赣江西支特大桥菱形挂篮设计计算

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1、赣江西支特大桥菱形挂篮设计计算路桥集团第二公路工程局2004-12-22目 录目录1第1章设计计算说明11.1设计依据11.2工程概况11.3挂篮设计21.3.1主要技术参数21.3.2挂篮构造21.3.3挂篮计算设计荷载及组合31.3.4内力符号规定3第2章 挂篮底篮及吊杆计算42.11#块段重量作用下底篮各项指标计算42.1.1腹板下面加强桁架纵梁的计算42.1.2底板下普通纵梁的计算72.1.3底篮后横梁受力验算92.1.4底篮前横梁受力验算122.1.5吊带（或精轧螺纹钢）计算14第 3 章挂篮主桁计算153.1荷载组合1（混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具荷载）15

2、3.1.1荷载计算153.1.2荷载组合I作用下主桁计算153.2荷载组合II（混凝土重量+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和机具荷载）183.2.1荷载计算183.3荷载组合III（混凝土重量+超载+挂篮自重+人群和机具荷载）213.3.1荷载计算213.4荷载组合IV（挂篮自重+冲击荷载）233.3.1荷载计算23第4章挂篮支点反力计算254.1计算挂篮自重作用下前后支点反力254.1.1作用荷载254.2混凝土作用下挂篮支点反力26第1章设计计算说明1.1设计依据 、国道主干线南昌绕城公路乐化至幽兰段新建工程赣江西支特大桥施工图设计； 、公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000； 、钢

3、结构设计规范GBJ17-88； 、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工程概况本主桥作为国道主干线南昌绕城公路乐化至幽兰段的一座特大型桥梁，跨越赣江 西支，主桥桥跨组成为70+110+110+70m的变截面单箱双室连续梁，采用垂直腹板。 箱梁顶宽17.35m，底宽10.25m，翼缘板长3.55m，支点处梁高6.3m，跨中梁高2.5m， 梁高及底板厚按二次抛物线 变化，其方程为j = 2.5 + 3.6563% 2/5.142及 j = 0.25 + 0.45% 2/5.142。腹板厚100cm （支点）40cm（跨中），底板厚度为70cm （支 点）

4、25cm （跨中），顶板厚度保持26cm不变，设支点横隔板及中跨跨中横隔板。箱 梁顶面设2 %单向横坡，腹板上方设通气孔。箱梁0#块梁段长度为10m，边、中合拢段长度为2m；挂篮悬臂浇注箱梁最重块段 为1#块，其重量为149.1t。该桥箱梁悬臂浇注拟采用菱形挂篮进行施工。赣江西支 特大桥箱梁悬臂浇注段采用菱形挂篮施工其各块段基本情况如下表1-1所示。表1-1各梁段基本情况名称石仝(m3重量(吨)长度(m)高度(cm)底板厚(cm)腹板(cm)顶板(cm)1#块59.64149.135827050262#块56.52141.335426150263#块53.6134350656.550264#块

5、50.88127.2347152.350265#块48.44121.1344048.350266#块53.64134.13.541044.740267#块50.92127.33.537840.840268#块48.48121.23.535037.440269#块46.41163.532634.4402610#块50.84127.1430531.8402611#块48.96122.4428529.4402612#块47.32118.3427027.5402613#块46.52116.3425826.1402614#块45.92114.842522540261.3挂篮设计1.3.1主要技术参数 、

6、砼自重GC = 26kN/m3； 、钢弹性模量E =2.1 x 105MPa; 、材料容许应力：Q235钢卜=145MPa,卜=140MPa li= 85MPa16 叫钢卜可=210Mpa,la = 200MPa t= 120Mpa45# 钢 a 1= 220MPa,卜=210MPa 曰=125Mpa容许材料应力提高系数：1.3。1.3.2挂篮构造挂篮为菱形挂篮，菱形桁片由230普通热轧槽钢组成的方形截面杆件构成，前 横梁由2I45b普通热轧工字钢组成，底篮前横梁由2I36b普通热轧工字钢组成，底篮 后横梁由2I36b普通热轧工字钢组成，底篮腹板下加强纵梁为由8和10普通热轧槽 钢组成的桁架，

