桥梁挂篮强度验算计算书.doc

合口澧水大桥挂篮强度验算计算书一、计算说明1、 计算依据及参考资料1.1 常德临澧县合口澧水大桥工程招标文献 第四卷 设计图表 桥梁、涵洞 第二册1.2 挂蓝施工设计图1.3 悬浇箱梁施工组织设计1.4 公路桥涵施工技术规范（JTJ-041-2023）1.5 路桥施工计算手册1.6 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2023）1.7 钢结构设计规范GB 50017-20232、 基本参数2.1 钢筋混凝土密度取2.5t/m3，钢材密度取7.85t/m，钢材弹性模量E=2.1x105Mpa。2.2 Q235钢弯曲允许应力=145Mpa；剪切允许应力=85Mpa； Q420钢（贝雷插销）抗剪强度设计值fv=195Mpa；贝雷梁Q345钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=310Mpa，抗剪强度设计值fv=180Mpa，允许弯矩M=900KN.M；25、32精轧螺纹钢筋（吊杆和锚杆）采用785级，按两倍安全系数控制拉应力不大于390Mpa。 3、 计算方法和内容3.1计算工况：根据设计图纸，本桥箱梁梁段长度有3.5m和4.0m两种，取3.5m和4.0m长度的梁段，即最重的1#和5#梁段进行计算。3.2荷载施加：混凝土浇筑时，箱梁腹板及底板混凝土自重荷载作用在挂篮底模面板上；顶板混凝土及内模自重作用在挂篮内模走行梁上；翼板混凝土和外模自重作用在外模；挂篮其他结构在计算模型中以自重形式施加；各部分混凝土方量均按1#和5#梁段后端进行计算；重要计算内容：挂篮主体结构的总体强度和刚度。4、荷载传递途径翼板荷载 外模行走梁 已浇梁段翼板 主桁架 顶板、底板、腹板荷载 底模纵梁 底模前横梁 前吊横梁 底模后横梁 已浇梁段二、 荷载计算单个挂蓝构件重量明细表构架名称组成材质单位单位重量（kg)数量总重（kg)编号主桁架4排贝雷片组480029600G1上横梁2排贝雷片组300026000G2下横梁双40#工字钢组190023800G3底模整体钢模套530015300G4外侧模整体钢模套420028400G5内侧模组合钢模套150023000G6顶板模整体钢模套330013300G7合计(kg)39400最重梁段重量计算梁段号梁段长顶板重量(kg)翼板重量(kg)底板重量(kg)腹板重量(kg)总重(kg)编号G8G9G10G111#块350cm165622*10829229582*20800102778编号G12G13G14G155#块400cm189282*12376260522*13260962521#块砼数量（m3)6.372*4.168.832*839.535#块砼数量（m3)7.282*4.7610.022*5.137.02三、 吊杆系统强度验算由于底模、外侧模、顶板模吊杆系统为独立支撑，因此各系统吊杆分别相应承受底腹板砼重量、翼板砼重量、顶板砼重量以及相相应系统自重之和。1. 底篮吊杆系统受力验算对于1#块1）、吊杆受力简图：P1=2G3+G4=9.1吨P2=G13=62吨则前吊杆受力 R前=32吨 后吊杆受力 R后=39吨由于前后吊杆系统均承受5根32精轧螺纹钢，则每根前吊杆受力为6.4吨，取7吨；后吊杆受力为8吨，吊杆强度满足规定。2）、同理对于5#块受力分析后：单根前吊杆受力为7吨，单根后吊杆受力为10吨，同理满足强度规定。2.外侧模吊杆系统外侧模吊杆系统共设计吊杆32精轧螺纹钢4根，前、后吊杆各2根1）、对于1#块受力图为： P1=G5=4.2吨 P2=G12=11吨则R外=1.3吨 R内=13.9吨单根吊杆R外=1.3/2=0.65吨 R内=13.9/2=7.0吨满足强度规定2)、对于5#块，同样分析之后，R外=0.7吨，R内 =7.5吨，满足强度规定3.