钢挂篮计算书

菱形挂篮计算书
2018年8月
目录
一、计算简介 (1)
1.1 工程概况 (1)
1.2 计算内容 (2)
1.3 计算依据 (3)
1.4 计算参数 (3)
二、模板计算 (4)
2.1荷载分析........ . (4)
2.2结构计算模型
2.2.1 建立模型................................................................................................ (5)
2.2.2 荷载施加 (6)
2.3 结构计算 (7)
2.3.1 底模纵梁................................................................................................ (9)
2.3.2 前底横梁................................................................................................ (9)
2.3.3 后底横梁................................................................................................ (9)
2.3.4 外侧模工作吊梁................................................................................................ (9)
2.3.5 内侧模工作吊梁................................................................................................ (10)
2.3.6 顶横梁................................................................................................ (10)
2.3.7 主桁架................................................................................................ (12)
2.3.8 后锚计算................................................................................................ (13)
2.3.9 吊杆计算................................................................................................ (13)
三、结论 (14)
一、计算简介
1.1 工程概况
自行补充
本桥施工挂篮采用菱形挂篮，由主桁承重系、底篮、悬吊系统、锚固系统、行走系统、平台系统及模板系统等部分组成。

如图1和图2所示。

图1 挂篮立面图
图2 挂篮正面图
1.2 计算内容
为了保证挂篮施工期间的结构安全，确保挂篮的强度、刚度及稳定性满足施工要求，对本桥施工挂篮进行结构验算。

验算主要内容如下：
1）挂篮主桁在混凝土浇筑时的强度、刚度和稳定性；
2）挂篮底篮、悬吊系统和锚固系统在混凝土浇筑时的强度和刚度；
3）挂篮走行时后锚可靠性及结构的稳定性。

其中前两项和最后一项采用MIDAS/Civil软件建立空间杆系有限元模型进行分析，三、四项参考相应施工手册手算校核。

1.3 计算依据
⑴《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）
⑵《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）
⑶《路桥施工计算手册》
1.4 计算参数
1.4.1材料参数
挂篮主桁、前上横梁、后上横梁、前下横梁、后下横梁、下底纵梁、内滑梁等均采用
Q235B组合型钢，吊杆φ32精轧螺纹粗钢筋，销子采用40Cr钢，锚固构件采用φ32精轧螺纹粗钢筋。

表1 挂篮材料参数表
项目符号单位
钢材精轧螺纹
粗钢筋Q235B Q345 40Cr
弹性模量E MPa
2.06×105 2.06×105 2.06×1052.0×105泊松比ν-0.3 0.3 0.3 0.3
容重γ
kN/m378.5 78.5 78.5 78.5
容许应力轴向应力σMPa140 200 - 600 弯曲应力σMPa145 210 - - 剪应力τMPa85 120 220 - 提高系数k- 1.3 1.3 1.0 1.0
注：1、材料容许应力按规范取值，Q235和Q345 钢材分别对应A3和16Mn钢，40Cr钢和精轧螺纹粗钢筋的容许应力该规范未给出，按设计取值；2、根据规范第1.2.10条，临时结构容许应力应乘以提高系数k。

1.4.2荷载取值
挂篮结构验算考虑的主要荷载有：
①主梁混凝土容重：26kN/m3；
②混凝土超载（胀模）系数：1.05；
③人群及机具荷载：算直接支撑模板的梁时取1.5kPa；
④振捣混凝土产生的荷载：对水平面模板2.0kPa，对侧模4.0kPa；
⑤倾倒混凝土对侧模冲击产生的水平荷载取6.0kPa；
⑥挂篮走行冲击系数：1.1。

1.4.3其它
①悬臂浇筑混凝土最大重量348.9吨（6#块）；
②挂篮总重（包括箱梁内外模板及防护平台）：85吨；
③挂篮施工、行走时的抗倾覆稳定系数：≥2.0；
④自锚固系统安全系数：2.0；
⑤刚度限值：支撑模板的梁挠度为模板构件跨度的1/400。

二、模板计算
2.1 荷载分析
混凝土梁底板荷载主要是通过底篮纵梁（I40）作用在挂篮上作用在挂篮上，顶板荷载主要通过内滑梁作用在挂篮上，翼缘板荷载主要通过侧模滑梁作用在挂篮上，底部防护平台自重主要通过精轧螺纹钢筋直接作用在底篮前后底横梁上。

