贛江西支特大橋菱形掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算(ANSYS)

贛江西支特大橋菱形掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算路橋集團(tuán)第二公路工程局2004-12-22目錄TOC\o"1-5"\h\z目錄 1\o"CurrentDocument"第1章設(shè)計(jì)計(jì)算說明 1\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)依據(jù) 1\o"CurrentDocument"工程概況 1\o"CurrentDocument"掛籃設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"1.3.1 主要技術(shù)參數(shù) 2\o"CurrentDocument"1.3.2 掛籃構(gòu)造 2\o"CurrentDocument"1.3.3 掛籃計(jì)算設(shè)計(jì)荷載及組合 3\o"CurrentDocument"1.3.4 內(nèi)力符號(hào)規(guī)定 3\o"CurrentDocument"第2章掛籃底籃及吊桿計(jì)算 4\o"CurrentDocument"2.11#塊段重量作用下底籃各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算 4\o"CurrentDocument"2.1.1 腹板下面加強(qiáng)桁架縱梁的計(jì)算 4\o"CurrentDocument"2.1.2 底板下普通縱梁的計(jì)算 7\o"CurrentDocument"2.1.3 底籃后橫梁受力驗(yàn)算 9\o"CurrentDocument"2.1.4 底籃前橫梁受力驗(yàn)算 12\o"CurrentDocument"2.1.5 吊帶（或精軋螺紋鋼）計(jì)算 14\o"CurrentDocument"第3章 掛籃主桁計(jì)算 15\o"CurrentDocument"3.1荷載組合1（混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載） 15\o"CurrentDocument"3.1.1荷載計(jì)算 15\o"CurrentDocument"3.1.2荷載組合I作用下主桁計(jì)算 15\o"CurrentDocument"3.2荷載組合II（混凝土重量+超載+混凝土偏載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載） 18\o"CurrentDocument"荷載計(jì)算 18\o"CurrentDocument"3.3荷載組合III（混凝土重量+超載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載） 21\o"CurrentDocument"荷載計(jì)算 21\o"CurrentDocument"3.4荷載組合IV（掛籃自重+沖擊荷載） 23\o"CurrentDocument"荷載計(jì)算 23\o"CurrentDocument"第4章掛籃支點(diǎn)反力計(jì)算 25\o"CurrentDocument"計(jì)算掛籃自重作用下前后支點(diǎn)反力 25\o"CurrentDocument"作用荷載 25\o"CurrentDocument"混凝土作用下掛籃支點(diǎn)反力 26第1章設(shè)計(jì)計(jì)算說明設(shè)計(jì)依據(jù)、國(guó)道主干線南昌繞城公路樂化至幽蘭段新建工程《贛江西支特大橋》施工圖設(shè)計(jì)；、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000;、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ17-88;、《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》；、《橋梁工程沢《結(jié)構(gòu)力學(xué)沢《材料力學(xué)》；、其他相關(guān)規(guī)范手冊(cè)。工程概況本主橋作為國(guó)道主干線南昌繞城公路樂化至幽蘭段的一座特大型橋梁，跨越贛江西支，主橋橋跨組成為70+110+110+70m的變截面單箱雙室連續(xù)梁，采用垂直腹板。箱梁頂寬17.35m,底寬10.25m,翼緣板長(zhǎng)3.55m,支點(diǎn)處梁高6.3m,跨中梁高2.5m,梁高及底板厚按二次拋物線變化，其方程為y二2.5+3.6563x2/5.142及y二0.25+0.45x2/5.142。腹板厚100cm（支點(diǎn)）?40cm（跨中），底板厚度為70cm（支點(diǎn)）?25cm（跨中），頂板厚度保持26cm不變，設(shè)支點(diǎn)橫隔板及中跨跨中橫隔板。箱梁頂面設(shè)2％單向橫坡，腹板上方設(shè)通氣孔。箱梁0#塊梁段長(zhǎng)度為10m,邊、中合攏段長(zhǎng)度為2m;掛籃懸臂澆注箱梁最重塊段為1#塊，其重量為149.1t。該橋箱梁懸臂澆注擬采用菱形掛籃進(jìn)行施工。贛江西支特大橋箱梁懸臂澆注段采用菱形掛籃施工其各塊段基本情況如下表1-1所示。

