1、成安渝高速公路四川段第I-1合同段沱江特大桥主桥箱梁挂篮计算书编制人： 复核人： 审核人： 中交二航局二公司二O一一年四月22目 录一、基本资料1二、主要计算依据2三、计算荷载及工况选取23.1 计算荷载23.2 工况选取3四、结构计算44.1 挂篮主桁44.2 栓孔及销子64.3 前后下横梁74.4 挂篮竖向变形134.5 前上横梁134.6 后上横梁154.7 底篮纵梁174.8 后锚验算204.9 滑船验算204.10 滑梁验算21五、小结22一、基本资料沱江特大桥桥梁采用上、下行分幅设计，全宽36.5m，单幅桥宽18m，两幅桥之间设有0.5m空隙。全桥跨径组成左幅：26*30+48+82、0*2+48+20m,桥梁全长1062m。桥梁起点桩号为K34+789，终点桩号为K35+853.5。主桥上部为48+80*2+48m四跨预应力混凝土变截面连续箱梁，单箱双室截面，梁底采用二次抛物线，箱梁高度从跨中为2.4米,至距主墩中心1.1米处按二次抛物线变化为4.8米.主桥箱梁在中主墩设置厚度为0.5米的双横隔板，边主墩设置厚度为2.2m的横隔梁,中跨跨中设置0.5米的跨中横隔板，边跨端部设置1.2米的横隔梁,其余部位不设置横隔板.主桥箱梁采用纵竖双向预应力体系。每墩挂篮悬浇节段共20个节，全桥共计120个节段，4个中跨合龙段，4个边跨合龙段，合龙段长度2米；4个边跨现浇段，长度6.9米3、。悬浇节段长度从3米变化到3.5米，最重节段为5#节段，混凝土方量为60.77方。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，除0#1#块采用支架现浇外，其余分10对梁段，均采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。箱梁纵向悬浇分段长度为（33m+73.5m）,箱梁墩顶现浇块件（即0、1号块）长度为11.0m，中跨合拢段长度为2.0m，边跨合拢段长度为2.0m，边跨现浇段长度为6.9m，悬臂浇筑梁段中最大重量为157.99T。本挂篮为三角形后支点式，共三桁，主要由三角形主桁、内、外模架及底篮等组成，挂篮总重为58.235t，详见设计图。二、主要计算依据1、 成安渝高速公路四川段（第A合同段）（K34+200K34、6+000）两阶段施工图设计（送审稿）2011.2。2 、钢结构设计规范（GB50017-2003）3、 公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）4、 公路桥涵设计通用规范（JTG D-60 2004）5、 公路施工手册 桥涵6、 简明施工手册三、计算荷载及工况选取3.1 计算荷载恒载考虑为箱梁自重、模板及各型钢自重，活荷载考虑为施工荷载。砼荷载：26kN/m3施工荷载：2.0kN/m2模板及各型钢自重：按实际重量计算工作条件：6级及以下风载3.2 工况选取沱江特大桥主桥箱梁浇筑分3m及3.5m段，工况选取如下：（1）待浇梁段混凝土自重根据施工图，各梁段控制混凝土自重如下表：梁段3m梁段5、3.5m梁段体积（m3）60.7460.77重量（t）157.93157.99梁段编号#（2）挂篮自重根据挂篮构造，整个挂篮（包括主桁系统、行走系统、锚固系统、模版系统、工作平台等等）总重为58.235t，在计算中取挂篮总重为59 t。其重心取在离挂篮前支点2.5米。（3）挂篮主桁前结点施工载荷G计算如计算简图3.2.1所示，取挂篮的一侧（即单桁，共三桁）进行计算。图3.2.1 单桁挂篮计算简图3.0m梁段：G=5932.54+157.933（0.5+32）4=38.61t3.5m梁段：G=5932.54+157.993（0.5+3.52）4=41.91tG控制值取G=41.91 t，即浇注梁6、段，浇筑长度为3.5米。