2.1.1 底篮普通纵梁处荷载分析
挂篮底模面板（其他构件重量已计）按3300kg考虑，底模面积6.7×4.8m2。

表2 底模纵梁荷载1
块件号项目
6#块（4250mm）
1 底模板自重kN/m
2 1.03
2 底板混凝土重量kN/m2 39
3 (2)项×涨模系数1.05kN/m2 40.95
4 施工荷载kN/m2 2.5
5 振捣荷载kN/m2 2
6 面荷载kN/m2 46.48 2.1.2 底篮腹板下纵梁处荷载分析
表3 底模纵梁荷载2
块件号项目
6#块（4250mm）
1 底模板自重kN/m
2 1.03
2 底板混凝土重量kN/m2 182
3 (2)项×涨模系数1.05kN/m2 191.1
4 施工荷载kN/m2 2.5
5 振捣荷载kN/m2 2
6 面荷载kN/m2 196.63
2.1.3 侧模纵梁荷载分析
浇注6#块时：
箱梁翼板的最大重量：G1=3.8×4.25×0.625×26×1.05=275.5kN
侧模板自重:G2=35kN
振捣荷载2kPa，施工荷载1.5kPa
转化为重量为:G3=(2+1.5)×4.25×3.8=56.53kN
侧模重量G1+G2+G3=367.03/2=188.01kN
2.1.4 内模托梁荷载分析
浇注6#块时：
箱梁顶部砼通过内模传给单条滑梁的最大荷载：
箱梁顶板的最大重量G1=6.8×4.25×26×1.05=788.97/2=394.5kN
振捣荷载2kPa，施工荷载1.5kPa
转化为重量为：G2=(2+1.5)×4.25×6.8=101.15/2=50.6kN
内模总重：G1+G2 =445.1kN
2.2 结构计算模型
2.2.1 建立模型
挂篮为菱形挂篮，菱形主桁杆由2[40b普通热轧槽钢组成的截面杆件构成，前横梁由2I40b普通热轧工字钢组成的截面杆件构成，底模前、后横梁由2I40a普通热轧工字钢组成的截面杆件构成，底模纵梁由I28a普通热轧工字钢组成，外模吊梁由双2[36b普通热轧槽钢组合截面构成，内模吊梁由2[36b普通热轧槽钢组成的截面杆件构成，吊杆采用φ32精轧螺纹钢。

主要结构计算模型如下：
图3 结构计算模型
2.2.2 荷载施加
由上面荷载计算可知：最大荷载发生在浇筑6#块，时，为了计算各个构件的最不利情况，在此计算时将底模、内外侧模发生的最大荷载作用于挂篮上。

1）腹板下的纵梁受力
面荷载为196.63kN/m2，工字钢顶宽0.12m，则每片承受的均布荷载为：q1=196.63*0.124=24.28KN/m；
底板下的纵梁承受面荷载46.48kN/m2，工字钢顶宽0.12m，每片承受的均布荷载：q2=46.48*0.124=5.58KN/m；
2）内滑梁
荷载为445.1kN，工字钢顶宽 4.75m，则每片承受的均布荷载为：q1=445.1/4.75=93.7KN/m；
3）外滑梁
荷载为188kN，工字钢顶宽 4.25m，则每片承受的均布荷载为：q1=188/4.25=44.2KN/m；
图4 荷载施加2.3 结构计算结果
2.3.1底模纵梁
图5 底模纵梁的正应力云图（MPa）
最大弯曲应力为94.1Mpa<210Mpa 底篮平台最大挠度为1.2mm,刚度满足要求。

2.3.2前底横梁
图6前下横梁正应力云图（MPa）
最大弯曲应力为192.6Mpa<210Mpa 满足要求！
2.3.3后底横梁
图7 后底横梁正应力云图（MPa）
最大弯曲应力为137.2Mpa<210Mpa 满足要求！
2.3.4外侧模工作吊梁
最大弯曲应力为58.1Mpa<210Mpa 满足要求！
2.3.5内侧模导梁
图9 内侧模导梁正应力云图（MPa）
最大弯曲应力为58.5Mpa<210Mpa 满足要求！
2.3.6顶横梁
横梁剪应力（单位:Mpa）
横梁弯应力（单位:Mpa）
横梁挠度（单位:mm）
图10顶横梁位移云图（mm）
最大弯曲应力为75.9Mpa<210Mpa 最大挠度变形为：7.9mm<8240/400=20.6mm 满足要求！
2.3.7主桁架
图18 主桁架正应力云图（MPa）
最大弯曲应力为69.1Mpa<210Mpa 满足要求！
2.3.8后锚计算
计算后可知：桁架后锚点受力为789.2Kn ，故浇注混凝土时挂篮后锚固最大力：F=789.2KN
Ф32精扎螺纹钢筋承载力为：
2
626
93010 3.143210[]747.644
D F KN πσ-⨯⨯⨯⨯=⨯==
单片菱形桁架后锚由3根Ф32精扎螺纹钢筋锚固，一根精扎螺纹钢筋的安全系数为：747.6
2.892789.23
n =
=>÷， 故挂篮抗倾覆可满足要求！
2.3.9吊杆计算
挂篮所有吊杆中前主吊杆的受力最大，且为408.2Kn，因此仅对其进行检算。

由前下横梁计算可知前吊杆的受力为：F=408.2 Kn
对应的主吊点采用Ф32精扎螺纹钢筋容许应力为747.6Kn>408.2Kn，可满足要求！三结论
基于前述计算，得到以下结论：
①挂篮主桁架，前横梁构件强度、刚度、整体稳定和局部稳定都能满足规
范设计要求。

②挂篮吊杆以及锚固系统验算表明，精轧螺纹钢吊杆以及后锚吊杆都能满
足规范设计要求。