7、底篮底板下加强纵梁为I28b普通热轧工字钢，吊杆采用巾32精轧螺 纹钢。主桁系统重7.8t、行走系统重4.6t、底篮8.6t、提升系统重10.7t、外模重 10.8t、内模系统重4t、张拉操作平台重0.5t，整个挂篮系统重47t,自重与载荷比 为（以1#为例）0.315: 1。1.3.3挂篮计算设计荷载及组合 、荷载系数考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.05;浇筑混凝土时的动力系数：1.2;挂篮空载行走时的冲击系数1.3;浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0;挂篮正常使用时采用的安全系数为1.2。 、作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载：箱梁荷载取1#块计算。1#块段长度为3m,

8、重量为149.1t;施工机具及人群荷载：2.5kMPa;挂篮自重：47t;混凝土偏载：箱梁两侧腹板浇筑最大偏差取5m3混凝土，重量13t。 、荷载组合荷载组合I：混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重人群和机具荷载； 荷载组合II ：混凝土重量+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和机具荷载； 荷载组合III：混凝土重量+超载+挂篮自重+人群和机具荷载； 荷载组合IV：挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合I、II用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载III用于刚度计算（稳定 变形）计算；荷载组合IV用于挂篮系统行走计算。1.3.4内力符号规定轴力：拉力为正，压力为负；应力：拉应力为正，压应力为负；其

9、它内力规定同结构力学的规定。第2章 挂篮底篮及吊杆计算挂篮底篮计算荷载：箱梁荷载：取1#块计算，1#块梁段长度为3m,重量为149.1t，施工机具及人群 荷载；2.5kPa。2.11#块段重量作用下底篮各项指标计算1#块段长度为3m，重量为149.1t，恒载分项系数K1.2；活载分项系数=1.4。2.1.1腹板下面加强桁架纵梁的计算箱梁梁段两端高度分别为5.823m和5.428m，加强桁架纵梁间腹板宽0.5m（由两 片加强桁架纵梁承受），加强桁架纵梁与其它加强纵梁的间距为0.55m，混凝土荷载 为（q： qi2分别表示梁段两端的线荷载）：q11 = 0.5 x 5.823 x 26 x 1.2

10、 = 90.839kN / mq12 = 0.5 x 5.428 x 26 x 1.2 = 84.677kN / m为便于计算，除侧模外，模板重量按2.5kN/m2计，模板荷载为：q = 2.5 x 0.55 x 1.2 = 1.65kN / m人群及机具荷载为：q = 2.5 x 0.55 x 1.4 = 1.925kN / m倾倒和振捣混凝土产生的荷载；q =（2 + 2）x 0.55 x 1.4 = 3.08kN / m底板混凝土重量为：q = 0.55 x 0.7 x 26 x 1.2 = 12.012kN / m加强纵梁上的均布荷载为：q = q / 2 + q + q + q +

11、q = 64.087kN / m （1#块 i 端）i 112345q = q / 2 + q + q + q + q = 61.006kN / m （1# 块 j 端）j 122345加强纵梁（桁架梁）的受力及计算模型如图2-1所示。(a)加强桁架纵梁空间图(黄色为8槽钢、青色为10槽钢)(b)加强桁架纵梁单元划分图(c)加强桁架纵梁单元加载图(d)加强桁架纵梁构造图图2-1加强桁架纵梁计算模型桁架杆件内力如下表2-1所示，支点反力分别为109.05kN(内端)和85.017kN(外端)。表2-1底篮加强桁架纵梁内力单元号轴力(N)剪力(N)弯矩(N-m)单元号轴力(N)10.09.6001

12、1.0271206202-72741.0-647.22284.7281102703-72741.0-628.02157.1291304604-72741.0-608.8233.5301023905-72741.05819.1554.531-353256-72741.0-16576-486.232-863247-72741.0-3739.8-2517.833191018-72741.09096.8-1982.134-491689-72741.0219331120.9353777210-131220.0-209411230.536-9583111-131220.0-8103.9-1673.937-

13、4109.312-131220.04732.7-2011.113-131220.017569219.114-131220.0-18669112.015-131220.0-5832.6-2338.216-131220.07004-2221.017-131220.019841463.518-57111.0-15409859.919-57111.0-2572.1-938.220-57111.03855.8-809.821-57111.03875-36.722-57111.0-122.72327.623-57111.0-103.52305.024-57111.0-84.324286.225-57111

14、.0-65.124271.2260.0-9.60011.0根据上述模型计算结果可得，加强桁架纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为 =0.37cm480/400=1.2cm，满足整体变形要求。但上弦杆在荷载作用下，杆件局部 竖向变形达3.2mm，须注意加强局部杆件刚度。由上表可知，上弦杆(15号单元)最大轴力为N=-131.22kN(压力)，相应的弯矩为M=-2.338kN-m;最大剪力（10 号单元）Q=-20.941kN。查表知10槽钢的截面特性参数为：A = 12.74cm 2W = 39.7cm 3S = 23.5cm 3 I = 198.3cm 4XXX应力为:。=N 土 M =Z13

