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1、 橋 梁 工 程三角形掛籃設計計算書年月日目 錄一、設計計算說明31.1 設計依據31.2 工程概況(待修改)41.3 掛籃設計41.3.1 主要技術參數41.3.2 掛籃構造41.3.3 掛籃計算對象的確定5二、掛籃設計荷載（3m節段）52.1 截面各部位與掛籃各構件荷載的對應關系52.2 箱梁自重荷載計算62.3 模板及人員、機械荷載7三、外模滑梁計算（3m節段）83.1 荷載組合83.2 外模滑梁計算93.2.1 內力及約束反力計算93.2.2 截面初選93.2.3 強度、剛度驗算9四、底縱梁計算（3m節段）94.1 腹板底縱梁受力驗算104.1.1 荷載組合、內反力計算及截面初選1042、.1.2 強度、剛度驗算114.2 底板底縱梁受力驗算（與腹板底模縱梁所用鋼材截面一樣，可不予驗算）11五、前、后下橫梁計算（3m節段）115.1 前下橫梁受力驗算115.2 后下橫梁受力驗算13六、內模滑梁計算（3m節段）136.1 荷載組合、內反力計算及截面初選136.2 強度、剛度驗算14七、前上橫梁計算（3m節段）147.1 荷載組合及內、反力計算147.2 強度、剛度及整體穩定性驗算16八、吊桿計算（3m節段）178.1 精軋螺紋鋼吊桿抗拉強度計算178.1.1 前下橫梁吊桿抗拉強度178.1.2 后下橫梁吊桿抗拉強度178.2 伸長量計算188.2.1 前下橫梁最大伸長量18九、掛3、籃主桁架計算（3m節段）189.1 掛籃三角架計算（需復算）189.2 后錨力計算20十、一套掛籃重量一覽表（見掛籃設計圖紙）21秀山黃楊大橋主橋三角形掛籃設計計算書一、設計計算說明1.1 設計依據、橋梁工程施工設計圖；、公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000；、鋼結構設計規范GB50017-2003；、路橋施工計算手冊；、橋梁工程、結構力學、材料力學；、新編常用金屬材料守則；、其他相關規范手冊。1.2 工程概況橋址處于梅江河中游河段，是連接主城與城北工業園之間的重要交通樞紐。大橋采用（48+80+48）m三跨預應力混凝土變截面單箱雙室連續箱梁，左幅起終點樁號為：K0+458K0+634，4、右幅起終點樁號為：K0+466K0+642，全長176米。全橋橋面橫坡1.5%，縱坡-0.409%。箱梁頂板寬度為16.99m,底板寬為11.49m,支點處兩高4.5m，跨中梁高2m，頂板厚5028cm,底板58.228cm,腹板厚6545cm。本橋共分10個現澆段，其中0#段長12m,1#4#段長3m,510#段長3.5m,合攏段長為2m。現澆塊方量最大為1#現澆塊，方量約為354.5m3。箱梁底按1.8次拋物線變化。1.3 掛籃設計1.3.1 主要技術參數、砼自重GC2.6 t/m3；、鋼材彈性模量Es2.1105 MPa；、容許撓度：1/400、強度設計值：抗拉、壓和彎：f210Mpa抗5、剪：fv=125 Mpa或120Mpa1.3.2 掛籃構造采用三角式輕型掛籃進行懸臂澆筑，由主桁系統、懸吊行走系統和模板系統（含底模平臺）三部分組成。其中，主桁系包括三角架、平聯、前橫梁、中橫梁和后錨梁四個部分；三角架和平聯采用型鋼和鋼板的組合結構，前橫梁、中橫梁和后錨梁采用型鋼組拼。懸吊行走系統包括內、外模滑梁、吊桿（含分配梁）、行走滑梁、行走滑輪等部分；內、外滑梁、行走滑梁采用型鋼組拼，所有吊桿均采用32精軋螺紋鋼筋，前吊點采用鋼板組焊，后行走輪為型鋼、鋼板和軸承組成滑輪結構。模板系統包括外模、內模和底模（含底模平臺）三個部分；外模、底模均采用大塊組合鋼板，內模為組合鋼模；內外模桁架采用型6、鋼組拼；底模平臺縱橫梁均采用型鋼組拼。各部分結構的詳細設計情況見相應設計圖。1.3.3 掛籃計算對象的確定3m長的節段最大懸澆重量為1號塊，重約159t，主要以1號塊計算對象對掛籃進行設計驗算。