挂篮设计计算书(详细)

0.90 14.10 22.70 2.30 34.40 41.1 88.3
工况四(仅列出最不利杆件受力)
弯矩（t.m）
剪力 (t)
轴力 (t)
36.3 36.6
20.2 10.9
21.4 43.1
挂篮变形
浇注混凝土时,挂蓝最大变形为 52mm(向下),出现在前下横梁跨 中,可通过调节吊带来调整变形。
挂篮设计计算书
一、工程概况：
XX 主桥为（30m+50m+30m）三跨预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长 110m。
本桥桥面全宽 26m，分两幅，中央分隔带 2 米，每幅桥采用单箱单室断面， 箱梁顶板宽 12.65 米，底板宽 7.0 米，箱梁顶面设 2%单项横坡。墩顶 0 号梁 段长 10.0 米，四个“T 构”的悬臂各分为 5 对梁段，累计悬臂总长 76 米。
五、挂蓝计算：
5.1、下纵梁线性荷载
箱梁断面砼分块图示如下：
A
C
B
C
A B
荷载计算表（不考虑桥面 2%坡度，按较高一侧计算）
构件名称
各砼区域下构件数量
构件所在砼区域编号
每个构件
工况一 从属宽度
m
砼荷 载
Biblioteka Baidu
(3.5m 长)
从属面积 m2
加载长度
m
线荷载
t/m
下纵梁 A 2 A
1.41
1.10
3.50
1.46
159.35 170
23.8
100
160.67 170 22.858 100
161.96 170 17.312 100
133.23 170 12.651 100
146.29 170 14.316 100
抗拉σ [σ] 承压σ [σ]
27 4.21
0
27 66.01
0
106.2 27
7
0
折算应力 σ
128.73 173.14 298.01 104.64 123.11 164.60 165.47 164.72 135.02 148.38 销轴抗剪
（3）吊杆及锚筋计算
抗拉计算 N
A （4）刚度计算说明
本计算按荷载组合Ⅰ计算，此计算偏于安全。 在浇注混凝土状态时，计算模型中挂蓝整体变形最大位置一般在前上横梁的 跨中位置。在现场施工此计算节段， 调整下平台标高时，可适当进行预抬高。 在挂蓝空载走行时，计算模型中挂蓝整体变形最大位置一般在后下横梁的跨 中位置。就单根构件来说，所查结果均满足要求（一般简支梁结构变形不超过
4.4、挂篮结构材料
挂蓝除主桁架为 16Mn 钢、吊杆、锚筋为精轧螺纹钢筋外，销子材料为 45 号钢，其余材料一般为 A3 钢。
4.5、设计依据
1、《钢结构设计规范》（GB 50017－2003） 2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000）
3、《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86） 4、上洞高架桥主桥设计图纸 5、《装配式公路钢桥多用途使用手册》
剪力
b
IX
IY
Wx
Wy
ix
iy
Sx
L
φ 弯矩（t.m）
(t)
793.2 51.2 158.8 188 3.9453 1.002
70 0.809
99 12.8 24.8 4.9 3.21 1.18
89 0.66
99 12.8 24.8 4.9 3.21 1.18
63 0.818
2
16288
1018
605
6
级风力时，风速约
13.8m/s，K1=0.9，K2=1.0，K3
=1.0，W0

V2 1.6
W
K1K 2K 3W0
0.9 1.0 1.0 13.82 1.6
107Pa
1、挂蓝工作状态时侧向风荷载
挂篮上部结构侧向的受风面积按12.0 1.5 0.5 9.0m2 计，下部结构侧向的
承
载
能
力
为
：
[N ] ( A1[ 1 ] A2[ 2 ]) 0.818 (9.51 270 25.49 170) 102 56.45t , 满 足 受
力要求。
（2）挂蓝前上横梁、前下横梁、后上横梁、后下横梁计算
梁体按受弯构件进行计算
抗弯强度验算： M x
4.3、荷载组合：
1、荷载组合Ⅰ：混凝土重量+冲击附加荷载+挂篮自重+人群和施工机具 重；