15、1220 土 2338000 一皿海 土 5921,2 A W 127439700= 161.89(44.106) 1.3xln =1.3x 145 = 188.5MPo (满足要求)。剪应力：t =竺=20941 x 23500 = 46.823MP。 1.3JL 1.3 x 85 = 110.5MP （满足要求）。 Ib 1983000 x 5.3端腹杆（29号单元）最大拉力为N=130.460kN，杆件为10槽钢，其拉应力为：b = =13460 = 102.402MPa 卜=140MPa （满足要求） A 1274内腹杆（36号单元）最大压力为N=-95831N，杆件为8槽钢，杆件长度

16、为L0=1.442m，其计算长度为0.8L0，稳定性计算如下：8 槽钢截面特性为：A = 10.24cm2I = 101.3cm4r = 3.14cm长细比为：X = 0 = 36.74 RJ= 100，查表得中=0.887r 31.4。=N = 95831 = 93.584MPa甲1b= 0.887 x 140 = 124.18MPa （满足要求） A 1024由上述计算可知加强桁架纵梁的各构件强度满足要求，受压腹杆稳定性也满足要 求。2.1.2底板下普通纵梁的计算计算普通纵梁强度计算混凝土高度按距腹板外边1m的底板厚度0.7m，普通纵梁间距为0.66。混凝土荷载：q = 0.66 x 0.

17、7 x 26 x 1.2 = 14.414kN / m模板重量按2.5kN/m2计，模板荷载为：q = 0.66x2.5x 1.2 = 1.98kN/m人群及机具荷载：q = 0.66 x 2.5 x 1.4 = 2.31kN / m倾倒和振捣混凝土产生的荷载：q = （2 + 2） x 0.66 x 1.4 = 3.696kN / m4加强纵梁上的均布荷载为：q = q + q + q + q = 22.4kN / m普通纵梁为I28b普通热轧工字钢，纵梁计算模型和受力如下图2-2所示。支点 反力分别为30.602kN（外端）和39.002kN（内端）。2048020一30602kN（外端）

18、39.002kN（内端）(a)普通纵梁构造及支反力(b)普通纵梁空间图E-BUFFER-55778 -49580 -3382 -37184 -309S6 -24788 -18590 -12392 -6193 4.6255吕吕吕(c)普通纵梁弯矩图(单位:N-m)(d)普通纵梁剪力图(单位:N)E-BUFFER-3886-31161-23458-1.5755 -8052-348.84 7355 15058 227613 04 6(e)普通纵梁变形图(单位:m)图2-2普通纵梁模型及内力、变形图查表得I28b普通热轧工字钢的截面特性参数为:=312.3cm 3A = 60.97cm 2I = 74

19、81cm 4W = 534.4cm 3Sxxx普通纵梁的最大弯矩为M=55.788kN-m，最大剪力为Q=38.864kN,弯曲正应力和剪 应力分别为：。=M = 55.788 x106 =104.394。 1.3& = 1.3 x 145 = 188.5。W534.4 x 103wQS38864 x 312.3 x 103口 ,t = 15.45MPa h=85MP。It7481 x 104 x 10.5普通纵梁最大变形为=0.855cm L = 480 = 1.2cm满足变形要求。400 400由上式计算可知，普通纵梁应力强度和变形条件均满足要求。2.1.3底篮后横梁受力验算1#块箱梁横断

20、面计算如图2-3所示，图中尺寸以米计。模板、支架按2.5kN/m2 计，人群及机具荷载按2.5kN/m2计，倾倒和振捣混凝土荷载按4.0kN/m2计，1#块长 度为3m，从底篮计算可知，后横梁承受箱梁56.2%的荷载。图2-3底篮后横梁位置处箱梁截面图对A截面：q = 0.15x3/2x26x 1.2 + 2.5x3/2x 1.2 + 2.5x3/2x 1.4 + 4x3/2x 1.4 = 25.17kN/m 对AB截面：q = 0.35 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 34.53kN

21、 / m 对 C 截 B面：qc = 0.6 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 46.23kN / m对C，D截面：q = 5.823 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 290.666kN / m 对 C, DD5截面：q = 1.219 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 7

