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1、 40m+64m+40m 连续梁施工 挂篮有限元分析计算报告 湖北天宏世纪机械设备有限公司 二二年六月三十日 目 录 1 概况 . 错误!未定义书签。 2 设计荷载 . 错误!未定义书签。 3 设计参数： . 错误!未定义书签。 4 参照规范 . 错误!未定义书签。 5 钢材设计标准强度 . 错误!未定义书签。 6 材质参数 . 错误!未定义书签。 7 挂篮有限元分析计算 . 错误!未定义书签。 挂篮加载图 . 错误!未定义书签。 挂篮施工总体应力云图 . 错误!未定义书签。 挂篮总体变形云图计算 . 错误!未定义书签。 底模系统刚度变形计算 . 错误!未定义书签。 底模系统应力计算云图 .
2、错误!未定义书签。 底模纵梁最大应力 . 错误!未定义书签。 前、后下横梁应力云图 . 错误!未定义书签。 前、后下横梁变形云图 . 错误!未定义书签。 吊杆内力 . 错误!未定义书签。 外侧模面板变形计算 . 错误!未定义书签。 外模强度计算 . 错误!未定义书签。 外侧模背楞框架应力 . 错误!未定义书签。 外模托梁计算 . 错误!未定义书签。 对拉杆内力计算 . 错误!未定义书签。 前上横梁强度计算（2I45B） . 错误!未定义书签。 前上横梁刚度变形计算（2I45B） . 错误!未定义书签。 挂篮主桁架强度计算 . 错误!未定义书签。 主桁内力算（计算销轴参考力） . 错误!未定义书
3、签。 支反力及锚固力计算 . 错误!未定义书签。 斜拉杆销孔实体模拟 . 错误!未定义书签。 销轴计算 40cr . 错误!未定义书签。 8 挂篮行走状态计算 . 错误!未定义书签。 行走最大竖向变形 . 错误!未定义书签。 行走状态模板托梁滑梁应力云图 . 错误!未定义书签。 行走状态前后下横梁应力云图 . 错误!未定义书签。 行走状态主桁应力计算 . 错误!未定义书签。 行走状态后锚固力 . 错误!未定义书签。 行走状态下吊杆内力 . 错误!未定义书签。 行走轮计算 . 错误!未定义书签。 9 预压分析计算 . 错误!未定义书签。 预压总变形 . 错误!未定义书签。 预压挂篮整体强度计算
4、. 错误!未定义书签。 底模板最大应力 . 错误!未定义书签。 预压吊杆内力. 错误!未定义书签。 预压锚固力 . 错误!未定义书签。 10 挂篮稳定分析 . 错误!未定义书签。 预压工况下稳定分析 . 错误!未定义书签。 行走稳定计算 . 错误!未定义书签。 11 结论 . 错误!未定义书签。 1 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-5.740m。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，模板计重 30t，人群*4*12+机具=4t，计算荷载按，预压荷载=*+30=。 菱形挂篮具有
5、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 2 2 设计荷载 2.1 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：Hp（腹板 H0=5.29m，底板 H1=,顶板 H2=） ； 2.6 钢筋砼比重 取值为3410*6 . 2mN。 2.7 人群
6、及施工荷载，按公路桥涵设计通用规范取 m2； 2.8 基本风压： 福建省 城市名 海拔高度 风压(kN/m2) 雪荷载准永久值系数分区 (m) n=10 n=50 n=100 龙岩市 III 2.9 Wp = m2(百年一遇)； 2.10 以上荷载的自重由程序自动加载计算。 3 设计参数： （1） 超载系数。 （2） 挂篮允许最大累加变形（前横梁及底板）20mm 以内。 （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 参照规范 4.1 设计依据：本项目工程图； 4.2
7、 钢结构设计规范GB500172003； 4.3 钢结构工程施工及验收规范GB502052001； 4.4 钢结构焊接规范GB50661-2011 4.5 碳钢焊条GB/T511895 GB/T511895； 4.6 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000 5 钢材设计标准强度 钢材牌号 厚度或直径 d（mm） 国标 GB500172003 抗剪 拉，弯应力 端面承压 Q235B d16 125 215 325 16d40 120 205 40d60 115 200 Q345B d16 180 310 400 16d35 170 295 35d50 155 265 注：表中厚度是指计算点的
8、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 785/2390Mpa 6 材质参数 序号 杆件 规格 材质 1 底纵梁 I25b,I28b Q235B 2 前下横梁 240b Q235B 3 后下横梁 240b Q235B 4 吊 杆 32 PSB930 5 后锚梁 225b Q235B 6 外模板 面板 5mm,背筋8 Q235B 7 前上横梁 2I45b Q235B 8 （滑 梁）托梁 I32/222b Q235B 9 中横梁 220a Q235B 10 菱形下弦杆 2I28b Q235B 11 立 柱 232b Q235B 12 斜拉杆 225b
9、Q235B 7 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/m2 7.2 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算 3m 段底模系统累加总变形 19.2mm，位于前下横梁的中间
10、 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 1mm 7.5 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 75215Mpa 7.7 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 3
11、5Mpa 7.8 前、后下横梁变形云图 最大变形 19mm（整体累加） 7.9 吊杆内力 浇筑首个 3m 节段最大内力 17t，可配置千斤顶 220t 浇筑首个 3.5m 节段最大内力 13t，可配置千斤顶 220t 7.10 外侧模面板变形计算 横向变形最大累加变形 3mm 7.11 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 31Mpa 3m 节段面板局部最大应力 31Mpa 7.12 外侧模背楞框架应力 3m 节段模板框架最大应力 104Mpa
12、215 Mpa，位于托梁下面 7.13 外模托梁计算 浇筑 3.5m 段最大应力 102MPa215 Mpa 7.14 对拉杆内力计算 （此仅给出最大计算 0#段计算值） 对拉杆最大内力 7t 7.15 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 Mpa 7.16 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 15mm 7.17 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215
13、Mpa 预压段主桁应力云图：最大 136MPa215 Mpa 7.18 主桁内力算（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 首跨 3m 浇筑时最大拉应力 68t 7.19 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 52t 7.20 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 189MPa 7.21 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 14
14、5MPa 应力分布 40Cr 允许局部承压值为 400MPa 8 挂篮行走状态计算 荷载组合：自重+风载 m2 （向下）+ 机具+（人群）= 自重（程序自动加载）+=自重+m2，模型加载如下： 自重+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 内模模板滑梁及托梁应力云图，最大 45Mpa 8.3 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 65Mpa 8.5 行走状态后锚固力 桁片后端锚固力最大 9t 8.6 行走状态下吊
15、杆内力 后吊杆最大 7t 8.7 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 行走轮最大应力 31Mpa 轨道 48Mpa 后轮最大 前轮最大 58Mpa 总体应力 58Mpa 9 预压分析计算 预压荷载*120%（顶板一半荷载有后端砼承担） ，G=*预压加载图 9.1 预压总变形 预压累加总变形 35mm 9.2 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 预压吊杆内力 最大 27t，位于箱内后吊杆 9.5 预压锚固力 锚固力 52t,支点反力 105t 10 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=，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 65mm 3) 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。 二二年六月三十日