2、荷载组合Ⅱ：混凝土重量+挂篮自重 3、荷载组合Ⅲ：混凝土重量+挂篮自重+人群和施工机具重； 4、荷载组合Ⅳ：挂篮自重+走行动力附加荷载； 一般情况下，荷载组合Ⅰ～Ⅱ用于挂篮主承重系统强度和稳定性计算； 荷载组Ⅲ用于刚度计算，荷载组合Ⅳ用于挂篮空载走行验算。 本挂蓝强度、稳定性和刚度验算均按荷载组合Ⅰ来计算（由于挂蓝浇注状 态时，风荷载对其影响较小，荷载组合Ⅰ为不利）。荷载组合Ⅳ用于挂篮空载走 行验算。
受风面积按 4.2 3.2 13.44m2 计
上部结构： P上 AW 9.0 0.107 0.96KN 下部结构： P下 AW 13.44 0.107 1.44KN
2、挂蓝工作状态时竖向风荷载
挂篮受风面积按12.65 4.5 56.9m2 计，
P AW 56.9 0.107 6.1KN
挂蓝计算表(一)
工况二
轴力 (t) 65.6 16.5 28.3
0.70 13.90 22.60 2.20 34.60 40.6 87.3
弯矩（t.m）
7.4 11.4 8.5 17.1 6.2 4.3 5.2
剪力(t)
23.4 15.7 9.2 18.8 5.2 3.6 4.3
轴力(t) 64.9 16.5 28.4
3、 表格说明
（1）贝雷片桁架杆件计算 贝雷片桁架杆按轴心受压或轴心受拉杆件计算
强度验算： N
An
稳定性验算： N （一般由此验算控制）
A 贝雷片桁架在横桥向一般布置两片，两片间设置连接。桁架杆件一般为格 构式双肢组合构件，构件计算长度取构件的几何长度（节点中心间距离），构件 长细比按规范中规定计算，稳定系数根据构件长细比、钢材屈服强度和截面分类 查表取得。 从表 2 中可知，竖杆最大压力达到 28.4t，最大压力在前支座处。因此 该处的贝雷片竖杆须加固，在该处加上 2[10（Q235b 材质）。加固后的竖杆
xWnx
抗剪强度验算： VS
It w
折算应力： 2 3 2
挂蓝下纵梁上布置底模板，前上横梁、前下横梁、后上横梁、后下横梁受 压翼缘的自由长度与其宽度之比均满足规范中规定限值，所以在本挂蓝计算中未 计算梁体构件的整体稳定。 为满足局部稳定要求，在梁的支座处及集中荷载比 较大的地方均设置了支承加劲肋。
2x2[10 ][a=80 I8 I8
2[32b 2[32b 2I40b 2I40b 2[20b 2[20b 2[20b
□140x24
□140x24
□140x24
截面面积 (cm2) 50.96 9.53 9.53 110.2 110.2 188.2 188.2 65.6 65.6 65.6
截面
最不利受力
4、挂蓝质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在 0.3-0.5G，挂蓝总重控 制在设计限重之内。
4.2、荷载说明：
1、混凝土自重：取 26.5KN/m3 ,并考虑 1.05 的增大系数； 2、浇筑砼时的冲击系数 1.1； 3、施工荷载：2.0KN/m2； 4、模板及支架荷载：内模及底模 1.5KN/m2，外模及排架 4.0KN/m2； 5、挂篮主桁、上下横梁及下纵梁自重按均布力加在各自构件上计算； 6、挂篮走行时的动力系数取 1.2。
7.4
23.4
2
16288
1018
605
11.4
15.9
2.5 45560
2278
1342
36.3
20.2
2.5 45560
2278
1342
36.6
19.4
1.8 3828
383
229.4
6.2
5.2
1.8 3828
383
229.4
5.1
3.8
1.8 3828
383
229.4
5.6
4.3
b
a
φ
21.36
三、计算工况：
节段施工一般分为以下步骤： ①挂篮空载走行就位。 ②立模。③绑扎钢筋 并浇注混凝土。④混凝土养生达到设计强度后，按设计顺序张拉预应力钢筋或钢 束，拆模。步骤①和步骤③为施工最不利， 故根据设计图的要求及挂蓝的施工 工序，挂篮计算共分以下 3 个计算工况：
工况 1，施工 2#节段时，梁长 L=3.5m，砼重 900KN； 工况 2，施工 4#节段时，梁长 L=4.0m，砼重 950KN； 工况 3，挂篮走行，挂篮只承受模板及施工荷载。
