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1、 三角形挂篮设计计算书目 录一、设计计算说明561.1 设计依据561.2 工程概况561.3 挂篮设计561.3.1 主要技术参数561.3.2 挂篮构造561.3.3 挂篮计算对象的确定57二、挂篮设计荷载（3m节段）572.1 截面各部位与挂篮各构件荷载的对应关系572.2 箱梁自重荷载计算592.3 模板及人员、机械荷载60三、外模滑梁及吊梁计算（3m节段）613.1 荷载组合613.2 外模滑梁计算613.2.1 内力及约束反力计算613.2.2 截面初选623.2.3 强度、刚度验算623.3 外模吊梁计算62四、底纵梁计算（3m节段）634.1 腹板底纵梁受力验算644.1.1
2、荷载组合、内反力计算及截面初选644.1.2 强度、刚度验算644.2 底板底纵梁受力验算654.2.1 荷载组合、内反力计算及截面初选654.2.2 强度、刚度验算65五、前、后下横梁计算（3m节段）665.1 前下横梁受力验算665.2 后下横梁受力验算67六、内模滑梁计算（3m节段）686.1 荷载组合、内反力计算及截面初选686.2 强度、刚度验算69七、前上横梁计算（3m节段）697.1 荷载组合及内、反力计算697.2 强度、刚度及整体稳定性验算70八、中上横梁计算（3m节段）718.1 荷载组合及内、反力计算718.2 强度、刚度及整体稳定性验算72九、吊杆计算（3m节段）729
3、.1 精轧螺纹钢吊杆抗拉强度计算729.1.1 前下横梁吊杆抗拉强度739.1.2 后下横梁吊杆抗拉强度739.2 伸长量计算739.2.1 前下横梁最大伸长量739.2.1 其他吊杆最大伸长量73十、挂篮主桁架计算（3m节段）7410.1 挂篮三角架计算7410.2 后锚力计算7510.3 抗倾覆安全系数76十一、4m长节段挂篮验算7611.1 荷载的确定7611.1.1 8号块自重荷载7611.1.2 其他荷载7711.2 底纵梁计算（4m节段）7711.2.1 腹板底纵梁7711.2.2 底板底纵梁7711.3 外模滑梁（4m节段）7811.4 内模滑梁（4m节段）79十二、一套挂篮重量
4、一览表80xx特大桥主桥三角形挂篮设计计算书一、设计计算说明1.1 设计依据、xx至xx高速公路xx至xx段第15合同段两阶段施工图设计；、公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000；、钢结构设计规范GB50017-2003；、路桥施工计算手册；、桥梁工程、结构力学、材料力学；、其他相关规范手册。1.2 工程概况xxxx特大桥是xx至xx高速公路跨越xx的特大桥。该桥起始点桩号为K159+381.96，终点桩号为K161822.54，桥梁全长2440.58米。主桥由十二跨一联双幅预应力混凝土变截面连续箱梁组成，布置形式为（62+1010062）m，全长1124米。梁底设R318.327m的圆曲
5、线，桥面横坡2。本桥为单箱单室变截面连续刚构箱梁，箱梁顶板宽度为13.5m，底宽7.0m，支点处梁高6.08m，跨中高3.08m，顶板厚33cm，底板厚为90cm33cm，腹板厚度为70cm45cm。箱梁每侧翼板悬臂长度为3.25m。0号块长10m，17号、13号块长3m，812号块长4m。箱梁采用三角形挂篮悬臂浇筑施工，最大悬浇重量为1号块，重134.68t。 1.3 挂篮设计1.3.1 主要技术参数、砼自重GC2.6 t/m3；、钢材弹性模量Es2.1105 MPa；、容许挠度：1/400、强度设计值：抗拉、压和弯：f215 Mpa或205Mpa抗剪：fv=125 Mpa或120Mpa1.
