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1、编号：桥设合2011015南宁外环大冲邕江特大桥牵索挂篮计算书中铁大桥局股份有限公司设计分公司 二一二年一月南宁外环大冲邕江特大桥牵索挂篮计算书计 算：复 核：项目负责人：室 主 任：总工程师：中铁大桥局股份有限公司设计分公司 二一二年一月目 录1、计算依据12、工程概况23、挂篮平台计算23.1挂篮平台结构形式23.2计算说明及假定：43.3检算项目：43.4计算荷载53.5挂篮计算分析工况53.6材料许用应力53.7牵索挂篮受力计算节段的确定63.8挂篮结构受力分析93.9计算结果汇总224、模板排架计算224.1外侧模排架结构计算224.2内侧模支撑架结构计算255、梁顶桁架计算315.
2、1 计算工况315.2 计算模型325.3计算结果327、结论321、计算依据（1）主体设计图纸；（2）公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）；（3）公路桥涵钢结构及木构设计规范（JTJ 025-86）；（4）钢结构设计规范（GB 50017-2003）；（5）公路桥涵施工技术规范（JTG F502011）；（6）混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）；（7）铁路桥梁结构设计规范（TB10002.2-2005/J461-2005）；（8）midas2006/civil有限元分析软件。2、工程概况广西大冲邕江特大桥为双塔双索面预应力砼斜拉桥，主桥跨径布置为（43.88+149.
3、12+332+113）m。结构形式采用高低塔、双索面、密索、对称扇形布置、双分离的半漂浮体系结构。牵索挂篮是预应力砼主梁悬浇施工的主要设备。3、挂篮平台计算3.1挂篮平台结构形式根据本桥的结构特点和施工特点，挂篮设计为牵索挂篮，并由以下几个主要部分组成。（1）承重平台系统：由主纵梁、次纵梁、前横梁、中横梁、后横梁、内外腹杆、普通纵梁、底模、外侧模及顶板模板及支架组成：（2）牵索锚固系统：利用各节间前端的斜拉缆索，以特制的连接装置锚固在挂篮前端成为牵索，该连接装置即为牵索锚固系统；（3）吊挂、升降及走行系统：由中、后横梁吊挂，梁顶走行桁架及其滑道，后走行吊挂及前走行吊挂等组成；（4）抗剪系统及锁
4、定微调系统：抗剪柱及相应楔形插片；（5）脚手平台。挂篮平台结构布置图如下所示。 图1 挂篮结构图纵、横梁整体建模，模板及支架分别进行计算后以荷载的形式加到纵横梁及普通纵梁上，计算软件为midas2006/civil。3.2计算说明及假定：3.2.1根据施工要求每一节梁段施工工序为：挂篮提升挂篮调整就位挂设斜拉索绑扎钢筋,立放内模,安装纵向、横、竖向预应束第一次调整索力节段混凝土浇注50%第二次调整索力节段混凝土浇注100%拆除内模张拉预应力将牵索由挂篮转换至主梁根据监控第三次调整索力；3.2.2待浇注的箱梁砼重量通过底模及侧模传递至其下方对应的挂篮杆件；3.2.3斜拉索的预拉索力作为一个集中力
5、作用于主纵梁前端的弧形首；3.2.4挂篮荷载通过中吊挂和后吊挂传递至已浇注的箱梁上；3.2.5辅助顶纵梁主要承受走行时前吊挂反力，并通过后锚固系统进行平衡。3.3检算项目：3.3.1计算各施工阶段挂篮各构件的强度及刚度并求得中、后吊挂的反力；3.3.2验算挂篮中、后吊挂的受力；3.3.3验算走行时辅助顶纵梁的受力；3.3.4验算走行时走行吊挂的受力。3.4计算荷载砼荷载： q1=V26kN/m3(1+0.05)（考虑砼5%超重）。模板（内模、外模及支架）：q22.5kN/m2。施工荷载：q32.5kN/m2。挂篮自重荷载：q4，程序自动计入。第一次索力q5第二次索力q63.5挂篮计算分析工况根
6、据施工要求挂篮主结构的计算分为5个工况：工况一：挂篮安装就位，第一次调整索力，（q2+q3+q4+q5）；工况二：浇注50%的混凝土，（0.5q1+q2+q3+q4+q5）；工况三：第二次调整索力，（0.5q1+q2+q3+q4+q6）；工况四：浇注100%的混凝土，（q1+q2+q3+q4+q6）；工况五：挂篮走行，（q2+q3+q4）。3.6材料许用应力本挂篮用到的材料为Q345B、Q235B和40Cr，按规范各钢材的容许应力如下：各板厚钢材的基本容许应力值(N/mm2)钢材弯曲应力轴向应力剪应力端面承压(磨光顶紧)牌号厚度或直径(mm)Q235钢161401358020016351351
7、3078355013012575Q345钢162102001203001635200190115355019018511040Cr4602703.7牵索挂篮受力计算节段的确定挂篮为施工123节段而设计，123节段均为标准节段，重量及其分布均不变，挂篮在施工过程中仅斜拉索预拉索力的方向和大小发生变化，中内吊杆的受力由第2次索力产生的最小竖向分力控制，止推键由最大水平力控制，而主纵梁由中间索力产生的最大弯矩控制。由表中可以看出，选取施工过程中最不利的1块及23块进行计算，其余块段计算结果在1块和23块的计算结果范围内，在此不再计算。索力计算统计表索编号塔端索力(t)梁端索力(t)梁端倾角()梁端竖
8、向分力(t)横桥向分力(t)顺桥向分力(t)A270.066.82070.07162.84.922.2A2142.5139.32270.319131.210.145.8A375.071.61364.09164.44.730.9A3150.0146.61664.415132.29.662.6A477.573.94658.87263.34.538.0A4157.5153.94859.286132.49.278.1A582.577.89154.18263.24.345.4A5165.0160.39354.776131.08.892.1A685.080.21650.30261.74.051.1A617
