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1、三角形掛籃設計計算書一、概述FK0+302.101匝道橋第二聯為變截面連續箱梁，箱梁根部梁高4.5m，高跨比為1/17.78，跨中梁高2.0m，高跨比為1/40，箱梁頂板寬11.0m底板寬6.0m翼緣板懸臂長為2.5m，箱梁高度按二次拋物線變化，箱梁采用三向預應力體系。主橋箱梁1號至9號梁段均采用掛籃懸臂現澆法施工，箱梁縱向分段長度為43. 5m+54.0m，0號塊長10.0m，中、邊跨合攏段長度為2.0m，邊跨現澆段長度為4.0m。掛籃澆注梁段中1#塊梁長3.5m，梁重102.3t，8#塊梁長4.0m，梁重103.8t。1#9#塊段采用三角形掛籃施工。三角形掛籃具有性能可靠、穩定性好、操作簡2、單、重量輕、受力明確等特點。三角形掛籃由三角桁架、提吊系統、錨固系統、底模板組成：如圖：掛籃工作原理：底模隨三角桁架向前移動就位后，分塊吊裝安裝梁段底板和腹板鋼筋、安裝底腹板預應力筋和管道，然后安裝內模，待內模安裝完畢，綁扎安裝頂板鋼筋、預應力筋與管道，然后澆注梁段砼，新梁段預應力筋張拉和壓漿作業結束后，掛籃再向前移動，進行下一梁段的施工，如此循環，直至梁段懸灌完工。掛籃設計取1#塊為設計依據，1#塊頂板寬11.0m，底板寬6.0m，腹板寬65cm，梁高3.99m,底板厚為52.9cm-47.4cm，翼板根部厚60cm。梁段重102.3噸。二、設計依據及主要參數1、控制設計計算所采用的主要依據3、a、F匝道橋施工圖設計b、公路橋涵鋼木結構設計規范c、公路橋涵施工技術規范d、鋼結構設計手冊e、預應力高強精軋螺紋鋼設計施工暫行規定三、設計計算主要取值材料及參數鋼材的強度設計值（MPa）鋼材抗拉抗壓f抗剪fv抗彎端面承壓fce牌號厚度或直徑（mm）Q235鋼161408521021040-601408540-601408560-10014085Q345鋼1620012021030016-3520012035-5020012050-100200120主桁銷子選用40Cr鋼材料，節點銷子的允許彎曲應力為220Mpa，允許剪應力為125Mpa。四、計算荷載砼的自重荷載取26KN/m3，不均勻分布系4、數取1.2，施工荷載取2.5Kpa,一側外模板重6噸,底模重2.5噸,單個內模板重4噸。五、控制計算(許用應力和實際應力的比值為安全系數)掛籃考慮采取三角掛籃結構，取1#塊段進行控制計算，其重量為102.3t。現將掛籃各部結構逐步計算并分述如下:1、底板縱梁底板厚度取根部厚度為529mm，底板縱梁最大布置間距為1054mm，選用5根由2根30組成的型梁做為底板縱梁，其截面面積為81.0cm2,單位重63.6kg/m,慣性矩為11620cm4,截面模量為774.6cm3。1、砼換算成均布荷載Q1=0.5291.0543.5261.2/3.5=17.4KN/m2、模板換算成均布荷載Q2=2.5105、/（6.04.5）1.054=0.98KN/m3、自重為Q3=0.64KN/m4、施工荷載Q4=2.51.054=2.64KN/mQ總=17.4+0.98+0.64+2.64=21.66KN/m作用力圖示如下:計算得：R1=46.87KN，R2=34.43KN跨中最大彎矩:Mmax=71.94KN.m最大剪力：Vmax=46.87KN最大位移:=7.5mm彎矩圖:剪力圖位移圖:抗彎強度計算:=Mmax/W=71.94KN.m/774.6cm3=92.9MPa=210MPa（未考慮塑性發展系數） 滿足要求！安全系數K=210/92.9=2.26抗剪強度計算:=V/A=46.87KN/81.0cm6、2=5.8MPa=85MPa 滿足要求!安全系數K=85/5.8=14.62、腹板縱梁腹板按最高處399mm驗算，選用3根由2根30組成的型梁做為腹板縱梁，間距為280mm，其截面面積為81.0cm2,單位重63.6kg/m,慣性矩為17430cm4,截面模量為1161.9cm3。