22、5.199kN/m 对 E D截面：q = 0.919 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 61.159kN / m 对 F E截面：q = 5.823 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 290.666kN / m 上 F述A-F截面为箱梁50%的荷载，乘以0.562/0.5=1.124的系数，将最后得到的值加到后横梁上，计算图示如图2-4所示。(a)底篮后横梁计算模型及受力图(内力

23、单位：kN/m，长度单位:m)Z-BUFFER(b)底篮后横梁计算模型空间图5147 48 37 41-29797 -13318 3161 19639 36118 52596 69075 85554102032 11851137S7SSS3S4S147(c)底篮后横梁弯矩图Z-BUFFER-132572 -107397 -82223 -57049 -31874 -6700 18474 43649 68823 93997(d)底篮后横梁剪力图图2-4底篮后横梁计算模型与内力图由上述计算结果可知，荷载作用下，后横梁最大弯矩为：M=118.511kN/m ;最大 剪力为Q=132.572kN；跨中最

24、大挠度为0.3mmL/400=150/400=0.375cm，满足变形要 求，两个内支座反力为78.328kN，两个外支座反力为246.07kN。底篮后横梁采用I36b普通热轧工字钢，其截面特性参数为：A = 94.07cm 2I = 22781cm 4W = 1139cm 3S = 671.2cm 3从而可以得到其应力为：。= = 118511 = 104.048M尸。 1.3卜=1.3 x 145 = 188.5MPa (满足要求)W 1139-=QS = 132572 * 6712 = 31.248MPa li= 85MPaIt22781 x 12.5 x 10由上述计算可知，底篮后横梁

25、满足应力强度和变形要求。2.1.4底篮前横梁受力验算1#块箱梁横断面计算如图2-5所示，图中尺寸以米计。模板、支架按2.5kN/m2 计，人群及机具荷载按2.5kN/m2计，倾倒和振捣混凝土荷载按4.0kN/m2计，1#块长 度为3m，从底篮计算可知，后横梁承受箱梁56.2%的荷载。图2-5底篮前横梁位置处箱梁截面图对A截面：q = 0.15x3/2x26x 1.2 + 2.5x3/2x 1.2 + 2.5x3/2x 1.4 + 4x3/2x 1.4 = 25.17kN/m 对B截面：q = 0.35 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5

26、 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 34.53kN / m 对 C 截B面：qc = 0.6 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 46.23kN / m对C，D截面：q = 5.428 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 272.180kN / m 对 C： DD截面：q = 1.219 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x

27、 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 75.199kN/m 对 E D截面：q = 0.919 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 61.159kN / m 对 FE截面：q = 5.428 x 1.5 x 26 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.2 + 2.5 x 1.5 x 1.4 + 4 x 1.5 x 1.4 = 272.180kN/m 上 述A-F截面为箱梁50%的荷载，应乘以0.483/0.5=0.876系数，偏于安全考虑，将上 述值直接加到前横梁

28、上，计算图示如图2-6所示。12.825(a)底篮前横梁计算模型及受力图(内力单位：kN/m，长度单位:m)(b)底篮前横梁计算模型空间图Z-BUFFER-17805 -12442 -7078-1714 3649 9013 14376 19740 25103 30467(c)底篮前横梁弯矩图-.54646 -39033 -23420 -7807 7807 23420 39033 54646 70259(e)底篮前横梁剪力图87 512120.2、)174.7 二120.287.512 r*4*-53=卜 L 1 LJ 士 1衍-（e）底篮前横梁支点反力图（单位：kN）图2-6底篮前横梁计算模型

29、与内力图由上述计算结果可知，荷载作用下，前横梁最大弯矩为：M=30.467kN/m;最大剪 力为Q=70.259kN；跨中最大挠度为0.567mmL/400=355/400=0.887cm，满足变形要求 支点反力如图所示。底篮前横梁采用I36b普通热轧工字钢，其截面特性参数为：A = 94.07cm 2I = 22781cm 4W = 1139cm 3S = 671.2cm3从而可以得到其应力为：b = = 30467 = 26.750MPa 1.3卜=1.3 x 145 = 188.5MPa （满足要求）W 1139-t =史=70259x671.2 = 16.560MPa t= 85MPa

