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1、40m+64m+40m连续梁施工挂篮有限元分析计算报告天宏世纪机械设备二二二二年九月八日目 录1概况42设计荷载53设计参数：54参照规65钢材设计标准强度66材质参数67挂篮有限元分析计算77.1挂篮加载图77.2挂篮施工总体应力云图87.3挂篮总体变形云图计算87.4底模系统刚度变形计算97.5底模系统应力计算云图107.6底模纵梁最大应力117.7前、后下横梁应力云图127.8前、后下横梁变形云图137.9吊杆力137.10外侧模面板变形计算147.11外模强度计算147.12外侧模背楞框架应力167.13外模托梁计算167.14对拉杆力计算167.15前上横梁强度计算（2I45B）17
2、7.16前上横梁刚度变形计算（2I45B）187.17挂篮主桁架强度计算187.18主桁力算（计算销轴参考力）207.19支反力及锚固力计算217.20斜拉杆销孔实体模拟227.21销轴计算40cr238挂篮行走状态计算238.1行走最大竖向变形248.2行走状态模板托梁滑梁应力云图258.3行走状态前后下横梁应力云图258.4行走状态主桁应力计算268.5行走状态后锚固力268.6行走状态下吊杆力278.7行走轮计算279预压分析计算299.1预压总变形309.2预压挂篮整体强度计算319.3底模板最大应力319.4预压吊杆力329.5预压锚固力3210挂篮稳定分析3210.1预压工况下稳定
3、分析3310.2行走稳定计算3311结论341 概况40m+64m+40m跨混凝土连续梁梁高5.29m，连续梁顶板宽11.9m，底板宽度5.134-5.740m。连续梁0#段 长8米，节段长为3m，3.5m，挂篮施工节段9节。节段最大重为119.34t，模板计重30t，人群0.15*4*12+机具=4t，计算荷载按153.34t，预压荷载=1.2*119.34+30=173.32t。菱形挂篮具有性能可靠、稳定性好、刚度大，操作简单，前面操作空间大，等特点。本桥为单室斜腹板结构，双线铁路。挂篮总体结构见“图一三”。图一 挂篮0#复合结构（侧面图）图二 挂篮横断1图三挂篮标横图22 设计荷载2.1
4、 模板按照单线0#计算（侧压力最大H-5.29m）2.2 后下横梁计算按照首跨3m节段计算，（最重）；2.3 滑梁按照3.5m段设计。2.4 挂篮自重由模型自动按重力加速度g=10m/s2加载 。2.5 模板侧压力公式取：（腹板H0=5.29m，底板H1=0.743,顶板H2=0.43）；2.6 钢筋砼比重取值为。2.7 人群及施工荷载，按公路桥涵设计通用规取1.5kN/m2；2.8 基本风压：省城市名海拔高度风压(kN/m2)雪荷载准永久值系数分区(m)n=10n=50n=100市342.30.20.350.45III2.9 Wp = 0.45kN/m2(百年一遇)；2.10 以上荷载的自重
5、由程序自动加载计算。3 设计参数：（1） 超载系数1.2。（2） 挂篮允许最大累加变形（前横梁及底板）20mm以。（3） 施工时、行走时的抗倾覆安全系数大于2。（4） 自锚固系统的安全系数大于2。（5） 斜拉水平限位系统安全系数大于2。（6） 上水平限位安全系数大于2。4 参照规4.1 设计依据：本项目工程图；4.2 钢结构设计规GB500172003；4.3 钢结构工程施工及验收规GB502052001；4.4 钢结构焊接规GB50661-20114.5 碳钢焊条GB/T511895 GB/T511895；4.6 公路桥涵施工技术规JTJ041-20005 钢材设计标准强度钢材牌号厚度或直径
6、d（mm）国标GB500172003抗剪拉，弯应力端面承压Q235Bd1612521532516d4012020540d60115200Q345Bd1618031040016d3517029535d50155265注：表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.PSB785级精轧螺纹许用应力785/2390Mpa6 材质参数序号杆件规格材质1底纵梁I25b,I28bQ235B2前下横梁240bQ235B3后下横梁240bQ235B4吊 杆32PSB9305后锚梁225bQ235B6外模板面板5mm,背筋8Q235B7前上横梁2I45bQ235B8（滑 梁）托梁I32/
7、222bQ235B9中横梁220aQ235B10菱形下弦杆2I28bQ235B11立 柱232bQ235B12斜拉杆225bQ235B7 挂篮有限元分析计算7.1 挂篮加载图首跨3m施工，后下横梁受力最大工况模型加载总图1（t/m2）模型加载总图2（t/m2）底模板加载图：t/m27.2 挂篮施工总体应力云图浇筑首个3m段整体模型应力分布，最大应力144215MPa,浇筑首个3.5m段整体模型应力分布，最大应力141215MPa,7.3 挂篮总体变形云图计算首个3m段浇筑最大累加变形19.2mm发生在底模最前端首个3.5m段浇筑最大累加变形18.3mm发生在底模最前端7.4 底模系统刚度变形计
