XXXX桥悬浇施工挂篮设计计算书Word格式.doc

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4.6.2.3侧模外滑梁验算 69

4.6.2.4内模内滑道计算 70

4.6.2.5前上、下横梁验算 73

4.6.2.6挂篮后下横梁验算 76

4.6.2.7挂篮主桁计算 76

4.6.2.8挂篮后上横梁计算 80

4.6.2.9挂篮空载抗倾覆计算 81

4.6.2.10挂篮拖船验算 82

4.7.挂篮前后下横梁吊杆连接处验算 84

五.挂篮图纸设计 86

主桥悬浇施工挂篮设计计算书

一、计算依据

⑴XXXXXXX高速公路大桥施工图纸

⑵《结构力学》、《材料力学》、《桥涵》

⑶《钢结构设计规范》GBJ17-88

⑷《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

二、工程概况

该主桥位于R=600m的曲线上且在-12‰坡道上。

最大行车速度80km/h。

主桥上部结构为（32m+48m+32m）预应力砼连续结构，全长113.2m。

本连续梁跨（1#~2#墩）上跨汉宜高速公路。

主桥梁顶宽为12m，底宽为6.2m，顶板厚0.30m；

腹板厚分别为0.45m变化到0.65m，底板厚由0.42m变化至0.70m；

箱梁在中支点处设置厚2.4m的横隔板，梁端支座处设置厚1.15m的端横隔板，跨中合拢段设置0.5m的中横隔板。

墩顶箱梁高4.1m，平段长2.9m，端支点及跨中梁高2.5m，平段长7.8m。

梁高按圆曲线变化，半径为148.63m。

采用单箱单室直腹板箱形变截面结构箱梁，砼为C50砼。

主梁共分35个梁段，中支点O号块长度8.4m，一般梁段长度分成2.5m、3.0m，合拢段1.6m,边跨直线段长7.8m。

梁体采用纵、横、竖三向预应力体系。

纵向预应力筋顶、腹板采用7-φj15.24、底板采用10-φj15.24钢绞线，分别采用YDC-1500型和YDC-2500型千斤顶张拉。

横向预应力筋采用4-φj15.24钢绞线，采用YDQ型前卡式千斤顶张拉，竖向预应力筋采用32mm精轧螺纹钢筋（强度标准值830Mpa）,采用配套JLM型锚具，张拉力501.68KN，竖向筋外套采用内径42mm铁皮管道压浆，一般在钢索端部进行。

挡碴槽于主梁合拢后，另行灌注，按4米分节，节间设1cm间隙，挡碴槽外设1.3～1.76米宽的人行道，人行道栏杆架设在梁体外侧。

横隔板设过人孔，梁两端各于底板处设进人洞一处。

主梁采用GKPZ（II）盆式橡胶支座。

每个支点设两个支座，中支座为17.5MN级，端支座为5MN级，固定支座设于本座桥2号桥墩上，其余各墩均设活动支座。

支座横向间距为580cm。

活动墩中双向活动支座设于曲线外侧，单向活动支座设于曲线内侧，固定墩中固定支座设于曲线内侧，曲线外侧设横置的单向活动支座。

箱梁主要参数表

梁段号

梁段长度（m）

梁段砼数量（方）

梁段重量（t）

施工方法

A0

8.4

142.2

369.72

Z

A1（B1）

2.5

30.6（30.1）

79.56（78.26）

X

A2（B2）

29.0（29.0）

75.4（75.4）

A3（B3）

27.0（27.4）

70.2（71.24）

A4（B4）

24.8（24.8）

64.48（64.48）

A5（B5）

3

27.4（27.6）

71.24（71.76）

A6（B6）

25.8（26.6）

67.08（69.16）

A7（B7）

26.9（27.1）

69.94（70.46）

A8（B8）

1.6

13.6

35.36

D

A9

3.5

80.1

208.26

附注：

T－托架立模现浇，X－挂篮现浇，D－吊架现浇，Z－支架立模现浇。

三、挂篮设计

3.1挂篮结构

挂篮由底模平台、悬挂调整系统、贝雷片主梁、滑行系统、平衡及锚固系统、工作台等组成。

（详见后附挂篮设计图）

挂篮可悬臂浇筑长3m梁段，挂篮前吊点承受的梁段最大混凝土自重荷载为54.5t。

挂篮前点承吊能力设计为75t。

一个挂篮由两片三排单层贝雷梁组成，承受梁段砼重量，挂篮钢结构总重39.6t（含模板重量），工作吊篮3t，其它件4.5t，配重6t，全套挂篮共重53.1t。

3.1.1底模平台和悬挂调整系统

底模长度考虑梁段砼浇筑与旧梁段搭接和预施应力的操作需要，底模纵梁长6.3m,由13根I32a及前后下横梁（2I32）组成,每根横梁有4个吊点,吊在挂篮前横梁和已成梁板的翼项与底板上,吊杆以活动铰支承于横梁上,以便调整底纵梁的坡度,以适应悬臂梁底面坡度的变化,纵梁上为带横肋的钢模板。

