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1、湖南省岳阳至望城高速公路汨罗江特大桥主桥悬浇挂篮计算书编制:审核:二0一五年三月四日一、挂篮设计参数的选取1-4二、挂篮构件验算4-19三、挂篮施工时抗倾覆稳定性验算19-20四、挂篮空载前移时抗倾覆稳定性验算20-24五、参考文献25一、挂篮设计主要参数选取1、挂篮结构型式挂篮的主体结构为三角形桁架结构。每台挂篮有两片主桁架，主桁架除销子为40Cr 钢外，其余均由普通型钢及钢板组焊而成。该挂篮主要由三个系统组成，即主桁系统、 底篮和模板系统、走行系统，除内模为钢木组合结构外，其余均为钢结构。2、工程数量制造4台挂篮，分别用于主桥T构箱梁悬臂施工。3、挂篮自重(1) 、挂篮桁架及附件一270K
2、N/台；(2) 、挂篮模板(含内、外模板、底板钢模)重量一190KN/台；(3) 、前上、下横梁重量、精轧螺纹吊杆及其他锚固设备一90KN/台；4、挂篮的主要性能参数(1) 、适应最大梁段重量：1709KN；(2) 、适应最大梁段长：4.00m；(3) 、适应梁高的变化范围：4.517m2.5m；(4) 、适应梁段横坡:单向2.0%；(5) 、走行方式：无平衡重走行。(6) 、挂篮自重(550KN)与最大梁段重量(1757.6KN)之比为0.312。5、主要材料(1) 、钢板及型钢：采用Q235普通碳素结构钢，符合国家标准(GB/T7091998).(GB/T7061988 )和(GB/T70
3、71988)的有关规定。屈服强度为225-235MPa，设计弹 性模量 E=2.1X105MPa，。=140MPa，。w = 145MPa，t =85MPa(注：钢材的容许应力 按公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)选用)。(2) 、直径32mm精轧螺纹粗钢筋：符合国家标准(GB/T200652006)的有关规定。 屈服强度为930MPa，设计控制应力采用屈服强度的0.9倍，设计控制拉力673KN，设计 弹性模量E=2.0X 105MPa。相应锚具采用JLM型或YGM型。(3) 、销子：采用40Cr钢，符合国家标准(GB/T30771999)的有关规定。屈服强度 气=785MPa，设计弹
4、性模量E=2.1 X 105MPa，许用应力:O = a s/1.5=785/1.5=523MPa,T = a /1.5/3=302MPa(注：按机械设计手册”选用)。(4) 、螺栓：采用钢结构用高强度大六角螺栓，符合国家标准(GB122884)的有关 规定。高强度螺栓的预拉力按公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)选用。6、挂篮设计荷载通过对挂篮各工况2#梁段(梁重150吨，梁段长3.0m)、5#梁段(梁重170.9吨， 梁段长4.0m)进行计算及分析比较，浇筑混凝土时以工况2 (5#梁段)对前主吊杆产 生的力最大，故确定5#梁段工况荷载作为挂篮设计荷载。二、挂篮设计计算挂篮结构分析计算
5、均采用电算。主桁架横梁与立杆均采用工字钢形式，由于工字钢 的截面面积相比同种规格的H型钢大，受力情况更为良好，故选用工字钢结构的形式。 主横梁斜撑受力较小，采用合适截面的槽钢即可，这样的结构可以最大限度的达到节约 材料，便于拼装、运输的目的。（一）挂篮主桁架计算1、计算说明：该挂篮主桁架为销焊组合构造，每台挂篮由两片主桁架组装而成。在 对主桁架进行强度计算时，考虑到两片主桁架的受力存在一定的不均匀性，采用不均匀 系数1.2进行计算。但在变形计算时，不考虑不均匀系数，即按两片主桁架均匀受力计 算。2、计算图式：为简化计算，将结点均看作铰于一点的理想铰接点，单片主桁架计算 图式简化后的计算模型如图
6、一所示：图中 L =5.10m, L =5.10m，L=7.21m，L =7.21m, L =5.10m。12345图一主桁架计算模型3、各杆件材料特性表（查型钢截面特性表得知）:单元码材料长度L (m)面积A (cm 2)惯性矩I (cm 4)抗弯截面模量 WX （cm 3）ix/sx(cm)(1)2X40b工字钢5.10188.14302406160767.2(2)2X40b工字钢5.10188.14302406160767.2(3)4X【16.0槽钢7.21100.62373874.333.5(4)4X【16.0槽钢5.10100.62373874.333.5(5)2 X 28b工字钢5
