挂篮设计计算书

州河特大桥72+128+72m连续刚构

挂篮设计计算书

设 计：中铁二局 计 算： 复 核：

中铁建工集团州河特大桥项目经理部

二○一二年八月

一、设计依据

1、《州河特大桥72+128+72m连续刚构图纸》；

2、《铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB10424-2010）》 3、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》 4、《钢结构设计规范(GBB50017-2003)》

5、《铁路混凝土结构耐久性设计规范（TB 10005-2010）》 6、《铁路工程土工试验规程（TB 10102-2010）》

二、工程概况

州河特大桥为72+128+72m连续刚构，梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，分为3米、3.5米、4米。箱梁顶板宽8.5m，箱底宽6.1m。梁部预应力体系按纵、横、竖三向预应力体系设计，其中梁体腹板竖向预应力钢筋采用25mm精轧螺纹钢筋（PSB830），其抗拉强度标准值fpk830MPa，钢筋锚下张拉控制力为664MPa。

三、挂篮设计方案

挂篮主要由三角主桁架、底模平台、走行系统、内模、外模和操作平台等组成，挂篮总重约为

70t。

三角主桁架纵梁采用2[40a槽钢组成，立柱采用2[36a槽钢组成，斜杆采用2根250×20mm钢带组拼而成。各杆件之间采用Φ100mm的钢销和Φ28mm螺栓联结；两片主桁架之间设置横向联结系进行连接。底模平台由前后横梁、纵梁、模板等组成。前后横梁采用2I56a工字钢，底模纵梁采用I36a工字钢；吊杆采用Φ32精轧螺纹钢筋，其抗拉标准值为830MPa。

走行系统通过轨道支撑（轨道利用竖向预应力钢筋锚固），利用10t链条葫芦拉动挂篮向前走行，走行轮反扣在轨道上翼缘位置。锚固系统通过主桁后锚梁和锚杆锚固在翼板和顶板。

外模模板由面板（5毫米钢板）和[8槽钢组焊而成，内模模板采用P3015小块钢模板。

四、荷载取值

1、主梁容重按26.5kN/m计算；

2、计算时以连续梁1#段：1534.9kN；梁段长度3m； 3、浇注砼时的动力附加系数：1.2； 4、挂篮空载走行时的冲击系数：1.3。

3

五、荷载分析

计算工况：

1、荷载组合Ⅰ 挂篮自重+砼自重+动力附加荷载+施工机具自重（计算强度）

2、荷载组合Ⅱ 挂篮自重+砼自重+施工机具自重（计算刚度） 3、荷载组合Ⅲ 挂篮自重+挂篮走行时冲击荷载+风荷载（计算走行）

六、钢材许用应力

按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86中规定的临时结构容许应力系数提高1.3取值。

Q235：16 []180Mpa []110Mpa

1640 []172Mpa []110Mpa

Q345：16 []263M []150Mpa .5pa 162 5 []245Mpa []15M 0pa 365 0 []225.5Mpa []130Mpa 45钢： []36M []12M 0pa5pa七、结构计算

1.梁段受力分析：

以1#梁段为例，梁段长3米，重量为1534.9kN。 1.1荷载：

腹板：砼方量：16.47m3；砼重量：g1436.45kN； 砼线荷载：q1641.84kN/m

3

底板：砼方量：11.84m；砼重量：g2313.76kN； 砼线荷载：q266.2kN/m

3

顶板：砼方量：8.383m；砼重量：g3222.15kN；

翼板：砼方量：2.07m3； 砼重量：g454.85kN；

梁段总重量：G2g1g2g32g41518.51kN1534.9kN

底模纵梁采用I36a工字钢，在底板下布置16根纵梁，根据底模纵梁的位置，计算各纵梁的支反力，计算简图如下图：

1.2计算结果：

序号 1

反力 纵梁 R1 75.5 R2 93.3 R3 R4 R5 38.0 R6 36.1 R6 39.9 R6 39.9 128.4 142.5

2.底模荷载分析： 2.1纵梁线荷载：

项目 q砼 (kN/m) 1#纵梁 25.16 2#纵梁 31.1 3#纵梁 42.8 4#纵梁 47.5 5#纵梁 12.67 5#纵梁 12.03 5#纵梁 13.3 5#纵梁 13.3 底模除前后横梁和纵梁自重直接计入模型外，其余各构件重量60kN进行计算： 2.2内模荷载分析:

