPa滿足要求彎矩：σ=Mmax／Wxa段Mx=RA×a=450036250N.mmσ=108＜[σ]=145MPa滿足要求b段Mx=RA×(a+b)+Rb×b/2-q1×b×b/2=410642156N.mmσ=99＜[σ]=145MPa滿足要求c段Mx=RA×(a+1.5b+c)+Rb×(b+c)-q1×b×(b+c)-q2×c×(b/2+c/2)=533590547N.mm13掛籃設(shè)計計算書設(shè)計算例系列σ=128＜[σ]=145MPa滿足要求前后下橫梁受力簡圖見上圖，受力計算因?qū)ΨQ所以