主桥挂篮计算书.doc

机场高速跨秦淮新河大桥工程 秦淮新河主桥挂挂篮计算书一、工程概况及计算依据1.1、工程概况南京机场高速公路包含主线、东、西集散车道，均跨越秦淮河新河相交，本次施工的桥梁为东、西集散车道跨秦淮河新河大桥。东集散车道跨秦淮新河桥梁墩号、桩号范围：Pe13Pe16，K4+026.57K4+226.57；西集散车道跨秦淮新河桥梁墩号、桩号范围：Pw13Pw16，K4+026.54K4+226.54，桥梁结构采用单箱单室斜腹板预应力混凝土箱梁，桥梁全宽15.5m，中墩及边墩顶梁高为5.4m、2.7m，变高梁以腹板斜率不变，变底板宽度来实现。主要施工工艺：箱梁采用对称悬臂浇筑法施工，边跨现浇段搭设支架浇筑，先边跨合拢再中跨合拢。上部结构主梁为预应力混凝土变截面箱梁，跨径组合54+92+54m。中支点梁高5.4m高跨比1/17.04；跨中梁高2.7m，高跨比1/34.07。箱梁高度按2次抛物线线形变化，边跨与中跨梁高对称。桥梁截面为单箱单室斜腹板箱型截面，箱梁顶板宽15.2m，设置单向2%横坡；底板横向为平坡。截面尺寸：顶板厚28cm；底板厚3080cm；腹板厚4585cm；悬臂板长度3.7m，挑臂根部厚55cm。在墩顶及中跨跨中设置横梁。箱梁节段长度0#块为12.0m，其它节段长度33.0m+43.5m+44.0m，共11节段。合拢段长2.0m。全桥共设1个主跨合拢段和2个边跨合拢段。各节段梁体参数表节段编号边跨现浇段合拢段11#10#9#8#7#节段长度（cm）6.882.04.04.04.04.03.5节段重量（t）248.051.1102.43103.42104.16114.24113.71节段编号6#5#4#3#2#1#0#节段长度（cm）3.53.53.54.03.03.03.0节段重量（t）121.17126.71133.05119.65125.36131.49690.991.2、计算依据1、机杨高速东西集散车道跨秦淮河新河大桥施工图纸（第二册）；2、我单位积累的成熟技术、科技成果、施工方法以及从事类似工程的施工经验；3、公路桥涵施工技术规范（G/TF50-2011）；4、公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95）；5、路桥施工计算手册 人民交通出版社；6、公路钢木结构设计规范(JTJ025-1986)。1.3、计算荷载参数取值1、施工人员、施工料具运输、堆放荷载：计算模板及直接支撑模板的小棱时，取2.5KN/m2；计算直接支撑小棱的梁或拱架时取1.5KN/m2；计算支架立柱及支承拱架的其它结构构件时取1.0KN/m2；2、振捣荷载2.0KN/m2；3、模板、支架自重：0.750KN/m2；4、钢筋混凝土容重取：；5、钢材弹性模量取：；6、A3钢力学性能：轴心应力；弯曲应力；剪应力(其容许应力按临时结构组合提高1.3倍)；4、计算模型本项目采用三角桁架片组成的三角挂篮，挂篮按最重节段4#重量为1330.5KN进行设计，其主要技术指标见。 挂篮设计参数表项 目设 计 参 数设计承载能力（吨）180挂篮总重（吨）48挂篮自重最重悬浇梁段重量比值0.36挂篮主桁安全系数2.5挂篮承重时抗倾覆安全系数2.0挂篮行走时抗倾覆安全系数2.0挂篮前吊杆最大变形量（mm）5.3挂篮主承重桁架弹性挠度（mm）9.0挂篮累计最大变形量（mm）14.3本桥挂篮采用三角桁架式挂篮，挂篮主要由主桁三角架及连接器、底模系统、侧模系统、内模系统、横梁系、悬吊系、支垫梁及轨道梁等组成。（1）、主桁三角架：由主桁三角桁架由立柱、斜拉杆、主梁组成。主梁由2根40b型钢加工而成，共长11.0 m，是挂篮主要的承重结构。挂篮两根主梁之间设有平联、斜联，以减少负荷后侧向变形，增加整体稳定性。每片主桁立柱由2根32b型钢加工而成，长420cm，销孔间距为425cm。斜拉杆采用22b型钢加工而成，前斜拉杆销孔间距为641 cm、后斜拉杆销孔间距为560cm、，立柱横联采用由12焊接而成的刚性桁架。立柱、斜拉杆及主梁构成三角桁架，共同承受主桁前、后横梁传给的外荷载。主梁与立柱之间采用底座连接、斜拉杆为销轴连接。（2）、横梁系由前、后上横梁；前、后下横梁组成，横梁由236b槽钢和240b加工而成。前、后上横梁固定在主桁架上，底模系统固定在前、后下横梁上，前下横梁通过吊杆吊于前上横梁上，后下横梁由双头螺杆锚固在已经浇筑好的梁段上。（3）、悬吊系是挂篮的升降系统，位于挂篮的前部，其作用是悬吊和升降底模、侧模、内模和工作平台等，以适应悬臂段高度的变化。由吊杆、吊杆座、千斤顶、手拉葫芦等组成。吊杆及后锚杆均采用JL32精扎螺纹钢。用精扎螺纹钢做的各吊杆接长、锚固的连接器和螺母均采用相应的标准件，除顶升用的螺母为单螺母外，其余均应采用双螺母。各前、后吊杆及后锚吊杆应使用符合规范要求的材料，各吊杆在箱梁施工过程中严禁碰到电焊火花。前吊杆下端与底模平台前横梁栓接，上端支持于前上横梁，前上横梁上设千斤顶及扁担梁调节高度，以实现底模及工作平台的升降。另外葫芦控制内模的前移。（4）、行走系是挂篮前后移位的主要装置，包括手拉葫芦、轨道梁、前后支撑梁下铺设滚钢形成滚动装置和牵引设备。（5）、模板系由底模、侧模、内模、端模等组成。 底模：底模由底模架和底模板组成。底模纵梁由I28b型钢组成，底模板由10槽钢+5mmA3钢板拼焊组成，底模架前端连有角钢，组成操作平台。