挂篮受力验算书3.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流挂篮受力验算书3.精品文档.挂篮受力计算书一、计算依据1、干溪沟2号特大桥两阶段施工图设计2、结构力学、材料力学3、钢结构设计手册、钢结构及木结构设计规范4、公路桥涵施工技术规范、路桥施工计算手册（交通出版社）5、砼容重取2.6t/m3，模板外侧模、底模取100kg/m2，内模及端头模80kg/m2，涨模系数取1.05，冲击系数取1.1，底篮两侧操作平台人员及施工荷载取5KN/m2，其他操作平台人员及施工荷载取2KN/m2。6、A3钢许用拉应力和压应力取=140MPa，许用剪应力取=85MPa，销孔孔壁承压许用应力bs=210 MPa ；16Mn钢许用拉应力取=170MPa，销孔孔壁承压许用应力bs=300MPa；45#钢许用剪应力取=125MPa。二、挂篮底篮及吊带底篮承受重量为箱梁腹板、底板砼重量及底篮自重。1、纵梁验算纵梁布置示意图工况1（1#块）砼荷载：57.4m3×2.6t/m3×1.05×1.1=172.37t=1723.7KN。底模及端头模自重荷载：33.8m2×100kg/m2+6.11m2×80kg/m2=3868.8kg=38.7KN。砼荷载按0#断面面积进行荷载分配，腹板及底板断面面积总和为19.44m2；模板荷载按底板线性分配在纵梁上。a、号纵梁上的荷载腹板的断面面积为7.16m2，其砼及模板荷载为：1723.7KN×7.16/19.44+38.7KN×0.7/6.5=639.0KN。腹板下共有4.5片纵梁，每片号纵梁的荷载为：639KN/4.5=142KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为54.35KN、87.65KN。b、号纵梁上的荷载腹板与号纵梁间的断面面积为0.46m2，其砼及模板荷载为：1723.7KN×0.46/19.44+38.7KN×0.425/6.5=43.3KN。号纵梁上的荷载为：639KN×0.5/4.5+43.3KN/2=92.7KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为35.48KN、57.22KN。c、号纵梁上的荷载85cm长度范围的底板断面面积为0.84m2，其砼及模板荷载为：1723.7KN×0.84/19.44+38.7KN×0.85/6.5=79.5KN。号纵梁上的荷载为：43.3KN/2+79.5KN/2=61.4KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为23.5KN、37.9KN。d、号纵梁上的荷载为79.5KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为30.4KN、49.1KN。e、以荷载较大的号进行纵梁内力计算，荷载集度q=142KN/3m=47.33KN/m。荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN）N图（单位：KN）由计算所得I20a工字钢最大弯矩10.32KN·m，最大剪力32.33KN，1.25m杆长最大轴力-144.78KN，1.35m杆长最大轴力-141.97KN；8槽钢最大弯矩1.96KN·m，最大剪力4.25KN，最大拉力+169.01KN，1.43m杆长最大压力-72.93KN。结构最大竖向变形4mm。工况2（9#块）砼荷载：50.6m3×2.6t/m3×1.05×1.1=151.95t=1519.5KN。底模及端头模自重荷载：33.8m2×100kg/m2+4.26m2×80kg/m2=3720.8kg=37.2KN。砼荷载按8#断面面积进行荷载分配，腹板及底板断面面积总和为13.1m2；模板荷载按底板线性分配在纵梁上。a、号纵梁上的荷载腹板的断面面积为4.83m2，其砼及模板荷载为：1519.5KN×4.83/13.1+37.2KN×0.7/6.5=564.2KN。