1、绵阳二环路三期绵盐、石马、青义大桥合同段青义涪江大桥现浇箱梁菱形挂篮计算书四川公路桥梁建设集团有限公司绵阳二环路三期绵盐、石马、青义大桥合同段项目经理部二一三年六月十七日1、挂篮概况四川绵阳青义涪江特大桥连续梁挂篮总体布置图如图1和图2所示。由于挂篮受力明确，底板纵梁为简支结构，荷载由前后下横梁承担，通过吊杆传递到主构架上，故不需要建立整体模型，本检算报告针对实际情况，针对各个构件建立计算模型进行检算。挂篮主要由三个系统组成：主桁承重系统、底篮和模板系统、走行系统。（1）主桁承重系统：主桁与前后横梁、行走装置、锚固装置、悬吊分配梁等。（2）底篮和模板系统：底篮、外模、内模、端模和工作平台等。（2、3）走行系统：行走滑轨、滑梁小车、后锚等。图1 挂篮侧面图图2 挂篮正面图2、检算依据（1） 青义涪江特大桥施工图（2） 公路桥涵施工规范JTJ2004（3） 钢结构设计规范GB50017-2003（4） 混凝土结构设计规范GB50010-20023、检算工况荷载组合为：混凝土自重+超载+动力附加荷载+人群机具荷载+挂篮自重+模板自重。3.1 检算工况 根据试算结果，1#块浇筑成型工况，为挂篮受力最不利荷载工况，所以本检算以1#块重量来进行挂篮结构件检算。根据设计图纸，1#块段最大长度为3.2m，最大梁高为8.76米，混凝土自重为82.75*2.65，该工况下验算挂篮底篮、后吊点系统、挂篮主桁3、及前吊点系统。此工况下后吊点系统受力最大。在该工况下验算挂篮行走系统及挂篮系统的稳定性。3.2 荷载组合荷载组合：1#梁段混凝土自重+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具荷载；荷载组合II：挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合用于挂篮承重系统强度和稳定性计算；荷载组合II用于挂篮行走计算。4、设计参数及荷载取值（1） 材料参数钢筋砼容重G砼=26.5kN/m3；弹性模量E钢=2.0105Mpa材料容许应力：Q235钢w=145 Mpa，=85 Mpa16Mn钢w=305 Mpa （2） 荷载系数超载系数为：K1=1.05；混凝土浇筑时的动力系数：K2=1.2；挂篮行走冲击系数：K3=1.3：挂4、篮行走时的安全系数为K4=1.2；施工活载考虑如下因素：1） 施工人员、施工料具、运输荷载，按2.0kN/m2计；2） 水平模板的砼振捣荷载，按2.0kN/m2计；3） 倾倒混凝土冲击荷载，按2.0kN/m2计。（3）挂篮自重挂篮按照不同的构件分别计入。（4）检算模型建立本检算采用Midas civil 2010进行整体建模分析，然后分部位对各杆件进行局部分析的方式进行说明：整体模型如下图示：图3 挂篮整体建模立体图5 底模系统检算底模纵梁为NH350*175*6*10型H型钢，腹板下设置5根，间距0.3米,其它底板下设5根间距为1.05m，经过分析,在浇筑1#块砼时底纵梁受到最不利荷载,所以5、采用在浇筑1#块混凝土的工况下对底模纵梁进行检算。5.1 腹板下纵梁腹板重量由5根NH350*175*6*10型H型钢纵梁承担荷载，1号块腹板厚度为0.75m，块段两侧梁高为8.76。则每根纵梁均布砼宽度为0.18m,则腹板下每道纵梁承受荷载：腹板处混凝土自重(线荷载)=0.1826.58.76*1.2=50.14kN/m；施工活荷载：=0.36.0=1.8 kN/m；底模（底板钢模取1.00 kN/m2）：=0.31.00=0.3kN/m；构件自重在程序中自动计入。荷载总计：=50.14+1.8+0.3=52.24kN/m。采用MIDAS计算结果如图3所示。