中铁16局菱形挂篮计算书

5
㎏
梁的支座反力
R=qc/2=6980
将 5 项化成集中荷载 P（假设纵
6
㎏
梁连成一体）
P=6980×2=13960
3.2.2.2 后托梁采用与前托梁相同的截面，强度和刚度校核与前托梁相似。
3.3 顶板内外纵梁、滑梁设计与计算
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2010 年 9 月
【中铁 16 局武冈城际铁路一分部】
前横梁
千斤顶
挂蓝模板设计方案
外模
内模 内纵梁
吊 带 均 Φ 32 精轧螺纹钢
外模支架 @1100 外纵梁
内模支架 调整机构
后托梁
普通纵梁 加强型纵梁
图 2 菱形桁架挂篮剖面图
前托梁
2.4 菱形挂篮的组成 挂篮主要由三个系统组成：主桁承重系统、底篮和模板系统、走行系统。 （1）主桁承重系统：主桁与前后横梁、行走装置、锚固装置、悬吊分配梁等。 （2）底篮和模板系统：底篮、外模、内模、端模和工作平台等。 （3）走行系统：行走滑轨、滑梁小车、后锚等。
L=2000mm
q=38N/㎜ c=400 ㎜
e=200 ㎜
d=1900 ㎜
3.2.1.3 前托梁的截面特性
槽钢双［32a 的截面特性： Wx＝923260.3 mm3 Ix＝147721652.5 mm4 3.2.1.4 前托梁强度校校
最大弯曲应力：σ=Mmax/（2Wx）＝6.82×107／923260.3＝73.8 N/mm2＜188.5N/mm2
Wx＝725000 mm3
Ix＝116000000 mm4
σ= Mmax/ Wx=66.6N/mm2＜188.5N/mm2
满足要求。
3.1.1.3 普通纵梁刚度计算
fmax＝qcl3（8-4γ2+γ3）／（384EI）＝4.3mm≤L／400＝11.4mm
其中 E=2.06×105N/mm2
由于实际使用时，槽钢是焊在 8mm 厚的面板上的，刚度比计算值要大，故满足要求。
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挂蓝模板设计方案
外纵梁设于腹板外侧的翼板下，用于承受翼板的重量，内纵梁设于腹板内侧的顶板下，用于承受腹
板
内侧顶板的重量，并将其传递与悬挂和锚固系统。
3.3.1 外纵梁计算
3.3.1.1 外纵梁的受力分析
箱梁节段翼板的最大重量乘 1.2 动载系数和 1.05 超载系数：
1 普通纵梁传给前托梁的荷载
kg
R =qc／2=3160
将 1 项化为作用于前托梁的均 2
布荷载（纵梁间距为 0.85m）
kg/m
3160/0.85=3717.6
3
前托梁自重
kg/m
86.2
4 作用于前托梁的均布荷载 q
kg/m
3717.6＋86.2=3803.8
腹板下方加强型纵梁传至前托
5
kg
梁的支座反力
P=6980×2=13960
3.2.1.2 前托梁强度的计算
对前托梁进行受力分析时，不考虑工作梁带来的荷载（很小），则前托梁受力示意图如图 6 所示。
跨中最大弯矩值：（忽略 P 反向力矩的作用）
Mmax＝ql2/8 ＝38×30002/8 ＝4.28×107 Nmm
P=1.4× 105 N q=38N/mm P=1.4× 105 N
Mmax＝qcl（2-γ）/8 ＝46.3×3015×4565×（2-0.66）/8
q=46.3N/mm
＝10.7×107Nmm
σ＝Mmax／Wx＝78.3 N/mm2＜188.5N/mm2
满足要求。 3.1.2.3 加强型纵梁（腹板正下方）刚度计算
钢材弹性模量 E=2.06×105 N/mm2 fmax＝qcl3（8-4γ2+γ3）／（384EI）
挂篮主桁架和前后横梁采用双 32b 槽钢组焊件，销子采用 45 号钢，纵梁、托梁也采用双 32b 槽钢组 焊件，外纵梁采用双 32a 槽钢组焊件，馁纵梁采用 28a 槽钢组焊件，所有型钢均为 Q235 钢。 2.5.3 各类荷载的选定