表1-1各梁段基本情況名稱砼（m3重量(噸)長(zhǎng)度(m)高度(cm)底板厚(cm)腹板(cm)頂板(cm)1#塊59.64149.135827050262#塊56.52141.335426150263#塊53.6134350656.550264#塊50.88127.2347152.350265#塊48.44121.1344048.350266#塊53.64134.13.541044.740267#塊50.92127.33.537840.840268#塊48.48121.23.535037.440269#塊46.41163.532634.4402610#塊50.84127.1430531.8402611#塊48.96122.4428529.4402612#塊47.32118.3427027.5402613#塊46.52116.3425826.1402614#塊45.92114.84252254026掛籃設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)、砼自重G=26kN/m3；C、鋼彈性模量E=2.1xWMPa;s、材料容許應(yīng)力：Q235鋼L]=145MPa, 140MPa 85MPa16Mn鋼UL210MpA, 200MPa 120Mpa45#鋼LL220MPa,LL210MPaEL125Mpaw容許材料應(yīng)力提高系數(shù)：1.3。掛籃構(gòu)造掛籃為菱形掛籃，菱形桁片由2[30普通熱軋槽鋼組成的方形截面桿件構(gòu)成，前橫梁由2I45b普通熱軋工字鋼組成，底籃前橫梁由2I36b普通熱軋工字鋼組成，底籃后橫梁由2I36b普通熱軋工字鋼組成，底籃腹板下加強(qiáng)縱梁為由［8和［10普通熱軋槽鋼組成的桁架，底籃底板下加強(qiáng)縱梁為I28b普通熱軋工字鋼，吊桿采用*32精軋螺紋鋼。主桁系統(tǒng)重7.8t、行走系統(tǒng)重4.6t、底籃8.6t、提升系統(tǒng)重10.7t、外模重10.8t、內(nèi)模系統(tǒng)重4t、張拉操作平臺(tái)重0.5t，整個(gè)掛籃系統(tǒng)重47t，自重與載荷比為（以1#為例）0.315：1。掛籃計(jì)算設(shè)計(jì)荷載及組合、荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆筑時(shí)脹模等系數(shù)的超載系數(shù)：1.05；澆筑混凝土?xí)r的動(dòng)力系數(shù)：1.2；掛籃空載行走時(shí)的沖擊系數(shù)1.3；澆筑混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0；掛籃正常使用時(shí)采用的安全系數(shù)為1.2。、作用于掛籃主桁的荷載箱梁荷載：箱梁荷載取1#塊計(jì)算。1#塊段長(zhǎng)度為3m，重量為149.lt;施工機(jī)具及人群荷載：2.5kMPa；掛籃自重：47t;混凝土偏載：箱梁兩側(cè)腹板澆筑最大偏差取5m3混凝土，重量13t。、荷載組合荷載組合I：混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重人群和機(jī)具荷載；荷載組合II:混凝土重量+超載+混凝土偏載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載；荷載組合III：混凝土重量+超載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載；荷載組合IV:掛籃自重+沖擊附加荷載；荷載組合I、II用于主桁承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載III用于剛度計(jì)算（穩(wěn)定變形）計(jì)算；荷載組合IV用于掛籃系統(tǒng)行走計(jì)算。內(nèi)力符號(hào)規(guī)定軸力：拉力為正，壓力為負(fù)；應(yīng)力：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；其它內(nèi)力規(guī)定同結(jié)構(gòu)力學(xué)的規(guī)定。第2章掛籃底籃及吊桿計(jì)算掛籃底籃計(jì)算荷載：箱梁荷載：取1#塊計(jì)算，1#塊梁段長(zhǎng)度為3m,重量為149.lt，施工機(jī)具及人群荷載；2.5kPa。1#塊段重量作用下底籃各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算1#塊段長(zhǎng)度為3m，重量為149.lt，恒載分項(xiàng)系數(shù)K=1.2;活載分項(xiàng)系數(shù)K=1.4。12腹板下面加強(qiáng)桁架縱梁的計(jì)算箱梁梁段兩端高度分別為5.823m和5.428m，加強(qiáng)桁架縱梁間腹板寬0.5m（由兩片加強(qiáng)桁架縱梁承受），加強(qiáng)桁架縱梁與其它加強(qiáng)縱梁的間距為0.55m，混凝土荷載為（q，q分別表示梁段兩端的線荷載）：1112q=0.5x5.823x26x1.2=90.839kN/m11q=0.5x5.428x26x1.2=84.677kN/m12為便于計(jì)算，除側(cè)模外，模板重量按2.5kN/m2計(jì)，模板荷載為：q=2.5x0.55x1.2=1.65kN/m2人群及機(jī)具荷載為：q=2.5x0.55x1.4=1.925kN/m3傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載；q=（2+2）x0.55x1.4=3.08kN/m4底板混凝土重量為：q=0.55x0.7x26x1.2=12.012kN/m加強(qiáng)縱梁上的均布荷載為：q=q/2+q+q+q+q=64.087kN/m（1#塊i端）i11 2 3 4 5q=q/2+q+q+q+q=61.006kN/m（1#塊j端）j12 2 3 4 5加強(qiáng)縱梁（桁架梁）的受力及計(jì)算模型如圖2-1所示。

