三角挂篮计算书.docx
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三角挂篮计算书
绵阳二环路三期绵盐、石马、青义大桥合同段
青义涪江大桥
现浇箱梁三角挂篮计算书
四川公路桥梁建设集团有限公司
绵阳二环路三期绵盐、石马、青义大桥合同段项目经理部
二○一三年六月十七日
一、基本资料
绵阳青义涪江大桥为78+138+78m连续刚构，主梁采用单箱单室截面三向预应力混凝土箱梁，箱梁顶板宽16.5m，箱底宽9.1m，单侧悬臂宽度3.7m。
箱梁跨中梁高3.1m，墩顶根部梁高9.0m，单“T”箱梁梁高从跨中至箱梁根部，箱高以1.8次抛物线变化。
箱梁底板厚从箱梁根部截面的125cm厚渐变至跨中或边跨合拢段截面的30cm厚，按2次抛物线变化。
箱梁腹板厚度采用55、75cm二种厚度，厚度变化按直线渐变，均在一个节段内完成（箱梁根部至10号梁段腹板厚75cm，11号梁段腹板厚由75cm渐变为55cm，12号梁段至19号梁段腹板厚55cm。
主梁混凝土为C55。
结合有利施工、缩短悬臂浇注周期、降低施工钢材数量的原则考虑，主梁悬臂浇注梁段长度共划分为3.2m和4.0m二种长度的节段，合拢段长2.0m。
0号段采用托架施工，1号～18号梁段采用挂篮分段对称悬臂浇筑施工，悬臂浇筑梁段最大控制重量2151.5KN。
1-10#节段为3.2m长节段，1#节段最重，砼自重2151.5KN，11-18节段长4.0m，11#块砼最重，混凝土自重1659.6KN，12-18#节段为长节段。
主梁的悬臂施工挂篮采用三角形挂篮。
二、挂蓝受力计算的荷载取值
1、三角形挂篮主体、前后横梁以及挂蓝底模平台在计算中自行计入自重。
自重系数取1.15。
2、操作脚手及部分施工荷载约2.5吨，分摊入挂蓝的两侧走道。
内模支架计算顶、底板混凝土中，外侧模架计入翼板混凝土中。
3、侧模系统和内模系统分别按布置位置加载在内外滑梁上。
4、混凝土自重按1.05倍取值，其中，5%为混凝土超大系数。
同时考虑1.1倍安全系数。
因此混凝土荷载按1.15倍加载。
钢筋混凝土容重按设计图取值，取ρ=26KN/m3。
计算荷载情况如下：
表1计算荷载组成
工况
1#块
11#块
荷载
FX（tonf）
FY（tonf）
FZ（tonf）
FX（tonf）
FY（tonf）
FZ（tonf）
挂蓝承重结构自重
0.00
0.00
37.34
0.00
0.00
37.34
底模
0.00
0.00
3.43
0.00
0.00
3.43
底平台施工荷载
0.00
0.00
2.52
0.00
0.00
2.52
内模系统
0.00
0.00
10.79
0.00
0.00
13.48
外模系统
0.00
0.00
13.54
0.00
0.00
16.92
挂蓝自重
0.00
0.00
67.62
0.00
0.00
73.70
混凝土荷载
0.00
0.00
248.11
0.00
0.00
190.81
总荷载
0.00
0.00
315.73
0.00
0.00
264.51
三、挂篮受力体系
挂篮受力主体为两片三角形主桁，其主纵梁为2I63a组焊形成，三角斜拉杆为双钢带，采取铰接与主纵梁连接。
上下游两片主桁，通过型钢横联连接在一起，形成稳定受力体系。
主纵梁前端横向布置一根前上横梁2I63a，通过吊带悬挂底模平台。
挂篮模板平台采用前后共两组横梁2I40b支承，前横梁悬挂于前上横梁上，后横梁通过吊杆悬挂于已浇块件上，前后下横梁通过纵梁（I40b和I32b）连接在一起，纵梁兼作模板支架分配梁，形成稳定的模板支承体系。
挂篮前支点支承于已浇块件前端，后支点通过锚杆锚固于已浇块件上。
挂篮在浇注砼时，其传力路径为：
各工况计算时按照以上步骤分别计算校核受力情况。
.