前下横梁通过4根φ32精轧螺纹钢吊杆挂于贝雷梁前上横梁上,需要调整底模梁高时,以8台20t螺旋千斤顶前模梁的小锚固扁担带动吊杆,使底模升高到需要的高度。

后下横梁通过4根φ32精轧螺纹钢吊挂于已浇梁段的底板上及翼板上,底模就位后拧紧螺母,以2台20t油顶顶起扁担梁，顶力25~30t，再次拧紧螺母，松顶,该段施工完毕,再以2台20t油顶顶起扁担梁,顶力30~40t,则螺母松动卸下底模。

3.1.2贝雷片纵梁

每个挂篮有两组三排单层贝雷梁，三排贝雷片间距为45cm和25cm。

贝雷梁下为拖船和滑道。

3.1.3滑行系统

每组贝雷梁下有前后四个钢拖船，拖船与主梁栓接，拖船下为2P43轨。

在梁上铺短枕木，前支座下满铺钢支垫，以减少整个挂篮前支点的变形；

枕木上为2P43轨，钢轨与枕木之间以道钉连接，钢轨允许接头，但并排的两根轨接头不可在同一位置；

钢轨与梁间以扁担梁扣紧。

挂篮的走行用5t倒链牵引，走行速度10cm／分钟，枕木、钢轨滑道随挂篮的前进而倒用，走行时前端设防倾木垛，后端设倒链溜绳，并在挂篮走行停止时，在钢轨滑道上以“铁靴”固定拖船，以防意外。

3.1.4压重和后锚

挂篮走行时每片贝雷梁的尾部配重3t，设计抗倾覆系数3。

在后锚梁2I32上以6根φ32筋与梁体锚固，分别锚在梁段竖向预应力钢筋上，每根锚筋最大受力按30t设计。

3.2挂篮安装顺序

2#段施工前进行挂篮安装，挂篮安装采用人工辅以塔吊的方法，安装顺序为：

主纵梁（临时锚固）—后锚梁—前上横梁—前下横梁、后下横梁—底纵梁—前上横梁—底模—外滑道侧模—内模。

3.3挂篮走行

挂篮走行时以倒链滑移。

挂篮走行分三步进行。

第一步主梁走行。

①梁段钢束张拉完后，将侧模前点（每侧使用1台10t倒链）吊挂在砼梁上；

将底模前点（每侧使用1台5t倒链）吊挂在侧模上；

侧模后点以2台5t倒链吊挂在砼梁上。

②后锚梁加配重6t（可用下节段施工用钢筋）。

松开吊挂前下横梁的吊杆；

松开主梁、外滑道后点。

③接长钢轨滑道，取去轨道“铁靴”，并在轨道上涂抹一层黄油作润滑剂；

在梁端搭设防倾木垛，安装前后5t牵引倒链。

贝雷梁牵引点在拖船上。

④梁上标注出挂篮前移位置控制线。

⑤拉倒链使贝雷梁前移并带动外滑道前进。

⑥主梁前移就位后，给拖船上“铁靴”，锚固主梁后点。

吊挂内外滑道后点。

取去前后5t牵引倒链与木垛。

第二步模板走行

①松开侧模拉杆，落侧模于外滑道；

②底模后点于侧模上，松开底模后点；

此时底模吊挂在侧模上而侧模落在外滑道上。

③用倒链沿滑道前移模板（侧模带动底模）。

第三步底、侧模板定位

①提升底模板，安装后锚杆，调整前点标高；

②提升侧模锚紧后点，调整前点标高；

③清洁模板；

进行上节段纵向束压浆作业。

绑扎底板钢筋，安放预应力钢束管道，绑扎腹板钢筋，再安设竖向预应力筋。

第四步支立内模

在底板主筋上焊接十字形钢筋，钢筋直径≮16mm，十字形横向钢筋底面高出底板顶5cm，十字形竖向钢筋下部支立于混凝土垫块上（混凝土垫块放在底模上），并与底板主筋焊接，将脚手架钢管插入十字形竖向钢筋内，并放于横向钢筋上，经调整标高，绑扎顶板钢筋，安放预应力钢束管道。