二、掛籃設計荷載（3m節段）2.1 截面各部位與掛籃各構件荷載的對應關系掛籃總體布置如圖1所示，截面各部位（圖2）與掛籃各構件荷載的對應關系如下：（1）翼板及側模自重A1外模滑梁（20b槽鋼雙拼，每側1根），外模吊梁（每側1根，每根設置2個吊點吊住外模）。（2）頂板、內模及內模支撐A2內膜滑梁，4根（20b槽鋼雙拼）。（3）腹板A3、底板A4及底板模板底縱梁（25b槽鋼雙拼）， 12道小縱梁，兩端支撐在7、前、后下橫梁（35a工字鋼雙拼）。（4）外模滑梁、內模滑梁、前后下橫梁的荷載通過各吊桿（32精軋螺紋鋼）傳遞到前上橫梁（三根45b工字鋼合拼）。圖1 總體布置圖圖2 箱梁計算截面示意圖圖3 掛藍總體布置圖2.2 箱梁自重荷載計算由于1號塊為最大重量塊，以1號塊為對象，確定截面各個部位的重量，計算截面示意圖如圖2所示。翼板自重G1：翼板截面面積為：A1=0.87m2或者0.98 m2則計算自重：G1=0.87*3*2.6=6.79t或者G1=0.98*3*2.6=7.64t頂板自重G2：頂板截面面積取：A2=2.6m2則頂板自重：G2=5.2*3*2.6=40.56t腹板自重G3：腹板截面面積：8、A3=2.61m2 或者2.56m2或者2.51，則計算自重：G3=7.68*3*2.659.904t 底板自重G4：底板截面面積：A4=5.67m2則計算自重G4=5.67*3*2.644.21t則箱梁總重為G=G1+G2+G3+G4=159.2t2.3 模板及人員、機械荷載標準段側模自重G標：標準段外側模自重：側模翼板支架自重：支架每90cm一道，按5道考慮，每道暫按10#槽鋼計算，1道支架自重為：(1.29+1.655+2)*10Kg/m49.45kg,5道支架共重：49.45*5=247.25kg。連接角鋼：63*63*6：4m*2*5.7245.76kg肋（10槽鋼）：20根*4.09、m*10Kg/m=0.8t面板（6mm厚，模板長度4.0m）：(1.2855+1.6548+2)*4.0*7850*0.0060.94t標準段外側模自重：G標=0.25+0.046+0.8+0.942.04t外側模剩余模板為現場組合鋼板，按90kg/m2計算，則外側模剩余模板重量為：G組=2.2m*4m*90=0.792t故外側模總重為：G外2.04*2+0.792*25.7t內模頂板自重G頂：內模頂板由廠家根據實際尺寸加工，初步按照120kg/m2計算模板重量，則內模頂板自重為：G內=3.05m*2*4m*0.12t/ m2=2.93t(不計頂板倒角模板重量)底模自重G底：底模為廠家按照設計10、尺寸加工，重量初步按150kg/m2計。則底板自重為：G底=150*11.49*4=6.894t人員、機械荷載（施工荷載）G施：人員、機械荷載按2.5KN/m2考慮。內模腹板自重G腹：內模腹板為現場組和拼裝而成，按90kg/m2計算模板重量，則內模腹板自重為：G腹=9.06*4*90=3.26t三、外模滑梁計算（3m節段）3.1 荷載組合作用在外模滑梁的荷載為：翼板自重，側模自重。靜載的安全系數取1.35，活載取1.25，不均勻受力系數取1.2，則：外模自重：G5=5.7t 箱梁翼板自重：G1=6.79t和G1=7.64t人員、機械荷載：G8=2.5*3*2.75*1.25*2=51.56KN11、由于每側翼板的荷載由外模滑梁和外模吊梁承受，所以每側荷載按2根梁布置，每根布置范圍為3m，則q(6.79+7.64)*1.35*9.8+51.56+14.6*1.35*9.8)*1.2/(4*3)=43.563KN/m外模滑梁計算示意圖如圖4所示。圖4 外模滑梁受力計算示意圖3.2 外模滑梁計算3.2.1 內力及約束反力計算約束反力為：前吊點：R前50.86 KN外模滑輪：R后79.84 KN則圖4中最大內力為：Mmax92.8KN*m 3.2.2 截面初選所選構件截面模量應滿足如下要求：截面選I28a工字鋼，其截面參數為：508.21cm3 ，7115cm43.2.3 強度、剛度驗算抗彎強度12、：=173.91/400撓度不滿足要求，可以通過設置預拱值實現。