30、 It 22781 x 12.5 x 10由上述计算可知，底篮前横梁满足应力强度和变形要求。2.1.5吊带（或精轧螺纹钢）计算后吊带所承受的最大支点反力为246.07kN,采用巾32精轧螺纹钢时，其应力为:246070804.3=305.943MPa其安全储备为：K=650/305.943=2.125 （精轧螺纹钢控制应力取650MPa）。前吊带所承受的最大支点反力为174.7kN，采用巾32精轧螺纹钢时，其应力为:174700804.3=217.208MPa其安全储备为：K=650/217.208=2.993。由上述计算可知，底篮前后横梁的吊带安全储备均大于2,满足要求。第3章挂篮主桁计算3

31、.1荷载组合1(混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具 荷载)3.1.1荷载计算 混凝土重量+超载+动力附加荷载：G = 149.1 x 1.05 x 1.2 = 187.866/由底篮计算知，后吊点承受混凝土荷载的56.2%，即G = 0.562 x 187.866 = 105.581/前吊点承受43.8%的混凝土荷载，即G = 0.438 x 187.866 = 82.285/ 挂篮荷载：主桁荷载作用于挂篮前支点P=7.8x1.2 = 9.36t1前吊点承担底篮、侧模、内模1/2荷载：P2=(8.6+10.8+4) x 1.2/2=14.04t前提升系统，端模。张拉操作平台作

32、用在挂篮前支点：P3=(4.6+1.0+0.5) x 1.2=7.32t 前吊点承担人群和机具荷载的一半P4=(0.25 x 3 x 17.35) x 1.4/2=9.109t 倾倒和振捣混凝土荷载P=0.4 x 3/2 x 17.35 x 1.4=14.574t5 单片主桁前吊点荷载P = (G + P + P + P + P )/2 = (82.285 +14.04 + 7.32 + 9.109 +14.574) = 63.664/223453.1.2荷载组合I作用下主桁计算 计算简图菱形桁架简化后计算简图如图2-7所示。(a)主桁计算简图(单位：cm、N)1号吕吕吕吕ZV =1*DIST

33、=7.2*XF =5.111*YF =1.374Z-BUFFER-.128E+07 -989976 -703987 -417998 -132008 153981 439970 725959 .101E+07 .130E+07(b)主桁杆件轴力图图2-7主桁计算简图及轴力图由计算结果得到支反力和各杆的轴力大小，如表2-2所示。表2-2主桁支反力及内力内力及支 反力单元号支点号12345后支点前支点轴力(kN)01288.2-722.56-12761090-反力(kN)-679.081393.6注：支点反力为负表示拉力，为正表示压力。 后锚及倾覆安全系数2 R5132 x 679513=2.647

34、后锚安全系数取2,则所需的巾32精轧螺纹钢(张拉力513kN)根数为:取 n=3。则倾覆安全系数为:F= 3 X 513 X 4.7 = 2.13 s 679 X 5 主桁杆件强度验算主桁各杆件均由普通热轧轻型230槽钢组成图2-8所示的截面形状，30槽钢截 面特性如下：A = 40.47cm 2 I = 5808.3cm 4W = 387.2c?S = 224cm 3图2-8主桁构件截面示意图2号和5号杆件均受拉，杆件长度分别为5.576m和5m，组合截面对虚轴y-y的 长细比分别为0.8 x 557.6/15.45=28.87和0.8 x 500/15.45=25.89,换算长细比分别 为

35、49.33和47.65,满足要求，应力分别为：2 号：n= N = 12882 = 159.155MPa 1.3卜=188.5MPa （满足要求）A 2 x 40.47改用普通热轧32b槽钢后应力为：n = = 12882 = 117.322MPa b= 140MPa（满足要求）A 2 x 54.95 号：n= N = 10900 = 134.668MPa b= 140MPa（满足要求）A 2 x 40.473号和4号杆件均为受压杆件，杆件长度分别为3m和5.831m,且4号杆件的轴 压力大于3号杆件，故在此只验算4号杆件的应力强度及受压稳定性，其轴力为 1276kN。4号杆件的换算长细比为：

36、人=0.8 x 583=30.192y 15.45缀板间距按70cm考虑则单肢对其1-1轴的长细比为：人=70/3.79 = 18则换算长细比为:人=,* +人2 = 35.15 （满足要求）查表得到中=0.887 强度验算：。= = 12760 = 157.647MPa 1.3卜=188.5MPa （满足要求） A 2 x 40.47改用普通热轧32b槽钢后应力为：b = = 2760 = 116.22MPa In= 140MPa（满足要求）A 2 x 54.9稳定性验算：12760由于热轧轻型30槽钢按轴压计算时不满足，故直接采用普通32b槽钢验算:b =史-=1276。= 131.026