6、3.2 挂篮构造采用三角式轻型挂篮进行悬臂浇筑，由主桁系统、悬吊行走系统和模板系统（含底模平台）三部分组成。其中，主桁系包括三角架、平联、前横梁、中横梁和后锚梁四个部分；三角架和平联采用型钢和钢板的组合结构，前横梁、中横梁和后锚梁采用型钢组拼。悬吊行走系统包括内、外模滑梁、吊杆（含分配梁）、行走滑梁、行走滑轮等部分；内、外滑梁、行走滑梁采用型钢组拼，所有吊杆均采用32精轧螺纹钢筋，前吊点采用钢板组焊，后行走轮为型钢、钢板和轴承组成滑轮结构。模板系统包括外模、内模和底模（含底模平台）三个部分；外模、底模均采用大块组合钢板，内模为组合钢模；内外模桁架采用型钢组拼；底模平台纵横梁均采用型钢组拼。各部
7、分结构的详细设计情况见相应设计图。1.3.3 挂篮计算对象的确定3m长的节段最大悬浇重量为1号块，重约134.68t，4m长的节段最大重量为8号块，重约123.3t，则分别以1号块和8号块为计算对象对挂篮进行设计验算。二、挂篮设计荷载（3m节段）2.1 截面各部位与挂篮各构件荷载的对应关系挂篮总体布置如图1所示，截面各部位（图2）与挂篮各构件荷载的对应关系如下：（1）翼板及侧模自重A1外模滑梁（25b槽钢双拼，每侧1根），外模吊梁（每侧1根，每根设置2个吊点吊住外模）。（2）顶板、内模及内模支撑A2内膜滑梁，3根（槽钢双拼）。（3）腹板A3、底板A4及底板模板底纵梁（25b槽钢）， 12道小纵
8、梁，两端支撑在前、后下横梁（40b工字钢双拼）。（4）外模滑梁、内模滑梁、前后下横梁的荷载通过各吊杆（32精轧螺纹钢）传递到前、中上横梁（56a工字钢双拼）。2.2 箱梁自重荷载计算由于1号块为最大重量块，以1号块为对象，确定截面各个部位的重量，计算截面示意图如图2所示。翼板自重G1：翼板截面面积为：A1=1.52m2 或者1.31 m2则计算自重：G1=1.52*3*2.611.856t顶板自重G2：顶板截面面积取：A2=2.36m2则顶板自重：G2=2.36*3*2.618.408t腹板自重G3：腹板截面面积：A3=3.88m2 或者3.79m2，则计算自重：G3=3.88*3*2.630
9、.264t 底板自重G4：底板截面面积：A4=4.94m2则计算自重G4=4.94*3*2.638.532t2.3 模板及人员、机械荷载侧模自重G5：侧模翼板支架自重：支架每50cm一道，按9道考虑，每道暂按22a槽钢计算，1道支架自重为：(0.57+0.67+0.66+0.6+0.6+0.4+1.6*5+2.08*4+5.25+1.55)*24.99Kg/m)665kg连接角钢：63*63*6：4*3*5.7268.64kg肋（10a槽钢）：20根*4.2m*10Kg/m=0.84t面板（6mm厚，模板长度4.2m）：8.74*4.2*7850*0.0061.73t模板自重：1.73+0.8
10、42.57t侧模自重：G52.57+0.665*9+0.06868.624t内模自重G6：面板（6mm厚）：（3.46+1.27+3.24+1.26+3.57）*4.2*7850*0.0062.532t内模支撑（14a槽钢）：（0.42*5+0.9*4+0.64*2+0.21*2+5.6）*9*14.53Kg/m1.7t肋（10a槽钢）：44*4.2*101.85tG61.7+2.532+1.856.082t底模自重G7：面板（6mm厚）：（0.707*2+7+4.63）*4.2*7850*0.0062.58t肋（10a槽钢）：15*7*101.05tG71.05+2.583.63t人员、机械
11、荷载G8：人员、机械荷载按2.5KN/m2考虑。三、外模滑梁及吊梁计算（3m节段）3.1 荷载组合作用在外模滑梁的荷载为：翼板自重，侧模自重。静载的安全系数取1.35，活载取1.25，则：外模自重：G5=8.624t 箱梁翼板自重：G1=11.856t人员、机械荷载：G8=2.5*3*3.25*1.25=30.5KN由于每侧翼板的荷载由外模滑梁和外模吊梁承受，所以每侧荷载按2根梁布置，每根布置范围为3m，则q(11.856*1.35*9.8+30.5+8.624*1.35*9.8)/2*3=50.242KN/m外模滑梁计算示意图如图5所示。3.2 外模滑梁计算3.2.1 内力及约束反力计算图5
