丽江至攀枝花高速公路倮果金沙江特大桥.docx
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丽江至攀枝花高速公路倮果金沙江特大桥
丽江至攀枝花高速公路倮果金沙江特大桥
施
工
挂
蓝
计
算
书
二O一一年八月
一、基本资料3
二、挂蓝受力计算的荷载取值3
三、挂篮受力体系4
四、挂蓝使用各工况受力计算4
五、挂蓝各种材料的受力分析8
（一）、底模系统分配梁计算8
（二）、后下横梁9
（三）、前上、下横梁10
（四）、吊杆系统10
（五）、菱形主桁受力体系10
（六）、滑梁系统受力11
（七）、挂蓝变形11
（八）、挂蓝形走12
六、结论和建议12
一、基本资料
丽江至攀枝花高速公路倮果金沙江特大桥为120+230+120m连续钢构，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11.75m，箱底宽7.55m，单侧悬臂宽度2.1m，箱梁跨中梁高4.5m，墩顶根部梁高14.8m，单“T”箱梁粱高从跨中至箱梁根部，箱高以半立方抛物线变化。
箱梁底板厚从箱梁根部截面的174.7cm厚渐变至跨中或边跨合拢段截面的50cm厚，按二次抛物线变化。
箱梁腹板厚度采用50、60、70cm三种厚度，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70cm，11号梁段腹板厚由70cm渐变为60cm，12号梁段至19号梁段腹板厚60cm，20号梁段腹板厚由60cm渐变50cm,21号梁段至30号梁段腹板厚50cm。
主梁混凝土为C65。
结合有利施工、缩短悬臂浇筑周期、降低施工钢材数量的原则考虑，主梁悬臂浇筑梁段长度工划分为3m、3.5m和4m三种长度的节段，合拢段长2.0m.
0号段采用托架施工，1号~32号梁段采用挂蓝分段对称悬臂浇筑施工，悬臂浇筑梁段最大控制重量2805KN。
全桥合计共有6个合拢段，分别是4个边跨合拢段和2个中跨合拢段。
1-10#节段为3m长节段，1#节段最重砼自重280.5吨，11-17#节段为3.5m长节段，11#节段最重砼自重237.6吨，18-30#节段为4m长节段，18#节段最重砼自重202吨。
主梁的悬臂施工挂蓝采用菱形挂蓝。
二、挂蓝受力计算的荷载取值
1、菱形挂篮主体、前后横梁以及挂蓝底模平台在计算中自行计入自重。
2、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。
3、操作脚手及部分施工荷载约8吨，分摊入挂蓝的两侧走道。
内模支架计算顶、底板混凝土中。
4、挂蓝自重由程序自动计入，自重系数取1.25。
5、挂蓝自重：
85.45t。
三、挂篮受力体系
挂篮受力主体为两片菱形主桁，主桁为2[36b组焊成36X36cm的箱形结构，主桁杆件之间采用铰接。
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。
菱形主桁前端横向布置一根前上横梁，通过吊杆悬挂底模平台。
挂篮模板平台采用前后共两组横梁支承，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1-30#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四个工况的受力计算：
1）、1#节段混凝土浇筑（长3.0m，约280t）；2）、11#节段混凝土浇筑（长3.5m，约238t）；3）、18#节段混凝土浇筑（长4.0m，约202t）；4）、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#、11#-12#和18#-19#断面。
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，按平均断面的线荷载加载到挂蓝系统采底模分配梁。
其节段荷载分配情况见下附表：
挂蓝系统用MIDAS6.7.1软件按空间结构进行建模，其所用材料的截面特性如下：
A、材料特性
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
型材截面特性
部位
规格
材质
有效面积cm2
抗弯惯性矩cm4
上横梁和外滑梁
2I45b
Q235
222
67520
内滑梁与前后下横梁
2I36b
167
33060
底模平台
I32b
73.4
11620
菱形主桁
2[36b
136.2
25300
底模平台桁架
[20b
32.8
1914
[14b
21.3
609
[10
12.7
198
后下横梁内侧钢带
40*166
Q345
66.4
底模平台钢吊带
20*186
37.2
内模和外侧模架吊杆
φ32
精轧螺纹钢
