挂篮设计计算书

州河特大桥72+128+72m连续刚构
挂篮设计计算书
设计：中铁二局
计算：
复核：
中铁建工集团州河特大桥项目经理部
二○一二年八月
一、设计依据
1、《州河特大桥72+128+72m 连续刚构图纸》；
2、《铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB10424-2010）》
3、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》
4、《钢结构设计规范(GBB50017-2003)》
5、《铁路混凝土结构耐久性设计规范（TB 10005-2010）》
6、《铁路工程土工试验规程（TB 10102-2010）》
二、工程概况
州河特大桥为72+128+72m 连续刚构，梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，分为3米、3.5米、4米。

箱梁顶板宽8.5m ，箱底宽6.1m 。

梁部预应力体系按纵、横、竖三向预应力体系设计，其中梁体腹板竖向预应力钢筋采用25mm 精轧螺纹钢筋（PSB830），其抗拉强度标准值830pk f M Pa ，钢筋锚下张拉控制力为664M P a 。

三、挂篮设计方案
挂篮主要由三角主桁架、底模平台、走行系统、内模、外模和操作平台等组成，挂篮总重约为
70t 。

三角主桁架纵梁采用2[40a 槽钢组成，立柱采用2[36a 槽钢组成，斜杆采用2根250×20mm 钢带组拼而成。

各杆件之间采用Φ100mm 的钢销和Φ28mm 螺栓联结；两片主桁架之间设置横向联结系进行连接。

底模平台由前后横梁、纵梁、模板等组成。

前后横梁采用2I56a 工字钢，底模纵梁采用I36a 工字钢；吊杆采用Φ32精轧螺纹钢筋，其抗拉标准值为830MPa 。

走行系统通过轨道支撑（轨道利用竖向预应力钢筋锚固），利用10t 链条葫芦拉动挂篮向前走行，走行轮反扣在轨道上翼缘位置。

锚固系统通过主桁后锚梁和锚杆锚固在翼板和顶板。

外模模板由面板（5毫米钢板）和[8槽钢组焊而成，内模模板采用P3015小块钢模板。

四、荷载取值
1、主梁容重按26.5kN/m 3
计算；
2、计算时以连续梁1#段：1534.9kN ；梁段长度3m ；
3、浇注砼时的动力附加系数：1.2；
4、挂篮空载走行时的冲击系数：1.3。

五、荷载分析
计算工况：
1、荷载组合Ⅰ 挂篮自重+砼自重+动力附加荷载+施工机具自重（计算强度）
2、荷载组合Ⅱ 挂篮自重+砼自重+施工机具自重（计算刚度）
3、荷载组合Ⅲ 挂篮自重+挂篮走行时冲击荷载+风荷载（计算走行）
六、钢材许用应力
按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86中规定的临时结构容许应力系数提高1.3取值。

Q235：16δ< []180Mpa σ= []110Mpa τ=
1640δ> []172M pa σ= []110Mpa τ=
Q345：16δ≤ []263.5M p a σ= []150Mpa τ= 1625δ> []245M pa σ= []150M p a τ= 3650δ> []225.5Mpa σ= []130Mpa τ= 45钢： []360M p a σ= []125M p a τ= 七、结构计算
1.梁段受力分析：
以1#梁段为例，梁段长3米，重量为1534.9kN 。

1.1荷载：
腹板：砼方量：16.47m 3；砼重量：1436.45g kN =； 砼线荷载：1641.84/q kN m =
底板：砼方量：11.84m 3
；砼重量：2313.76g kN =； 砼线荷载：266.2/q kN m =
顶板：砼方量：8.383m 3
；砼重量：3222.15g kN =；
翼板：砼方量：2.07m 3； 砼重量：454.85g kN =；
梁段总重量：1234221518.511534.9G g g g g kN kN =+++=≈
底模纵梁采用I36a 工字钢，在底板下布置16根纵梁，根据底模纵梁的位置，计算各纵梁的支反力，计算简图如下图：
1.2计算结果：
2.底模荷载分析： 2.1纵梁线荷载：
底模除前后横梁和纵梁自重直接计入模型外，其余各构件重量60kN 进行计算： 2.2内模荷载分析:
内模系统自重约为100kN, 顶板荷载222.15kN ，内模桁片为5片，单根内滑梁吊点荷载：
100+222.15
=
80.544
P kN =；
2.3外模荷载分析：
外模系统自重约为130kN 130kN,翼板荷载254.85=109.7kN ⨯，外模桁片为5片，外模系统采用单根外滑梁，外滑梁单根吊点荷载130+109.7
=59.9254
P kN =；
3.挂篮建模分析： 3.1挂篮模型：
3.2挂篮荷载： 3.2.1集中荷载：
3.2.2均布荷载：
4.计算结果：
5.挂篮位移分析
挂篮主桁架前端最大竖向位移为17mm，底模前吊杆位置最大竖向位移为24mm。