（1）悬臂浇筑砼结构最大重量 1079KN； （2）人群及机具荷载取 2.5 KPa； （3）风荷载取 800 Pa； （4）钢筋砼比重取值为 26KN／m3； （5）超载系数取 1.05； （6）新浇砼动力系数取 1.2； （7）挂篮行走时的冲击系数取 1.1； （8）抗倾覆稳定系数不小于 1.5； （9）钢材的应力： ①45 号钢容许剪切应力取 178 N/mm2。 ②Q235 钢容许弯曲应力取 1.3［σW］＝1.3×145=188.5 N/mm2。 ③钢材其他容许应力按《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86）表 1.2.5 规定值取。
a=500
c=3015 L=4565
图5
＝5 mm≤L／400＝11.4mm
由于实际使用时，工字钢焊有加强板，刚度比计算值要大，故满足要求。
3.2 前后托梁设计和计算
3.2.1 前托梁计算
前托梁接受普通纵梁和腹板下方加强型纵梁传递的荷载
3.2.1.1 前托梁受力分析
表 3 前托梁荷载分析表
项
目
5#块
第一三跨最大弯矩值：
Mmax＝Pab/L＋qce［d＋ce/（2L）］/L ＝1.4×105×1260×740/2000＋38
2000
3000 7000
2000
×400×200×（1900＋400×200/4000）/2000
图6
＝6.82×107 Nmm
其中 P=1.4×105N a=1260mm b=740 ㎜
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挂蓝模板设计方案
菱形桁架式挂篮设计方案（计算部分）
1.模板设计依据 该工程的敦柱模板设计是依据以下文件进行： 1.1 施工方提供的图纸; 1.2 《客运专线桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160） 1.3 《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001） 1.4 《碳素结构钢》（GB700-88） 1.5 《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002） 1.6 《钢结构设计规范》（GBJ17） 1.7 《全钢大模板应用技术规程》（DBJ01-89-2004） 1.8 《铁路组合钢模板技术规则》（TBJ212） 1.9 《机械设计手册》
千斤顶 前横梁40b工字钢
主桁架
吊带均Φ32精轧螺纹钢
外侧模
钢板滑靴
吊带均Φ25精轧螺纹钢 后锚固系统
滑轨
栏杆 底纵梁 前托梁
A2
A1 内外纵梁
A0
后托梁 图 1 菱形桁架挂篮装配图
B1
B2
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3.1.2 加强型纵梁设计和计算
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3.1.2.1 加强型纵梁（箱梁腹板下方）受力分析：
表 2 加强型纵梁荷载分析表
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挂蓝模板设计方案
（10）荷载组合：
①砼重+挂篮自重+人群机具+动力附加系数（强度、刚度）
②挂篮自重+冲击附加系数+风荷载
项
目
1
底模自重
㎏/m2
2
纵梁自重
㎏/m
3
底板砼理论重量
㎏/m2
4
单侧腹板重量
㎏/m2
（4）项×动载系数 1.2 5
×超载系数 1.05
㎏/m2
6
人群、机具荷载
㎏/m2
荷载取值 q（腹板下侧布置 2 条 7
纵梁，间距为 0.4 米）
㎏/m
挂蓝模板设计方案
5#块 100 115.4 0.625×2600×1.2×1.05=2047.5 （4.047-0.625）×2600=8897.2 11210.5 250 115.4+（100+2047.5+8897.2 +250）×0.4=4633.3
G1＝［（0.63＋0.217）×2.9/2］×3.0×2600×1.2×1.05
2.设计概况及总体构思 2.1 箱梁结构物参数
（1）悬臂浇筑砼箱梁分段长度为：3×3.0＋4×3.5 米，合拢段 2 米。悬臂浇筑砼结构最大重量 107.9 吨。