8.04
模型建立如下：
节段荷载分配情况
1#节段
11#节段
18#节段
位置
断面积（m2）
线重（t/m）
计算线重（t/m）
断面积（m2）
线重（t/m）
计算线重（t/m）
断面积（m2）
线重（t/m）
计算线重（t/m）
A
4.9301
12.8183
12.8221
3.5297
9.1772
8.9625
2.6070
6.7782
7.2418
B
5.4493
14.1682
14.1724
3.9074
10.1592
9.9215
1.5994
4.1584
4.4429
C
0.9743
2.5332
2.5339
0.6785
1.7641
1.7228
0.4244
1.1034
1.1789
D
0.8047
2.0922
2.0928
0.5566
1.4472
1.4133
0.3689
0.9591
1.0247
E
0.8061
2.0959
2.0965
0.5335
1.3871
1.3546
0.3539
0.9201
0.9831
E
0.8061
2.0959
2.0965
0.5335
1.3871
1.3546
0.3539
0.9201
0.9831
E
0.8061
2.0959
2.0965
0.5335
1.3871
1.3546
0.3539
0.9201
0.9831
F
0.7940
2.0644
2.0650
0.5255
1.3663
1.3343
0.3486
0.9064
0.9684
翼板
1.1492
2.9879
2.9888
1.1492
2.9879
2.9180
1.1492
2.9879
3.1923
顶板
2.8384
7.3798
7.3821
2.8384
7.3798
7.2072
3.0744
7.9934
8.5402
节段长度（m）
3.0000
3.0000
3.5000
3.5000
4.0000
4.0000
砼重量（t）
279.8500
279.9339
243.2721
237.5796
189.2051
202.1468
混凝土体积（m3）
107.6346
107.6669
93.5662
91.3768
72.7712
77.7488
设计体积（m3）
107.8840
91.3770
77.7530
偏差
0.9977
1.0240
0.9359
增大系数
1.0023
0.9766
1.0685
计算结果汇总后见下表：
挂蓝受力计算结果一览表
计算内容
细目
单位
工况
3m节段施工
3.5m节段施工
4m节段施工
挂蓝行走状态
（1#节段）
（11#节段）
（18#节段）
反力
中支反力
t
151.004
145.720
13.395
57.393
后支反力
t
-67.332
-64.875
-61.993
-23.799
后内侧反力
t
57.973
43.175
30.375
后外侧反力
t
35.947
28.278
20.681
内滑梁锚固
t
15.216
15.735
17.998
4.080
外滑梁锚固
t
14.572
14.993
16.137
8.292
挠度
前吊点
mm
13.0
12.6
12.0
前上横梁
mm
9.2
8.6
8.3
前下横梁
mm
11.4
10.0
9.1
后下横梁
mm
5.2
3.7
2.7
9.4
内滑梁
mm
1.5
2.2
4.8
19.2
外滑梁
mm
0.4
0.7
1.3
18.0
整体最大变形
mm
31.1
28.8
26.5
轴力
主桁（拉）
t
-104.979
-101.234
-96.750
主桁（压）
t
112.022
108.025
103.239
钢带20*186mm
t
35.947
28.278
23.881
钢带40*166mm
t
57.973
43.175
30.375
Ф32精轧螺纹
t
15.200
15.735
17.999
[20b
t
32.904
25.692
15.248
[14b
t
46.664
36.008
26.181
弯矩
前上横梁2I45b
t.m
32.468
30.648
29.753
前下横梁2I36b
t.m
15.608
13.588
12.685
后下横梁2I36b
t.m
21.106
15.877
11.539
7.998
内滑梁2I36b
t.m
19.877
21.551
25.805
17.458
外滑梁2I45b
t.m
18.049
19.405
21.737
32.364
底模分配梁I32b
t.m
8.272
6.619
5.087
桁片[20b
t.m
13.456/10.004
10.267/7.637
7.361/6.822