腹板下共有4.5片纵梁，每片号纵梁的荷载为：564.2KN/4.5=125.4KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为60.3KN、65.1KN。b、号纵梁上的荷载腹板与号纵梁间的断面面积为0.32m2，其砼及模板荷载为：1519.5KN×0.32/13.1+37.2KN×0.425/6.5=39.5KN。号纵梁上的荷载为：564.2KN×0.5/4.5+39.5KN/2=82.4KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为39.6KN、42.8KN。c、号纵梁上的荷载85cm长度范围的底板断面面积为0.56m2，其砼及模板荷载为：1519.5KN×0.56/13.1+37.2KN×0.85/6.5=69.8KN。号纵梁上的荷载为：39.5KN/2+69.8KN/2=54.7KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为26.3KN、28.4KN。d、号纵梁上的荷载为69.8KN。通过静力平衡法可计算得前、后下横梁上的集中力分别为33.6KN、36.2KN。e、以荷载较大的号进行纵梁内力计算，荷载集度q=125.4KN/4m=31.4KN/m。荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN）N图（单位：KN）由计算所得I20a工字钢最大弯矩7.4KN·m，最大剪力21.77KN，1.25m杆长最大轴力-109.97KN，1.35m杆长最大轴力-107.58KN；8槽钢最大弯矩1.27KN·m，最大剪力2.73KN，最大拉力+138.26KN，1.43m杆长最大压力-36.61KN。结构最大竖向变形3mm。纵梁验算通过两个工作状态对比，不难得出纵梁在工况1的情况下内力较大，故采用工况1的杆件内力进行纵梁的验算。a、上弦杆I20a工字钢验算查材料力学，得I20a工字钢d=7mm，A=35.5cm2，Ix=2370cm4，Wx=237cm3，ix=8.15cm，Ix：Sx=17.2cm，iy=2.12cm弯曲正应力：=140MPa剪应力：=85MPa压应力：查材料力学，得两端固定压杆的长度系数=0.5，以较小的回转半径iy计算柔度系数，故1=，2=通过查材料力学可得受压杆的稳定系数1=0.937，2=0.930。1=140MPa2=140MPab、下弦杆8槽钢计算查材料力学，8槽钢d=5mm，A=2×10.24cm2，Ix=2×101.3cm4，Wx=2×25.3cm3，ix=3.15cm，Iy=16.6cm4。Sx=2×43×40×20-（40-8）（43-5）× =29888mm3。弯曲正应力：=140MPa剪应力：=85MPa压应力：查材料力学，得两端固定压杆的长度系数=0.5，以较小的回转半径iy计算柔度系数，故=，通过查材料力学可得受压杆的稳定系数=0.932。=140MPa拉应力：=140MPa2、后下横梁验算荷载计算a、砼荷载：两个工作状态比较，在工况1下后下横梁所受砼荷载较大，故后下横梁的砼荷载采用工况1的参数。b、纵梁自重在后下横梁上的集中力为354kg/2=177kg=1.77KN号纵梁在后横梁上的集中力为87.65KN+1.77KN=89.42KN号纵梁在后横梁上的集中力为57.22KN+1.77KN=58.99KN号纵梁在后横梁上的集中力为37.9KN+1.77KN=39.67KN号纵梁在后横梁上的集中力为49.1KN+1.77KN=50.87KNc、两侧操作平台及施工荷载在前、后横梁上的集中力为5KN/m2×13.52m2/4=16.9KN。d、后下横梁及吊点自重5.4t，均匀分布在后下横梁上，荷载集度为：54KN/14.4m=3.7KN/m。e、后下横梁下操作平台2KN/m2×7.5=15KN，均匀分布在底板6.5m范围内的后下横梁上，荷载集度为15KN/6.5m=2.31KN/m。内力计算荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN）由计算得最大弯矩103.19KN·m，最大剪力277.68KN，最大竖向变形0.2mm。