检查无误后灌筑新梁段混凝土，待混凝土达到90％强度后，张拉钢束后，重复上述步骤，滑移挂篮。

该桥0＃段现浇施工完毕后，在其上拼装挂篮进行悬挂现浇段的施工。

悬臂浇注段采用单幅箱梁2个“T”构同时施工；

两对挂篮对称悬浇施工，共需4对挂篮。

主桥边跨现浇段在落地支架上一次连续浇注完成。

利用已有挂篮对边跨和中跨按照先后顺序进行合拢施工。

3.4挂篮构造图

挂篮由主桁梁、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统及工作平台等组成，挂篮构造图如下：

四.挂篮计算

4.1挂篮计算参数

⑴允许最大变形：

20mm；

施工时、行走时的抗倾覆安全系数：

3；

自锚系统的安全系数：

2。

⑵箱梁荷载：

按混凝土自重荷载26KN/m3计算。

⑶施工人员和材料等堆放荷载：

2.5KPa。

⑷振捣对水平模板产生的荷载：

2KPa。

⑸振捣对竖直模板产生的荷载：

4KPa。

⑹各种材料的设计控制值采用：

A3钢轴向应力140MPa，弯曲应力145MPa，剪应力85MPa，45#钢弯曲应力220MPa，剪应力125MPa;

模板支架等临时结构提高1.25系数使用：

A3钢轴向应力175MPa，弯曲应力181MPa，剪应力106MPa。

4.2挂篮计算控制工况

对挂篮分2个不同施工工况进行设计验算：

⑴工况一：

挂篮联体时工况计算，验算内容为：

底侧顶模设计验算、底篮纵梁及前后横梁、主桁架及上横梁、前吊杆、后吊杆强度及刚度，后锚锚固力、挂篮抗倾覆稳定性及空载行走；

⑵工况二：

挂篮解体后工况计算，验算内容为：

底篮纵梁及前后横梁、主桁架及上横梁、前吊杆、后吊杆强度及刚度，后锚锚固力及挂篮抗倾覆稳定性及空载行走；

4.3底模验算

挂篮底模底模长3.5m，宽6.2m。

挂篮底面板采用δ6mm、A3钢板；

13根6.2m长［８槽钢作受力骨架；

腹板处荷载集中，采用12×

2根0.76m长［８槽钢在腹板下区域进行加强。

4.3.1底模面板验算

4.3.1.1荷载计算

①梁体自重

砼箱梁砼重量按26KN/m3考虑，验算截面取1#梁段高h=3.719m、底板厚度h＝0.651m，腹腔顶板厚平均为h=0.41m，底模的横带间距腹腔内为0.319m，腹板下0.76m范围内加密为为0.169m间距。