图4 1号块施工阶段腹板下底纵梁计6、算结果（a） 变形图图5 1号块施工阶段腹板下底纵梁计算结果（b）剪力图图6 1号块施工阶段腹板下底纵梁计算结果（c）弯矩图图7 1号块施工阶段腹板下底纵梁计算结果（d）剪应力图图8 1号块施工阶段腹板下底纵梁计算结果（e）最大应力图最大弯曲应力：=143MPa=215MPa；最大剪应力：=33.9MPa=80MPa；最大变形：8.1mm=4200/400=10.5mm；1号块施工阶段腹板下底纵梁的弯曲应力、剪切应力及变形均满足要求。5.2底板下纵梁底板下普通纵梁NH350*175*6*10型H型钢间距按照1.05m计算，底板下纵梁承受底板混凝土自重及施工活载，承受荷载：底板混凝土自重=1.07、50.873*26.51.2=30.6kN/m；施工活荷载：=1.056.0=6.3kN/m；底模（底板钢模1.00 kN/m2）：=1.051.00=1.05kN/m；构件自重在程序中自动计入。荷载总计：=37.95 kN/m。由些可以看出，同种型号的工字钢，底板处受到的均面荷载小于腹板下工字钢，此处可以略去检算过程。根据以上检算结果推知，底板处纵梁能够满足最不利施工工况受力要求。6、下横梁检算6.1 前下横梁检算前下横梁采用Q235B的32组焊而成，在施工1号块时受力最大，腹板下每根纵梁向前下横梁传递的荷载为-81.2kN，在底板下纵梁向前下横梁传递的荷载为-44.3kN，采用MIDAS建8、模计算，前下横梁检算结果如图7所示。图9 1号块施工阶段前下横梁计算结果（a） 变形图图10 1号块施工阶段前下横梁计算结果（b） 剪力图图11 1号块施工阶段前下横梁计算结果（c） 弯矩图图12 1号块施工阶段前下横梁计算结果（d）剪应力图 图13 1号块施工阶段前下横梁计算结果（e）最大应力图最大弯曲应力：=109.9MPa=215MPa；最大剪应力：=34.1MPa=80MPa；最大变形：6.8mm=4800/400=12mm；6.2 后下横梁检算后下横梁采用Q235b的II45组焊而成，在施工1号块时受力最大，每根腹板下纵梁传递到后下横梁的荷载为-83kN，由底板下纵梁传递的荷载为-49、6kN，后下横梁计算结果如图8所示。计算结果如图8所示。图14 1号块施工阶段前下横梁计算结果（a） 变形图图15 1号块施工阶段前下横梁计算结果（b） 剪应力图图16 1号块施工阶段前下横梁计算结果（c） 剪力图图17 1号块施工阶段前下横梁计算结果（d）弯矩应力图图18 1号块施工阶段前下横梁计算结果（e） 弯矩图最大弯曲应力：=146MPa=215MPa；最大剪应力：=56.6MPa=80MPa；最大变形：16mm=8000/400=20mm；1号块施工阶段底板下前下横梁的弯曲应力、剪切应力及变形均满足要求。7、滑梁检算7.1 外滑梁外滑梁由内侧滑梁（232）和外侧辅梁（II18b）组成10、的检算分两种工况，第一种是承担外侧模板及翼缘板混凝土的自重；第二种工况是走行时，外滑梁需要承受底平台吊挂集中载和外侧模模板自重。检算如下：第一种工况，通过试算，在这种工况下，外侧滑梁受力最不利，在施工至4米节段时走行时，外侧滑受力最大，受力如下：荷载总计：=23.2kN/m。外滑梁外侧滑梁计算结果如图9所示。图19 1号块施工阶段外滑梁计算结果（a）变形图图20 1号块施工阶段外滑梁计算结果（b） 剪应力图图21 1号块施工阶段外滑梁计算结果（c）组合应力图最大弯曲应力：=133MPa=215MPa；最大剪应力：=14.8MPa=80MPa；最大变形：18.8mm=8000/40020mm；第11、二种工况是走行时，外滑梁32需要承受底平台吊挂集中载和外侧模模板自重。外梁在底平台吊挂集中荷载处在滑梁中部时最不利，集中荷载48KN,外侧模均布荷载为17KN/m计算结果如下：图22 1号块施工阶段外滑梁计算结果（a） 变形图图23 1号块施工阶段外滑梁计算结果（b） 剪应力图图24 1号块施工阶段外滑梁计算结果（c）组合应力图最大弯曲应力：=131MPa=215MPa；最大剪应力：=11MPa=80MPa；最大变形：16.2mm=8000/40020mm；综上,外滑梁强度满足要求！