9、2.5167.71950.998130.38.2105.2A790.085.04946.99462.23.957.9A7182.5177.55247.754131.48.0119.1A895.089.90144.05662.53.864.5A8190.0184.90444.862130.47.7130.8A997.592.19041.80961.53.668.6A9197.5192.19342.701130.37.4141.1A10102.596.35539.51961.33.474.2A10205.0198.85940.566129.37.0150.9A11105.098.62337.791
10、60.43.377.9A11212.5206.12738.927129.56.8160.2A12110.0103.46836.00260.83.283.6A12220.0213.47237.167129.06.6170.0A13112.5105.81434.35059.73.187.3A13227.5220.81835.596128.56.4179.4A14117.5110.66132.91960.13.092.8A14235.0228.16634.186128.26.1188.6A15120.0113.00631.57259.22.996.2A15242.5235.51132.913128.
11、06.0197.6A16125.0117.85530.40559.62.9101.6A16250.0242.86031.761127.85.9206.4A17127.5120.20529.28858.82.7104.8A17257.5250.21130.714127.85.6215.0B270.066.81870.08262.84.922.2B2142.5139.32070.330131.210.145.8B375.071.61064.10564.44.730.9B3150.0146.61364.428132.39.662.6B477.573.94158.90263.34.437.9B4157
12、.5153.94459.317132.49.278.0B582.577.88354.22563.24.345.3B5165.0160.38654.820131.18.792.0B685.080.20750.35861.84.051.0B6172.5167.70951.054130.48.2105.1B790.085.03747.06462.33.957.8B7182.5177.54047.824131.68.0118.9B895.089.88644.14062.63.864.4B8190.0184.88944.946130.67.7130.6B997.592.17241.90861.63.56
13、8.5B9197.5192.17542.800130.67.2140.8B10102.596.33139.63161.43.474.1B10205.0198.83440.679129.67.0150.6B11105.098.59437.91660.63.377.7B11212.5206.09939.053129.86.7159.9B12110.0102.16635.67559.63.282.9B12220.0212.17037.087127.96.6169.1B13112.5104.47634.01158.43.186.5B13227.5219.48135.521127.56.4178.5B1
14、4117.5109.28732.58158.93.092.0B14235.0226.79234.117127.26.1187.7B15120.0111.59631.22457.82.995.4B15242.5234.10132.850127.06.0196.6B16125.0116.40930.06058.32.9100.7B16250.0241.41431.704126.95.8205.3B17127.5118.72228.93657.42.7103.9B17257.5248.72830.664126.95.6213.9B18130.0121.03627.90556.62.6106.9B18
15、262.5253.54229.698125.65.4220.2B19135.0125.85127.02757.22.6112.1B19270.0260.85728.829125.85.3228.5B20137.5128.16526.15356.52.5115.0B20275.0265.67228.014124.85.1234.5B21140.0130.48025.34355.82.4117.9B21282.5272.98727.278125.15.0242.6B22142.5132.79524.59155.32.4120.7B22287.5277.80226.581124.34.9248.4B
16、23147.5137.61123.96155.92.3125.7B23295.0285.11825.951124.84.7256.3B24150.0139.92623.30855.42.2128.5B24300.0289.93425.349124.14.6262.0c275.072.69463.55265.16.631.7c2150.0147.69663.776132.513.463.9C380.077.51758.62666.26.339.9C3162.5160.01958.906137.012.881.6C485.081.73750.66563.25.751.5C4172.5169.238