侧模：为桁架式整体模板，由型钢焊成的侧模骨架和其上铺6.3槽钢+5mmA3钢板组成。侧模由纵梁承托在前、后下横梁上，侧模纵梁前部通过悬吊系吊在前下横梁上。后端通过吊杆悬吊在后下横梁上，挂篮行走时，侧模与挂篮底盘一起行走。内模：顶模采用型钢焊成的桁架片其上铺设木模组成，内模架型钢桁架片下设滑套，可以沿内滑梁行走，内滑梁为25b工字钢，其后部锚在梁段顶板上，前端通过悬吊系吊在前上横梁上。内模架以箱梁上倒角上部为轴，中部、下部以型钢对撑。内模的前移在下一段的底板、腹板的钢筋、预应力管理、预埋件等安装完成后进行。端模：为木模，以10*10cm方木为加劲带，为一次性使用。为改善混凝土的外观质量，提高梁段接缝的平整度，在所有模板间接缝处均粘贴2cm厚的海绵条（宽5cm以上），以使模板接缝严密不漏浆。为保证施工安全，操作方便，每套挂篮设5个工作平台，前上横梁设吊带长度调整平台1个，前上横梁下设有1个工作平台，底横梁下设工作平台1个，两端设张拉工作平台2个。工作平台上安装扶手、栏杆、及防护网。 二、挂篮验算2.1、底模系统底模系统的组成:（1）、面板：采用5mm厚钢板组成的定型钢模。（2）、横向分配梁：为间距=25cm的10槽钢。（3）、纵梁： I28b工字钢。2.1.1荷载组合（1）、以4#块箱梁混凝土自重控制，荷载分块为腹板、底板（含倒角）、顶板（含倒角）、翼缘板四块。混凝土按2.6T/m3计。a、腹板砼自重: b、底板砼重: c、顶板砼自重: d、翼板砼自重: （2）、模板荷载：内模、底模按0.75KN/m2计算。（3）、施工人员和施工材料、机具行走或堆放荷载取2.5Kpa=0.0025N/2。（4）、振捣混凝土产生的荷载取2.0Kpa=0.002N/2。2.1.2面板的强度及变形验算面板取b=10，则分配梁10槽钢的间距为=25cm，荷载q=10p=100.0493=0.493N/,按四等跨连续梁验算。面板参数：I=bh3/12=10*53/12=104.24；W=bh2/6=10*52/6=41.73；计算图示如图1: 计算图 弯矩图计算结果如下：max=Mmax/W=79.17Mpa1.3*0=188.5Mpafmax=0.35mmf0=1.5mm2.1.3 10槽钢小分配梁分配梁10槽钢间距为=25cm。 10槽钢的参数：I=198.3cm4 Wx=39.7cm3 A=12.74cm2 G=10Kg/m。腹板下砼自重:1.2*(4.726+4.418)/2*26*1.03=146.926KN/；底板下砼自重:1.2*1.03*305.76/(6.75-1.3)*3.5=19.812KN/；模板自重:1.2*0.005*78.8=0.473KN/；10槽钢楞木自重:q3=1.2*0.1=0.12KN/m； 施工等荷载:1.4*4.5=6.3KN/。则:腹板计算荷载:q1=250*(146.926+0.473+6.3)/1000+0.12=38.54N/mm，底板下总荷载:q2=250*(19.812+0.473+6.3)/1000+0.12=6.77N/mm，计算图示如下图:计算图弯矩图计算结果如下：Mmax=2035393.75Nmmmax=Mmax/W=52.27Mpa1.3*0=188.5Mpafmax=0.23mmf0=L/500=2.1mm2.1.4纵梁以4#梁段作控制块件，分析纵梁受力。纵梁的布置：4根I28b工字钢纵梁承担腹板荷载，6根I28b工字钢纵梁承担底板荷载。腹板纵梁腹板纵梁采用4根I28b。I28b参数: I=7480cm4 Wx=534.3cm3 A=61.05cm2 G=47.9Kg/m。荷载取值：a、腹板砼自重：b、底模自重荷载：c、纵梁自重: d、施工荷载：总计荷载计算图示如图下计算图弯矩图反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 3 0.00000000 207.243950 0.00000000 207.243950 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 114.591050 0.00000000 114.591050 90.0000000 0.00000000-计算结果如下：Mmax=233.27KNmmax=Mmax/Wx=108.75Mpa1.3*0=188.5Mpafmax=9mm=12.5mm底板纵梁底板纵梁采用6根I28b，荷载取值：a、底板砼自重：b、底模自重荷载：c、纵梁自重: d、施工荷载：总计荷载计算图示如图4。计算图弯矩图反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 3 0.00000000 274.317100 0.00000000 274.317100 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 156.712900 0.00000000 156.712900 90.0000000 0.00000000-计算结果如下：Mmax=309.47KNmmax=96.53Mpa1.3*0=188.5Mpa;fmax=7.1mm=12.5mm。