浇注混凝土时,挂蓝最大变形为 51mm(向 下),出现在前下横梁跨中,可通过调节吊
带来调整变形。
走行时,挂蓝最大变形为 70mm(向下),出 现在后下横梁跨中。
挂蓝强度检算
构件
贝雷片桁 架
弦杆+加强弦杆 斜杆 竖杆
前上横梁
前下横梁
后上横梁
后下横梁
下纵梁 A
下纵梁 B
下纵梁 C
前吊带一 前吊带二 前吊带三
本次设计的挂篮为全新设计，承受荷载 100KN，最大节段长度 4.0m，共 计有 4 套 8 个头。
二、挂蓝主要组成结构：
1、主桁系统：横向由两片贝雷片组成一片主桁，一个头共两片主桁组成； 2、前、后上横梁：由型钢和钢板构成。 3、内、外模系统：由内、外模板及其支架组成； 4、底模平台及其吊挂系统：由前下横梁、后下横梁、纵梁和底模组成的底 模平台和其前、后吊挂锚固系统组成； 5、平衡及锚固系统：由锚固构件、滚轴等组成，以便挂篮在灌注砼和空载 行走时，具有必要的稳定性。 7、走行系统：由 P43 轨道、锚固构件及预埋件组成。 具体请详见挂蓝总布置图
50
21.36
50
21.36
50
轴力 (t) 65.6 16.5 28.4
0.9 14.1 22.7
应力表(MPa)
正应力 σ
[σ]
剪应力 τ
[τ]
128.73 270
125
173.14 270
125
298.01 270
125
72.69 170 43.458 100
111.98 170 29.529 100
L/400）。
件
弦杆 贝雷片桁架 斜杆
竖杆 前上横梁 前下横梁 后上横梁 后下横梁 下纵梁 A 下纵梁 B 下纵梁 C 前吊带一 前吊带二 前吊带三 后长吊带 后短吊带 后锚固（或后支座） 前支座
工况一
弯矩（t.m）
剪力 (t)
6.9 11.4
8 16.8
6 5.1 5.6
23.3 15.9 8.7 19.4 4.6 3.8 4.3
τ
结果
[σ]
270
满足要求
270
满足要求
270 不满足，重选
170
满足要求
170
满足要求
170
满足要求
0.27
1.65 4.00 1.46 0.05 0.04 0.09
0.77
3.79 4.00 1.44 0.15 0.31 0.46
5.2、风荷载
本挂蓝在小于六级风时，可进行正常工作，当外界风力在六级以上时，挂 蓝需做好防风措施，安装好滑道锚固、后锚固及后短吊带等挂蓝固定设施，在必 要时可拉设缆风。所以挂蓝浇注混凝土状态及挂蓝走行状态均按最大六级风计 算。
风荷载可按每种工况的荷载组合加载。
5.3、建模计算
采用 SAP2000 有限元分析软件对挂篮结构进行建模、约束边界条件、加
载。
挂篮悬浇时模型
5.4、计算结果及结果分析 1、内力图（以第二种工况荷载组合Ⅰ示出） 轴力图
弯矩图 剪力图
2、内力表及内力结果分析表
所有工况，其计算结果均由 SAP2000 得出，并在 EXCELL 中做出结果分 析，形成表格形式，分析结果见表一、受力计算结果表，表二、内力分析结果表
四、设计相关说明：
4.1、设计相关参数
1、材料容重： 钢筋混凝土 26.5kN／m3，钢材 78.5kN／m3
2、材料的弹性模量： Q235 钢材 2.1×105 MPa； Q345 钢材 2.1×105 MPa； 精轧螺纹钢筋 2.0×105 MPa；
3、本设计容许应力 Q235 钢 ［σ］=170MPa ［τ］=100MPa 节点销子的孔壁承压容许应力［σbs ］=210MPa Q345 钢 ［σ］=270MPa ［τ］=120MPa 节点销子的孔壁承压容许应力［σbs ］=300MPa 45 号钢 ［σ］=210MPa ［τ］=125MPa 精轧螺纹钢筋按现场提供的钢筋容许应力计：本挂蓝［σ］=785MPa
下纵梁 B 3 B
0.27
2.08
3.50
1.83
下纵梁 C 7 C
0.77
4.35
3.50
1.65
每个构件
工况二 从属宽度
m
(4.0m 从属面积
长)
m2
加载长度
m
线荷载
t/m
施工线荷载(t/m)
模板线荷载(t/m)
施工+模板荷载 t/m)作用长
度 4.2m
1.41
1.10 4.00 1.46 0.28 0.57 0.85