37、MPa In（满足要求）g 0.887 x 2 x 54.9而3号杆件的轴力只有4号杆件的56.5%，故3号杆件采用热轧轻型30槽钢满足强 度和稳定性要求。由上述计算结果可知，4号杆件采用热轧轻型230槽钢不能满足强度和稳定性要 求，而采用普通热轧232b槽钢即可满足要求。3.2荷载组合11(混凝土重量+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和机具 荷载)3.2.1荷载计算 混凝土重量+超载G = 149.1 x 1.05 x 1.2 = 187.8661由底篮计算知，后吊点承受混凝土荷载的56.2%，即G = 0.562 x 187.866 = 105.581t前吊点承受43.8%的混凝土荷载，即

38、G = 0.438 x 187.866 = 82.285t混凝土偏载取值：箱梁两侧腹板浇筑最大偏差取5m3，的混凝土，重量为13t。可 知主桁一侧前吊点受力为G/2=41.143t,另一侧为G2/2-13/2 x 0.438=38.296t。 挂篮荷载：主桁荷载作用于挂篮前支点，每个主桁支点为P1=7.8x 1.2/2 = 4.68t每个主桁前吊点承担底篮、侧模、内模1/4荷载：P2=(8.6+10.8+4) x 1.2/4=7.02t每个主桁前吊点承受前提升系统，端模1/2荷载，张拉操作平台作用在一个主桁 挂篮前支点：P(4.6+1.0) x 1.2/2+1.2 x 0.5=3.96t 一个

39、主桁前吊点按偏载承担人群和机具荷载的一半P4=(0.25 x 3 x 17.35) x 1.4/4=4.555t 一个主桁前吊点按偏载承担倾倒和振捣混凝土荷载P5=0.4 x 3/2 x 17.35 x 1.4/2=7.287t 单片主桁前吊点荷载由以上计算可知，两个主桁的前吊点荷载分别为：P = 38.296 + 7.02 + 3.36 = 48.676t 1P = 41.143 + 7.02 + 3.96 + 4.555 + 7.287 = 63.965t主桁结构计算简图如图2-9所示，主桁轴力以及弯矩如图2-10所示。图2-9主桁计算简图(a)前吊点力小的一侧主桁轴力图(单位：N)ZV

40、=1DIST=6.382 XF =3.898 YF =2.858 ZF =5 Z-BUFFER -963158 -747796 -532433 -317071 -101709 113654 329016 544378 759741 975103(b)前吊点力小的一侧主桁弯矩图(单位：N-m)ZV =1 DIST=6.382 XF =3.898 YF =2.858 ZF =5 Z-BUFFERN-m)zv =1DIST=6.382（c）前吊点力大的一侧主桁轴力图（单位:-.126E+07 -974930 -693876 -412822 -131768 149286 430340 711394 9

41、92448 127E+07XF =3.898 YF =2.858 ZF =5Z-BUFFER-34079 -26397-18714 -11032 -3349 4333 12015 19698 27380 35063（d）前吊点力大的一侧主桁弯矩图（单位：N-m）图2-10主桁内力图由上述计算结果可知，偏心荷载作用一侧的主桁内力大于另一侧的主桁杆件内 力，故采用偏心荷载一侧的杆件内力进行验算，杆件编号按图2-7中（b）所示。2号和5号杆件的拉力分别为1272.7kN和1069.9kN，杆件长度分别为5.576m和 5m，组合截面对虚轴 y-y的长细比分别为 0.8 x 557.6/15.45=2

42、8.87和0.8 x 500/15.45=25.89,换算长细比分别为49.33和47.65,满足要求，应力分别为：2 号：b= + = 12727 + 27380 = 178.48MPa 1.3卜=188.5MPa （满足） A W 2 x 40.47 1288.584-改用普通热轧32b槽钢后应力为：N M 1272727380b =+=+= 131.110MPa 1.3ln= 188.5MPa （满足要求）A W 2 x 54.9 1801.33口 N M 10690340795 号：b =+=+= 158.517MPa 1.3b=188.5MPa （满足要求）A W2 x 40.47

43、1288.583号和4号杆件均为受压杆件，杆件长度分别为3m和5.831m,且4号杆件的轴 压力大于3号杆件，故在此只验算4号杆件的应力强度及受压稳定性，其轴力为 1255.2kN, 4号杆件的换算长细比为：0.8 X 583.1 = 30.19215.45缀板间距按70cm考虑，则单肢对其1-1轴的长细比为:人 1 = 70/3.79 = 18则换算长细比为：人=0 +人2 = 35.15 （满足要求）查表得到中=0.887强度验算：b = N + M = 12552 + 35063 = 182.289MPa 1.3卜=188.5MPa （满足要求）A W 2 x 40.47 1288.58