2.2 横梁横梁分前、后上横梁和前、后下横梁，均采用双拼槽钢结构，横梁的受力分以下两种工况：（1）、悬浇状态；（2）、挂篮前移2.2.1前下横梁236b，36b参数:I=12650cm4 Wx=703cm3 A=68.1cm2 G=53.4Kg/m。第一工况：悬浇状态1、腹板纵梁传给前下横梁的荷载： 2、底板纵梁传给前下横梁的荷载： 3、前下横梁自重 4、翼板砼自重分配1/2荷载：5、翼板及腹板模板重：6、翼板上施工等荷载: 则：翼板传给横梁集中荷载：118.69/2=59.34KN；计算图示如下图: 计算结果如下：反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 2 0.00000000 19.7922604 0.00000000 19.7922604 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 122.487003 0.00000000 122.487003 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 174.547707 0.00000000 174.547707 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 11.4200563 0.00000000 11.4200563 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 174.547707 0.00000000 174.547707 90.0000000 0.00000000 7 0.00000000 122.487003 0.00000000 122.487003 90.0000000 0.00000000 8 0.00000000 19.7922604 0.00000000 19.7922604 90.0000000 0.00000000-max= Mmax/Wx=34.44Mpa1.3*0=188.5Mpafmax=0.4mm=4.625mm。吊杆拉力:Nmax=174.55KNN0= 3.14*(16*10-3)2*650*106*10-3=525KN(JL32)。2.2.2后下横梁240b，40b参数: 40b参数:I=18640cm4 Wx=932cm3 A=83cm2 G=65.2Kg/m。第一工况：悬浇状态1、腹板纵梁传给前下横梁的荷载： 2、底板纵梁传给前下横梁的荷载： 3、后下横梁自重 4、翼板砼自重分配1/2荷载：5、翼板及腹板模板重：6、翼板上施工等荷载: 则：翼板传给横梁集中荷载：118.69/2=59.34KN；6、计算图示如下图:后横梁的吊杆位置同前横梁相对应布设。 7、计算结果如下：反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 2 0.00000000 15.6971199 0.00000000 15.6971199 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 154.117770 0.00000000 154.117770 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 291.916318 0.00000000 291.916318 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 24.7975804 0.00000000 24.7975804 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 291.916318 0.00000000 291.916318 90.0000000 0.00000000 7 0.00000000 154.117770 0.00000000 154.117770 90.0000000 0.00000000 8 0.00000000 15.6971199 0.00000000 15.6971199 90.0000000 0.00000000-max= Mmax/Wx=43.52Mpa1.3*0=188.5Mpafmax=0.42mm=4.625mm。吊杆拉力:Nmax=291.92KNN0=525KN(JL32)。第二工况：挂篮前移挂篮在前移时,其后下横梁受力为最不利,故仅对后下横梁验算。1、 腹板纵梁及底模自重传给后下横梁的荷载：腹板纵梁采用4根I28b：单位重G=47.9Kg/m。a、底模自重荷载：b、纵梁自重: 总计荷载计算图示如图下2、 底板纵梁及底模自重传给后下横梁的荷载：底板纵梁采用6根I28b， G=47.9Kg/m。荷载取值：a、底模自重荷载：b、纵梁自重: 总计荷载3、后下横梁自重 4、翼板及腹板模板重：5、计算图示如下图: 6、计算结果如下：反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 43.7200000 0.00000000 43.7200000 90.0000000 0.00000000 9 0.00000000 43.7200000 0.00000000 43.7200000 90.0000000 0.00000000-Mmax=220.13KNmmax=Mmax/Wx=118.1Mpa1.30=188.5Mpa；fmax=5.2cm。