17、51.130131.811.7105.6C592.589.01146.54964.65.561.0C5185.0181.51447.068132.911.1123.1C697.593.44142.45863.15.168.8C6197.5193.44343.124132.210.4140.8C7102.598.20139.75762.84.875.3C7207.5203.20440.491131.99.8154.2C8110.0104.67736.79762.74.783.7C8220.0214.68037.721131.39.5169.5C9115.0109.48234.49362.04.4
18、90.1C9230.0224.48535.484130.38.9182.6C10120.0114.29432.51861.44.296.3C10242.5236.79733.580131.08.6197.1C11125.0119.10730.80861.04.1102.2C11252.5246.61131.926130.48.3209.1C12130.0123.92129.31760.73.8108.0C12262.5256.42530.486130.17.9220.8C13135.0128.73628.00560.43.7113.6C13270.0263.74029.210128.77.62
19、30.1C14140.0133.55226.84260.33.7119.1C14280.0273.55628.091128.87.4241.2C15145.0138.36825.80660.23.5124.5C15290.0283.37327.096129.17.0252.2c16147.5140.68424.82959.13.3127.6c16297.5290.68926.193128.36.8260.8D275.072.68963.60265.16.631.6D2150.0147.69063.826132.513.363.8D380.077.51056.66564.86.142.2D316
20、2.0159.51256.967133.712.586.1D485.081.72450.76763.35.751.4D4170.0166.72651.226130.011.5103.8D592.588.99646.67064.75.560.8D5185.0181.49947.189133.111.1122.8D697.593.85642.73963.75.168.7D6197.5193.85843.331133.010.4140.6D7102.598.63940.06663.54.875.3D7207.5203.64240.717132.89.8154.0D8110.0105.51337.26
21、363.94.783.8D8220.0215.51638.030132.89.5169.5D9115.0110.34634.99263.34.490.3D9230.0225.34935.814131.98.9182.5D10120.0115.18533.04462.84.296.5D10242.5237.68933.925132.78.6197.0D11125.0120.02631.36062.54.1102.4D11252.5247.52932.287132.28.3209.13.8挂篮结构受力分析3.8.1 计算模型根据挂篮的结构形式及受力特点利用有限元分析软件建立分析模型如下：图2计算模
22、型受力图示如下：图3受力图示3.8.2 计算分析结果3.8.2.1施工1#块工况一：挂篮安装就位，第一次调整索力。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=18mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=64t剪力键的最大水平力为：H=22t工况二：浇注50%的混凝土。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=61mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=220t吊挂的最小力竖向为：V=-69t剪力键的最大水平力为：H=22t工况三 ：第二次调整索力。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=45mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V
23、=102t剪力键的最大水平力为：H=46t工况四 ：浇注100%的混凝土。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=-53mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=258t剪力键的最大水平力为：H=46t工况五 ：挂篮走行。（1）挂篮构件应力（MPa）走行初始阶段走行到位阶段挂篮各构件的竖向变形如下：走行初始阶段：最大变形为：f=-21mm。走行到位阶段：最大变形为：f=-47mm支点反力：走行初始阶段：前走行吊挂的最大力竖向为：V=57t后走行吊挂的最大力竖向为：V=68t走行到位阶段：前走行吊挂的最大力竖向为：V=83t后走行吊挂的最大力竖向为：V=42t3.8.2.2