6.挂篮细部分析
6.1底模前后吊联结器钢销检算：
最大吊杆受力:max 178.5N kN = 6.1.1销钉挤压应力 3
178.5
10
72.0[300]
6240
j M P a M P a σ⨯=
=<⨯ 6.1.2销钉抗剪（45钢）
32
2
178.51031.6[125]60224
4
Q M Pa M Pa D
τππ⨯=
==<⨯⨯⨯
6.1.3弯应力：
3
178.5/210201785000M P L N mm =⨯=⨯⨯=⋅
3
178500084.236021205
32
M M
w M pa M Pa w
d
σπ
=
=
=
=<⨯
6.1.4吊杆检算：
吊杆最大荷载：178.5N kN =，考虑1.2的冲击荷载。

max 178.5 1.2214.2[560]N kN N kN =⨯=<=
安全系数：560 2.62214.2
k =
=>。

6.2三角主桁架支座反力： 6.3三角主桁架钢销检算：
6.3.1孔壁承压应力：
最大杆件轴力：760.4N kN = 3
760.410190.130010040
c c
N M Pa M Pa A σ⨯=
=
=<⨯
（注：柱头钢板用16Mn 钢，其容许承压应力为300MPa ） 6.3.2销子的剪应力：
32
2
760.41048.4[130]100
224
4
Q M Pa M Pa D
τππ⨯=
==<⨯⨯⨯
6.3.3节点销子的弯应力：
两边各取380.2kN,3
380.2100.027604000.M P L N mm =⨯=⨯⨯=
3
760400077.536098171.8
32
M M
w M pa M Pa w
d
σπ
=
=
=
=<⨯
7.挂篮抗倾覆计算：
7.1灌注混凝土时抗倾覆计算：
计算荷载按荷载组合I ，考虑1.2的冲击系数，后锚杆计算： 单根后锚杆最大荷载为：
120.4N kN =，考虑1.2的冲击荷载：max 120.4 1.2144.48[560]N kN N kN =⨯=<=。

安全系数：560 3.82144.48
k =
=>。

挂篮灌注混凝土时的抗倾覆系数大于2。

7.2挂篮走行时抗倾覆计算： 7.2.1抗倾覆力矩计算：
底模自重：1150g kN = 内模自重：2100g kN = 外模自重：3130g kN = 主桁架：4120g kN =
风压：2
0.5/kN m ω= 风载倾覆弯矩 5.605F M kN m =⋅
倾覆力矩M ：1234() 5.4 1.33515.6F M g g g g M kN m =+++⨯⨯+=⋅ 后支座反力R ：3515.6/5703.12R kN ==
走行抗倾覆力：703.12F kN =
7.2.1走行轮轴检算：
两根轨道共有16个轮，走行时按12轮同时受力进行检算，走行轮轴直径为φ60，材料：45钢调质钢。

轴受弯矩：3703.12/1210502929666.6M P L N mm =⨯=⨯⨯=⋅
3
3
3
602120532
32
D W cm ππ⋅⨯==
=
2929666.6138.2[360]21205
M M Pa M Pa W
σ=
=
=<
3
2
703.1241041227.6[125]60334
Q M Pa M Pa A
τπ⨯⨯=⋅==<⨯⨯
挂篮走行时抗倾覆系数：1360 2.62138.2
k ==>；2125 4.5227.6
k =
=>。

均满足要求。