强度校核后下横梁由两根H型钢组成，H型钢截面尺寸如右图。A=2×20×2+56×2=192cm2； =96576cm4Wx= =1384cm3 弯曲正应力：剪应力：后吊带受力计算吊带所受的拉力在数值上等于相应支座的支座反力。采用结点平衡法，从后下横梁剪力图中可计算得支座反力即吊带所受拉力。a、内侧后吊带所受拉力F=F=277.68KN+154.93KN=432.61KN。 b、外侧后吊带所受拉力F=F=46.79KN+146.63KN=193.42KN。3、前下横梁验算荷载计算a、砼荷载：两个工作状态比较，在工况2下前下横梁所受砼荷载较大，故前下横梁的砼荷载采用工况2的参数。b、纵梁自重在前下横梁上的集中力为354kg/2=177kg=1.77KN号纵梁在后横梁上的集中力为60.3KN+1.77KN=62.07KN号纵梁在后横梁上的集中力为39.6KN+1.77KN=41.37KN号纵梁在后横梁上的集中力为26.3KN+1.77KN=28.07KN号纵梁在后横梁上的集中力为33.6KN+1.77KN=35.37KNc、两侧操作平台及施工荷载在前横梁上的集中力为16.9KN/m。d、横梁及吊点自重平均分配到横梁上的荷载集度q4=2.75KN/m。内力计算荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN） 由计算得最大弯矩84.55KN·m，最大剪力175.58KN，最大竖向变形0.2mm。强度校核查材料力学，得I45a工字钢的截面性质为：Wx=1430cm3，Ix：Sx=38.6cm，d=11.5mm。=140MPa=85MPa前吊带受力计算吊带所受的拉力在数值上等于相应支座的支座反力。采用结点平衡法，从前下横梁剪力图中可计算得支座反力即吊带所受拉力。a、外侧前吊带所受拉力F=F=22.4KN+164.85KN=187.25KN。b、内侧前吊带所受拉力F=F=175.58KN+75.53KN=251.11KN。三、吊带验算内侧后吊带：F=432.61KNF=（0.18-0.078）×0.04×170×103=693.6KN。 外侧后吊带：F=193.42KNF=（0.16-0.063）×0.02×170×103=329.8KN。外侧前吊带：F=187.25KNF=（0.16-0.063）×0.02×170×103=329.8KN。内侧前吊带：F=251.11KNF=（0.16-0.063）×0.04×170×103=659.6KN。四、滑梁1、内滑梁设计滑梁为一根I36a工字钢，取两吊点之间的部分并以19#块内顶板砼重量进行验算。内顶板砼在内滑梁上的荷载：F1=1.033m2×4m×2.6t/m3×1.05×1.1=12.41=124.1KN一根内滑梁承受内模架荷载：F2=6×（27.93kg/m×4.5m+12.32kg/m×4.6m）×0.5=547.07kg=5.5KN一根内滑梁承受内模荷载F3=2.9m×4.3m×80kg/m2=997.6kg=10KN内模架间距80cm，共6道，每道模架下滑梁所受集中力：F=（F1+F2+F3）/6=23.3KN内滑梁自重集度q=60kg/m=0.6KN/m荷载布置图M图（单位：KN·m） Q图（单位：KN·m）通过计算，最大弯矩100.67KN·m，最大剪力74.15KN，最大竖向变形8mm。查材料力学，得I36a工字钢截面性质：Wx=875cm3，Ix：Sx=30.7cm，d=10mm。=140MPa=85MPa采用静力平衡法可求得支座反力为74.15KN和68.77KN，即前吊杆受力为68.77KN。2、翼缘板模架吊梁翼缘板模架吊梁也采用I36a工字钢，因其受力与内滑梁的受力相仿，故在此不再对其进行强度验算，只简单的求出前吊杆所受的力，进行而进行下一步的前上横梁的验算。内、外两根吊梁按2：1的比例进行简单的荷载分配。