12、中最大内力为：Mmax114.85 KN*m 约束反力为：前吊点：N前59.46 KN外模滑轮：N后滑轮91.27 KN3.2.2 截面初选所选构件截面模量应满足如下要求：截面选225b槽钢，其截面参数为：579.2cm3 ，7238cm43.2.3 强度、刚度验算抗弯强度：=1891/400挠度较大，施工时可通过设置预拱来满足刚度要求。3.3 外模吊梁计算外模吊梁两端支撑在中、上横梁，用精轧螺纹钢吊起外模，与外模滑梁一起承受外模荷载。计算示意图如图6所示。图中的吊点力F为： F=50.242*3/2=75.363 KN外模吊梁采用225b槽钢，图6中的最大弯矩和挠度为：Mmax107.581
13、 KN*m 约束反力：N前59.4548 KN ； N后91.2712KN截面参数为：579.2cm3 ；7238cm4抗弯强度：=1771/400挠度较大，施工时可通过设置预拱来满足刚度要求。由上可知，外模滑梁及吊梁采用225b槽钢，其强度能满足要求，但挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。四、底纵梁计算（3m节段）底纵梁共布置12道（如图7所示），纵梁两端用钢销与前、后下横梁栓接，每侧腹板混凝土自重由3道承受，底板混凝土自重由6道承受。4.1 腹板底纵梁受力验算4.1.1 荷载组合、内反力计算及截面初选箱梁腹板混凝土自重：G3=3.88*3*2.630.264t每侧腹板布置3道，则作用在
14、底纵梁上的均布荷载为：q30.264*1.35*9.8/3*344.488KN/m计算示意图如图8所示，图中的最大弯矩为： Mmax101.7 KN*m支座反力为： R前52.648 KN R后80.818 KN所选构件截面模量应满足如下要求：截面选225b槽钢，其截面参数为：579.2m3 ，7238cm44.1.2 强度、刚度验算抗弯强度：=1671/400挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。由此可知，腹板底纵梁采用225b槽钢，其强度能满足要求，但挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。4.2 底板底纵梁受力验算4.2.1 荷载组合、内反力计算及截面初选底板混凝土自重、底板模板自重主
15、要由6道纵梁承受，作用在每道纵梁上的荷载为：箱梁底板砼自重：G4=4.94*3*2.638.532 t底模自重：G73.63 t则：q（G4+ G7）*1.35*9.8/6*331 KN/m图9中的最大内力和支座反力为： Mmax71 KN*mR前36.687 KN R后56.313 KN所选构件截面模量应满足如下要求：截面选225b槽钢，其截面参数为：579.2m3 ，7238cm44.2.2 强度、刚度验算抗弯强度：=117=215满足要求。刚度验算：梁内最大挠度：max/L=10.5/4690=1/4461/400挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。由上可知，内模滑梁采用225b槽钢
16、能满足强度要求，但变形较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。七、前上横梁计算（3m节段）7.1 荷载组合及内、反力计算前上横梁主要承受内、外模滑梁前吊点、前下横梁吊点荷载及前上横梁自重， 长度为15.5m，计算长度取15.3m，构件拟选用2I56a工字钢，则自重荷载为：q=106*2*9.8*1.35=2.805 KN/m根据上述计算已得到的各吊点荷载，荷载布置图如14所示。求得前上横梁的最大内力、挠度及支座反力为：Mmax340.719 KN*m； Qmax305.835 KNR反力511.882 KN2I56a工字钢截面参数为：4684 m3；131152cm4；单根腹板厚度7.2 强度、刚
17、度及整体稳定性验算抗弯强度：抗弯强度满足要求。抗剪强度： 满足要求。刚度验算：悬臂端挠度最大，max/2L=7/4500*2=1/1286 0.6修正后整体稳定系数 b = 0.632112则：整体稳定性满足要求。综上所述，前上横梁采用2I56a工字钢截面，其强度、刚度及整体稳定性均能满足要求。八、中上横梁计算（3m节段）8.1 荷载组合及内、反力计算中上横梁主要承受内、外模滑梁后吊点、后下横梁吊点荷载及中上横梁自重，长度为15.5m，计算长度取15.3m，构件拟选用2I56a工字钢，则自重荷载为：q=106*2*9.8*1.35=2.805KN/m根据上述计算已得到的各吊点荷载，计算示意图如