顶板模吊杆系统顶板吊杆系统共设计32精轧螺纹钢4根，前、后各2根吊杆1）、对于1#块受力图为：P1=G6=3.3吨 P2=G11=16吨则R后=10.5吨 R前=8.8吨单根吊杆受力：R后=10.5/2=5.3吨 R前=8.8/2=4.4吨吊杆满足强度规定2）、对于5#块 同样分析之后，R前=R后=5.3吨，满足强度规定 通过以上对底蓝、外侧模、顶板模吊杆受力计算，吊杆受力最大为8t，则最大拉应力为：=N/A=8104/1.61.610-4=99.5Mpa=390Mpa，满足规定。 4.后锚杆受力验算本挂篮共设主桁架2组，单组主桁架设3根25精轧螺纹钢作为后锚杆，取3根后锚杆距支点中心平均距离为350cm，由于前吊杆锚固于前横梁上，后吊杆锚固在已浇注的梁段上，所以后锚杆只承受所有底蓝、外侧模、顶板模前吊杆的受力，以及前横梁、主桁架、吊杆、其他材料的自重。1)、对于1#块 P1=（32+7*2+8.8+3+0.5）/2=29.2吨 取30吨P2、P3为主桁架自重，长分别为7m，5mP2=7100kg/m4=2.8吨P3=5100kg/m4=2.0吨则P4=(304.5+2.83.5-22.5)/3.5=40吨单根25精轧螺纹钢受力为40/3=13.3吨，则拉应力为：=N/A=13.3104/1.251.2510-4=271Mpa=390Mpa，满足规定。四、 主桁架受力验算单个挂篮共设主桁架2组，每组由4片贝雷片组成，其梁段自重及模板自重等荷载通过吊杆传递上横梁，最后传递给主桁架，但由于吊杆系统设前后吊杆，前吊杆锚固在前上横梁上，后吊杆锚固在已浇箱梁砼上，故梁板自重与模板自重等荷载只有一半由主桁架承受，此外一半由已浇梁段承受。4排单层主桁架允许弯矩为M=90*4=360t.m1)、1#块 受力图如下： 支座处为最大弯矩截面 P1=30吨 P2=2.8吨 则 M=30*4.5+2.8*3.5=144.8t.m主桁架的安全系数为：360/144.8=2.48 满足规定同理分析可得 5#块主桁架所收最大弯矩为:M=28*4.5+2.8*3.5=135.8t.m满足规定五、 底蓝系统强度验算 一）、底蓝纵梁计算书 底蓝纵梁均由I36工字钢组成，分为A、B两种，A纵梁重要承受腹板组合荷载为双I36工字钢，B纵梁重要承受底板砼，为单I36工字钢，受力图如下： 1、 纵梁A计算：1.1、 按1#梁段验算（1） 荷载计算单侧腹板砼重 G腹=G11=21t 则q腹=21*0.6*6/(0.6*3.5)=60KN/m底板自重 G底=2.2t 则q底=2.2*10*0.6/(6*3.5)=0.6KN/m施工荷载 G施= 2.5 KN/m2 则G施=2.5*0.6=1.5 KN/m则q=q腹+ q底+ q施=60+0.6+1.5=62.1 KN/ma=250cm b= 300cm c=350cm d =250cm L=a+b=500cm（2） 受力计算支点反力 R前=q*c*a/(a+b)=62.1*35*2/5=87KN当X=(d+c*b)/(a+b)=(0.25+3.5*3)/5=2.35m时,弯矩最大Mmax=q*c*b*(2*5*d+c*b)/2*52=62.1*3.5*3(2*5*0.25+3.5*3)/2*25=170KN.m max=Mmax/w=170*103/(2*877.6*10-6)=97Mpa=145Mpa 满足规定 最大剪力Q=R后=130KN max=Q*S/(I*)=130*103*508.8/(15796*10*10-3)=42Mpa=85Mpa 满足规定 同理,当X=2.3m时,纵梁A的挠度最大,则, fmax=q*c*b/(24E*I)*(4*L-4*b2/L-c2/L)*x-4*X3/L+(x-d)4/b*c =6.3mmL/460=5*103/400=12.5mm 满足规定1.2 按5#梁段验算与分析 单则腹板的重量：G腹=G15=13.3t 则q腹=13.3*10*0.6/(0.5*4)=37.6KN/m 