44、改用普通热轧32b槽钢后应力为：b = N + M = 12760 + 35063 = 135.685MPa 1.3卜=188.5MPa（满足要求）A W2 x 54.9 1801.33稳定性验算：由于热轧轻型30槽钢按轴心轴力计算不满足，故直接采用普通32b槽钢验算：b = N = 竺52 =128.88MPa b （满足要求） g 0.887 x 2 x 54.9而3号杆件的轴力只有4号杆件的56.5%，故3号杆件采用热轧轻型30槽钢满足强 度和稳定性要求。在偏心荷载作用下，最大竖向位移为=18.244mm。由上述计算结果可知，4号杆件采用热轧轻型230槽钢不能满足强度和稳定性要 求，而采

45、用普通热轧232b槽钢即可满足要求。3.3荷载组合III（混凝土重量+超载+挂篮自重+人群和机具荷载）3.3.1荷载计算 混凝土重量+超载G = 149.1 x 1.05 x 1.2 = 187.8661由底篮计算知，后吊点承受混凝土荷载的56.2%，即G = 0.562 x 187.866 = 105.581t前吊点承受43.8%的混凝土荷载，即G = 0.438 x 187.866 = 82.285t所以每片主桁的前吊点承受的混凝土荷载为41.143t。 挂篮荷载：主桁荷载作用于挂篮前支点，每个主桁支点为P7.8x 1.2/2 = 4.68t每个主桁前吊点承担底篮、侧模、内模1/4荷载：P

46、2=(8.6+10.8+4) x 1.2/4=7.02t每个主桁前吊点承受前提升系统、张拉操作平台和端模的1/2荷载，作用在一个 主桁挂篮前支点：P3=(4.6+1.0) x 1.2/2+1.2 x 0.5/2=3.66t 一个主桁前吊点按偏载承担人群和机具荷载的一半P4=(0.25 x 3 x 17.35) x 1.4/4=4.555t 单片主桁前吊点荷载由以上计算可知，两个主桁的前吊点荷载均为：P = 41.143 + 7.02 + 3.66 + 4.555 = 63.965t主桁结构计算简图如图2-11所示，主桁轴力以及弯矩如图2-12所示。图2-11主桁计算简图Z7 =1DIST=6.

47、382XF =3.898YF =2.858 ZF =5Z-BUFFER-.126E+07 -974948 -693884 -412820 -131755 149309 430373 711437 992501 .127E+07(a)主桁杆件轴力图ZV =1 DIST=6.382 XF =3.898 YF =2.858 ZF =5 Z-BUFFER -34008 -26332 -18656 -10980 -3304 4371 12047 19723 27399 35075（b）主桁杆件弯矩图图2-12主桁杆件内力图挂篮前吊点承受拉力P=639.65kN，前吊点精轧螺纹钢受拉长度约为8.6m, E

48、=2.0 x10MPa，面积为A=16.08cm2（2巾32精轧螺纹钢）,其伸长量6为:NL 5 =EA=1.71cm639650 x 86002.0 x 105 x 1608所以挂篮的底篮前吊点最大竖向位移为: =18.448+17.1=35.548mm3.4荷载组合IV（挂篮自重+冲击荷载）3.3.1荷载计算混凝土重量+超载挂篮前移时，主桁靠反压轮扣在轨道上行走，挂篮的底篮加侧模的自重为23.4t, 端模及张拉操作平台1.5t，前提升系统自重4.6t，则挂篮的前支点的荷载为： P=23.4/2+1.5+4.6=17.8t ,考虑冲击荷载后，单个前吊点荷载为：T=17.8 x 11.3/2=

49、11.57t。主桁结构计算简图如图2-13所示，主桁轴力以及弯矩如图2-14所示。图2-13主桁计算简图ZV =1*DI5T=6.382*XF =4.741*YF =3.839*ZF =5Z-BUFFER-252271-196426-140581-84736-288912695482799138644194489250334(a)主桁杆件轴力图ZV =1 *DIST=6.382 *XF =4.741 *YF =3.839 *ZF =5Z-BUFFER -13839 -10788 -7738 -4687 -1637 1414 4464 7515 10565 13616(b)主桁杆件弯矩图图2-1