8、算3m段底模系统累加总变形19.2mm，位于前下横梁的中间3.5m段底模系统累加总变形18mm，位于前下横梁的中间底模系统相对变形1mm7.5 底模系统应力计算云图首个3m段浇筑底模总体应力云图75 Mpa 215Mpa, 首个3.5m节段浇筑底模总体应力云图64 Mpa 215Mpa,7.6 底模纵梁最大应力首个3.5m节段最大60215Mpa（端部）首个3m节段跨中最大60215Mpa（中部）首个3m节段最大75215Mpa7.7 前、后下横梁应力云图浇筑3m节段前下横梁最大应力72Mpa后横梁最大应力47Mpa浇筑3.5m节段前下横梁最大应力64Mpa后横梁最大应力35Mpa7.8 前、
9、后下横梁变形云图最大变形19mm（整体累加）7.9 吊杆力浇筑首个3m节段最大力17t，可配置千斤顶220t浇筑首个3.5m节段最大力13t，可配置千斤顶220t7.10 外侧模面板变形计算横向变形最大累加变形3mm7.11 外模强度计算3m节段外模系统最大应力位于滑梁位置最大129MPa215 Mpa， 3.5m节段外模系统最大应力位于滑梁位置最大136MPa215 Mpa， 3m节段面板局部最大应力31Mpa3m节段面板局部最大应力31Mpa7.12 外侧模背楞框架应力3m节段模板框架最大应力104Mpa215 Mpa，位于托梁下面7.13 外模托梁计算浇筑3.5m段最大应力102MPa2
10、15 Mpa7.14 对拉杆力计算（此仅给出最大计算0#段计算值）对拉杆最大力7t7.15 前上横梁强度计算（2I45B）首跨3m浇筑最大应力75Mpa215 Mpa首跨3.5m浇筑最大应力76Mpa215 Mpa7.16 前上横梁刚度变形计算（2I45B）首跨3m浇筑最大累加变形15mm首跨3.5m浇筑最大变形15mm7.17 挂篮主桁架强度计算浇筑3m段主桁应力云图：最大101215 Mpa浇筑3.5m段主桁应力云图：最大99.4215 Mpa预压段主桁应力云图：最大136MPa215 Mpa7.18 主桁力算（计算销轴参考力）预压浇筑时最大拉应力92t首跨3.5m浇筑时最大拉应力67t首
11、跨3m浇筑时最大拉应力68t7.19 支反力及锚固力计算首跨3m最大反力78t，最大锚固力38t首跨3.5m最大反力77t，最大锚固力37t预压最大反力105t，最大锚固力52t7.20 斜拉杆销孔实体模拟挂篮桁片浇筑预压时最大轴拉力92t，斜杆销孔局部压应力189MPa7.21 销轴计算40cr桁架轴力最大92t，销轴直径70mm，材质40cr局部压应力大于145MPa应力分布40Cr允许局部承压值为400MPa8 挂篮行走状态计算荷载组合：自重+风载0.45KN/m2 （向下）+ 机具+（人群）=自重（程序自动加载）+0.55+0.06+1.5=自重+2.11kN/m2，模型加载如下：自重
12、+机具+风载8.1 行走最大竖向变形行走最大变形67mm，位于后下横梁8.2 行走状态模板托梁滑梁应力云图模模板滑梁及托梁应力云图，最大45Mpa8.3 行走状态前后下横梁应力云图后下横梁局部最大应力166Mpa215 Mpa，位于吊点位置8.4 行走状态主桁应力计算挂篮行走状态主桁最大应力65Mpa8.5 行走状态后锚固力桁片后端锚固力最大9t8.6 行走状态下吊杆力后吊杆最大7t8.7 行走轮计算根据前面计算，行走状态下最大反力90KN,为了安全计算按照160kN加载加载图：4*4000=160000N主桁部位最大应力3.6Mpa行走轮最大应力31Mpa轨道48Mpa后轮最大48.3Mpa
13、前轮最大58Mpa总体应力58Mpa9 预压分析计算预压荷载119.34*120%（顶板一半荷载有后端砼承担），G=119.34*1.2-17.5=125.71tP=125.71*10/5.111/3.64=67.571kN/m2预压加载图9.1 预压总变形预压累加总变形35mm9.2 预压挂篮整体强度计算模型中最大局部应力188Mpa,位于底板的吊点位置，属于局部应力9.3 底模板最大应力预压状态底板纵梁最大应力83Mpa（局部应力）9.4 预压吊杆力最大27t，位于箱后吊杆9.5 预压锚固力锚固力52t,支点反力105t10 挂篮稳定分析预压为挂篮最不利荷载工况，计算该状态下的稳定，10.1 预压工况下稳定分析一阶屈曲系数k=11，失稳方向为纵桥向10.2 行走稳定计算一阶屈曲系数k=4.06，失稳部件为模板后吊挂位置11 结论1) 结构满足刚度，强度，及稳定性要求，2) 后下横梁行走时变形65mm3) 预压为吊杆的最大受力工况，注意观察。4) 56m跨挂篮与64m挂篮设计通用，荷载小于64m跨，不在另行计算。二二二二年九月八日