四、结构计算4.1 挂篮主桁取挂篮主桁系统一侧为研究对象，计算简图如图4.1图4.1.1 单桁挂篮计算简图主梁为2I32，立柱为225，前后斜拉杆为12180的双钢板，查相关力学参数见下表：材料规格Q235截面积（cm2）单位重量(kg/m)惯性距(cm4)截面模数(cm3)回转半径(cm)I326752.71108069212.82534.927.533702709.821218021.616.992.5924.320.35后锚受力：R1=41.919.844.5=365.1KN前支点受力：R2=R1+G=365.1+41.919.8=775.8KN 前斜拉杆受力：N7、=41.919.853=684.53KN后斜拉杆受力：主梁受力：立柱受力：立柱、主梁及前、后斜拉杆材质为Q235，其容许应力160MPa，由上述计算可知：强度满足要求。其中主梁与立柱为压杆，且均属b类界面，主梁计算长度取为：，查表得：稳定系数为0.977，则验算稳定时的允许应力：立柱计算长度取为：，查表得：稳定系数为0.982，则验算稳定时的允许应力：压杆稳定性满足要求。4.2 栓孔及销子销子直径d=60 mm，截面积F2827 mm2前斜拉杆：剪力Q235拉杆局部加强后板厚：则：销子剪应力：局部挤压应力： 后斜拉杆：剪力Q345235拉杆局部加强后板厚：则：销子剪应力：局部挤压应力： 立柱：8、剪力Q235压杆局部加强后板厚：则：销子剪应力：局部挤压应力： 40Cr屈服强度fy500MPa，材料分项系数取1.11，荷载分项系数取1.35，剪切换算系数取0.58，则允许剪应力满足要求。Q235局部承压（类孔）强度设计值fc450MPa，荷载分项系数取1.35，则允许挤压应力局部承压均满足要求。4.3 前后下横梁前后下横梁主要受力包括：砼重量、施工荷载、纵梁自重、模板重量及横梁自重。前下横梁为2I40，后下横梁为2I45，其相应力学参数见下表：材料规格Q235截面积（cm2）单位重量(kg/m)惯性距(cm4)截面模数(cm3)静矩(cm3)I4086.167.62172010906319、.2I4510280.4322401430836.4前下横梁计算简图如图4.3.14.3.4。图 4.3.1 前下横梁砼荷载计算简图图 4.3.2 前下横梁施工及自重荷计算简图图 4.3.3 前下横梁纵梁荷载计算简图图 4.3.4 前下横梁模板荷载计算简图荷载计算：将吊杆受力模拟成弹性支座，吊杆直径为32mm，面积A=804.25 mm2吊杆长度取l为5.75米，刚度K为：利用SM solver建模计算，其内力分布如图4.3.5、4.3.6。图4.3.5 前下横梁弯矩示意图图4.3.6 前下横梁剪力示意图最大弯矩：，最大剪力：吊杆拉力（从左到右）为：； 弯曲应力:剪切应力:吊杆应力：后下横梁计10、算简图如图4.3.84.3.11。图 4.3.8 后下横梁砼荷载计算简图图 4.3.9 后下横梁施工及自重荷计算简图图 4.3.10 后下横梁纵梁荷载计算简图图 4.3.11 后下横梁模板荷载计算简图荷载计算：将吊杆受力模拟成弹性支座，吊杆直径为32mm，面积A=804.25 mm2两边上吊杆长度取L为4.5米，中间四根吊杆长度取L为1.2米刚度K为：建模计算，其内力分布如图4.3.12、4.3.13。4.3.12后下横梁弯矩示意图4.3.13后下横梁弯矩示意图最大弯矩：M=43.62KN.M，最大剪力：F=89.75KN吊杆拉力（从左到右）为：T1=106.52KN;T2=97KN;T3=111、45.21KN;T4=143.61KN;T5=105.55KN;T6=105.91KN 弯曲应力:剪切应力:最大组合应力为：15.25MPa吊杆应力：满足设计及规范要求4.4 挂篮竖向变形挂篮竖向变形主要包括挂篮主桁受新浇砼作用下的竖向变形及挂篮底篮前吊杆的伸长量。