18、图15所示。求得图中的最大内力和挠度为：Mmax498.285 KN*m； Qmax304.802 KN（悬臂端）支点的约束反力：R1=R2=431.623 KN2I56a工字钢截面参数为：4684 m3；131152cm4；单根腹板厚度8.2 强度、刚度及整体稳定性验算抗弯强度：抗弯强度满足要求。抗剪强度： 抗剪强度满足要求。刚度验算：悬臂端挠度最大：max/2L=26.5/4500*2=1/339悬臂端挠度稍大，可采取设置预拱的措施来满足变形的要求。整体稳定性验算： 根据有关条件可确定修正后的整体稳定系数，如下：b = 0.632112则：整体稳定性满足要求。综上所述，中上横梁采用2I56
19、a工字钢截面，其强度及整体稳定性均能满足要求，悬臂端挠度稍大，施工时需设置预拱，以满足变形要求。九、吊杆计算（3m节段）9.1 精轧螺纹钢吊杆抗拉强度计算挂篮吊杆全部采用32精轧螺纹钢，其控制应力按650Mpa考虑。9.1.1 前下横梁吊杆抗拉强度从图10中可知，前下横梁吊杆的最大拉力为：Nmax147.52 KN则： 抗拉强度能满足要求。其安全系数为：K=650/184=3.5。9.1.2 后下横梁吊杆抗拉强度从图12中可知，后下横梁吊杆的最大拉力为（后下横梁锚固在箱梁底板的吊杆）：Nmax252.151 KN则： 抗拉强度能满足要求。其安全系数为：K=650/314=2.1。9.2 伸长量
20、计算9.2.1 前下横梁最大伸长量前下横梁吊杆最大拉力为：Nmax147.52KN（图10中的R3），吊杆受拉长度，弹性模量E=2.0105MPa，面积为A=803.84 mm2，则前下横梁吊杆最大伸长量为：9.2.1 其他吊杆最大伸长量其他吊杆最大伸长量如下表：杆件吊杆最大拉力Nmax（KN）计算长度L（m）最大伸长量（mm）后下横梁252.1511.72.6108.3388.165.5外模滑梁91.272.261.3内模滑梁78.6572.361.2十、挂篮主桁架计算（3m节段）10.1 挂篮三角架计算挂篮主桁架包括三角架、平联、前横梁、中横梁和后锚梁四个部分，三角架长9.09m，悬空4.
21、69m，其主要承受前、中上横梁传递的反力，由于中上横梁的反力靠近中间支点，直接通过中间支点传递到已施工箱梁节段，则对主桁架的作用力可不计。挂篮三角架如图16所示。前上横梁的支座反力为：R反力511.882 KN挂篮三角架计算示意图如图17所示。求得各杆件内力及后锚力为： N杆1754.23 KN（拉）；N杆21057.5 KN（压）N杆3758.58 KN（拉）； N杆4540.8947 KN（压）R后锚=545.62 KN上纵梁（杆4）的最大弯矩：Mmax=225.228KN*m以N杆3验算斜杆的抗拉强度，斜杆采用两块厚度为2cm的16Mn钢板焊接成以下截面形式：截面面积：A80cm2则抗拉
22、强度为：其抗拉强度能满足要求。杆件2采用2I36b工字钢，其抗压强度验算为：满足要求。上纵梁（杆件4，2I36b）的抗弯强度： 满足要求。10.2 后锚力计算挂篮上纵梁（图17中的杆4）后锚系统是挂篮受力的支承点，只有锚固稳定，整个挂篮系统才能发挥作用。从10.1计算可知，三角形挂篮每个三角架的后锚力需要R后锚=545.62KN，后锚力由精轧螺纹钢提供，控制应力按650Mpa考虑，则单根精轧螺纹钢提供的锚固力为：P=650*3.14*16*16=522.5 KN则每个三角架需要锚筋的数量为：挂篮后锚系统如下图19所示。10.3 抗倾覆安全系数根据挂篮后锚系统图21可知，挂篮抗倾覆安全系数为：
23、满足要求。十一、4m长节段挂篮验算8号块为长4m节段的最重块，自重约123.3t，根据上述1号块的计算结果，只需对底板纵梁、翼板滑梁及内模滑梁进行验算，其他构件均能满足要求。11.1 荷载的确定除了自重荷载以外，其他荷载可取上述1号块的数据。11.1.1 8号块自重荷载8号块截面图如图20所示，求得各部分的自重荷载为：1、翼板自重：G1=1.52*4*2.615.808 t；2、顶板自重：G2=2.44*4*2.625.376 t；3、腹板自重：G3=2.0556*4*2.621.378 t；4、底板自重G4=2.8856*4*2.630 t。11.1.2 其他荷载1、侧模自重：G58.624
