60+100+60m连续梁挂篮计算第1章设计计算说明1.1 设计依据1、(60+100+60)m施工图纸。

2、《钢结构设计规范》GB50017-2003；3、《路桥施工计算手册》；4、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；5、《机械设计手册》；1.2 工程概况本工程主桥桥跨组成为60+100+60m的单箱单室双线连续梁。

箱梁顶宽12m，翼缘板长2.65m，支点处梁高7.85m，跨中梁高4.85m，梁高及底板厚按二次抛物线变化。

腹板厚100cm（支点）至60cm（跨中）折线变化，底板厚度为120cm（支点）至40cm（跨中）按直线线性变化，顶板厚度为40cm（支点）至64cm（跨中）。

箱梁0#块梁段长度为14m，合拢段长度为2.0m,边跨现浇直线段长度为9.75m；挂篮悬臂浇注箱梁最重块段为4#块，其重量为159.625吨，第一块重为154.778吨。

该特大桥箱梁悬臂浇注段采用菱形挂篮施工。

1.3 挂篮设计1.3.1 主要技术参数①、钢弹性模量E s＝2.1×105MPa；②、材料强度设计值：Q235钢厚度或直径≤16mm，f=215N/mm2，f V=125 N/mm2Q345钢厚度或直径≤16mm，f=310N/mm2，f V=180 N/mm2厚度或直径>16～40mm，f=295N/mm2，f V=170 N/mm21.3.2 挂篮构造挂篮为菱形挂篮，菱形架各杆件采用2[36b普通热轧槽钢组焊，前横梁由2HN500×200×10×16热轧H型钢组焊，底托系统前托梁由2HN450×200×9×14热轧H型钢组焊，后托梁由2HN450×200×9×14热轧H型钢组焊，底纵梁由HN400×200×8×13热轧H型钢组焊。

主桁系统重13.99t、行走系统重4.33t、前横梁重4.05t、底托系统重14.73t（含底模模板重量）、内模系统重5t（内模重量估算）、内滑梁及提吊系统重10t（吊杆重量估算）、侧模重13.2t，整个挂篮系统约重65.3t。

1.3.3 挂篮计算设计荷载及组合①、荷载系数考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.05；浇筑混凝土动力系数：1.2；挂篮空载行走时的冲击系数1.3；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0。

恒载分项系数K1=1.2；活载分项系数K2=1.4。

②、作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载：箱梁荷载取4#块计算。

4#块段长度为3m，重量为159.625t计算；施工机具及人群荷载：2.5kN/m2；挂篮自重（不含行走及主桁架系统）：46.98t；③、荷载组合荷载组合Ⅰ：混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具荷载；荷载组合Ⅱ：挂篮自重+冲击附加荷载；荷载组合Ⅰ用于主桁承重系统强度和稳定性计算，荷载组合Ⅱ用于挂篮系统行走算。

1.3.4 内力符号规定轴力：拉力为正，压力为负；应力：拉应力为正，压应力为负；其它内力规定同结构力学的规定第2章 挂篮底托系统计算2.1 底纵梁计算 2.1.1 腹板下纵梁的计算腹板下纵梁按1#梁段计算。

1#梁段两端截面高度分别为7.193m 和6.895m ，箱梁腹板厚1.0m ，腹板每侧荷载由4根底纵梁承担，纵梁间距为0.28m 。

腹板处混凝土线荷载为：mkN q /76.23005.12.1265.225.21)895.6193.7(1=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=底模板重量按1.0kN/m 2计，底模板荷载为：m kN q /2.12.1*0.1*0.12==人群及机具荷载为：m kN q /5.34.10.15.23=⨯⨯=倾倒和振捣混凝土产生的荷载；m kN q /6.54.10.144=⨯⨯=1#块加强纵梁的荷载为：m kN q q q q q /265.60406.24144321==+++=加强纵梁的受力及计算模型下图：加强纵梁受力计算图支点反力分别为：最大弯矩:底纵梁选用HN400×200×8×13，查表知其截面特性参数为：弯曲应力：,满足要求；剪切应力：,满足要求；根据上述条件用力学软件SMSOLVER（力学求解器）建力学模型并计算结果可得，纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为：6.23mm＜4895/400=12.235mm，满足整体变形要求。

由以上计算可知，腹板下纵梁应力强度和变形条件均满足要求。

2.1.2 底板下纵梁的计算底板下纵梁按4#梁段计算。

计算混凝土厚度0.963m～0.907m，底板荷载由6根纵梁承担。

底板混凝土荷载： mkN q /03.14705.12.1263238.4)907.0963.0(1=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=模板重量按1kN/m 2计，模板荷载为：m kN q /76.52.118.42=⨯⨯= 人群及机具荷载：m kN q /8.164.15.28.43=⨯⨯=倾倒和振捣混凝土产生的荷载：m kN q /88.264.18.444=⨯⨯= 每根底板下纵梁的荷载为：m kN q q q q q /75.32647.19664321==+++=根据上述条件建力学模型如下图所示：底板下纵梁受力计算图支点反力分别为：最大弯矩：底纵梁选用HN400×200×8×13，查表知其截面特性参数为：弯曲应力：,满足要求； 剪切应力：,满足要求；根据上述条件用力学软件SMSOLVER （力学求解器）建力学模型并计算结果可得，纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为：4.09mm ＜4895/400=12.235mm ， 满足整体变形要求。