四、挂蓝使用各工况受力计算
该施工挂蓝，完成主梁1-18#节段的悬臂施工。
根据节段的划分，结合各段的结构情况，拟定对本施工挂蓝进行以下三个工况的受力计算：
1）、1#节段混凝土浇筑（长3.2m，约215t）；2）、11#节段混凝土浇筑（长4.0m，约166t）；3）、挂蓝空载行走。
根据以上确定的受力计算工况，其控制截面有1#-2#和11#-12#。
由于翼缘板荷载无变化，通过支架直接传至平台上。
将腹板和底板混凝土荷载作用在底模上，根据底模分配梁布置间距，按梯形荷载加载到挂蓝系统底模分配梁上。
挂蓝系统用MIDAS6.7.1软件按空间结构进行建模，其所用材料特性和模型如下：
A、材料特性
表2钢材的容许应力（Mpa）
应力种类
钢号
A3
16Mn
45#
精轧螺纹
轴向应力
140
200
210
760
弯曲应力
145
210
200
剪应力
85
120
125
紧密接触的承压应力
70
100
105
自由接触的承压应力
5.5
8.0
8.5
节点销子的孔壁承压应力
210
300
节点销子的弯应力
240
340
B、截面特性
表3型材截面特性
部位
规格
材质
有效面积cm2
抗弯惯性矩cm4
三角主纵梁和前上横梁
2I63a
Q235
309.18
188008
外滑梁
2I45b
222.8
67518
内滑梁
I45b
111.4
33759
前后下横梁
2I40b
188.14
45562
底模分配梁
I40b
94.07
22781
I32b
73.52
11626
三角主桁立柱
2[32b
108.8
15955
操作平台
2[25b
73.4
11620
三角斜拉钢带
2×20×200
Q345
80
底模平台钢吊带
20×200
40
内模吊杆
φ32
精轧螺纹钢
8.04
C、挂蓝模型：
图1挂蓝建模模型
计算结果汇总后见下表：
表4挂蓝受力计算结果一览表
计算内容
细目
单位
工况
3.2m节段施工
4.0m节段施工
挂蓝行走状态
（1#节段）
（11#节段）
反力
中支反力
t
129.82
125.18
50.48
后支反力
t
-63.26
-60.90
-22.92
后内侧反力
t
32.97
19.18
后外侧反力
t
30.75
18.36
内滑梁锚固
t
13.15
14.59
2.54
外滑梁锚固
t
14.43
15.82
6.65
挠度
前吊点
mm
19
19
前上横梁
mm
21
21
9
前下横梁
浇筑前
mm
5
6
浇筑后
mm
24
22
15
后下横梁
mm
3
2
30
内滑梁
mm
21
21
15
外滑梁
mm
25
23
29
整体最大变形
mm
25
23
30
轴力
主纵梁（压）
t
-57.19
-55.06
-21.20
钢带2*20*200mm
t
82.75
79.67
30.8
钢带20*200mm
t
32.97
19.18
5.7
Ф32精轧螺纹
t
13.15
14.59
5.2
2[32b
t
-115.02
-110.85
-43.5
[16b
t
-10.13
-9.74
-3.9
弯矩
三角主纵梁2I63a
t.m
-32.29
-31.14
-12.64
前上横梁2I63a
t.m
-26.88
-29.25
-14.91
前下横梁2I40b
t.m
-9.56,8.71
-8.41,6.11
-3.38
后下横梁2I40b
t.m
-13.85.8.78
-8.18,4.45
8.21
内滑梁I45b
t.m
17.25
20.83
11.23
外滑梁2I45b
t.m
17.25
20.95
24.56
底模分配梁I40b
t.m
12.83
7.87
0.54
底模分配梁I32b
t.m
5.02
3.14
0.41
平台2[25b
t.m
2.22
1.52
0.44
五、挂蓝各种材料的受力分析
（一）、底模系统分配梁计算
纵梁共二种截面，腹板和倒角处所用分配梁为I40b，其他均为I32b。