50、4主桁杆件内力图由计算结果可知，主桁吊点处竖向变形为=3.4mm; 一侧反压轮所受力为：N=-125.099kN (拉力)，为了确保挂篮行走的安全，挂篮前移时，在主桁上的锚固梁 不能完全松开，以减小反压轮的压力。第4章挂篮支点反力计算为计算箱梁的预拱度，须计算挂篮的前后支点反力。主桁系统7.8t，分别在前、 后支点处产生80.094kN和-2.0186kN的反力。行走系统4.6t(后支点2.438t，前支 点0.46t，其它1.702t为轨道荷载)，底篮8.6t(前后吊点各1/2)，提升系统10.7t(前 提升4.6t、后提升6.1t)，外模10.8t、内模4t，张拉操作平台0.5t。挂篮支点

51、反力的计算仅考虑了挂篮和混凝土的自重，没有考虑施工中的冲击、安 全及超载等不利荷载的影响，梁段的基本情况如下表4-1所示。表4-1各梁段基本情况名称砼(m3)重量(吨)长度(m)高度(cm)底板厚(cm)腹板(cm)顶板(cm)1#块59.64149.135827050262#块56.52141.335426150263#块53.6134350656.550264#块50.88127.2347152.350265#块48.44121.1344048.350266#块53.64134.13.541044.740267#块50.92127.33.537840.840268#块48.48121.23

52、.535037.440269#块46.41163.532634.4402610#块50.84127.1430531.8402611#块48.96122.4428529.4402612#块47.32118.3427027.5402613#块46.52116.3425826.1402614#块45.92114.842522540264.1计算挂篮自重作用下前后支点反力4.1.1作用荷载前吊点承受1/2底篮自重4.3t，前提升系统4.6t，端模1.0t，张拉操作平台0.5t， 内模2外模5.4t，则前吊点的荷载为:P1=4.3+4.6+1.0+0.5+2+5.4=17.8t=178kN后吊点(主桁的

53、前支腿)承受1/2底篮自重4.3t，后提升系统6.1t，内模1.0t，外侧模板5.4t，前支腿0.46t，则后吊点的荷载为:P2=4.3+6.1+1.0+5.4+0.46=17.26t=172.6kN后支腿受力为P3=24.38kN,结构按平面模型进行计算，如图2-15所示。图2-15挂篮自重作用下主桁计算模型ANSYS计算结果:前支点反力为R = 620.0kNG)后支点反力为R2 = 167kN04.2混凝土作用下挂篮支点反力计算混凝土梁段作用下挂篮支点反力时，先按简支梁计算梁段混凝土在前后吊点 处产生的反力，然后再将此荷载加到主桁上进行计算支反力。例如1#梁段在简支梁 两端产生的反力如图

54、2-16所示，其它梁段依次类推。泥金EkN/mKI图2-15梁段混凝土作用下支反力计算简图 表4-2为各梁段荷载作用下简支梁支点反力。表4-2梁段自重作用下支点反力截面号截面面枳(m2)支反力(KN)120.2R1R2219.2900.4125636.1875318.3856.7813605.7188417.4815.8313576.4688516.6776.75549.25615.9742.2188525.2813714.2736.9736632.5764813.7677.1601592.2899913.1651.124568.2761012.6623.9819545.36811112.16

55、19.0528665.34721211.7595.9056641.69441311.4577.7417623.45831411.1562.7917607.20831510.94550.3189595.7611将挂篮在简支梁中产生的反力R1、R2分别加载主桁的后支点和前支点上，计算 简图如图2-16所示。图2-16梁段混凝土作用下计算简图 梁段作用下主桁前、后支点的反力如表4-3所示。表4-3荷载作用下挂篮前、后支点反力梁段号砼方量(m3)自重(kN)长度 (m)挂篮前支点 反力(kN)挂篮后支点 反力(kN)备注挂篮空载620.0-167.0自重159.1149132213.4-676.825

56、6.25141332106.9-644.38353.55134032005.6-613.26451127231910.3-584.31548.75121131826.3-558.81652.67513413.52042.5-672.95748.82512733.51899.5-630.1846.9121.23.51823.9-604.55944.97511603.51749.5-580.181049.4127141992.2-707.821147.6122441920.3-682.651246.2118341864.5-663.971345116341816.1-645.971444.08114841779.9-633.79注：挂篮前支点反力向上，前支点处箱梁受向下的压力；挂篮后支点反力向下， 后支点处箱梁受向上的拉力。