翼缘板砼荷载：0.993m2×4m×26KN/m3×1.05×1.1=119.3KN；模板荷载：54.3m2×100kg/m2=5430kg=54.3KN模板架荷载：237.5m×12.37kg/m=2938kg=29.4KN吊梁自重：60kg/m×6m=360kg=3.6KN内吊梁吊带受力为：（119.3+54.3+29.4+3.6）××=68.8KN外吊梁吊带受力为：（119.3+54.3+29.4+3.6）××=34.4KN滑梁及吊梁吊带受力较底篮吊带小得多，故不再进行抗拉强度验算。五、前上横梁前上横梁2根I40a工字钢下面的桁架不参与内力计算。1、荷载计算内侧前吊带受力（含吊带自重）：251.11KN+9.24KN=260.35KN外侧前吊带受力（含吊带自重）：187.25KN+5.81KN=193.06KN内滑梁前吊杆受力：68.77KN内吊梁前吊杆受力：68.8KN外吊梁前吊杆受力：34.4KN前上横梁I40a工字钢及扁担梁、底座自重荷载集度2.59KN/m；前上横梁上操作平台及施工荷载集度2KN/m2×1.5m=3KN/m；下弦桁架自重荷载集度1.5KN/m，分布在横梁中间7.7m的范围。荷载布置图 2、内力计算M图（单位：KN·m） Q图（单位：KN）通过计算得I40a工字钢截面加强段最大弯矩421.52 KN· m，最大剪力349.68KN；其他未加强段最大弯矩132.85 KN· m，最大剪力按341.46KN计；外侧前吊带间最大竖向变形2mm，横梁两端竖向变形18mm。3、强度校核普通段查材料力学，得I40a工字钢截面性质：Wx=1090cm3，Ix：Sx=34.1cm，d=10.5mm。=140MPa=85MPa加强段 =34747cm4 =140MPa=85MPa4、支座反力计算采用结点平衡法，利用支座处剪力计算得支座反力。F=321.72KN+349.68KN=671.4KN六、主桁主桁受力模型如下：M图（单位：KN·m） Q图（单位：KN）通过计算主梁最大弯矩128.24KN·m，最大剪力25.15KN，最大轴力-646.74KN；立柱最大压力1306.16KN；斜拉带最大拉力923.64KN。前端最大竖向变形13mm。 N图（单位：KN）主梁验算查材料力学，得I50a工字钢Wx=2×1860cm3，Ix：Sx=42.8cm，d=12mm，ix=19.7cm，A=2×119cm2，Ix=2×46470cm4，Iy=1120cm4。Iy= 2（Iy+a2A）=2×（1120+16.42×119）=66252cm4弯曲正应力：=140MPa剪应力：=85MPa查材料力学，得两端铰支压杆的长度系数=1，故以较小的回转半径iy计算主梁的柔度系数，=，通过查材料力学可得主梁受压的稳定系数=0.7985。主梁压应力：=140MPa。立柱验算查材料力学，得I45a工字钢ix=17.7cm， Ix=2×32240cm4，Iy=855cm4，A=2×102cm2。Iy= 2（Iy+ a2A）=2×（855+16.42×102） =56578cm4两端铰支压杆的长度系数=1，故以较小的回转半径iy计算立柱的柔度系数，=，通过查材料力学可得主梁受压的稳定系数 =0.932。立柱压应力：=140MPa。斜拉带计算斜拉带横截面面积A=28×4=112cm2，斜拉带为16Mn钢，许用拉应力取170MPa。拉应力=采用结点平衡法，利用剪力和轴力可计算支座反力。前支点反力F=1306.16KN+25.151KN+24.661KN=1355.97KN；后锚点反力F=-923.64KN×sin45.6°-25.15KN=-685.07KN。六、后锚计算一套挂篮每侧采用6根25精轧螺纹钢筋，其屈服强度为880MPa，截面面积为490mm2，6根25精轧螺纹钢筋能承受拉力F=6×490×880=2587200N=2587.2KN651.6KN。满足要求。精轧螺纹钢筋长度按4m计，其伸长量，则由此引起的桁架前端竖向位移为。七、总沉降量计算 前吊带最大长度按13m进行计算，伸长量最大为3.8mm。通过各级结构变形的总体累计后总沉降量f=4+0.2+3.8+2+13+4.5=27.5mm。