1、砼換算成均布荷載Q1=3.990.283.5261.2/3.5=34.9KN/m2、模板換算成局布荷載Q2=2.510/（6.04.5）0.325=0.3KN/m3、自重為Q3=0.64KN/m4、施工荷載Q4=2.50.325=0.81KN/mQ總=34.9+0.3+0.64+0.81=36.65KN/m作用力7、圖示如下:計算得：R1=74.77KN，R2=57.73KN跨中最大彎矩:Mmax=111.03KN.m最大剪力：Vmax=74.77KN最大位移:=8.3mm彎矩圖:剪力圖：位移圖:抗彎強度計算:Mmax/W=111.03KN.m/1161.9cm3=95.6 MPa (未考慮塑性發展系數)=95.6 MPa =210 MPa 滿足要求安全系數K=210/95.5=2.2抗剪強度計算:=V/A=74.77KN/40.5cm2=18.5MPa=85MPa 滿足要求安全系數K=85/18.5=4.6支座處剪力最大,需要在支座處設置筋板。3、翼板下縱梁翼板根部厚60cm，端部厚25cm，驗算采用根8、部厚度進行計算。每側翼板下布置2根I28型鋼做為縱梁，間距1.0m。縱梁截面面積110.8cm2，單位重107kg/m,慣性矩為14220cm4,截面模量為1016cm3。1、砼換算成均布荷載Q1=0.61.03.5261.2/3.5=18.72KN/m2、模板換算成局布荷載Q2=6.010/（2.54.5）1=5.3KN/m3、自重為Q3=0.44KN/m4、施工荷載Q4=2.51=2.5KN/mQ總=18.72+5.3+0.44+2.5=26.96KN/m作用力圖示如下:計算得：R1=54.1KN，R2=41.7KN跨中最大彎矩:Mmax=80.29KN.m最大剪力：Vmax=54.06K9、N最大位移:=14.8mm彎矩圖:剪力圖：位移圖:抗彎強度計算:Mmax/W=80.29KN.m/1016cm3=79 MPa (未考慮塑性發展系數)=79 MPa =210MPa 滿足要求安全系數K=210/79=2.6抗剪強度計算:=V/A=54.06KN/110.8cm2=4.9MPa=85MPa 滿足要求安全系數K=85/4.9=17.3支座處剪力最大,需要在支座處設置筋板。4、底籃前橫梁底籃每根縱梁的支座反力作用在前后橫梁上，前橫梁材料選用2根36型鋼，其截面面積為121.8cm2,單位重95.6kg/m,慣性矩為23800cm4，截面模量為1320cm3。作用力圖示如下:計算所得參10、數:R1=R7=39.0KN,R2=R6=146.0KN，R3=R5=103.0KN，R5=54.3KN最大彎矩:Mmax=31.41KN.m最大剪力：Vmax=98.39KN在1/2處最大位移: =0.2mm彎矩圖:剪力圖：位移圖:抗彎強度計算:Mmax/W=31.41KN.m/1320cm3=23.8 MPa (未考慮塑性發展系數).而36型鋼的腹板16mm其強度設計值為210MPa）=23.8 MPa=210 MPa 滿足要求安全系數K=210/23.8=8.8抗剪強度計算:=V/A=98.39/121.8=8.08 MPa=85MPa 滿足要求安全系數K=85/8.08=10.525、11、底籃后橫梁底籃每根縱梁的支座反力作用在前后橫梁上，后橫梁材料選用2根36型鋼，其截面面積為121.8cm2,單位重95.6kg/m,慣性矩為23800cm4，截面模量為1320cm3。作用力圖示如下:計算所得參數:R1=R5=89.3N,R2=R4=368.0KN，R3=-101KN最大彎矩:Mmax=31.41KN.m最大剪力：Vmax=247.84KN彎矩圖:剪力圖：位移圖:抗彎強度計算:=Mmax/W=31.41KN.m/1320cm3=23.8 MPa （未考慮塑性發展系數).而36型鋼的腹板16mm其強度設計值為210MPa）=23.8MPa=210 MPa 滿足要求安全系數K=2112、0/23.8=8.8抗剪強度計算:=V/A=247.84/121.8=20.3MPa=20.3=85MPa 滿足要求安全系數K=85/20.3=4.196、內滑梁單根內滑梁為2根I28a型鋼,其截面面積為110.8cm2,單位重87kg/m,慣性矩為14220cm4,截面模量為1016cm4。