在图4.1.1中取G为新浇砼（#段）重量49.91T。前斜拉杆受力：后斜拉杆受力：主梁受力：立柱受力：挂篮主桁竖向变形f1:由图乘法，在荷载G作用下主桁竖向变形为： 挂篮底篮前吊杆计算长度取L=5.75m；吊杆活荷载P=186.76KN；吊杆截面面积A=3.22/4=8.04cm2挂篮底篮前吊杆伸长量：挂篮竖向变形总和：4.5 前上12、横梁前上横梁由2I40组成，主要受吊杆传力，其计算简图如图4.5.1。I40其相应力学参数见下表：材料规格Q235截面积（cm2）单位重量(kg/m)惯性距(cm4)截面模数(cm3)静矩(cm3)I4086.167.6217201090631.2前上横梁受力示意图由前面计算结果可得：；由挂篮设计图可知：内模架重为：外模架重为：计算得：横梁最大弯矩：;最大剪力：支座反力（从左到右）：；横梁内为分布见图4.5.24.5.3。图4.5.2 前上横梁弯矩示意图图4.5.3 前上横梁剪力示意图弯曲应力:剪应力： 前上横梁最大组合应力为：63.48MPa。4.6 后上横梁后上横梁与主梁立柱形成一桁架结构13、，在挂篮行走过程中确保主桁稳定性及承受底篮重量，其计算模型简化为图4.6.1 材料规格Q235截面积（cm2）单位重量(kg/m)惯性距(cm4)截面模数(cm3)静矩(cm3)12.615.712.439162.136.41621.917.286610863.92534.927.53370270157.8图4.6.1后上横梁计算简图由挂篮设计图可得： 计算得：12.6最大轴力为： 16最大轴力为： 25最大轴力为：图4.6.2后上横梁轴力示意图轴应力: 12.6最大轴力为： 16最大轴力为： 25最大轴力为：4.7 底篮纵梁底篮纵梁由I32及I25组成，其计算简图如图4.7.1。q1为I3214、的砼荷载，q2为I25的砼荷载，另计的施工荷载。图 4.7.1 底篮纵梁计算简图I32施工荷载：I25施工荷载：建模计算，其内力分布图如下：工25弯矩示意图剪力示意图工32a：弯矩示意图剪力示意图I32最大弯矩：；最大剪力：I25最大弯矩：；最大剪力：I32及I25其相应力学参数见下表：材料规格Q235截面积（cm2）单位重量(kg/m)惯性距(cm4)截面模数(cm3)静矩(cm3)I326752.711080692400.5I2548.538.15020402230.7I32弯曲应力:剪应力： I25弯曲应力:剪应力： 底篮纵梁满足设计及规范要求。4.8 后锚验算后锚为4根32的精扎螺纹钢15、，截面面积：A=804.2mm2后锚受力应力：满足设计及规范要求。4.9 滑船验算滑船支点总压力674.55KN，由D60的40Cr销子，截面面积A=2827mm2销子剪切应力：销孔壁厚：则：局部承压：Q235局部承压（类孔）强度设计值fc450MPa，荷载分项系数取1.35，则允许挤压应力满足设计及规范要求。4.10 滑梁验算内滑梁为I25，计算考虑自重、施工荷载： 砼荷载：内模架重量：外滑梁为I25计算考虑自重、施工荷载： 砼荷载：外模架重量：I25其相应力学参数见下表：材料规格Q235截面积（cm2）单位重量(kg/m)惯性距(cm4)截面模数(cm3)静矩(cm3)I2548.538.15020402230.7建模计算，其内力分布图如下:图 4.9.1 内外滑梁弯矩示意图图 4.9.2 内外滑梁剪力示意图内滑梁最大弯矩为：，最大剪力：弯曲应力:剪应力： 外滑梁最大弯矩为：，最大剪力：弯曲应力:剪应力： 满足设计及规范要求。五、小结本挂篮设计总重为60T，在最不利施工工况（浇筑#节段）下，其强度、刚度等均满足设计及规范要求。