八、中横梁 1、荷载计算中横梁承受的荷载为挂篮行走时后下横梁上的荷载和翼缘模板、外侧模板及外模架自重荷载，由前面的计算可知：底篮纵梁自重在后下横梁上的荷载为1.77KN×16=28.32KN；后下横梁自重荷载为54KN；底模及端头模荷载为38.7KN；操作平台及施工荷载为16.9KN×4+15KN=82.6KN；翼缘模板及模架荷载为54.3KN+29.4KN+3.6KN×2=90.9KN；中横梁两端的所受底篮荷载为：（28.32+54+38.7+82.6）/2=101.81KN；中横梁两端的所受翼缘模板及模架荷载为：90.9KN/2=45.45KN；中横梁自重荷载为：2937kg/14.4m=204kg/m=2.04KN/m。2、内力计算中横梁为两片桁架，为简化计算，取一片桁架进行计算。 每片横梁荷载布置图M图（单位：KN·m）Q图（单位：KN）N图（单位：KN）由计算可得下弦杆I28a的最大弯矩25.23KN·m，最大剪力74.42KN，3.5m长杆件最大轴力-190.54KN；上弦杆件212.6槽钢最大弯矩2.58KN·m，最大剪力0.63KN，最大轴向拉力207.03KN，1.5m杆件最大轴向压力82.4KN。最大竖向变形13mm。3、强度校核下弦杆I28a工字钢查材料力学得I28a工字钢截面性质：A=55.45cm2，Ix=7114.14cm4，Wx=508.15cm3，ix=11.32cm，IxSx=24.62cm，iy=2.495cm，d=8.5mm。弯曲正应力：剪应力：两端固定压杆的长度系数=0.5，故以较小的回转半径iy计算柔度系数，=，通过查材料力学可得主梁受压的稳定系数 =0.751。压应力：=140MPa。上弦桁架查材料力学得12.6槽钢的截面性质：A=15.69cm2，Wx=62.137cm3，Ix=391.466cm4，ix=4.953cm， Iy1=37.99cm4，每延米重12.37kg。上弦杆件组合截面如图所示，其截面性质计算如下： 弯曲正应力：剪应力：轴向拉应力：两端固定压杆的长度系数=0.5，故以较小的回转半径iy计算柔度系数，=，通过查材料力学可得主梁受压的稳定系数 =0.94。轴向压应力：=140MPa。九、销子、吊带及斜拉带的剪切、挤压计算1、销子的剪切强度校核62mm吊带销子前吊带、外侧后吊带、行走吊带、滑梁吊带所受最大拉力为251.11KN，则62销子所受最大剪力Q=251.11KN/2=125.56KN，销子受剪面积为，故销子所受最大名义剪应力。77mm吊带销子内侧后吊带所受拉力为432.6KN，则77销子所受剪力Q=432.6KN/2=216.3KN，销子受剪面积为，故销子所受名义剪应力为165mm主桁销子斜拉带受最大拉力为923.64KN，则165销子受最大剪力Q=923.6KN/2=461.8KN，销子受剪面积为，故销子所受名义剪应力为120mm主桁销子立柱所受轴向压力为1306.16KN，4个受剪面，每个受剪面所受剪力Q=1306.16KN/4=326.54KN，每个受剪面面积为，故销子所受名义剪应力为。2、挤压强度校核由于45#钢的承压强度大于16Mn钢及A3钢，故以材质为16Mn钢的吊带、斜拉带及A3钢板进行挤压强度校核。吊带a、160mm×40mm吊带所受拉力即接触面上的挤压力为251.11KN，所用销子为62mm，销子孔壁挤压面面积，故b、160mm×20mm吊带所受最大拉力即接触面上的最大挤压力为193.42KN，所用销子为62mm，销子孔壁最小挤压面面积，故c、180mm×40mm吊带所受拉力即接触面上的挤压力为432.6KN，所用销子为77mm，销子孔壁挤压面面积，故d、斜拉带由于前、后斜拉带的挤压面面积相等，故以受力较大的后斜拉带进行挤压强度计算。每根后斜拉带所受轴向拉力即挤压面上的挤压力为923.64KN/2=461.82KN，销子直径为165mm，斜拉带销孔处钢板厚度为40mm，则销孔孔壁挤压面面积 ，故。e、主梁销孔A3钢板从挂篮设计图不难得出主梁前、后销孔钢板的挤压面面积均为，故以受较大挤压力923.64KN的后销孔孔壁进行挤压计算，则。f、立柱销孔A3钢板立柱上销孔孔壁挤压面面积为，立柱下销孔孔壁挤压面面积为，立柱底座销孔孔壁挤压面面积为。这三处销子受竖向力均为1306.16KN，故以挤压面面积较小的立柱下销孔孔壁进行挤压计算，则