鹤壁至辉县高速公路南水北调大桥连续梁（70+120+70）m悬臂施工挂篮验算书施工单位：中城交建鹤辉高速公路项目部计算：江光军2015年5月整理上传32目录1.计算依据 12.主要技术参数 13.挂篮设计 24.挂篮荷载 65.挂篮建模 126.梁单元强度及刚度（挠度）验算 146.1强度验算 146.2刚度（挠度）验算 187.三角桁架验算 207.1强度及稳定性验算 207.2刚度(变形)验算 227.3连接螺栓、孔验算 238.吊杆及其它结构验算 268.1吊杆强度（拉力）验算 268.2挂篮空载前移相关结构验算 279.抗倾覆安全系数验算 299.1挂篮满载工作时抗倾覆安全系数 299.2挂篮行走时抗倾覆安全系数 29鹤壁至辉县高速公路南水北调大桥挂篮验算（70+120+70）m1.计算依据（1）鹤壁至辉县高速公路南水北调大桥设计图纸；（2）对应的挂篮设计图纸；（3）《公路桥涵施工技术规范》JTG_TF50-2011；（4）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；（5）《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008；（6）电算软件：迈达斯(Midas Civil)。
2.主要技术参数根据相应的设计、施工等技术规范，各类计算参数选定如下：（1）人群及机具荷载取2.5 KN/m22）钢筋砼比重取值为26KN/m3；（3）混凝土考虑预压荷载系数取1.2；（4）混凝土超灌系数取1.05；（5）钢材弹性模量：2.1×105MPa；（6）钢材容许应力:拉应力[σ]=140×1.3=182Mpa(Q235) 剪应力[τ]=85×1.3=110Mpa(Q235) 注:1.3为临时性结构提高系数, 见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）表1.2.10（7）焊接容许应力：同基本钢材见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）第1.2.8条；（8）粗制螺栓容许拉应力[σ]=110 Mpa 剪应力[τ]=80Mpa（9）构件容许挠度值： 1/400；（11）模板容许挠度值：1.5mm；（12）钢肋（钢楞）容许挠度值： 1/500；(13)挂篮允许最大变形：20mm14）挂篮行走时自重附加系数取1.2；（15）挂篮行走时风荷载取800 Pa；（16）计算复核的荷载组合①砼重×荷载系数+挂篮自重+施工荷载 (强度)②砼重×超灌系数+挂篮自重(刚度)③挂篮自重×自重附加系数+风荷载(行走稳定)（17）电算单位：统一为KN、m。
3.挂篮设计挂篮主要由五大部分组成,即:承重系统、模板系统、锚固系统（后锚）、吊挂系统、行走系统挂篮设计总体组装见图1、图2承重系统：包括主桁架、前上横梁、底模平台、滑梁等，是挂篮的主要受力结构；模板系统：模板由三部分组成，即:底模、外模、内顶模及内侧模底模由底模平台及前、后托梁支承，内、外侧模及顶模由滑梁支承，见图1、图2锚固系统：主桁架是一悬臂受力结构，后端必须锚固在已浇混凝土顶板上以防倾覆锚固系统包括锚梁、锚杆、提升及卸载设备，见图1、图3吊挂系统：分前吊和后吊前吊就是通过吊杆把底模平台的前托梁，内、外滑梁前端与主桁架上的前上横梁连接起来，见图1、图2；后吊就是通过吊杆把底模平台的后托梁，内、外滑梁的后端与已浇梁段进行连接，见图1、图4吊挂系统包括吊杆、提升及卸载设备 行走系统：梁段浇筑张拉完成后，挂篮前移的装置行走系统包括移篮行走轨道、移篮横梁、后支座钩板、滑梁吊架、液压顶进设备等挂篮移动前，需将后锚杆和后吊杆拆除主桁后锚改为利用竖向预应力钢筋与轨道锚紧，后支座钩板钩住轨道不使倾覆（支座与桁架牢固地焊成整体）；底模后吊由挂篮中部移篮横梁两端悬吊的钢丝绳及手动葫芦承担；内、外滑梁的后吊由吊架承担。
