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挂篮主要构件检算书_SAL

YDK161+617.80 资水特大桥

(49.9+4*80+49.9)连续梁

三角形挂篮主要构件检算书

一、设计计算依据

1 挂篮计算书计算依据

1.1大桥施工图;

1.2现有砼设备的搅拌、运输及灌注能力;

1.3施工配合比设计资料;

1.4挂篮设计时钢材容许应力按规定的1.25倍取值.

单位:MPa

应力种类钢号

Q235 16Mn 45#钢

轴向应力〔EMBED Equation.3

〕172*1.25=215 200*1.25=250 210*1.25=262.5

弯曲应力〔EMBED Equation.3 〕180*1.25=225 210*1.25=262.5 220*1.25=275

剪应力〔τ〕100*1.25=125 120*1.25=150 125*1.25=156.25 弹性模量E 2.1*105

1.5参考书目;

1.5.1《路桥施工设计计算手册》周水兴编著

1.5.2《钢结构设计手册》(上册)第三版

1.5.3《桥梁悬臂施工与设计》雷俊卿编著

1.5.4《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

1.5.5《结构设计原理》(下册)黄棠编著

2 工程概况

大桥主跨为(49.9+4*80+49.9)m预应力混凝土连续刚构结构,其箱梁顶板宽8.5m,箱宽4.3m,其中1#段顶板厚38cm,底板厚78cm,腹板厚60cm,梁高603.2~564.9cm。

3 桥重计算

计算桥梁最重一段各块的重量:(1号段最重97T)

SHAPE \* MERGEF

ORMAT

图1--T构横截面

1号段长3m,体积37.3m3,重量97t,梁高603.2~564.9cm,顶板厚度38cm,底板厚78cm,腹板厚60cm。

⑴箱梁各块体积计算:

A1=2.19m3 A2=4.8m3 A3=9.99m3 A4=8.16 m3

A=A1+A2+A3+A4=37.3m3

⑵1#箱梁段重量计算(钢筋砼按2.6t/m3计)

G=AL=37.3×2.6=97t

二、三角形挂篮概述

2.1 根据大桥的特点,本桥悬臂施工采用三角形挂篮。挂篮的主承重架

采用三角形桁架,桁架用热轧型钢组拼而成,结构受力明确,自重轻,刚度较大,重心低,稳定性好,滑行移动方便。挂篮底模架主要受力构件也采用刚度大的热轧型钢,受力状态良好。挂篮各种杆件联接点采用焊接及栓接(以焊接为主),装拆方便。外模采用组合钢模,用槽钢焊接的外模架支撑。内模采用组合钢模,用槽钢焊接的内模架及钢管支撑。

2.2 该挂篮由斜拉组合梁吊架系统、走行系统、悬吊系统、后部锚固系统、模板系统等组成,见图2所示。

EMBED CaxaDra

ft.Document

EMBED CaxaDraft.Document

图2--三角形挂篮全图

2.3 挂篮承重主构架的底梁2[32b、立梁φ300×10钢管、斜拉杆2[28a槽钢组成,材料采用Q235钢,[σ]=215MPa,[τ]=125MPa。

2.4 前上横梁2工50、前后下横梁2[36及后上横梁由2[36组成,底模纵梁由2[14槽钢组成,均采用Q235钢材,E=2.1×105MPa,[σ]=215MPa,[τ]=125M

Pa。

2.5 前、后吊带均采用Φ32mm精轧螺纹钢作吊杆,吊杆的调整通过吊带垫梁用手动液压

千斤顶进行调整。

2.6 箱梁翼缘板模板及箱梁内顶模也均采用1×Φ32精轧

螺纹钢吊杆吊挂.