2.2.3前上横梁240b，40b参数: 40b参数:I=18640cm4 Wx=932cm3 A=83cm2 G=65.2Kg/m。第一工况：悬浇状态1、顶板砼自重：前上横梁承担1/2并由2根I25b内滑梁承担，则每根内滑梁承担荷载为:Q1=192.192/4=48.05KN；2、顶模自重:Q2=6.0*4.5*0.75=20.25KN，则每根内滑梁承担:Q2=20.25/4=5.06KN；3、前上横梁自重Q3=2*65.2=1.30KN/m；4、内滑梁自重:Q4=42Kg/m*6/2=126Kg=1.26KN；5、施工等荷载:Q5=3.5*6*3.5/4=18.37KN；则内滑梁前吊杆承担荷载:P=48.05+5.06+1.26+18.37=72.74KN。前上横梁荷载：根据前下横梁计算结果有：从左至右依次为(KN)：19.8，122.5，174.5，72.7(顶板),11.4，72.7(顶板), 174.5，122.5，19.8。5、计算图示如下图:6、计算结果如下：反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 2 0.00000000 406.250000 0.00000000 406.250000 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 406.250000 0.00000000 406.250000 90.0000000 0.00000000-max= Mmax/Wx=158.8Mpa1.30=188.5Mpafmax=15mm=18mm。(在中间部分采取内衬加劲板及钢板等加强措施,减小变形值)2.2.4 后上横梁第一工况：悬浇状态因悬浇时后上横梁不受力，其吊杆全部锚在已浇好梁段顶板和翼板上。第二工况：挂篮前移后上横梁荷载：根据后下横梁计算结果有：从左至右依次为(KN)：43.72, 43.72。 1、后上横梁自重Q3=2*65.2=1.3KN/m；2、计算图示如下图: 计算结果如下：Mmax=229.83KNm反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 2 0.00000000 54.7050000 0.00000000 54.7050000 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 54.7050000 0.00000000 54.7050000 90.0000000 0.00000000-max= Mmax/Wx=123.56Mpa1.30=188.5Mpa； 2.3 主梁第一工况：悬浇状态（1）、主桁：主桁为三角桁片，由立柱、斜拉杆、主梁组成。主梁由2根I40b型钢加工而成，共长11.0 m，是挂篮主要的承重结构。挂篮两根主梁之间设有平联、斜联，以增加整体稳定性。每片主桁立柱由2根32b型钢加工而成，长420cm，销孔间距为425 cm。斜拉杆采用2根22b型钢加工而成，前斜拉杆销孔间距为641cm，后斜拉杆销孔间距为560cm，立柱横联采用由槽钢12焊接而成的刚性桁架。立柱、斜拉杆及主梁构成三角桁架，共同承受主桁前、后横梁传给的外荷载。主梁与立柱之间采用底座连接、斜拉杆为销轴连接。主梁荷载：根据前上横梁计算结果有：R=406.25KN；计算图示如下图: 计算结果如下：内力计算- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 -406.250000 -101.562500 2 -505.877814 20.5844057 -101.562500 -505.877814 20.5844057 -2.75735247 3 -505.877814 0.75543903 -2.75735247 -505.877814 0.75543903 0.00000000 4 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 5 -988.150884 0.00000000 0.00000000 -988.150884 0.00000000 0.00000000 6 661.891209 0.00000000 0.00000000 661.891209 0.00000000 0.00000000 7 755.637844 0.00000000 0.00000000 755.637844 0.00000000 0.00000000-反力计算- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 3 0.00000000 968.321917 0.00000000 968.321917 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 -562.071917 0.00000000 562.071917 -90.0000000 0.00000000-主梁I40b：max=N/A+M/(*W)=505.88103/(2*83102)+101.56106/(1.05*2*9321