从不同的受力工况分析得，底模系统的分配梁其受力最不利工况出现在1#节段施工，I40b最大弯矩Mmax=12.83t.m，I32b最大弯矩Mmax=5.02t.m。
其弯拉应力：
σI40b=
σI32b=
（二）、后下横梁
后下横梁为一根2I40b的组合梁，其最不利受力状态为1#节段浇筑时，其最大弯矩为Mmax=13.85t.m。
其受力计算结果见附图：
行走后下横梁弯矩图.bmp。
弯拉应力：
σ=
在总体结构里，其变形
（三）、前上、下横梁
前上、下横梁通过6根吊杆连接，其上横梁为2I63a，下横梁为2I40b。
前上横梁最大受力弯矩均出现在11#节段，Mmax上=29.25t.m，前下横梁最大受力弯矩出现在1#节段，Mmax下=9.56t.m。
前上横梁弯拉应力：
σ=
前下横梁弯拉应力：
σ=
（四）、吊杆系统
1、对于20×200钢带，承受最大拉力为32.97t：
σ=
2、对于内模架的吊杆受力，最大拉力为14.59t：
σ=
（五）、三角形主桁受力体系
主桁主纵梁为2I63a成“II”组合，斜拉双钢带（2×200×20锰板）通过φ75mm（上端）、Φ125mm（下端）销轴与其铰接，立柱为2[32b。
销子为40Cr钢，上端销轴断面积A=78.5cm2。
每侧后锚采用3组φ32精轧螺纹（共6根）锚于已浇砼节段上。
从以上二种工况计算结果来看，双钢带最不利受力出现在3.2m节段（1#节段），其最大轴向拉力Nl=82.75t，立柱最大轴向压力Ny=115.02t，
则其最大拉应力σ=
立柱高5.0m其回转半径i=
，按较不利受力模式取L0=L=5.0m，λ=
查压杆稳定系数表，得
=0.94，则有：
σ=
前端最大挠度f=19mm（↓）。
销子剪应力：
（销子为双剪受力）
后锚杆最大拉力为63.26t，由6根φ32精轧螺纹共同受力，则其最大拉应力σ=
其安全系数K=
>>2，满足规范要求。
前支点拖子压力为129.82t。
（六）、滑梁系统受力
本套挂蓝采用内滑梁为I45b，作内顶板提架，外滑梁为2I45b，作翼缘板模板和外侧模的提架，亦作挂蓝行走时内、外模架以及后下横梁的吊点，通过三种受力工况分析，内滑梁受力最大时出现在4m节段混凝土施工时，其最大弯矩，Mmax=20.83t.m
其弯曲应力：
σ=
。
外滑梁在挂蓝行走至最前方时，外滑梁将产生最大弯矩，Mmax=24.56t.m，其弯曲应力：
σ=
，满足规范要求。
（七）、挂蓝变形
从二种荷载工况计算结果来看，挂蓝在1#节段施工时挂蓝变形量大，在挂蓝走到位并锚固时，前下横梁变形为5mm（↓），混凝土浇筑后前下横梁变形至24mm（↓），即在1#块施工时，挂蓝前下横梁将产生19mm（↓）变形。
挂蓝行走状态下，外滑梁产生较大变形，为29mm（↓），前横梁变形9mm，外滑梁变形刚度（吊点间距9.25m）：
，满足规范要求。
（八）、挂蓝形走稳定性计算
挂蓝行走状态下，后下横梁应力和变形最大，后端行走小车的反挂力为22.92t。
为了确保挂蓝行走安全，小车的反挂能力按不小于2倍安全系数进行设置。
亦可采用压重方式。
六、结论和建议
根据本挂蓝的使用功能，对其进行了三种工况（二个不同节段长度和一个行走状态）进行受力分析，所选用的主桁、前上横梁、前下横梁和后下横梁，其强度、刚度均满足设计和规范要求，是安全的。
建议：
1、在进行细部设计时，按计算结果作好节点处理（包括销轴的选择和销孔的加强处理）。
2、挂蓝拼装和使用过程中，应采取措施保证挂蓝的整体稳定性。
投入使用前，需按1#块荷载形式进行按规范要求试验，确保挂蓝的使用安全，同时便于掌握挂蓝实际变形情况（理论预抬值19mm）。
七、附图
1#块浇筑支反力
1#块浇筑受力轴图
1#块浇筑受力弯矩图
11#块浇筑支反力
11#块浇筑受力轴力图
11#块浇筑受力弯矩图
挂蓝行走反力图
挂蓝行走时弯矩图
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