24、 t；2、内模自重：G66.082 t；3、底模自重：G73.63 t；4、人员、机械荷载按2.5KN/m2考虑。11.2 底纵梁计算（4m节段）11.2.1 腹板底纵梁把荷载按4m长度进行均布，则：q21.378*1.35*9.8/3*423.57KN/m根据图21可得：Mmax= 63.4 KN*m， R前= 47.24 KN R后= 47.04 KN最大挠度：，。采用225b槽钢能满足强度和刚度要求。11.2.2 底板底纵梁荷载：q（30+ 3.63）*1.35*9.8/6*418.54 KN/m 根据11.2.1的计算可知，采用225b槽钢能满足强度和刚度要求。支座反力为：R前= 37
25、.16 KN R后=37 KN11.3 外模滑梁（4m节段）作用在外模滑梁的荷载为：侧模自重：G58.624 t；箱梁翼板自重：G1=1.52*4*2.615.808 t；施工荷载：G8=2.5*4*3.25*1.25=40.625KN则：q(15.808*1.35*9.8+40.625+8.624*1.35*9.8)/4*2=45.5 KN/m计算示意图如图23所示。图23中最大内、反力和挠度为：Mmax=122.4 KN*m， R前=91.2 KN R后= 90.8 KN采用225b槽钢截面参数：579.2 cm3 ，7238cm4强度验算：满足要求。最大挠度：。挠度较大，需设置预拱，以满
26、足变形要求。 11.4 内模滑梁（4m节段）内模滑梁主要承受以下荷载：1) 顶板自重：G2=25.376 t 2) 内模自重：G66.082 t；3) 人员、机械荷载：G8=2.5*4*7=70KN。按3m长度进行分布，则每道内模滑梁的均布荷载如下： q=（G2*1.35+ G6*1.35+ G8*1.25）/3*4=42 KN/m图24中最大内、反力和挠度为：Mmax= 113 KN*mR前=84.2 KN R后= 83.8 KN225b槽钢截面参数为：579.2 m3 7238cm4强度验算：满足要求。最大挠度：，变形较大，需设置预拱，以满足变形要求。 综上所述，底纵梁采用225b槽钢能满
27、足强度和刚度要求，外模滑梁及内模滑梁采用225b槽钢能满足强度要求，但挠度较大，需设置预拱，以满足变形要求。十二、一套挂篮重量一览表一套挂篮重量一览表名称截面型号个数或根数单根长度(m)长度(m)或面积(m2)单位重(Kg/m)合重（kg）外模滑梁225b槽钢295431.331692外模吊梁225b槽钢25.443.231.331353底纵梁225b槽钢124.69112.5631.333527内模滑梁225b槽钢36、99631.333008前下横梁2I40b工字钢115.53173.82288后下横梁2I40b工字钢115.53173.82288前上横梁2I56a工字钢115.53110
28、63286前上横梁缀板1cm厚钢板0.611278.548中上横梁2I56a工字钢115.5311063286中上横梁缀板1cm厚钢板2.07678.5163后锚梁2I36b工字钢16.6226.4865.61737立柱2I36b工字钢23.6429.1265.61910立柱钢板2cm厚钢板2.0988257539上纵梁2I36b工字钢29.53865.62493上纵梁缀板1cm厚钢板0.758478.560前拉杆2cm厚钢板5.5922571437后拉杆2cm厚钢板5.5642571430横联组件14b槽钢2组66.816.731118前下横梁吊杆32精轧螺纹88.668.86.66458内
29、、外模滑梁前吊杆32精轧螺纹73.725.96.66172内、外模滑梁后吊杆32精轧螺纹73.725.96.66172后下横梁吊杆32精轧螺纹49.738.86.6625823.126.246.6642后锚杆32精轧螺纹73216.66140前下横梁压块20a槽钢160.3826.11222.631381cm厚钢板160.02230.356878.5282cm厚钢板400.08050.644157101螺栓643.47E-050.0022218785017后下横梁压块785.6599.2前上横梁压块1385.61112.8中上横梁压块1178.5864后锚梁压块721.247149内模吊杆压块485.6342.4外模吊杆压块685.6513.6内、外模滑轮485.6342.4一套挂蓝总重（Kg）37112.4由上表可知，挂篮总重约37t（不包括模板），设计限重为56t，满足要求。