1、單根滑梁砼均布荷載：q1=(0.6+0.25）1.526/2+0.250.85261.2=26.5KN/m2、模板、支架換算為均布荷載：q2=40/2/3.5=5.7KN/m3、施工荷載：q3=2.02.351=4.7KN/mq總=26.5+5.7+4.7+0.87=37.77KN/m作用力圖示如下:13、計算得:R1=77.9KN ，R2=60.4KN，跨中最大彎矩:Mmax=115.48KN.m最大剪力Vmax=77.91KN處最大位移: =12.2mm彎矩圖:剪力圖：位移圖：抗彎強度計算:=Mmax/W=115.48/1016=113.7 MPa （未考慮塑性發展系數).而I36a型鋼的腹板16mm其強度設計值為210MPa）=113.7MPa=210 MPa 滿足要求安全系數K=210/113.7=1.85抗剪強度計算:=V/A=77.91KN/110.8cm2=7.03MPa=85MPa 滿足要求安全系數K=85/7.03=12.17、吊帶:吊帶采用32精軋螺紋鋼，吊帶最大計算長度取614、.0m，以最大荷載驗算，從以上計算可知Nmax=368KN計算所得參數：軸力為:N=368KN抗拉強度為=368KN/8.04cm2=457.7MPa=930MPa（按預應力高強精軋螺紋鋼設計施工暫行規定,強度標準為930mp） 滿足要求安全系數K=930/457.7=2.03最大位移為:=LN/EA=5mm其余吊帶的拉力均小于368KN,所以所有的吊帶都滿足要求。8、上前橫梁上前橫梁材料選用2根36型鋼，其截面面積為121.8cm2,單位重95.6kg/m,慣性矩為23800cm4，截面模量為1320cm3。作用力圖示如下:計算得:支座反力:R1=382KN，支座反力:R2=382KN最大彎15、矩:Mmax=151.5KN.m最大剪力：Vmax=193.3KN最大位移: =8.4mm彎矩圖:剪力圖位移圖:抗彎強度計算:=Mmax/W=151.5KN.m/1320cm3=114.8 MPa （未考慮塑性發展系數，36型鋼的腹板16mm其強度設計值為210MPa）=114.8MPa=210 MPa 滿足要求安全系數K=210/114.8=1.83抗剪強度計算:=V/A=193.3KN/121.8cm2=15.9MPa=85 MPa 滿足要求安全系數K=85/15.9=5.349、中橫梁中橫梁材料選用2根36型鋼，根據底后橫梁計算知中橫梁只受端部兩個力89.3KN，由于受力較小，滿足要求。16、不再驗算。10、主桁架主桁架采用2I45a做為主梁，總截面面積為220.6cm2,單位重160.1kg/m,慣性矩為66622.2cm4，截面模量為2961 cm3；2根=20mm、寬200mm的Q345鋼板做為斜拉帶，總截面面積為80.0cm2，單位重62.8Kg/m，慣性矩為2666.6cm4，截面模量為266.6cm3；236a為立柱，截面面積為121.8cm2，單位重95.6kg/m，慣性矩為23748.2cm4，截面模量為1319.4cm3。組成的結構為三角形的加勁梁。作用力圖示如下：彎矩圖:剪力圖：軸力圖:位移圖:計算得:主梁主梁所受最大彎矩:Mmax=80.3KN.m主梁所受最大17、軸力:Nmax=458.2KN主梁所受最大剪力Vmax=386.1KN前吊點最大位移: =12.0mm抗彎強度計算:=Mmax/W=80.3KN.m/2961cm3=27.1MPa （未考慮塑性發展系數而I45a型鋼的腹板16mm其強度設計值為210 MPa）=27.1MPa=210MPa 滿足要求安全系數K=210/40.2=5.22抗剪強度計算:=V/A=386.1KN/220.6cm2=17.5MPa=17.5MPa=85MPa 滿足要求安全系數K=85/17.5=4.85斜拉帶拉力F=604.5KN抗拉強度計算:f=F/S=604.5/8000=75.6MPa（型鋼的腹板厚小于35mm18、的Q345的鋼材抗拉強度設計值為200MPa）F=75.6MPaf=200 MPa 滿足要求安全系數K=200/75.6=2.64立柱壓力N=788.6KN立柱采用柱身由2根36a的型鋼組成的綴板結構式立柱,柱高為4.275m,屬于壓桿。