腹板处模板所承受的荷载：

；

腹腔处模板所承受的荷载：

②模板系统自重

挂篮面板采用δ6mm、A3钢板；

2根0.76m长［８槽钢在腹板下区域进行加强，则对于底模板自重为：

③施工荷载

施工荷载由施工人员、机械设备及砼振捣荷载组成。

依据规范规定：

施工人员、机械设备荷载取2.5kpa

砼振捣荷载取2kpa

砼倾倒冲击荷载梁高超过1m可不取值

4.3.1.2腹板下底模面板

4.3.1.2.1强度

取单位宽度面板进行验算，模板横带间距0.169米。

按3等跨连续梁计算，面板强度验算荷载取腹板处砼自重、模板自重及施工荷载：

，

单位宽（1m）面板截面参数：

模板建模如下：

则：

，合格

4.3.1.2.2刚度

面板挠度验算荷载取腹板处砼自重、模板自重：

，合格

4.3.1.3腹腔下底模面板

4.3.1.3.1强度

取单位宽度（1m）面板进行验算，模板横带间距0.319米。

单位宽面板截面参数：

建模如下：

，合格

4.3.1.3.2刚度

4.3.2底模横带

底模横带采用[8槽钢，纵向间距为0.319m及0.169m；

在施工中，底模铺设于挂篮底纵梁上。

故验算时分6.2m和0.76m长两种类型分别计算。

4.3.2.1底模横带6.2m长度计算

取底纵梁作为支点，其荷载取模板按0.319m和0.169m间距3等跨连续梁计算的最大支反力，按照连续梁模型计算：

[8槽钢自重，则：

腹板部位横带荷载：

空腹部位横带荷载：

横带力学简化模型如图所示：

[8槽钢截面参数：

，

，，

采用midas电算得：

弯矩图：

剪力图：

变形图：

支座反力图：

由以上计算可知：

弯距：

剪力：

挠度：

支反力：

，，，，，，。

4.3.2.1.1正应力验算

，合格

4.3.2.1.2剪应力验算

4.3.2.1.3刚度验算

合格

4.3.2.2底模横带0.76m长度计算

取底纵梁作为支点，其荷载取模板0.169m间距3等跨连续梁计算的最大支反力，按照连续梁模型计算：

[8槽钢截面参数：

同样采用midas电算得：

，，，

4.3.2.2.1正应力验算

4.3.2.2.2剪应力验算

，合格

4.3.2.2.3刚度验算

4.4侧模检算

4.4.1侧模面板验算

4.4.1.1荷载计算

侧模所承受的荷载主要为新浇筑混凝土对侧模产生的侧压力以及振捣混凝土产生的振捣荷载。

实际施工中0#段伸出段侧模使用挂篮侧模；

所以检算时，取0#段的0-0#截面作为检算荷载控制截面（偏安全），即新浇筑混凝土高度H=4.1m。

侧模设计大样见附图：

①混凝土浇注产生的侧压力及压头高度

新浇筑砼对模板的最大侧压力：

砼容重：

取新浇砼入模温度初凝时间：

砼浇筑速度取：

外加剂影响修正系数，按掺加缓凝剂考虑，则：

砼坍落度影响修正系数，按泵送砼考虑，则：

根据规范取较小值，故：

有效压头高度：

②混凝土振捣侧压力

垂直板面振捣荷载：

③翼缘板上混凝土自重

砼箱梁砼重量按26KN/m3考虑，验算截面分别取翼缘板根部梁高h=0.6m、外缘梁高h＝0.2m，进行线性荷载计算

翼缘板根部处模板所承受的荷载：

翼缘板外缘处模板所承受的荷载：

④翼缘板上施工荷载

砼倾倒冲击荷载取2kpa

翼缘板底模：

侧模面板采用6mm厚的钢板，[10槽钢小楞布置间距均为0.3m。

取单位宽度（1m）板宽进行验算，则荷载组合：

侧模最大侧压力：

腹板侧模与翼缘板底模交点处侧模侧压力:

侧模面板荷载布置如图所示：

（侧模强度荷载布置图）

（侧模刚度荷载布置图）

面板侧模所承受最大荷载为66.4KN/m，[10槽钢小楞布置间距均为0.30m

4.4.1.2强度

取单位宽度（1m）面板进行验算，模板横带间距0.30米。

按3等跨连续梁计算，面板强度验算荷载取：

则：

4.4.1.3刚度

面板挠度验算荷载取：

4.4.2侧模[10槽钢小楞验算

[10槽钢小楞间距0.30m，焊接于侧模骨架桁架上（侧模桁架间距100cm）。

以桁架作为支点验算小楞，按3等跨连续梁计算。

面板强度验算荷载取：

[10槽钢截面参数：

，合格

小楞挠度验算荷载取：

4.4.3侧模骨架验算

侧模骨架为采用小型槽钢焊接而成的桁架结构，具体如下图，涉及到型钢有：

[10、[12、[16。

侧模小楞[10槽钢按0.3m间距均匀焊接于桁架内侧槽钢上，骨架桁片纵向间距1.00m。

验算时，考虑[10槽钢侧模小楞均匀焊接于骨架内侧槽钢上，且间距较小，为方便建模计算，对于通过面板、小楞传递给骨架的侧压力转化成线荷载布置于骨架内侧槽钢上。

验算荷载如下：

侧模骨架荷载布置及计算模型如图所示：

骨架桁架按梁杆组合体系建立平面有限元模型分析，其中受载部分杆件及图中的没有进行焊接的单元按连续梁单元计算，其他焊接的杆件均按杆单元计算。

单元间以铰接连接。

以上下口对拉拉杆作为X方向约束，外滑道吊点作为Y方向约束。

如图所示（采用midas计算，相应的建模如下）：

根据midas计算：

组合应力（弯曲应力、轴力组合）图如下：

剪应力图如下：

通过midas计算分析可知:

、组合应力（弯曲应力、轴力组合）情况：

上口拉杆处单元80、80：

，不可以；

骨架中部单元9：

，不可以；

下口拉杆单元44、76：

、剪应力情况：

下口拉杆单元76：

所以对于原来加工好的骨架需要进行加固处理如下：

a、对于单元79（80、81）需要从外面加一块与双12槽钢同宽的1cm厚钢板（或用[14槽钢）焊与原组合槽钢上,尤其注该钢板与双16槽钢横梁连接的一端要焊接要牢固；

b、对于单元9要增加一[12槽钢连接到单元78的中心，如下图所示；

c、对于下口端可用一小块三角形1cm钢板（或[12槽钢）从支撑点以下满焊（计算时按固结考虑），让其传力到单元83上，如图所示：

采用midas计算：

对于单[10槽钢截面参数：

对于单[12槽钢截面特性：

对于双[12槽钢截面特性：

对于双[16槽钢截面特性：

对于新加的1cm×

15.6cm钢板与双[12槽钢组合后截面特性如下：

首先分析出此组合截面的形心位置，组合形式可知，图形以y轴对称，形心必在y上，所以假定组合截面形心为O’点，且O’离原槽钢对称轴O点距离为b，根据组合截面有（以x轴为参考轴）：

（、）

对于钢板本身：

对于双[12槽钢截面特性:

所以：

;

根据midas建模如下：

下口拉杆局部单元图放大如下:

弯矩图如下:

下口拉杆处局部弯矩图放大如下:

下口拉杆处局部剪力图放大如下:

剪力图如下：

轴力图如下：

下口拉杆处局部轴力图放大如下:

根据以上midas计算的弯矩图、轴力图、剪力图可知:

对于单[10槽钢组合力（最底部单元79）:

所有[10槽钢单元剪力（单元91）:

对于单[12槽钢组合力（中部单元9）:

对于单[12槽钢组合力（底部单元44）:

所有[12槽钢单元剪力（底部拉杆处单元76）:

对于双[12加钢板（单元68）:

对于双[16加钢板（单元50）:

4.4.3.1强度验算：

单[10槽钢（单元79和单元91）：

合格

单[12槽钢（单元9）：

单[12槽钢（单元44）：

单[12槽钢（单元76）：

对于双[12槽钢组合钢板单元（68）：

合格

相应的抗剪验算，在没有加钢板时midas分析已满足要求，故不再验算。

对于双[16槽钢单元（50）：

通过以上计算，杆件强度均满足要求。

4.4.3.2压杆稳定性验算

从以上电算的各杆件轴力图分析，通过比较受压力以及杆件自由长度可知，只需要分析[10槽钢（单元79）和分析[12槽钢（单元42）的稳定性即可。

[10槽钢（单元79）为杆单元，压杆稳定性计算如下：

——槽钢截面轴心压力

——槽钢计算长度，两端铰支，取自身长度。

——回转半径,通过查表

——由查表知

——槽钢的毛截面积,

该槽钢压杆稳定性满足要求；

同样对于[12槽钢：

、、、

所以整个骨架的各单元受压均稳定。

4.4.3.3刚度验算

侧模骨架桁架最大节点位移X方向为3.4mm，Y方向为0mm（不含吊杆变形量），各节点变形量可满足施工精度要求（各节点变形情况详见下图）。

侧模骨架变形图：

4.4.3.4支座反力

根据midas计算如下图：

电算得出各支点支反力如下：

上口拉杆：

下口拉杆：

外滑道吊点：

4.4.3.5拉杆验算

根据前面midas计算，上口每根拉杆需承受拉力66.793KN，下口每根拉杆需承受拉力98.189KN，上口拉杆两头螺帽间距离，下口拉杆两头螺帽间距离。

选用精轧螺纹钢筋，直径Φ25mm。

对于Φ25mm精轧螺纹钢其特性为：

所以对于上部拉杆：

强度：

延伸量：

所以对于下部拉杆：

4.5.内模检算

内模顶板底模采用1500×

300mm组合钢模，内模桁架间距为0.75m（最大间距）。

内模采用5片桁架加工而成的，5片桁架之间采用6根[14槽钢连接成整体，骨架主要以[12、[14槽钢为主，两侧各设置三排拉杆与外模骨架连接，再必要时再辅以Φ48钢管为内部支撑。

具体如下图：

4.5.1面板验算

顶板底模采用1500×

300mm组合钢模，内模桁架间距为0.75m，取单位宽度组合钢模0.3m宽进行验算。

4.5.1.1荷载计