内模系统自重约为100kN, 顶板荷载222.15kN，内模桁片为5片，单根内滑梁吊点荷载：

P=100+222.15480.54kN；

2.3外模荷载分析：

外模系统自重约为130kN130kN,翼板荷载254.85=109.7kN，外模桁片为5片，外模系统采用单根外滑梁，外滑梁单根吊点荷载P=3.挂篮建模分析： 3.1挂篮模型：

130+109.7459.925kN；

3.2挂篮荷载： 3.2.1集中荷载：

-59.9-80.5-47.52.8-4.113--25.2-80.5-59.9序4.计算结果：

3.2.2均布荷载：

号 项目 Q max （kN） M max (kN-m)

21-213.-542.8-.-47.5-12.7-12.02-21.13.-582.343-17.5-4-12.7-13.3-12.0-13.3-13.3-13.3-13.3-12.0-13.3-12.7-13.3Nmax (Mpa) -12.0-12.7-47.52.8-4.113--25.2组合应力σmax(Mpa) 无冲击荷载 1.2冲击荷载

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 底模前横梁 底模后横梁 底模纵梁 主桁架纵梁 主桁架立柱 主桁架斜杆 主桁前横梁 主桁后锚梁 后锚分配梁 前吊杆 后吊杆 后锚杆 124.9 174.5 91.4 -441.5 -240.5 -245.9 -121.0 141.0 79.1 128.5 -177.1 119.1 -147.8 -44.6 -586.1 -972.7 743.9 148.2 178.5 120.4 23.9 42.7 146.2 -141.4 -120.9 76.0 -28.5 35.3 50.3 154.7 236.2 198.2 28.68 51.24 175.44 -169.68 -145.08 91.2 -34.2 42.36 60.36 185.64 283.44 237.84 5.挂篮位移分析

挂篮主桁架前端最大竖向位移为17mm，底模前吊杆位置最大竖向位移为24mm。 6.挂篮细部分析

6.1底模前后吊联结器钢销检算：

最大吊杆受力:Nmax178.5kN 6.1.1销钉挤压应力 j178.51072.M0Pa[30M0P a]624036.1.2销钉抗剪（45钢）

Q2D24178.51023260431.6MPa[125MPa]

6.1.3弯应力：

MPL178.5/210201785000Nmm

3wMwM32317850002120584.2Mpa360MPa

d6.1.4吊杆检算：

吊杆最大荷载：N178.5kN，考虑1.2的冲击荷载。

Nmax178.51.2214.2kN[N560kN]

安全系数：k560214.22.62。

6.2三角主桁架支座反力： 6.3三角主桁架钢销检算：

6.3.1孔壁承压应力：

最大杆件轴力：N760.4kN cNAc760.410100403190.1MPa300MPa

（注：柱头钢板用16Mn钢，其容许承压应力为300MPa） 6.3.2销子的剪应力：

Q2D24760.410243210048.4MPa[130MPa]

6.3.3节点销子的弯应力：

两边各取380.2kN,MPL380.2100.027604000N.mm

3wMwM323760400098171.877.5Mpa360MPa

d7.挂篮抗倾覆计算：

7.1灌注混凝土时抗倾覆计算：

计算荷载按荷载组合I，考虑1.2的冲击系数，后锚杆计算： 单根后锚杆最大荷载为：

N120.4kN，考虑1.2的冲击荷载：Nmax120.41.2144.48kN[N560kN]。

安全系数：k560144.483.82。

挂篮灌注混凝土时的抗倾覆系数大于2。 7.2挂篮走行时抗倾覆计算： 7.2.1抗倾覆力矩计算：

底模自重：g1150kN 内模自重：g2100kN 外模自重：g3130kN 主桁架：g4120kN

2风压：0.5kN/m 风载倾覆弯矩MF5.605kNm

倾覆力矩M：M(g1g2g3g4)5.41.3MF3515.6kNm 后支座反力R：R3515.6/5703.12kN

走行抗倾覆力：F703.12kN

7.2.1走行轮轴检算：

两根轨道共有16个轮，走行时按12轮同时受力进行检算，走行轮轴直径为φ60，材料：45钢调质钢。

轴受弯矩：MPL703.12/12103502929666.6Nmm

W D32MW36032321205cm

32929666.621205138.2MPa[360MPa]

34703.12104Q12 27.6MPa[125MPa] 2603A34挂篮走行时抗倾覆系数：k1

360138.22.62；k212527.64.52。均满足要求。