四、底縱梁計算（3m節段）底縱梁共布置12道（如圖5所示），縱梁兩端用鋼銷與前、后下橫梁栓接，每側腹板混凝土自重由3道承受，底板混凝土自重由6道承受。圖5 底模縱梁布置圖4.1 腹板底縱梁受力驗算4.1.1 荷載組合、內反力計算及截面初選箱梁腹板最大混凝土自重：G腹=2.61*3*2.620.36t每側腹板布置2道，則作用在底縱梁上的均布荷載為：q20.36*1.35*9.8/（3.016*2）44.656KN/m圖6 底模縱梁受力計算示意圖計算示意圖如圖8所示，圖中的最大彎矩為： Mmax97.84KN*m支座反力為： R前8613、.61 KN R后49.36 KN所選構件截面模量應滿足如下要求：截面選I28a工字鋼，其截面參數為：508.2m3 ，7115cm44.1.2 強度、剛度驗算抗彎強度：=183.351/400撓度不滿足要求，可通過對梁設置預拱度滿足。由此可知，腹板底縱梁采用I28a槽鋼，其強度能滿足要求。4.2 底板底縱梁受力驗算（與腹板底模縱梁所用鋼材截面一樣，可不予驗算）五、前、后下橫梁計算（3m節段）5.1 前下橫梁受力驗算前下橫梁長14.2m，兩端各超出箱梁1.36m（如圖7所示），計算長度取15.3m，主要承受小縱梁傳遞下來的前支點荷載、前下橫梁自重及小縱梁自重，計算示意圖如圖10所示。 圖7 前14、下橫梁荷載分布圖圖8 前下橫梁荷載圖每道小縱梁自重：560.313*9.8/10005.5 KN底模縱梁對前下橫梁的荷載按最大荷載組合考慮:取左邊腹板高度較大處為最不利位置，即N1=N2=N3=N4=N6=N5=89.36KN；受力間距和方向如圖8所示；取支點間距最大處（2.1m）為計算單元，其荷載條件如圖9所示：圖9 前下橫梁最不利位置受力示意圖Mmax=89.36/2.1*（2*0.36+1）*0.74+1.93*2.1*0.74*（1-0.74/2.1）=56.1KN.m擬選用2I36b工字鋼，自重荷載為：q1.93 KN/m求得圖9中最大彎矩和撓度為：Mmax56.1 KN.m （剛度15、能滿足要求）支座反力為：R1=75.22 KN ； R2=107.55 KN ； 截面模量為：1838m3 抗彎強度：則前下橫梁采用2I36b工字鋼能滿足強度和剛度的要求。5.2 后下橫梁受力驗算由于后下橫梁所用型鋼截面尺寸與前下橫梁一樣，且后下橫梁受力點分布也與前下橫梁一樣，且受力大小小于簽下橫梁（N1=N2=N3=N4=N5=N6=N7=52.11KN），故可不做驗算，必能滿足強度要求。六、內模滑梁計算（3m節段）6.1 荷載組合、內反力計算及截面初選內模滑梁每個箱室設置2道，間距為2.5m,內模滑梁主要承受以下荷載：1) 頂板自重：G2=238.5 KN2) 內模自重：G頂21.5 KN16、3) 人員、機械荷載：G施=2.5*3*7=52.5 KN。按3m長度進行分布，則每道內模滑梁的均布荷載如下： q=（G2*1.35+ G頂*1.35+ G施*1.25）/3*3=46.875KN/m計算示意圖如圖10所示。圖10 頂板縱梁受力分布圖圖中最大彎矩為：MmaxR前*1.75-46.9*3*3/8=97.7KN.m約束反力為：R內模前85.94 KN R內模后54.69 KN所選構件截面模量應滿足如下要求：選用236b工字鋼，截面參數為：1838m3 ，33000cm46.2 強度、剛度驗算抗彎強度： 滿足要求。剛度驗算：梁內最大撓度：max/L=0.93/4500=1/4839117、/400撓度滿足要求。由上可知，內模滑梁采用236b工字鋼能完全滿足強度和撓度要求。七、前上橫梁計算（3m節段）7.1 荷載組合及內、反力計算前上橫梁主要承受內、外模滑梁前吊點、前下橫梁吊點荷載及前上橫梁自重， 圖11 前上橫梁結構示意圖長度為14.4m，計算長度取14.4m，構件擬選用2I45b工字鋼，則自重荷載為：q=9/14.4*1.35*9.8=8.3 KN/m根據上述計算已得到的各吊點荷載，荷載布置圖如12所示。 