實軸穩定性的驗算：ix=0.4h=14.4iy=0.5b=9.6x=lx/ix=29.7y=ly/iy=44.5按b類截面查找相應的值：x=0.937，y=0.880fx=N/xA=788.6/0.937/121.8=69.1 MPaf=140MPa 滿足要求fy=N/yA=788.6/0.880/121.8=73.6 MPaf=140 MPa 滿足要求安全系19、數K=140/73.6=1.9經計算得：主桁架兩個前支點的作用力R1=798KN前吊點最大位移: =12.0mm后錨拉力R2=386KN掛籃工作時整體位移計算：前端=0.8mm+5mm+12mm=17.8mm20mm，不滿足要求。錨桿因單側主梁后錨的最大拉力為386.0KN,本項目單肢掛籃單側主梁擬采用3根錨桿(32預應力高強精軋螺紋鋼),側每根錨桿的最大拉力為129.0KN。f=129/8.04=160.4MPaf=930MPa（按預應力高強精軋螺紋鋼設計施工暫行規定,強度標準為930MPa） 滿足要求安全系數K=930/160.4=5.8銷軸:桁架上所用的銷軸為85的45Cr圓鋼精加工后進20、行熱處理形成斜拉帶銷軸驗算：剪切：F/A=604.5KN/2/5674mm2=53.3MPa85 MPa 滿足要求安全系數K=85/53.3=1.6彎曲：=M/W=7.6KN.m/60.3cm3=126MPa=220 MPa 滿足要求安全系數K=220/126=1.75孔壁擠壓：F/A=151.1/56.74=26.7 MPa85 MPa 滿足要求安全系數K=85/26.7=3.18六、空載行走時抗傾覆能力的計算1、中橫梁中橫梁采用236a型鋼, 其截面面積為121.8cm2,單位重95.6kg/m,慣性矩為23748.2cm4，截面模量為1319.4cm3。在脫模后空載時中橫梁只承受底模、側21、模一半的自重，考慮到施工中不定因素，按1.5的系數計算單個吊點受力：(60+12.5)1.5/2=54.4KN中橫梁自重：13.00.956KN/2=6.2KN作用力圖示如下:計算得:R1=R2=60.6KN最大彎矩:Mmax=158.0KN.mVmax=57.8KN最大位移: =44.3mm彎矩圖:剪力圖位移圖:抗彎強度計算:=Mmax/W=158KN.m/1319.4cm3=119.8MPa (未考慮塑性發展系數). 而36a型鋼的腹板16mm其強度設計值為210MPa）=119.8MPa=210MPa 滿足要求安全系數K=210/119.8=1.75抗剪強度計算:=V/A=57.8KN/22、121.8cm2=4.74MPa=85MPa 滿足要求安全系數K=85/4.74=17.92、行走小車掛籃空載時,主桁前吊點受力為掛籃自重的1/2，考慮到施工中不定因素，按1.5的系數計算單個吊點受力：(60+12.5)1.5/2=54.4KN所以小車所受的拔力為:54.45.205/5.094=55.6KN。吊帶:每臺小車使用2根 14#(Q345)作為吊帶抗拉強度為：f=55.6KN/3702mm2=15.0MPaf=200MPa 滿足要求安全系數K=200/15.0=13.3錨固梁插銷抗剪：小車錨固梁銷軸采用50 Q345鋼抗剪強度=55.6KN/2/1962.5mm2=14.2MPa=120 MPa 滿足要求安全系數K=120/14.2=8.45立桿頭插銷抗剪：抗剪強度：=32.1KN/2/1962.5mm2=8.2MPa=120 MPa 滿足要求安全系數K=120/8.2=14.6小車輪軸:每臺小車使用四個車輪,每個輪軸受力為8.03KN抗剪強度：=8.03KN/1962.5mm2=4.09MPa=120MPa 滿足要求安全系數K=120/4.09=29.3