7.2 内滑梁内梁梁与外滑梁大小一样,采用两根32组焊而成，在浇筑4米长节段时受力更大，均布荷载为-53.16K12、N/m,侧计算结果见下图: 图25 1号块施工阶段内滑梁计算结果（a） 变形图图26 1号块施工阶段内滑梁计算结果（b） 剪应力图图27 1号块施工阶段内滑梁计算结果（c）组合应力图最大弯曲应力：=127MPa=215MPa；最大剪应力：=20.9MPa=80MPa；最大变形：8.2mm=8000/40020mm；所以内滑梁满足受力要求。8、前上横梁检算前上横梁采用Q235b的II56加强型叠合梁，支撑在主桁架上，承受由前下横梁、内外滑梁传递的竖向荷载，施工1号块时前上横梁受力较大，荷载如下：前下横梁外吊杆传递的竖向荷载：136KN；前下横梁内吊杆传递的竖向荷载：317KN；内滑梁传递的荷载：13、71kN；外滑梁传递的荷载：61.8kN和61.8kN。前上横梁计算结果如图11所示。图28 1号块施工阶段前上横梁计算结果（a） 变形图图29 1号块施工阶段前上横梁计算结果（b） 剪应力图图30 1号块施工阶段前上横梁计算结果（c） 弯曲应力图最大弯曲应力：=134MPa=215MPa；最大剪应力：=68MPa=80MPa；最大变形：15mm=7000/400=17.5mm；前上横梁强度满足要求！9、主构架检算9.1主桁杆件检算主构架承担前上横梁传递的竖向荷载，荷载值为570kN。主构架均由Q345b的（228b）组焊而成，计算结果如图12所示。图31 1号块施工阶段主桁计算结果（a） 变14、形图 图32 1号块施工阶段主桁计算结果（b） 轴力图图33 1号块施工阶段主桁计算结果（c） 剪应力图图34 1号块施工阶段主桁计算结果（d） 最大应力图图35 1号块施工阶段主桁计算结果（e） 支点反力图主桁最大弯曲应力：=123MPa=145MPa；最大剪应力：=5.4MPa=80MPa；最大变形：15.5mm2 挂篮灌注混凝土时的抗倾覆系数大于2。12、挂篮行走阶段抗倾覆验算12.1 倾覆力矩计算底模平台自重：=180kN内模自重：=40kN外模自重：=140kN菱形主桁架：=70kN风压：=0.5kN/m2，风载倾覆弯矩=5.605kNm。倾覆力矩：=2800kNm。后支座反力：=215、800/4=700kN走行倾覆力：=700kN12.2 走行抗倾覆检算走行系统为后钩轮滚动走行后钩系统为销轴结构, 为50铬销轴双剪结构容许剪应力能提供的抗倾覆力为: 3.14*25*25*325*4=2551KN；抗倾覆安全系数：=2551/700=3.62满足走行时的抗倾覆要求。13、销轴检算12.1主桁销轴检算主桁各杆件连接采用80铬销轴，根据主桁轴力图知：销轴最大受力为1138KN，销轴受双剪，所以销轴在最大轴力下的最大剪应力为：max=N/2A=113MPa=160MPa；销轴强度满足要求!12.2吊带销轴吊带销轴采用50铬销轴,根据后下横梁受力图知：销轴最大受力为455.5KN, 销轴受双剪，所以销轴在最大轴力下的最大剪应力为：max=N/2A=116MPa=160MPa；所以吊带销轴满足受力要求！14挂篮检算结论对青义涪江特大桥悬臂施工采用的挂篮进行了强度及刚度检算，得出如下结论：（1） 挂篮主桁架强度及刚度满足要求，可满足悬臂施工的需要；（2） 挂篮下后横梁满足强度及刚度要求；（3） 挂篮前下横梁及挂篮上横梁满足强度及刚度要求；（4） 挂篮后锚点锚固精轧螺纹钢筋满足强度要求；（5） 挂篮行走系统满足强度要求；（6） 挂篮浇筑混凝土时，后锚点及行走系统的抗倾覆系数均大于2，满足抗倾覆要求。