高速铁路连续梁挂篮设计计算书

48+80+48挂篮设计计算书

一、挂篮设计主要参数选取

1、挂篮结构型式

挂篮的主体结构为菱形桁架结构。每台挂篮有两片主桁架，主桁架除销子为40Cr 钢外，其余均由普通型钢及钢板组焊而成。该挂篮主要由三个系统组成，即主桁系统、底篮和模板系统、走行系统，除内模为钢木组合结构外，其余均为钢结构。

2、工程数量

制造4台挂篮，应用于济青高铁48m+80m+48m联系梁悬臂施工。

3、挂篮自重

（1）、挂篮桁架及附件—380KN/台；

（2）、挂篮模板（含内、外模板、底板钢模）重量—230KN/台；

（3）、精轧螺纹吊杆及其他锚固设备—20KN/台；

4、挂篮的主要性能参数

（1）适应最大梁段重量：1259KN；

（2）适应最大梁段长：4.0m；

（3）适应梁高的变化范围：3.6m～6.4m；

(7)挂篮自重(630KN)与最大梁段重量(1259KN)之比为0.5，小于设计要求的700KN。

5、主要材料

（1）钢板及型钢：采用Q235普通碳素结构钢，符合国家标准（GB/T709—1998）、（GB/T706—1988）和（GB/T707—1988）的有关规定。屈服强度为235MPa，设计弹性模量E=2.1×105MPa，[σ]=215MPa，[σw]=215MPa，[τ]=125MPa(注:钢材的容许应力按《钢结构设计规范(GB50017-2003)》选用)。

（2）直径32mm精轧螺纹粗钢筋：符合国家标准（GB/T20065—2006）的有关规定。屈服强度为930MPa，设计控制应力采用屈服强度的0.9倍，设计控制拉力673KN，设计弹性模量E=2.0×105MPa。相应锚具采用JLM型。

（3）销子：采用40Cr钢，符合国家标准（GB/T3077—1999）的有关规定。屈服强度]=785MPa，设计弹性模量E=2.1×105MPa，许用应力[σ]=[σ[σ

s

s]/1.5=785/1.5=523MPa,[τ]=[σ]/1.5/√3=302MPa(注:按<<机械设计手册>>选用)。（4）螺栓：采用钢结构用高强度大六角螺栓，符合国家标准（GB1228—84）的有关规定。

6、挂篮设计荷载

根据《有砟轨道预应力混凝土连续梁跨度：（48+80+48）m》计算各梁段的重量数据如下表所示：

梁体断面图

通过上表进行分析比较可知，浇筑混凝土时1＃梁段对前主吊杆产生的力最大，故确定1＃梁段工况荷载作为挂篮设计荷载。

二、挂篮设计计算

挂篮结构分析计算采用电算及理论公式相结合的方式。

（一）挂篮主桁架计算（浇注状态）

1、计算说明：该挂篮主桁架为销焊组合构造，每台挂篮由两片主桁架组装而成。在对主桁架进行强度计算时，考虑到两片主桁架的受力存在一定的不均匀性，采用不均匀系数1.2进行计算。但在变形计算时，不考虑不均匀系数，即按两片主桁架均匀受力计算。

2、计算图式：为简化计算，将结点均看作铰于一点的理想铰接点，单片主桁架计算图式简化后的计算模型如图1所示：

图中L

ab =4.5m, L

cd

=5.0m，L

ac

=5.7m，L

bc

=3.6m, L

bd

=5.8m。

图1 主桁架计算模型

3、杆件材料特性（查型钢截面特性表得知）：

杆件采用2×[32b，截面面积A=109.8（㎝2），X方向截面惯性矩I

X

=16113.5（㎝4），

Y方向截面惯性矩I

y

=5801（㎝4），

抗弯截面模量W

X

=1007.1（㎝3）。

4、荷载计算：

单片主桁架承受的荷载计算

每片主桁架前端悬臂(前上横梁支点)处承受竖向集中力P按以下公式计算:

P=G

1/4+kG

2

+G

3

/4

式中:

G

1

—每台挂篮模板重量和精轧螺纹吊杆及其他锚固设备重量；按挂蓝施工图纸计算：

G

1

=380KN+20KN=400KN；

G

2

—施工时梁段重量分配到每片主桁架上前支点的荷载值，以最大1#梁段重量为计算依据，因为只要此梁段符合要求，其余梁段均符合要求。

G

2

=1259KN/4=315KN；

k——荷载不均衡系数，取k=1.2；

G

3

——挂蓝施工荷载，主要包括人群荷载和小型机具(如混凝土振捣棒、滑轨等) 荷载，按梁段水平投影面积每平方米2.0KN计算:

G

3

=2.0×6.7×4=53.6KN；

将数据代入公式得:

P=G

1/4+kG

2

+G

3

/4=390/4+1.2×315+53.6/4=612.29KN,按650KN加载。

主桁架的受力简图如图2所示：

图2 主桁架受力简图

5、主桁架各杆件的内力计算：（计算结果由结构力学求解器得出）

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杆端 1 杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力(N) 剪力(N) 弯矩(N*m) 轴力(N) 剪力(N) 弯矩(N*m)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

1 -650000.000 0.00000000 0.00000000 -650000.000 0.00000000 0.00000000

2 919238.815 0.00000000 0.00000000 919238.815 0.00000000 0.00000000

3 -650000.000 0.00000000 0.00000000 -650000.000 0.00000000 0.00000000

4 650000.000 0.00000000 0.00000000 650000.000 0.00000000 0.00000000

5 -919238.815 0.00000000 0.00000000 -919238.815 0.00000000 0.00000000

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