挂篮行走由前端液压顶进设备完成，液压顶镐前端顶住前支座，后端利用移篮轨道支撑，支座与轨道之间采用滑动摩擦前移见图2、图5、图6 三角桁架专门为3号墩悬灌节段通过220KV高压输电线路设计,其它地段挂篮桁架利用既有菱形桁架由于挂篮上方有220KV高压输电线路通过，要求桥面以上结构物总高度不超过4.5m，扣除行走轨道及支座高度，三角桁架设计总高度为3.925m三角桁架由大梁、立柱、斜杆三种构件组成：大梁采用2Ⅰ45b工字钢，立柱采用2［36b槽钢，斜杆采用2［32b槽钢，杆件与杆件之间通过节点板以螺栓连接，螺栓直径φ27mm前上横梁、后锚梁，前托梁（前下横梁）、后托梁（后下横梁）均采用Ⅰ40a双拼工字钢内滑梁采用双拼［25a槽钢、外滑梁采用双拼［20a槽钢底模纵向分配梁采用Ⅰ32a单工字钢，横肋采用［8槽钢移篮横梁采用2［20a槽钢，斜撑为2［14a槽钢，横联为单根［14a槽钢钢材材质及规格：型钢均为Q235钢，吊杆采用φ32mm（PSB785）精轧螺纹钢筋，连接螺栓采用5.6级普通螺栓4.挂篮荷载4.1验算节段确定梁顶宽12.75m，梁底宽6.75m，腹板厚1.1m～0.6m，梁节段长度分为3m、3.5m、4m三种。
3m节段混凝土最大体积在悬灌起始节段1号梁段，总方量70.4m3，3.5m节段混凝土最大体积在5号梁段，总方量64.6m34m节段混凝土最大体积在9号梁段，总方量55.9 m3对挂篮的前托梁、后托梁、滑梁、三角桁架等各部位应按最不利荷载组合进行验算悬浇节段混凝土荷载由前、后吊点承担，后吊点支承在已浇筑的混凝土梁段上，前吊点支承在主桁架前上横梁上，由前上横梁传递至主桁架前支点作用在挂篮前、后吊点的荷载不仅与节段混凝土总重量有关，还与节段长度有关因为节段长度不同，前、后吊点的重力分配系数也不同因此应对不同节段长度混凝土圬工量最大者分别计算其作用在前、后吊点的重量，择其最大值作为挂篮构件设计依据主桁前、后吊点跨度长5m，后吊点距已浇筑混凝土梁端为0.5m当节段长3m时，前端1.5m为空载;当节段长3.5m时，前端1m为空载;当节段长4m时，前端0.5m为空载设荷载重为1个单位，不同长度节段前、后吊点受力分配系数如下图所示：上图中：L—梁段长度，Ya—后吊点受力分配系数，Yb—前吊点受力分配系数由上图知：Yb= Ya=1- Yb不同长度梁段前、后吊点重力分配梁段编号梁段长（m）混凝土重（KN）后吊点分配系数后吊点重（KN）前吊点分配系数前吊点重（KN）231758.80.61055.30.4703.553.51678.40.55923.10.45755.3941454.40.5727.20.5727.2注:1号梁段在支架上浇筑，所以3m节段取2号梁段验算。