（2）箱梁底板宽 5.26～5.74 米，顶板宽 12.2 米。 （3）箱梁高度变化范围：2.89 米～4.49 米，中间按抛物线变化。 （4）挂篮的最大承载力不小于 175 吨，挂篮自重及全部的施工荷载不大于 40 吨。 2.2 挂篮的设计总体构思 （1）选用一种受力合理、安全可靠的轻型结构（菱形）作为挂篮承重主桁。 （2）挂篮用材利用国内生产主要的高强钢材，以便于加工。 （3）挂篮前移时尾部充分利用箱梁竖向预应力平衡倾覆力矩以取消平衡重。 （4）吊升系统采用Ⅳ级钢，使锚固、装拆方便、调整简单。 （5）模板采用整体大模板，通过内外纵梁与挂篮主桁同时移动就位。 2.3 通用的菱形挂篮的结构形式 挂篮的结构形式如图 1、图 2 所示：
q=20.95N/mm
=3.16×104N
Mmax =qcl（2-γ）/8
=0.125×20.95×3015×4565（2-3015/4565） =4.83×107Nmm 其中γ=c/l=3015/4565=0.66
a=500
c=3015 L=4565
a=1050
普通纵梁选用工字钢 32b，
图3
其截面特性为：
×超载系数 1.05
5
施工荷载
kg/m2
250
荷载取值 q 6
（纵梁间距为 0.85 米）
kg/m
（100+2047.5+250）×0.85 +57.7=2095.6
3.1.1.2 普通纵梁（箱梁两腹板中间段）强度计算
其主要承受底板的重量并传递与前后托梁（图 3 示） R =qc／2=20.95×3015/2
R=qc/2=6980
a=1050
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挂蓝模板设计方案
将 5 项化成集中荷载 P（假设纵
6
kg
梁连成一体）
满足要求。
3.2.1.5 前托梁刚度校校
钢材弹性模量 E=2.06×105 N/mm2
前托梁跨中的挠度：
fmax＝5ql4/（384EI） ＝5×38×30004/（384×2.06×105×147721652.5）
＝1.3 ㎜＜L/400=7.5 ㎜
满足要求
3.2.2 后托梁计算
3.2.2.1 后托梁受力分析
3.1.2.2 加强型纵梁（箱梁眼板正下方）强度计算
加强型纵梁与普通纵梁不同，还要承受底板和腹板的
重量并传递与前后托梁（图 4 所示），
其组合截面特性：
Wx＝1363762.9 mm3 Ix=218202063.3 mm4
其受力示意图如图 5 所示
图4
R =qc／2=46.3×3015/2
=6.98×104N
荷
载外，还承受腹板的荷载。
3.1.1 普通纵梁设计和计算
3.1.1.1 普通纵梁（箱梁两腹板中间段）受力分析
表 1 普通纵梁荷载分析表
项
目
5#块
1
底模自重
kg/m2
100
2
纵梁自重
kg/m
57.7
3
底板砼理论重量
kg/m2
0.625×2600=1625
底板砼理论重量×动载系数
4
1.2Baidu Nhomakorabea
kg/m2
2047.5
表 4 后托梁荷载分析表
项
目
5#块
1 普通纵梁传给后托梁的荷载
㎏
R =qc／2=3160
将 1 项化为作用于后托梁的均 2
布荷载（纵梁间距为 0.85m）
㎏/m
3160/0.85=3717.6
3
后托梁自重
㎏/m
86.2
4 作用于后托梁的均布荷载 q
㎏/m
3717.6＋86.2=3803.8
腹板下方加强型纵梁传至后托
（行走稳定）
3．承重结构设计和计算
承重结构设计内容有：内纵梁、底板纵梁和前、后托梁、顶板及翼板纵梁、吊带、后托梁锚杆与锚
梁、主桁架横梁、主桁架。
3.1 底板纵梁设计和计算
底板纵梁位于腹板和底板下主要承受底板和腹板的重量，纵梁根据它承受荷载的种类可分为普通型
和
加强型。普通型位于箱梁两腹板中间段，承受底板的荷载；加强型纵梁位于箱梁腹板下方除承受底板的
2.5 施工荷载分析： 2.5.1 荷载传递路径：
挂篮的设计顺序也是根据荷载的传递路径，一级一级的确定各级结构。先根据各自的荷载情况对内 滑梁、纵梁、前、后托梁、前横梁等杆件进行设计，再设计主桁架并校核其刚度、前端的下挠度和销接 的强度。随后再对锚固系统和走行系统进行设计。 2.5.2 挂篮结构材料