7、.10121.9414963.01122.7148.44、荷载计算：单片主桁架承受的荷载计算每片主桁架前端悬臂（前上横梁支点）处承受竖向集中力P按以下公式计算:P=G /4+kG +G /4式中:G1每台挂篮模板重量和精轧螺纹吊杆及其他锚固设备重量；按挂蓝施工图纸计算:G=180KN+50KN=230KN； 1G2施工时梁段重量分配到每片主桁架上前支点的荷载值，见下表：节段号重量（KN）R腹（KN）R底（KN）R顶（KN）R翼(KN)R前（KN）2#1682188.9107.960.769.3426.85#1758190.9109.967.870.9439.510#1552139.288.97
8、0.689.3388.6通过对挂篮各工况进行计算及分析比较可知，当挂篮施工1#梁段（长度为3.5m时，重量2413KN）时，主桁架受力最大，由挂篮前上横梁支点反力计算可知:G=439.5KN；2k荷载不均衡系数，取k=1.2；G3挂蓝施工荷载，主要包掴人群荷载和小型机具（如混凝土振捣棒、滑轨等） 荷载，按梁段水平投影面积每平方米2.0KN计算：G =2.0 X 11.25 X 3.50=78.75KN（按 80KN 计）。3将数据代入公式得：P=G1/4+kG2+G3/4=230/4+1.2X440+80/2=625.5KN,按 625.5KN 加载。主桁架的受力简图如图二所示：图二主桁架受力
9、简图5、主桁架各杆件的内力计算：（计算结果由结构力学求解器得出）单元码杆端1杆端2轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-1-625.5000000.000000000.00000000-625.5000000.000000000.000000002-625.5000000.000000000.00000000-625.5000000.000000000.000000003884.5905830.000000000.00000000884.5905830.000000000.000000004884.5905830.000000000.00000000884.5905830.000000000.000000
10、005-1251.000000.000000000.00000000-1251.000000.000000000.00000000图三轴力图轴力计算：通过上图计算得知 N1=-625.5kN, N-625.5kN ,N884.6kN, N4=884.6kN , N=-1251kN。56、主桁架各杆件的强度计算：（1）、杆件1、2的强度计算：=33.25MPa、_ 625.5 X 103A= 188.14 X 10233.25MPa 140MPa满足强度要求。(2) 、杆件3、4的强度计算:N3 _ 884.59 X 103 _瓦=2 X 100.62 X 102 = 43-MPa43.95MP
11、a 140MPa满足强度要求。(3) 、杆件5的强度计算：=102.59MPaN5 _ 1251 X 103瓦121.94 X 102102.59MPa 140MPa满足强度要求。7、主桁架各杆件的总稳定性计算(参考):主桁架中，N5为压杆，故对进行稳定性验算：(1)、N5杆件截面为2X28b工字钢焊接形成端面，截面面积A5=121.94cm2,I = 195845cm4 xIX r X 195845 _40.08cmxoA121.94I = 14963cm4 yr =yoI 工=14963 _11.08cmA121.94因：r 0=11.08cmVr 0=40.08cm,故验算绕Y0轴方向的压杆稳定性。N5杆件的压杆稳定性验算时，按铰接计算，压杆计算长度为L5=5.10m,则入=L5/Y 0=5.10/11.08=46.0查中心压杆轴向容许应力拆减系数表可得拆减系数值：甲=0.927。甲=145 X 0.927 = 134.42MPa