24、施工23#块工况一：挂篮安装就位，第一次调整索力。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=27mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=52t剪力键的最大水平力为：H=128t工况二：浇注50%的混凝土。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=-56mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=208t剪力键的最大水平力为：H=128t工况三：第二次调整索力。（1）挂篮构件应力（MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=76mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=64t剪力键的最大水平力为：H=262t工况四：浇注100%的混凝土。（1）挂篮构件应力（
25、MPa）挂篮各构件的变形如下：最大变形为：f=-32mm支点反力：吊挂的最大力竖向为：V=220t剪力键的最大水平力为：H=262t工况五 ：挂篮走行。 同施工1#块3.9计算结果汇总（施工1#块时，单位：MPa，mm，t）工况主纵梁次纵梁前横梁中横梁后横梁前内腹杆普通纵梁后腹杆变形反力工况一：挂篮安装就位48213739173636371864()22()工况二：浇注50%的混凝土481762578373282108-61220()22()工况三：第二次调整索力1004479763276759345102()46()工况四：浇注100%的混凝土100154628939709598-53258
26、()46()工况五：挂篮走行13120526123153175-4783(前)68(后)（施工23#块时，单位：MPa，mm，t）工况主纵梁次纵梁前横梁中横梁后横梁前内腹杆普通纵梁后腹杆变形反力工况一：挂篮安装就位76274551286544542752()128()工况二：浇注50%的混凝土76157337839607399-56208()128()工况三：第二次调整索力1618710110162140961467664()262()工况四：浇注100%的混凝土9710485115441359869-32220()262()4、模板排架计算4.1外侧模排架结构计算外侧模排架按1.5m一道布置
27、，浇筑混凝土时承受边箱部分荷载。4.1.1计算荷载排架承受边箱部分混凝土、外侧模板、人员机具、振捣荷载。4.1.2计算分析外侧模排架计算模型如下：外侧模排架计算模型计算结果如下：外侧模排架反力图最大反力N=16t,对应为主纵梁中心位置。外侧模排架应力图外侧模排架变形图最大变形出现在外侧排架最高处，位移值2mmL/300=4.5mm，其次变形为1mm的排架最外端，位移值1mmL/300=1.8mm。外侧模排架内力图其中最大压力为10.9t，出现在排架其中一根腹杆位置，最大拉力为8.7t，出现在排架的上弦杆位置。压杆的整体稳定性验算，=N/A,由查表可知腹杆的值分别取0.7966，计算出=54.4
28、 MPa=140 MPa。由上述结果可得，外侧模排架结构受力满足要求。4.2内侧模支撑架结构计算4.2.1计算工况（1）、工况一：挂篮浇筑混凝土，内侧模支撑排架支撑顶板；（2）、工况二：挂篮走行，内侧模排架作为内侧模板和顶模板放置平台。4.2.2计算荷载挂篮浇筑时，内侧模支撑排架需承受顶板混凝土、顶模板、人机荷载和振捣荷载；挂篮走行时，内侧模支撑架需承受内侧模板和顶模板重量。4.2.3计算及结果内侧模支撑架整体计算模型如下：内侧模支撑架计算模型各个工况计算分析：（1）、工况一：挂篮浇筑混凝土，内侧模支撑排架支撑顶板内侧模支撑架荷载图计算结果如下：内侧模支撑架反力图支撑架最大反力N=14.5t。
29、内侧模支撑架应力图最大应力=91MPa,出现在支撑架斜撑杆件上。内侧模支撑架变形图最大变形出现在支撑架中间位置处，位移值4mmL/400=7.3mm。内侧模支撑架内力图最大压力为152kN出现在支撑架柱脚位置处，其次压力为113kN出现在柱脚斜撑杆位置处。压杆的整体稳定性验算，=N/A,由查表可知杆件的值分别取0.4298，计算出=52.8 MPa=140 MPa。（2）、工况二：挂篮走行，内侧模排架作为内侧模板和顶模板放置平台内侧模支撑架荷载图计算结果如下：内侧模支撑架反力图内侧模支撑架最大反力N=5.0t。内侧模支撑架变形图内侧模支撑架最大变形为f=2mm。内侧模支撑架应力图内侧模支撑架最
30、大应力=61MPa。内侧模支撑架内力图最大拉力为45kN出现在支撑架下弦杆位置处，最大压力为45kN出现在支撑架上弦杆中间位置处。压杆的整体稳定性验算，=N/A,由查表可知杆件的值分别取0.4606，计算出为18.8 MP=140 MPa。由上述结果可得，内侧模支撑架满足要求。5、梁顶桁架计算5.1 计算工况根据挂篮底平台走行，主要计算如下工况：（1）、梁顶桁架安装完成，桁架处于空载状态。（2）、挂篮底平台开始走行时，对桁架箱梁剪力最大时，即吊架G6距立柱2.25m处。（3）、挂篮底平台走行过程中，对桁架箱梁弯矩最大时，即吊架G6距立柱4.5m处。（4）、挂篮底平台走行到位时，对桁架反力最大时
31、，即吊架G6距立柱10.25m处。（5）、挂篮底平台走行到位后，转化吊架G6受力至斜拉索上，考虑这个工况对桁架的偏载， 两个吊架G6一个受力，一个不受力。5.2 计算模型对梁顶桁架建立MIDAS模型进行受力分析，建立模型如下：5.3计算结果各个工况计算结果如下：工况后锚点反力（t）前支点反力（t）拉带应力(MPa)其他梁单元应力(MPa)最大变形(mm)工况一-2.525.2196744工况二-35.6148.34915219工况三-48.5161.26618924工况四107.3220.017414259工况五105.9218.6172140597、结论通过以上计算可知：挂篮及梁顶桁架结构受力满足要求。