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，上、下游腹板和内腔底板中部分配梁为带有[20b、[14b和[10加强型桁片，其它均为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，I32b最大弯矩Mmax=8.272t.m。
弯拉应力：
σ=
满足规范要求。
桁架部分，[14b最大轴力Nmax=46.664t（拉力），[20b在桁架变截面处弯矩最大，Mmax=13.456m。
由于该受力较大，对[14B采取加贴一块厚1.0cm、宽12.2cm的钢板，其抗拉面积调整为A=21.3+12.2=33.5cm2。
其拉应力：
σ=
对于[20b受力较大处，采取两侧均加贴一块钢板（厚1.0cm，高28.8cm，上端距[20b顶1.0cm），并在两钢板的下端设置一块厚2.0cm，宽22cm的钢板，新增加的钢板截面特性:
其组合截面特性为A=101.6cm2，质心离底钢板下缘y=9.73cm，Ix=9911.91cm4。
A=32.8+101.6=134.4cm2，质心离底钢板下缘y=12.72cm，
Ix=1914+32.8×（22-12.72）2+9911.91+（12.72-9.73）2=14659.5cm4。
其拉应力：
σ=
其能满足规范要求。
（二）、后下横梁
后下横梁为一根2I36b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=21.106t.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4根吊杆连接，其上横梁为2I45b，下横梁为2I36b。
前上、下横梁最大受力弯矩均出现在1#节段，Mmax上=32.468t.m，Mmax下=15.608t.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20×186钢带，承受最大拉力为35.947t：
σ=
2、对于40×166钢带，承受最大拉力为57.973t：
σ=
3、内模架、外侧模架的吊杆受力，最大拉力为17.999t：
σ=
（五）、菱形主桁受力体系
主桁杆件为2[36b成“[]”组成36×36cm方钢，通过φ100mm销轴铰接。
主桁杆件取最不利截面进行验算，其Ix=25300cm4，截面面积A=136.2cm2。
销子为45号钢，A=78.5cm2。
后锚采用3组φ32精轧螺纹（共6根）锚于已浇砼节段上。
从以上三种工况计算结果来看，菱形主桁最不利受力出现在3m节段（1#节段），其最大轴向拉力Nl=104.979t，最大轴向压力Ny=112.022t，
则其最大拉应力σ=
i=
cm，λ=
查压杆稳定系数表，得
=0.837，则有：
σ=
前端最大挠度f=13mm（↓）。
销子剪应力：
（销子为双剪受力）
后锚杆最大拉力为67.332t，由8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151.004t。
（六）、滑梁系统受力
本套挂蓝采用内滑梁为2I36b，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，通过四种受力工况分析，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=25.805t.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=32.364t.m，其弯曲应力：
σ=
，
满足规范要求。
（七）、挂蓝变形
从三种工况计算结果来看，挂蓝在节段施工时挂蓝最大变形31.1mm，该状态下，主桁前端变形为13mm。
其吊平台部分的最大变形为18.1mm（↓）。
挂蓝行走状态下，外滑梁产生较大变形，为18.0mm（↓），后下横梁自身变形9.4mm（↓），外滑梁变形刚度（吊点间距9.5m）：
，满足规范要求。
（八）、挂蓝行走
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23.799t。
为了确保挂蓝行走安全，小车的反挂能力按60t（K=60/23.799=2.52>2）考虑。
在梁上按1m间距设置压梁。
由于是倒换行走，其跨径为1.5m，
，选用2I36b作为行走轨道梁，
。
满足规范要求。
六、结论和建议
根据本挂蓝的使用功能，对其进行了四种工况（三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。
挂蓝上部结构在1#节段施工时受力情况
挂蓝上部结构在11#节段施工时受力情况
挂蓝上部结构在18#节段施工时受力情况
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