由以上计算可知，腹板下纵梁应力强度和变形条件均满足要求。

2.2 底托梁计算：（按4#梁段计算） 2.2.1 浇注状态后托梁由底板下纵梁的计算可知，支座反力R A =58.11KN , R B =40.15KN ，%40.86%10015.4058.11.1540=⨯+=+B A B R R R 。

因此前托梁近似承担底部荷载的41%，后托梁承担底部荷载的59%。

故在此只对后托梁在浇注状态进行受力分析。

对于4#梁段，取腹板的平均厚度为0.9m 。

则， 腹板处混凝土线荷载为：mkN q /53.19205.12.1263239.0)405.6655.6(1=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=模板重量按1.0kN/m 2计，模板荷载为：m kN q /08.12.1*9.0*0.12==人群及机具荷载为：m kN q /15.34.19.05.23=⨯⨯=倾倒和振捣混凝土产生的荷载；m kN q /04.54.19.044=⨯⨯=则：m kN q q q q q /8.2014321=+++=∑ 底纵梁自重：3.97KN 故，对于后托梁：腹板处每根底纵梁的集中荷载：4.121%59)97.3338.201(=⨯+⨯kN 底板处每根底纵梁的集中荷载：3.60%59)97.36347.196(=⨯+⨯kN 后托梁自重产生的荷载为1.91KN/m假定底模承受的荷载完全由腹板两侧的吊杆承受，采用SM-Slover 计算后托梁（mm ）：后托梁受力简图后托梁弯矩图(单位: N ·mm)后托梁剪力图(单位:N)后托梁位移示意图后托梁由2HN450×200×9×14热轧H型钢组成，截面形式如下图所示：后托梁型钢组合截面查表可知型钢组合截面特性参数为：由弯矩图可知最大弯矩:弯曲应力：,满足要求。

根据上述模型及力学求解器计算结果可知结点4处位移最大值：满足要求。

由以上计算可知，后托梁在浇注状态下，强度和刚度均满足要求。

2.2.2 浇注状态前托梁 对于前托梁：腹板处每根底纵梁的集中荷载：37.84%41)97.3338.201(=⨯+⨯kN 底板处每根底纵梁的集中荷载：9.41%41)97.36347.196(=⨯+⨯kN 前托梁自重产生的荷载为1.8KN/m假定底模承受的荷载完全由腹板两侧的吊带承受，采用SM-Slover 计算前托梁（mm ）：前托梁受力简图前托梁弯矩图(单位: N ·mm)前托梁剪力图(单位:N)前托梁位移示意图前托梁由2HN450×200×9×14热轧H型钢组成，截面形式如下图所示：前托梁型钢组合截面查表可知型钢组合截面特性参数为：由弯矩图可知最大弯矩:弯曲应力：,满足要求。

根据上述模型及力学求解器计算结果可知结点4处位移最大值：满足要求。

由以上计算可知，前托梁在浇注状态下，强度和刚度均满足要求。

2.2.3吊带（杆）计算：假设前托梁所有荷载只由腹板两侧吊带承担，根据托梁剪力图，可得受力最大吊带（杆）受力值为：，吊杆强度验算：吊杆用φ32mm精轧螺纹钢筋，,满足要求；吊带强度验算：吊带为25*150，采用16Mn材料。

销轴孔D50mm，销轴φ49.5mm，采用40Cr 材质。

销孔壁承压：，满足承压要求。

销孔拉板计算：,满足抗拉要求。

销轴计算：销轴抗剪强度：，故满足要求。

2.2.4 后托梁行走工况：风载：1000 Pa，取沿海地区最大风载荷。

冲击荷载系数取1.3底模模板荷载:底纵梁荷载:底托自重：根据上述已知条件，建力学模型，采用SM-Slover计算后托梁受力（mm）：后托梁受力简图后托梁弯矩图后托梁剪力图位移示意图前、后托梁由2HN450×200×9×14热轧H型钢组成，截面形式如下图所示：后托梁型钢组合截面查表可知型钢组合截面特性参数为：由弯矩图可知最大弯矩:弯曲应力：,满足要求。

最大剪应力：,满足要求。

根据上述模型及力学求解器计算结果可知结点4处位移最大值：满足要求。

由以上计算可知，后托梁在浇注状态下，强度和刚度均满足要求。

其中：，为上横梁的作用力。

2.3前横梁2.3.1前横梁浇注状态下受力计算（按4#梁段计算）由浇注状态前托梁可知：；，为上横梁作用力。

（腹板外侧吊带作用力）（腹板内侧吊带作用力）（内模系统吊杆作用力）（侧模内侧吊杆作用力）（侧模外侧吊杆作用力）采用SM-Slover建立力学模型，计算前横梁（mm）：前横梁受力简图前横梁弯矩图前横梁剪力图前横梁位移示意图材料：双HN500*200*10*16的型钢，截面形式如下图所示：查表可知截面参数：由弯矩图可知最大弯矩:弯曲应力：,满足要求。

最大剪应力：,满足要求。

根据上述模型及力学求解器计算结果可得最大变形在单元7处，最大变形为：满足要求。

故，强度、刚度均满足要求。

前横梁支座位置处的支座反力为：,为菱形架的作用力。

2.3.2前横梁行走状态下受力计算挂篮行走时，前横梁作用力为行走状态底托梁的反力：，为上横梁的作用力。