（a）加強(qiáng)桁架縱梁空間圖（黃色為［8槽鋼、青色為［10槽鋼）52080...8G...80...80...80...802(1Jill：：ci：（d）加強(qiáng)桁架縱梁構(gòu)造圖圖2-1加強(qiáng)桁架縱梁計(jì)算模型桁架桿件內(nèi)力如下表2-1所示，支點(diǎn)反力分別為109.05kN（內(nèi)端）和85.017kN（外端）。

表2-1底籃加強(qiáng)桁架縱梁內(nèi)力單元號(hào)軸力(N)剪力(N)彎矩(N-m)單元號(hào)軸力(N)10.09.60011.0271206202-72741.0-647.22284.7281102703-72741.0-628.02157.1291304604-72741.0-608.8233.5301023905-72741.05819.1554.531-353256-72741.0-16576-486.232-863247-72741.0-3739.8-2517.833191018-72741.09096.8-1982.134-491689-72741.0219331120.9353777210-131220.0-209411230.536-9583111-131220.0-8103.9-1673.937-4109.312-131220.04732.7-2011.113-131220.017569219.114-131220.0-18669112.015-131220.0-5832.6-2338.216-131220.07004-2221.017-131220.019841463.518-57111.0-15409859.919-57111.0-2572.1-938.220-57111.03855.8-809.821-57111.03875-36.722-57111.0-122.72327.623-57111.0-103.52305.024-57111.0-84.324286.225-57111.0-65.124271.2260.0-9.60011.0根據(jù)上述模型計(jì)算結(jié)果可得，加強(qiáng)桁架縱梁在荷載作用下產(chǎn)生的最大豎向撓度為△=0.37cm<480/400=1.2cm，滿足整體變形要求。但上弦桿在荷載作用下，桿件局部豎向變形達(dá)3.2mm，須注意加強(qiáng)局部桿件剛度。由上表可知，上弦桿(15號(hào)單元)最大軸力為N=-131.22kN(壓力)，相應(yīng)的彎矩為

M=-2.338kN-m;最大剪力（10號(hào)單元）Q=-20.941kN。查表知［10槽鋼的截面特性參數(shù)為：A二12.74cm2 W二39.7cm3S二23.5cm3I二198.3cm4xxx應(yīng)力為：b1,2NMb1,2NMI AW-131220*2338000-1274 -39700=-102.998土58.892=-161.89(-44.106)<1.3xLL-1.3x145=-188.5MPa(滿足要求)。w剪應(yīng)力：t=QS=20941x23500=46.823MPa<1.3匸］=1.3x85=110.5MPa（滿足要求）。Ib 1983000x5.3端腹桿（29號(hào)單元）最大拉力為N=130.460kN,桿件為［10槽鋼，其拉應(yīng)力為：

b= = =102.402MPa<b］=140MPa（滿足要求）A1274內(nèi)腹桿（36號(hào)單元）最大壓力為N=-95831N,桿件為［8槽鋼，桿件長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1.442m,0其計(jì)算長(zhǎng)度為0.8L，穩(wěn)定性計(jì)算如下：0［8槽鋼截面特性為：A=10.24cm2 I=101.3cm4 r=3.14cm長(zhǎng)細(xì)比為：九=—0= =36.74<!k］=100，查表得申=0.887r 31.4b=N=95831=93.584MPa<qbL0.887x140=124.18MPa（滿足要求）A1024由上述計(jì)算可知加強(qiáng)桁架縱梁的各構(gòu)件強(qiáng)度滿足要求，受壓腹桿穩(wěn)定性也滿足要求。底板下普通縱梁的計(jì)算①計(jì)算普通縱梁強(qiáng)度計(jì)算混凝土高度按距腹板外邊1m的底板厚度0.7m，普通縱梁間距為0.66?；炷梁奢d：q=0.66x0.7x26x1.2=14.414kN/m模板重量按2.5kN/m2計(jì)，模板荷載為：q=0.66x2.5x1.2=1.98kN/m2人群及機(jī)具荷載：q=0.66x2.5x1.4=2.31kN/m3傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q=（2+2）x0.66x1.4=3.696kN/m4加強(qiáng)縱梁上的均布荷載為：q=q+q+q+q=22.4kN/m1234普通縱梁為I28b普通熱軋工字鋼，縱梁計(jì)算模型和受力如下圖2-2所示。支點(diǎn)反力分別為30.602kN（外端）和39.002kN（內(nèi)端）。一^ 30602kN30602kN(外端) 39.002』N(內(nèi)端)(a)(a)普通縱梁構(gòu)造及支反力(b)普通縱梁空間圖(c)普通縱梁彎矩圖(單位:N-m)(d)普通縱梁剪力圖((b)普通縱梁空間圖(c)普通縱梁彎矩圖(單位:N-m)(d)普通縱梁剪力圖(單位:N)Z-BUFFER-55778-49580-43382-37184-309S6-24788-18590-12392-6193理.625呂呂呂呂?E-BUFFER-38864-31161-23458-1.5755-8052-348?馬日％7355150582276130464呂呂呂呂.(e)普通縱梁變形圖(單位:(e)普通縱梁變形圖(單位:m)圖2-2普通縱梁模型及內(nèi)力、變形圖DMX?008552TIME=1查表得I28b普通熱軋工字鋼的截面特性參數(shù)為：A二60.97cm2 I二7481cm4 W二534.4cm3 S二312.3cm3xxx普通縱梁的最大彎矩為M=55.788kN-m,最大剪力為Q=38.864kN,彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為：G二M二55.788x10°二i04.394MPa<1.3.L1.3x145二188.5MPa