以上计算表明，控制挂篮后吊点设计的是3m梁段的2号节段，包括后托梁、底模纵向分配梁、横向分配梁、后吊杆控制挂篮前吊点设计的是3.5m节段的5号梁段，包括前托梁，前吊杆、前上横梁、后锚梁、主桁架等关于滑梁，因为顶板、翼板是等载面，所以节段最长顶板最宽的梁段滑梁受力最大，验算应取节段最长，腹板最薄（顶板最宽）的梁段4.2荷载计算4.2.1挂篮荷载传递路径挂篮荷载传递路径见下图：顶板荷载内滑梁翼板荷载外滑梁腹板荷载底板荷载底篮纵梁后托梁前托梁前上横梁三角架已浇砼箱体从以上荷载传递路径可以看出，挂篮荷载由三部分组成，即内滑梁荷载，外滑梁荷载，底模系荷载内滑梁承担顶板荷载，外滑梁承担翼板荷载，底模系承担腹板及底板荷载4.2.2荷载计算挂篮验算采用迈达斯(Midas civil)建模凡构成建模单元的材料，由软件自动加载，所以材料自重无需计算荷载按三部分计算，即内滑梁、外滑梁、底模系关于滑梁荷载，简单的处理方法可按均布线荷载直接作用在滑梁上因单根滑梁是简支结构,这样计算出来的内力弯距图是抛物线，跨中弯距偏大，虽然偏安全，但材料浪费较大而且单侧两根外滑梁不是对称结构，荷载分配是人为的实际上滑梁受力较为复杂，荷载是通过模板的纵向分配槽钢（肋）传递到钢架上，再由钢架传递到滑梁上，钢架对分配槽钢（肋）的多支点支承，使分配槽钢（肋）构成多跨连续梁结构，而支承钢架的滑梁，又是一个弹性变形体，内力分布很复杂。
所以准确验算应按实际结构整体建模为避免人为分配荷载，建模验算采用压力荷载（板荷载）直接对钢模板加载先计算出模板平面各变化点的单位面积荷载集度，建模第一步按荷载平面控制点分布位置建立整块钢模板，将压力荷载分配给各板单元，第二步按板与钢肋的连接需要对板单元进行分割（板单元荷载被软件自动分割）因连接分割需要，板单元应为矩形单元当同一节段腹板平面为梯形时，可按平均宽度将腹板及底板简化为矩形单元验算强度混凝土考虑1.2荷载系数，施工荷载2.5KN/m2；验算刚度仅考虑混凝土超灌1.05系数4.2.2.1内滑梁荷载内滑梁承担顶板荷载顶板荷载作用在顶模及纵向分配槽钢（钢肋）上，通过纵向分配槽钢传递到内模钢架，由内模钢架传递到内滑梁分配槽钢采用8#槽钢，间距0.3m按板单元加载，只需计算出顶板平面各变化点的单位面积荷载集度顶板平面各控制点按强度组合荷载见下表顶板强度组合荷载表（肋板厚0.7m、顶板厚0.3m）荷载名称重量（KN）均布荷载（KN/m2）1肋板0.7×26×1.2+2.524.32顶板0.3×26×1.2+2.511.9注：顶板宽度随腹板减薄而加宽，不同节段顶板需分别建模顶板各控制点荷载如下图所示：顶板刚度组合荷载表（肋板厚0.7m、顶板厚0.3m）荷载名称重量（KN）均布荷载（KN/m2）1肋板0.7×26×1.0519.12顶板0.3×26×1.058.24.2.2.2外滑梁荷载外滑梁承担翼板荷载。
荷载传递模式同内滑梁，不再赘述顶板平面各控制点按强度组合荷载见下表翼板强度组合荷载表（翼缘厚0.2m、变坡点厚0.35m、根端厚0.7m）荷载名称重量（KN）均布荷载（KN/m2）1翼缘0.2×26×1.2+2.58.72变坡点0.35×26×1.2+2.513.43根端0.7×26×1.2+2.524.3翼板各控制点荷载如下图所示：翼板刚度组合荷载表（翼缘厚0.2m、变坡点厚0.35m、根端厚0.7m）荷载名称重量（KN）均布荷载（KN/m2）1翼缘0.2×26×1.055.52变坡点0.35×26×1.059.63根端0.7×26×1.0519.14.2.2.3底模系荷载底板荷载作用在底模及横向分配梁上，横向分配梁采用8#槽钢，间距0.25m，支承在纵向分配梁上底板平面各控制点按强度组合荷载见下表2号梁段强度组合荷载表（腹板厚1.1m、高6.74～6.36m,底板厚0.88～0.82m）荷载名称重量（KN）均布荷载（KN/m2）底板后端0.88×26×1.2+2.530前端0.82×2。