底板自重 G底=22.2 t 则q底=0.6 KN/m 施工荷载 G施=2.5 KN/m2 则q施=1.5 KN/m 则q=376+0.6+1.5=39.7 KN/m其中a=225cm b= 275cm c=400cm d =25cm L=a+b=500cm 支座反力 R后=q*c*B/L=39.7*4*2.75/5=87KN R前=q*c*a/L=39.7*4*2.25/5=71KN 当X=(d+c*b)/L=0.25+4*2.75=2.45时,弯矩最大 Mmax=q*c*b*(2*L*d+c*b)/2L2=39.7*4*2.75*(2*5*0.25+4*2.75)/2*52=118KN.m max=Mmax/w=118*103/(2*877.6*10-6)=67Mpa=145Mpa 最大剪力Qmax=87KNmax=Qmax*S/(I*)=87*103*508.8/(15796*10-2*10*10-3) =28Mpa=85Mpa 当X=2.45m时,挠度最大,则 c=q*c*b/(24E*I*2)*(4*L-4*b2/L-c2/L)*x-4*X3/L+(x-d)4/b*c =4.8mm5*103/400=12.5mm 满足规定2、 纵梁B计算 2.1按1#梁段验算和受力分析（1） 荷载计算底板砼 G底=2.3t 则q底=2.3*10*1.0/(4.8*3.5)=13.7KN/m底腹板砼 G底=2.2t 则q底=0.6KN/m施工荷载 G施= 2.5 KN/m2 q底=2.5KN/m纵梁自重 q梁=0.6KN/m受力图“1.1”,其中a=250cm b= 300cm c=350cm d =250cm（2） 纵梁分布荷载q=13.7+0.6+2.5+0.6=17.4KN/m（3） 受力计算：由“1.1”计算可知支点反力 R前=24.4KN R后=36.4KN当X=2.35时,弯矩最大,Mmax=47.6KN.mmax=Mmax/w=47.6*103/(877.6*10-6)=54Mpa=145Mpa挠度最大值fmax=3.6mm L/400=5*103/400=12.5mm最大剪力Qmax=36.4KNmax=Qmax*S/(I*)=36.4*103*508.8/(15796*10-2*10*10-3)=11.7Mpa=85Mpa 故纵梁B强度、刚度等满足规定。2.3 按5#梁段验算和受力分析 受力简图同“1.2” 且a、b、c、d值也相同 荷载计算底板砼 G底=2.6t 则q底=26*16*1.0/(4.8*4)=13.5KN/m底模自重 G底=2.2t 则q底模=0.6KN/m施工荷载 G施= 2.5 KN/m2 q施=2.5*1.0=2.5KN/m纵梁自重 G梁=0.6KN/m q梁=0.6KN/m 纵梁分布荷载 q=13.5+0.6+2.5+0.6=17.2KN/m 受力计算 由“1.2”计算可知支点反力 R后=37.7KN R前=31KN当X=(d+c+b)/L=2.45时,弯矩及挠度最大最大,Mmax=51KN.mmax=Mmax/w=51*103/(877.6*10-6)=58Mpa=145Mpa最大剪力Qmax=37.7KNmax=Qmax*S/(I*)=37.7*103*508.8/(15796*10-2*10*10-3)=12Mpa=85Mpa挠度最大值fmax=4.1mm L/400=5*103/400=12.5mm 二）、底篮前后横梁计算 1、前横梁计算 1.1、按1#梁段验算和受力分析 （1）荷载计算 底篮前横梁重要承受底模纵梁A、B传下来的荷载，根据“”的计算结果可知，PA前=87KN，PB前=24.4KN，其中A纵梁为8板，B纵梁为4板，受力图如下： (2)前横梁强度、刚度计算 简化计算，取PA=PB=87/2=43.5KN，各支点间距为等距188cm，则B点弯矩最大：Mmax=0.286PL=0.28643.51.88=23.4KN.mB点左剪力最大：Qmax=1.286P=55.9KNmax=23.4103/（2877.610-6）=13.3mpa=145mpamax=QmaxS /I*S=55.9508.8103/（157961010-210-3）=18mpafmax=1.764PL3/100E2=43.5=85mpa=1.76443.51031.883/（1002.110510621579610-8）=0.076mmL/400=4.7mm，故强度及刚度满足规定。