Φ32精轧螺纹粗钢筋采用40Si2Mov钢材,屈服强度750MPa,容许应力[σ]=0.7×750MPa= 525MPa,容许剪应力[τ]=0.6[σ]=315MPa。

2.7 挂篮后锚系统采用3×Φ32精轧螺纹钢,尽量利用桥梁已有的竖向预应力筋,Φ32精轧螺纹钢筋采用40Si2Mov钢材,屈服强度750MPa,容许应

力[σ]=0.7×750MPa= 525MPa,容许剪应力[τ]=0.6[σ]=315MPa。

三、计算

3.1 检算简化计算模式

对挂篮主要构件按有关技术规范的要求,进行强度、刚度和稳定性的检算。三角形挂篮承重主构架由两片三角形桁架组成,顶部靠桁架横联连接,故取其中一片分析即可。三角形

挂篮主构架简化结构图式为一个杆件仅受轴向力作用的标准三角桁架,见图3。

EMBED CaxaDraft.Document

图3

为简化及安全起见,假设悬灌梁段施工荷载均布在CD范围内(即假定前、后吊点承受相同的力,但纵梁检算另外假设),加载总重量为最大悬灌梁段重量的1.2陪考虑,同时考虑最大悬灌重量梁段1#块的重量为97t,取为100t,内外模型及挂蓝约重为45t则G=1.2×(100t+45t)≈174t。其中后端作用力相继通过纵梁、后横梁及后吊带传递至已浇灌的梁段上,不对主桁架发生作用;前端经纵梁、前下横梁、前吊带、前上横梁将力传递至主构架上的D点位置。由于仅考虑其中的一片桁架作为分析对象,则:

EMBED Equation.3

3.2 主桁架支承点反力计算及后锚系统的检算

计算图式见图3所示。

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

校核:EMBED Equation.3

FA所受的拉力由后锚系统的3根φ32精轧螺纹钢筋承担。3根φ32精轧螺纹钢筋的容许拉力为:3×(π/4)×3.22×525×

10=126669㎏=126.67t >87t,满足要求。抗倾安全系数:K=253.3÷87=2.91>[K]=2,满足要求。

3.3 主桁架杆件内力计算及其检算

杆件内力计算结果见图4所示。

EMBED CaxaDraft.Document 图4

从图4可知,只要检算BC杆件的强度和CD杆件的刚度即可。

(1)CD压杆的刚度检算

CD压杆的截面见图5所示。CD压杆的自由长度l0=4m。据资料查得[32b槽钢截面积A=54.913cm2,惯性矩Ixc=8140㎝4,惯性矩Iyc=336㎝4,z0

=2.16cm。则CD压杆的截面积、惯性矩为:

EMBED CaxaDraft.Document 图5

Am=2×54.913=109.826cm2

Ix=2Ixc=2×8140㎝4=16280㎝4

Iy=2(Iyc+a2A)

=2[336+(15-2.16)2×54.913]

=18778.53㎝4

惯性半径:

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

长细比(刚度):

EMBED Equation.3 ,刚度满足要求;

EMBED Equation.3 ,刚度满足要求。

(2)BC压杆的强度检算

BC压杆的截面同CD压杆如图6所示:

EMBED CaxaDraft.Document 图6

钢管的截面积A=91.1cm2,BC压杆的自由长度l0=3.2m。

Am=91.1cm2

惯性半径:

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED

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Equation.3

长细比(刚度):

EMBED Equation.3 ,刚度满足要求;

EMBED Equation.3 ,刚度满足要求。

对于轴心受压构件的强度检算要考虑纵向弯曲系数ψ的影响,即要求满足:

EMBED Equation.3

式中ψ是根据长细比λ求得。

从(1)可知:λx=λy,则只要求出最不利的λx即可。

根据λx查表得:ψ=0.925

EMBED Equation.

3 EMBED Equation.DSMT4

强度满足要求。

3.4 前下横梁检算

3.4.1 挂篮前端构造示意见图7所示。

EMBED CaxaDraft.Document

3.4.2 前下横梁截面见图8所示。

EMBED CaxaDraft.Document 图8

3.4.3考虑挂篮在试压时及在砼在初凝时间内灌注完毕时(砼流动状态时底板压力相同),在底板4.3m宽度范围内基本上是均布荷载。此时,前下横梁跨中为最不利状态是:

荷载按最大梁段荷载的1.2倍

考虑(即最大试压荷载),同时忽略翼板吊杆的分担作用,则均布荷载q=0.5G/B=0.5×174t÷4.3m=20.23t/m(见图9)。

EMBED CaxaDraft.Document 图9

3.4.4 最大剪力:

EMBED Equation.3

3.4.5 最大跨中弯距:

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

3.4.6最大剪应力及最大弯曲应力如下:

查相关资料得2[36b槽钢的截面面积A=2×68.11cm2;截面模量

Wx=2×703cm3;惯性矩Ix=2×12700cm4。

a.最大剪应力:

EMBED Equation.3

b.最大弯曲应力:

EMBED Equation.3

c.悬臂端对中跨的影响弯矩:

EMBED Equation.3 t.m

d.跨中挠度:

EMBED Equation.3 <4/400=0.01m 挠度满足要求。

3.5 前上横梁检算

3.5.1 前上横梁截面见图10所示。

EMBED Eb

.Document 图10

3.5.2 受力分析见图11所示。

查相关资料得2[50工字钢的截面面积A=2×119.304cm2;截面模量Wx=2×1860cm3;惯性矩Ix=2×46500cm4。

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED CaxaDraft.Document

11

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

结论:挠度满足要求

3.6后横梁检算

3.6.1后横梁截面同前下横梁,见图12所示。

EMBED Eb.Document

图12

3.6.2根据本桥特点,后吊带间距为10m左右,只是挂篮前进或后退时才能用到,所以承受的力只是外钢模及底钢模等,分析见图13所示。

查相关资料得2[36槽钢的截面面积A=2×60.916cm2;截面模量Wx=2×660cm3;惯

性矩Ix=2×11900cm4。

EMBED CaxaDraft.Document 图13

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

结论:强度满足要求.

3.7纵梁检算

3.7

.1 纵梁由2[14槽钢组成,采用Q235钢材,E=2.1×105MPa,[σ]=215MPa,[τ]=125MPa,截面见图14所示。

EMBED CaxaDraft.Document

图14

本桥纵梁检算的目的是根据强度确定其所需的根数,然后再验算其抗剪强度和挠度。

3.7.2 荷载按最大梁段荷载的1.2倍考虑(即最大试压荷载),同时忽略翼板吊杆的分担作用,并按图15的荷截分布模式进行检算,则均布荷载为:

EMBED CaxaDraft.Document 图15

q=G/b=

174t/4m=43.5t/m

∑MA=0,FB=(a+b/2)G/L

Fb=(0.5+2)174t/5=87t

∑MB=0,FA=(a+b/2)G/L =87t

校核:FA+ FB=87t+87t处的弯矩M最大。假定Mmax位于距B点x米,则:

Q= FB-qx=(a+b/2)qb/L-qx=0

x=(2a+b)b/(2L)

=(a+a+b)b/(2L)

=(a+L)b/(2L)

=(0.5+5)4/(2×5)=2.2m

Mmax=x FB-qx2/2=2.2×87-43.5×2.22/2=86.

13tm

查相关资料得2[14槽钢:

截面面积A=2×18.516cm2=37.032 cm2;

截面模量Wx=2×80.5cm3=161 cm3;

惯性矩Ix=2×564cm4=1128 cm4。

假设所需纵梁n根,则:

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

剪应力满足要求。

最大挠度为:

Fmax=1.07mm<[5/400]=12.5mm

挠度满足要求。实际上挂篮已配置25根纵梁,故纵梁的强度和刚度完全满足本桥的要求。

3.8 计算主梁

后锚系统

3.8.1荷载分析:

主梁后锚杆是挂篮受力的所有支持点,只有锚固稳定,整个挂篮系统才能发挥作用。

3.8.2 计算:

已知所需最大的锚固力为43.5t,单边设三点3根后锚杆锚固,而后锚杆利用挂蓝导轨

及底梁预留孔的四级冷拉筋。

Ⅳ级冷拉筋标准抗拉强度

φ32Ⅳ级冷拉筋设计拉力为P=×A=750×106×3.14×0.0322/4=603.2KN

故需φ32Ⅳ级冷拉筋:(765/3)/603.2=0.423≈1

3.8.3 从上计算得知锚固能完全满足设计要求.

4 结论

过对三角挂篮主要构件的检算,可知,现三角形挂篮主要技术参数如下:(1)适用梁段最大重量:174t;

(2)适用梁段最大长度:3.5m;

(3)适用梁高变化范围:6.6~3.8m;

(4)适用梁体宽度范围:9m;

(5)挂篮自重45t(包内外模型及底模纵梁等构件重);

(6)走行方式:挂篮滑行时,通过后支点的反扣系统使桁架沿钢滑道(钢滑道利用预埋的6-φ32精轧螺纹钢筋锚固)行走,不需要设平衡重;

(7)抗倾安全系数K≥2.84 。

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