W 534.4x103 wxT=T=QS=38864X312?3X103It 7481x104x10.5=15.45MPa< 85MPa普通縱梁最大變形為―0.855血4*0二400二】?2cm滿足變形要求。由上式計(jì)算可知，普通縱梁應(yīng)力強(qiáng)度和變形條件均滿足要求。底籃后橫梁受力驗(yàn)算1#塊箱梁橫斷面計(jì)算如圖2-3所示，圖中尺寸以米計(jì)。模板、支架按2.5kN/m2計(jì)，人群及機(jī)具荷載按2.5kN/m2計(jì)，傾倒和振搗混凝土荷載按4.0kN/m2計(jì)，1#塊長(zhǎng)度為3m,從底籃計(jì)算可知，后橫梁承受箱梁56.2%的荷載。

圖2-3圖2-3底籃后橫梁位置處箱梁截面圖對(duì)A截面：q=0.15x3/2x26x1.2+2.5x3/2x1.2+2.5x3/2x1.4+4x3/2x1.4=25.17kN/m對(duì)AB截面：q=0.35x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=34.53kN/m對(duì)C截B面：q=0.6x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=46.23kN/mC對(duì)C'，D截面：q=5.823x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=290.666kN/m對(duì)CDD'截面：q=1.219x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=75.199kN/m對(duì)E截面：q=0.919x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=61.159kN/m對(duì)FE截面：q=5.823x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=290.666kN/m上F述A-F截面為箱梁50%的荷載，乘以0.562/0.5=1.124的系數(shù)，將最后得到的值加到后橫梁上，計(jì)算圖示如圖2-4所示。G2.2$rm牝2.97—￡亠. 2.37牴対己163.354lagG2.2$rm牝2.97—￡亠. 2.37牴対己163.354lag如(a)底籃后橫梁計(jì)算模型及受力圖(內(nèi)力單位：kN/m,長(zhǎng)度單位:m)(b)底籃后橫梁計(jì)算模型空間圖(d)底籃后橫梁剪力圖-132572-107397-82223-57049-31874-670018474436496882393997-29797(b)底籃后橫梁計(jì)算模型空間圖(d)底籃后橫梁剪力圖-132572-107397-82223-57049-31874-670018474436496882393997-29797-1331831611963936118525966907585554102032118511(c)底籃后橫梁彎矩圖M=118.511kN/m;最大圖2-4M=118.511kN/m;最大由上述計(jì)算結(jié)果可知，荷載作用下，后橫梁最大彎矩為：剪力為Q=132.572kN;跨中最大撓度為0.3mm<L/400=150/400=0.375cm，滿足變形要求，兩個(gè)內(nèi)支座反力為78.328kN,兩個(gè)外支座反力為246.07kN。底籃后橫梁采用I36b普通熱軋工字鋼，其截面特性參數(shù)為：A=94.07cm2I=22781cm4 W=1139cm3 S=6712cm3xxx從而可以得到其應(yīng)力為：c=M=118511=104.048MPa<1.3.]=1.3x145=188.5MPa（滿足要求）W1139 w“QS=2乳：雲(yún)=31—<□=85MPa由上述計(jì)算可知，底籃后橫梁滿足應(yīng)力強(qiáng)度和變形要求底籃前橫梁受力驗(yàn)算1#塊箱梁橫斷面計(jì)算如圖2-5所示，圖中尺寸以米計(jì)。模板、支架按2.5kN/m2計(jì)，人群及機(jī)具荷載按2.5kN/m2計(jì)，傾倒和振搗混凝土荷載按4.0kN/m2計(jì)，1#塊長(zhǎng)度為3m,從底籃計(jì)算可知，后橫梁承受箱梁56.2%的荷載。圖2-5底籃前橫梁位置處箱梁截面圖對(duì)A截面：q=0.15x3/2x26x1.2+2.5x3/2x1.2+2.5x3/2x1.4+4x3/2x1.4=25.11kN/m對(duì)AB截面：q=0.35x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=34.53kN/m對(duì)C截B面：q=0.6x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=46.23kN/mC對(duì)C',D截面：q=5.428x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=272.180kN/m對(duì)D'截面:q=1.219x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=75.199kN/m對(duì)ED截面:q=0.919x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=61.159kN/m對(duì)FE截面:q=5.428x1.5x26x1.2+2.5x1.5x1.2+2.5x1.5x1.4+4x1.5x1.4=272.180kN/m上F述A-F截面為箱梁50%的荷載，應(yīng)乘以0.483/0.5=0.876系數(shù)，偏于安全考慮，將上述值直接加到前橫梁上,計(jì)算圖示如圖2-6所示。37.600L67136,0'3.553.55136l.O9136^0937.6Q.t30.579^0.57912.B25(a)底籃前橫梁計(jì)算模型及受力圖(內(nèi)力單位：kN/m,長(zhǎng)度單位:m)(b)底籃前橫梁計(jì)算模型空間圖Z-BUFFER6435呂呂呂呂?-17805-12442-7078-17143649901314376197402510330467呂呂呂呂呂呂呂呂?(C)底籃前橫梁彎矩圖-70259-54646-39033-23420-7807780723420390335464670259(e)底籃前橫梁剪力圖、 174.7 ■■—.亠—丄 120.2 87.512 <“ 727 ——.1，1U~一的?Mc=——WxQSMc=——WxQSIt70259x671.222781x12.5x10二16.560MPa<TL85MPa（e）底籃前橫梁支點(diǎn)反力圖（單位：kN）圖2-6底籃前橫梁計(jì)算模型與內(nèi)力圖由上述計(jì)算結(jié)果可知，荷載作用下，前橫梁最大彎矩為：M=30.467kN/m;最大剪力為Q=70.259kN;跨中最大撓度為0.567mm<L/400=355/400=0.887cm，滿足變形要求支點(diǎn)反力如圖所示。底籃前橫梁采用I36b普通熱軋工字鋼，其截面特性參數(shù)為：A二94.07cm2 I二22781cm4 W二1139cm3 S二671.2cm3xxx從而可以得到其應(yīng)力為：=需=265< ”L再x145=18&5MPa（滿足要求）由上述計(jì)算可知，底籃前橫梁滿足應(yīng)力強(qiáng)度和變形要求。吊帶（或精軋螺紋鋼）計(jì)算后吊帶所承受的最大支點(diǎn)反力為246.07kN,采用*32精軋螺紋鋼時(shí)，其應(yīng)力為:N246070c= = =305.943MPaA804.3其安全儲(chǔ)備為：K=650/305.943=2.125（精軋螺紋鋼控制應(yīng)力取650MPa）。前吊帶所承受的最大支點(diǎn)反力為174.7kN,采用少32精軋螺紋鋼時(shí)，其應(yīng)力為:

c二N二174700二217.208MPaA804.3其安全儲(chǔ)備為：K=650/217.208=2.993。由上述計(jì)算可知，底籃前后橫梁的吊帶安全儲(chǔ)備均大于2，滿足要求。第3章掛籃主桁計(jì)算3?1荷載組合1(混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載)荷載計(jì)算混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載：G二149.1x1.05x1.2二187.866t由底籃計(jì)算知，后吊點(diǎn)承受混凝土荷載的56.2%，即G=0.562x187.866=105.581t1前吊點(diǎn)承受43.8%的混凝土荷載，即G=0.438x187.866=82.285t2掛籃荷載：主桁荷載作用于掛籃前支點(diǎn)P=7.8x1.2=9.36t1前吊點(diǎn)承擔(dān)底籃、側(cè)模、內(nèi)模1/2荷載：P=(8.6+10.8+4)x1.2/2=14.04t2前提升系統(tǒng)，端模。張拉操作平臺(tái)作用在掛籃前支點(diǎn)：P=(4.6+1.0+0.5)x1.2=7.32t3前吊點(diǎn)承擔(dān)人群和機(jī)具荷載的一半P=(0.25x3x17.35)x1.4/2=9.109t4傾倒和振搗混凝土荷載P=0.4x3/2x17.35x1.4=14.574t5單片主桁前吊點(diǎn)荷載P二(G+P+P+P+P)/2二(82.285+14.04+7.32+9.109+14.574)二63.664t223453.1.2荷載組合I作用下主桁計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖菱形桁架簡(jiǎn)化后計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-7所示。