1.2、 按5#梁段验算和受力分析（1） 荷载计算底篮后横梁重要承受纵梁A、B传递的荷载，由“”的计算可知PA前=71KN，PB前=31KN。（2） 前横梁强度及刚度计算根据受力计算及简化计算可知5#梁段受力荷载小于1#梁段，故前横梁强度、刚度均满足规定。2、后横梁计算2.1、按1#梁段验算和受力分析（1）荷载计算受力简图同前，PA后=130KN，PB后=36.4KN（2）后横梁强度、刚度计算简化计算，取PA=PB=130/2=65KN，各支点间距为1.88m等间距，则B点弯矩最大。Mmax=0.286PL=0.286651.88=35KN.mQmax=1.286P=1.28665=83.6KNmax=35103/（2877.610-6）=20mpa=145mpamax=QmaxS/I*S=83.6508.8103/（157961010-210-3）=27mpa=85mpafmax=1.764PL3/100E2=0.11L/400=4.7mm2.2、按5#梁段验算和受力分析（1）荷载计算受力简图同前，PA后=87KN，PB后=37.7KN（2）后横梁强度、刚度计算根据受力计算简化计算可知，5#梁段受力荷载小于1#梁段，故后横梁强度，刚度均满足规定，不另行计算。六、外侧模吊杆梁计算1、吊杆梁所受力情况由于5#块翼板砼大于1#块砼重量，故以5#块为计算，同时翼板砼取对称结构，经计算翼板砼重心距腹世板为1.28m，翼板模板重心距腹板外0.78m，故内侧梁受力图如下；则R外=10.60.32-4.20.18/2.44=1.1tR内=13.7t2、吊杆梁强度验算外侧吊杆梁采用214槽钢，内侧梁用225工字钢，受力简图如下：2.1、外侧梁：14槽钢均布荷载为q=29kg/mP=1.1/5=0.22吨则：R前=P（4.35+3.4+2.45+1.5+0.55）/5=0.54tR后=0.56tM最大弯矩为跨中M=（0.542.5-0.221.8-0.220.95）=7.45KN.m=7.45103/（280.510-6）=46mpa =145mpa=QSm /ImS=5.647.5104/（563.70.85610-2）=9.2mpa85 mpa2.2、内侧梁：采用2202槽钢P=13.7/5=2.74t q=0.025t/mR前=（P12.25+1/20.025522）/5=6.8tR后=7.2tM=6.82.5-2.742.75-1/20.025522=88.4KN.m=88.4103/（217810-6）=248mpa=145mpa取2252工字钢，=88.4103/（240110-6）=110mpa145mpa=QSm/ImS=68230.7103/（50170.85810-1）=46mpa85mpa七、枕梁计算1、 20槽钢枕梁设受力P=20t=200KNMmax=1/42060.45=22.5KN.m=M/W=22.5103/（217810-6）=63mpa=145mpa= QSm/ImS=100103104.7/1780.40.85710-1=98mpa2、14槽钢枕梁（214槽钢）设受力P=10 tMmax=1/41000.45=11.25KN.m=M/W=11.25103/（280.510-6）=70mpa = QSm/ImS=5047.5104/（563.70.85610-2）=82.6mpa