圖12 前上橫梁受力分布圖其中T0、T1、T2、T3為前下橫梁吊點荷載；T1和T2為內模滑梁吊點荷載；T3為外模滑梁吊點荷載。根據5.1已知前下橫梁吊點最大荷載為107.518、5KN，定模滑梁吊點最大荷載為85.94KN,按照最不利分配原則，即前下橫梁吊桿荷載均按照107.55KN荷載分布，頂模吊頂按照85.94KN荷載分布。前上橫梁采用2I450工字鋼，查表得截面抗矩和慣性矩： 單根腹板厚度:13.5mm由于上橫梁由2根截面相同的梁連接而成，可取1/2長度進行受力分析，如圖13所示：圖13 前上橫梁荷載分布（1/2）T0=T1=T2=T3=107.55KN,T1=T2=T3=85.94KN，自重荷載q=8.3KN/m,則約束反力R1、R2分別為：R1=433.7KN R2=314.1KN; 彎矩如圖14所示：圖14 前下橫梁受力彎矩圖剪力圖如圖15所示：圖15 前19、下橫梁剪力圖求得前上橫梁的最大內力為：Mmax1335.8 KN.m； Qmax271.2 KN由圖14可知，前上橫梁最大撓度在跨中位置，可由下式計算 0.68+1.25=1.93mmmax/l=1.93/5460=1/28291/4007.2 強度、剛度及整體穩定性驗算抗彎強度：抗彎強度滿足要求。抗剪強度： 滿足要求。剛度驗算：懸臂端撓度最大，max/2L=2/4500*2=1/4500 0.6修正后整體穩定系數 b = 0.97則：整體穩定性滿足要求。綜上所述，前上橫梁采用2I450b工字鋼截面，其強度、剛度及整體穩定性均能滿足要求。八、吊桿計算（3m節段）8.1 精軋螺紋鋼吊桿抗拉強度計20、算掛籃吊桿全部采用32精軋螺紋鋼，其控制應力按650Mpa考慮。8.1.1 前下橫梁吊桿抗拉強度前下橫梁吊桿的最大拉力為：Nmax107.55*1.2=129.1 KN則： 抗拉強度能滿足要求。其安全系數為：K=650/184=4.0。8.1.2 后下橫梁吊桿抗拉強度后下橫梁吊桿的最大拉力為（后下橫梁錨固在箱梁底板的吊桿）：Nmax194 KN則： 抗拉強度能滿足要求。其安全系數為：K=650/242=2.6。8.2 伸長量計算8.2.1 前下橫梁最大伸長量前下橫梁吊桿最大拉力為：Nmax129.1KN（圖10中的R3），吊桿受拉長度，彈性模量E=2.0105MPa，面積為A=803.84 m21、m2，則前下橫梁吊桿最大伸長量為：九、掛籃主桁架計算（3m節段）9.1 掛籃三角架計算掛籃主桁架包括三角架、橫向平聯、前上橫梁、后錨扁擔梁四個部分，三角架長9.6m，懸空立柱高4.03m，斜拉桿長5.05m,其主要承受前上橫梁傳遞的反力。掛籃三角架如圖所示: 圖16 三角架主桁架圖前上橫梁的支座反力為：R反力左473.1 KN R反力中549.4 KN R反力右473.1 KN中間掛籃三角架受力最大，為最不利荷載部位，示意圖如圖17所示。圖17 三角架桿件受力圖由于縱梁后錨為4道，求得各道荷載為264.5KN（自重產生的力矩忽略不計）。可得各桿件受力為： N桿1612.55KN（拉）；N桿2422、01.87 KN（壓）N桿3704.7KN（拉）； N桿4462.3 KN（壓）T后錨(均)=264.5KN：R支反1691桿4的最大彎矩：Mmax=192.3KN*m圖18 斜拉桿界面尺寸截面面積：A163cm2則抗拉強度為：其抗拉強度能滿足要求。桿件2采用2I40b工字鋼，其抗壓強度驗算為：滿足要求。縱梁（桿件4，2I45b）的抗彎強度： 滿足要求。9.2 后錨力計算掛籃上縱梁（圖17中的桿4）后錨系統是掛籃受力的支承點，只有錨固穩定，整個掛籃系統才能發揮作用。從9.1計算可知，三角形掛籃每個三角架的后錨力需要R后錨=264.5KN，后錨力由精軋螺紋鋼提供，控制應力按650Mpa考慮，則單根精軋螺紋鋼受拉強度為：滿足強度要求。 9.3三角架穩定性驗算 滿足要求！十、一套掛籃重量一覽表（見掛籃設計圖紙）20