4^05C0(a)主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位：cm、N)4^05C0(a)主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位：cm、N)47ZV=1*DIST=7,2*XF=5,111*YF=1.37447Z-BUFFER■呂呂呂呂■呂呂呂呂-989976-703987-417998-1320081.53981439970725959101E+LI7130E+LI7(b)主桁桿件軸力圖圖2-7主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖及軸力圖由計(jì)算結(jié)果得到支反力和各桿的軸力大小，如表2-2所示表2-2主桁支反力及內(nèi)力內(nèi)力及支反力單元號(hào)支點(diǎn)號(hào)12345后支點(diǎn)前支點(diǎn)軸力(kN)01288.2—722.56—12761090——反力(kN)——————679.081393.6注:支點(diǎn)反力為負(fù)表示拉力，為正表示壓力。后錨及傾覆安全系數(shù)后錨安全系數(shù)取2,則所需的*32精軋螺紋鋼(張拉力513kN)根數(shù)為:二2.6472R 2x二2.647n= =—513 513取n=3。則傾覆安全系數(shù)為Fs二3眛7二2.13主桁桿件強(qiáng)度驗(yàn)算主桁各桿件均由普通熱軋輕型2[30槽鋼組成圖2-8所示的截面形狀，[30槽鋼截面特性如下：A二40.47cm2 I二5808.3cm4 W二387.2cm S二224cm3x x 3x圖2-8圖2-8主桁構(gòu)件截面示意圖2號(hào)和5號(hào)桿件均受拉，桿件長(zhǎng)度分別為5.576m和5m，組合截面對(duì)虛軸y-y的長(zhǎng)細(xì)比分別為0.8x557.6/15.45=28.87和0.8x500/15.45=25.89,換算長(zhǎng)細(xì)比分別為49.33和47.65，滿足要求，應(yīng)力分別為：2號(hào)：◎二N二12882二159.155MPa<1.3.L188.5MPa（滿足要求）A2x40.47改用普通熱軋［32b槽鋼后應(yīng)力為：c二—二12882二117.322MPa 140MPa （滿足要求）A2x54.95號(hào)：◎二N二10900二134.668MPa<CL140MPa（滿足要求）A2x40.473號(hào)和4號(hào)桿件均為受壓桿件，桿件長(zhǎng)度分別為3m和5.831m,且4號(hào)桿件的軸壓力大于3號(hào)桿件,故在此只驗(yàn)算4號(hào)桿件的應(yīng)力強(qiáng)度及受壓穩(wěn)定性,其軸力為1276kN。4號(hào)桿件的換算長(zhǎng)細(xì)比為：0.8x0.8x583.115.45二30.192綴板間距按70cm考慮，則單肢對(duì)其1-1軸的長(zhǎng)細(xì)比為:九=70/3.79=181則換算長(zhǎng)細(xì)比為：九=、.■九2+九2=35.15（滿足要求）y1查表得到申二0.887強(qiáng)度驗(yàn)算：c二N二12760二157.647MPa<1.3.L188.5MPa（滿足要求）A 2x40.47改用普通熱軋［32b槽鋼后應(yīng)力為：c= = =116.22MPa<C］=140MPa （滿足要求）A2x54.9穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于熱軋輕型［30槽鋼按軸壓計(jì)算時(shí)不滿足，故直接采用普通［32b槽鋼驗(yàn)算：c= = =131.026MPa (滿足要求)申A0.887x2x54.9而3號(hào)桿件的軸力只有4號(hào)桿件的56.5%，故3號(hào)桿件采用熱軋輕型［30槽鋼滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。由上述計(jì)算結(jié)果可知，4號(hào)桿件采用熱軋輕型2［30槽鋼不能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，而采用普通熱軋2［32b槽鋼即可滿足要求。3.2荷載組合11(混凝土重量+超載+混凝土偏載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載)荷載計(jì)算混凝土重量+超載G二149.1x1.05x1.2二187.8661由底籃計(jì)算知，后吊點(diǎn)承受混凝土荷載的56.2%，即G=0.562x187.866=105.581t1前吊點(diǎn)承受43.8%的混凝土荷載，即G=0.438x187.866=82.285t2混凝土偏載取值：箱梁兩側(cè)腹板澆筑最大偏差取5m3，的混凝土，重量為13t?？芍麒煲粋?cè)前吊點(diǎn)受力為G/2=41.143t,另一側(cè)為G/2-13/2x0.438=38.296t。22掛籃荷載：主桁荷載作用于掛籃前支點(diǎn)，每個(gè)主桁支點(diǎn)為P=7.8x1.2/2=4.68t1每個(gè)主桁前吊點(diǎn)承擔(dān)底籃、側(cè)模、內(nèi)模1/4荷載：P=(8.6+10.8+4)x1.2/4=7.02t2每個(gè)主桁前吊點(diǎn)承受前提升系統(tǒng)，端模1/2荷載,張拉操作平臺(tái)作用在一個(gè)主桁掛籃前支點(diǎn)：P=(4.6+1.0)x1.2/2+1.2x0.5=3.96t3一個(gè)主桁前吊點(diǎn)按偏載承擔(dān)人群和機(jī)具荷載的一半P=(0.25x3x17.35)x1.4/4=4.555t4一個(gè)主桁前吊點(diǎn)按偏載承擔(dān)傾倒和振搗混凝土荷載P=0.4x3/2x17.35x1.4/2=7.287t5單片主桁前吊點(diǎn)荷載

由以上計(jì)算可知，兩個(gè)主桁的前吊點(diǎn)荷載分別為:P=38.296+7.02+3.36=48.676t1P=41.143+7.02+3.96+4.555+7.287二63.9651主桁結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-9所示，主桁軸力以及彎矩如圖2-10所示圖2-9主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖(a)前吊點(diǎn)力小的一側(cè)主桁軸力圖(單位：圖2-9主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖(a)前吊點(diǎn)力小的一側(cè)主桁軸力圖(單位：N)zv=1DIST=6.382XF=3.898YF=2.858ZF=5Z-BUFFER-963158-747796-532433-317071-101709113654329016544378759741975103■呂呂呂呂DIST=6.382XF=3.898YF=2.858Z-BUFFER-28119-21793-15468-9142-281635109835161612248728812DIST=6.382XF=3.898YF=2.858Z-BUFFER-28119-21793-15468-9142-281635109835161612248728812(b)前吊點(diǎn)力小的一側(cè)主桁彎矩圖(單位：N-m)ZV=1DIST=6.382XF=3.898YF=2.858ZF=5Z-BUFFER-.126E+07-974930-693876-412822-131768149286430340711394992448?127E+07■呂呂呂呂N-m)（c）前吊點(diǎn)力大的一側(cè)主桁軸力圖（單位：ZV=1DIST=6.382XF=3.898YF=2.858ZF=5Z-BUFFER-34079■■ -26397-18714-11032-3349433312015196982738035063（d）前吊點(diǎn)力大的一側(cè)主桁彎矩圖（單位：N-m）

圖2-10主桁內(nèi)力圖由上述計(jì)算結(jié)果可知，偏心荷載作用一側(cè)的主桁內(nèi)力大于另一側(cè)的主桁桿件內(nèi)力，故采用偏心荷載一側(cè)的桿件內(nèi)力進(jìn)行驗(yàn)算，桿件編號(hào)按圖2-7中（b）所示。2號(hào)和5號(hào)桿件的拉力分別為1272.7kN和1069.9kN,桿件長(zhǎng)度分別為5.576m和5m，組合截面對(duì)虛軸y-y的長(zhǎng)細(xì)比分別為0.8x557.6/15.45=28.87和0.8x500/15.45=25.89，換算長(zhǎng)細(xì)比分別為49.33和47.65，滿足要求，應(yīng)力分別為：2號(hào)：◎二—+M二12727+27380二178.48MPa<1.3.L188.5MPa（滿足）

AW2x40.47 1288.584 w改用普通熱軋［32b槽鋼后應(yīng)力為：NM 12727 27380 ,J1“c—” /、》口韋亠、\g= + = + =131.110MPa<1.3ln」=188.5MPa（滿足要求）AW2x54.91801.33NM 10690 34079 「15號(hào)：g= + = + =158.517MPa<1.3Ig」=188.5MPa（滿足要求）AW2x40.471288.583號(hào)和4號(hào)桿件均為受壓桿件，桿件長(zhǎng)度分別為3m和5.831m,且4號(hào)桿件的軸壓力大于3號(hào)桿件，故在此只驗(yàn)算4號(hào)桿件的應(yīng)力強(qiáng)度及受壓穩(wěn)定性，其軸力為1255.2kN,4號(hào)桿件的換算長(zhǎng)細(xì)比為：二0.8x583.1二30.19215.45綴板間距按70cm考慮，則單肢對(duì)其1-1軸的長(zhǎng)細(xì)比為：九=70/3.79=181則換算長(zhǎng)細(xì)比為：九=、.■九2+九2=35.15（滿足要求）y1查表得到申二0.887強(qiáng)度驗(yàn)算：◎二N+M二12552+35063二182.289MPa<1.3鼻］=188.5MPa（滿足要求）AW2x40.47 1288.58改用普通熱軋［32b槽鋼后應(yīng)力為：◎二N+M二12760+35063二135.685MPa<1.3匚］=188.5MPa （滿足要求）AW2x54.9 1801.33穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于熱軋輕型［30槽鋼按軸心軸力計(jì)算不滿足，故直接采用普通［32b槽鋼驗(yàn)算：c=—= 12552 =128.88MPa<t］（滿足要求）申A0.887x2x54.9而3號(hào)桿件的軸力只有4號(hào)桿件的56.5%，故3號(hào)桿件采用熱軋輕型［30槽鋼滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。在偏心荷載作用下，最大豎向位移為△=18.244mm。由上述計(jì)算結(jié)果可知，4號(hào)桿件采用熱軋輕型2［30槽鋼不能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，而采用普通熱軋2［32b槽鋼即可滿足要求。3.3荷載組合111（混凝土重量+超載+掛籃自重+人群和機(jī)具荷載）荷載計(jì)算混凝土重量+超載G二149.1x1.05x1.2二187.8661由底籃計(jì)算知，后吊點(diǎn)承受混凝土荷載的56.2%，即G=0.562x187.866=105.581t1前吊點(diǎn)承受43.8%的混凝土荷載，即G=0.438x187.866=82.285t2所以每片主桁的前吊點(diǎn)承受的混凝土荷載為41.143t掛籃荷載：主桁荷載作用于掛籃前支點(diǎn)，每個(gè)主桁支點(diǎn)為P「7.8x1.2/2=4.68t每個(gè)主桁前吊點(diǎn)承擔(dān)底籃、側(cè)模、內(nèi)模1/4荷載：

P=(8.6+10.8+4)x1.2/4=7.02t2每個(gè)主桁前吊點(diǎn)承受前提升系統(tǒng)、張拉操作平臺(tái)和端模的1/2荷載,作用在一個(gè)主桁掛籃前支點(diǎn)：P=(4.6+1.0)x1.2/2+1.2x0.5/2=3.66t3一個(gè)主桁前吊點(diǎn)按偏載承擔(dān)人群和機(jī)具荷載的一半P=(0.25x3x17.35)x1.4/4=4.555t4單片主桁前吊點(diǎn)荷載由以上計(jì)算可知，兩個(gè)主桁的前吊點(diǎn)荷載均為:P二41.143+7.02+3.66+4.555二63.965t主桁結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-11所示，主桁軸力以及彎矩如圖2-12所示。-.126E+07-974948-693884-412820-131755149309430373711437992501■127E+07-.126E+07-974948-693884-412820-131755149309430373711437992501■127E+07圖2-11主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖ZV=1DIST=6.382XF=3.898YF=2.858ZF=5Z-BUFFEROOOO二(a)主桁桿件軸力圖

ZV=1DIST=6.382XF=3.898YF=2.858ZF=5Z-BUFFER呂呂呂呂呂呂呂呂?-26332-18656-10980-3304437112047197232739935075（b）主桁桿件彎矩圖

圖2-12主桁桿件內(nèi)力圖掛籃前吊點(diǎn)承受拉力P=639.65kN,前吊點(diǎn)精軋螺紋鋼受拉長(zhǎng)度約為8.6m,E=2.0xl05MPa，面積為A=16.08cm2（2d32精軋螺紋鋼）,其伸長(zhǎng)量&為：。NL639650x8600 ,”6= = =1.71cmEA2.0x105x1608所以掛籃的底籃前吊點(diǎn)最大豎向位移△為：△=18.448+17.1=35.548mm3.4荷載組合IV（掛籃自重+沖擊荷載）荷載計(jì)算①混凝土重量+超載掛籃前移時(shí)，主桁靠反壓輪扣在軌道上行走，掛籃的底籃加側(cè)模的自重為23.4t端模及張拉操作平臺(tái)1.5t，前提升系統(tǒng)自重4.6t，則掛籃的前支點(diǎn)的荷載為：P=23.4/2+1.5+4.6=17.8t,考慮沖擊荷載后，單個(gè)前吊點(diǎn)荷載為：T=17.8x11.3/2=11.57t。主桁結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-13所示，主桁軸力以及彎矩如圖2-14所示。圖2-13主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2-13主桁計(jì)算簡(jiǎn)圖ZV=1^DIST=6.382*XF=4.741*YF=3.839*ZF=5Z-BUFFER呂呂呂呂?-252271ZV=1^DIST=6.382*XF=4.741*YF=3.839*ZF=5Z-BUFFER呂呂呂呂?-252271-196426-140581-84736-288912695482799138644194489250334(a)主桁桿件軸力圖呂呂呂呂?Z-BUFFER-13839-10788-7738-4687-16371414446475151056513616由計(jì)算結(jié)果可知，主桁吊點(diǎn)處豎向變形為△ =3.4mm;—側(cè)反壓輪所受力為：N=-125.099kN(拉力)，為了確保掛籃行走的安全，掛籃前移時(shí)，在主桁上的錨固梁不能完全松開，以減小反壓輪的壓力。第4章掛籃支點(diǎn)反力計(jì)算為計(jì)算箱梁的預(yù)拱度，須計(jì)算掛籃的前后支點(diǎn)反力。主桁系統(tǒng)7.8t，分別在前、后支點(diǎn)處產(chǎn)生80.094kN和-2.0186kN的反力。行走系統(tǒng)4.6t(后支點(diǎn)2.438t，前支點(diǎn)0.46t，其它1.702t為軌道荷載)，底籃8.6t(前后吊點(diǎn)各1/2)，提升系統(tǒng)10.7t(前提升4.6t、后提升6.1t)，外模10.8t、內(nèi)模4t，張拉操作平臺(tái)0.5t。掛籃支點(diǎn)反力的計(jì)算僅考慮了掛籃和混凝土的自重，沒有考慮施工中的沖擊、安全及超載等不利荷載的影響，梁段的基本情況如下表4-1所示。表4-1各