2022年连续梁悬臂浇筑挂篮验算书.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 鹤壁至辉县高速大路南水北调大桥连续梁 70+120+70m悬臂施工挂篮验算书施工单位:中城交建鹤辉高速大路项目部运算:江光军2022 年 5 月整理上传名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录1. 运算依据 . 2. 主要技术参数 . 3.挂篮设计 . 4.挂篮荷载 . 5.挂篮建模 . 6.梁单元强度及刚度挠度验算. 强度验算 . 刚度挠度验算 . 7.三角桁架验算 . 强度及稳固性验算 . 刚度 变形 验算 . 连接螺栓、孔验算 . 8.吊杆及其它结构验算 . 吊

2、杆强度拉力验算. 挂篮空载前移相关结构验算 . 9.抗倾覆安全系数验算 . 挂篮满载工作时抗倾覆安全系数. 29名师归纳总结 挂篮行走时抗倾覆安全系数. 第 2 页,共 33 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 鹤壁至辉县高速大路南水北调大桥挂篮验算70+120+70m 1. 运算依据1鹤壁至辉县高速大路南水北调大桥设计图纸;2对应的挂篮设计图纸;3大路桥涵施工技术标准JTG_TF50-2022;4大路桥涵钢结构及木结构设计标准 JTJ025-86;5建筑施工模板安全技术标准JGJ162-2022;6电算软件:迈达斯 Midas Civil;2. 主要

3、技术参数依据相应的设计、施工等技术标准,各类运算参数选定如下:1人群及机具荷载取 2.5 KN/m 2;2钢筋砼比重取值为 26KN/m 3;1.2 ;3混凝土考虑预压荷载系数取4混凝土超灌系数取 1.05 ; 10 5MPa;6钢材容许应力 : 拉应力 =140 =182MpaQ235 剪应力 =85 1.3=110MpaQ235 暂时性结构提高系数, 见大路桥涵钢结构及木结构设计标准JTJ025-86 表 7焊接容许应力:同基本钢材;见大路桥涵钢结构及木结构设计标准JTJ025-86第条;8粗制螺栓容许拉应力 =110 Mpa 剪应力 =80Mpa 9构件容许挠度值: 1/400 ;11模

4、板容许挠度值: mm;12钢肋钢楞容许挠度值: 1/500 ;13 挂篮答应最大变形: 20mm;1 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 14挂篮行走时自重附加系数;15挂篮行走时风荷载取 800 Pa;16运算复核的荷载组合 砼重 荷载系数 +挂篮自重 +施工荷载 强度 砼重 超灌系数 +挂篮自重 刚度 挂篮自重 自重附加系数 +风荷载 行走稳固 17电算单位:统一为 KN、m;3.挂篮设计挂篮主要由五大部分组成 , 即: 承重系统、 模板系统、 锚固系统 后锚、吊挂系统、行走系统 ;挂篮设计总体组装见图 1、图

5、2;移篮横梁主桁顶镐横梁配套锚具螺旋顶镐前上横梁锚梁顶进设备前吊杆吊架 外滑梁外模板后吊杆后托梁纵梁前托梁图1: 挂篮总装图 侧立面2 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 移篮横梁前上横梁外模架内滑梁 内模架外滑梁前托梁后托梁图2: 挂篮总装图 正面承重系统: 包括主桁架、前上横梁、底模平台、滑梁等,是挂篮的主要受力结构;模板系统: 模板由三部分组成,即 : 底模、外模、内顶模及内侧模;底模由底模平台及前、后托梁支承,内、外侧模及顶模由滑梁支承,见图 1、图 2;锚固系统 :主桁架是一悬臂受力结构, 后端必需锚固在已

6、浇混凝土顶板上以防倾覆;锚固系统包括锚梁、锚杆、提升及卸载设备,见图 1、图 3;吊挂系统: 分前吊和后吊;前吊就是通过吊杆把底模平台的前托梁,内、外滑梁前端与主桁架上的前上横梁连接起来,见图1、图 2;后吊就是通过吊杆把底模平台的后托梁,内、外滑梁的后端与已浇梁段进行连接,见图 1、图 4;吊挂系统包括吊杆、提升及卸载设备;3 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3003700 4551145 2100649021001600300主桁架32453245精扎螺纹钢筋螺旋顶稿 后锚梁配套锚具图3: 挂篮锚固系统 正面

7、9005003700 240064903700 240050090013002%外模架1900400内滑梁内模架1900外滑梁675014001400400后托梁图4: 挂篮后吊挂系统 正面4 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 行走系统 :梁段浇筑张拉完成后,挂篮前移的装置;行走系统包括移篮行走轨道、 移篮横梁、 后支座钩板、滑梁吊架、液压顶进设备等;挂篮移动前, 需将后锚杆和后吊杆拆除; 主桁后锚改为利用竖向预应力钢筋与轨道 锚紧,后支座钩板钩住轨道不使倾覆支座与桁架坚固地焊成整体;底模后吊由挂篮中部移篮横梁两端

8、悬吊的钢丝绳及手动葫芦承担;内、外滑梁的后吊由吊架承担; 挂篮行走由前端液压顶进设备完成,液压顶镐前端顶住前支座, 后端利用移篮轨道支撑, 支座与轨道之间采纳滑动摩擦前移;见图 2、图 5、图 6;移篮横梁顶镐横梁后锚梁 螺旋顶镐前上横梁后支座钩板0顶进设备5t 手动葫芦前吊杆外滑梁吊架移篮轨道利用梁体精轧螺移篮吊挂纹钢扣紧轨道前托梁后托梁图5: 挂篮行走系统 侧立面主桁架后支座钩板移篮轨道利用梁体精轧螺纹钢扣紧轨道图6: 后支座结构图5 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三角桁架特地为3 号墩悬灌节段通过220K

9、V高压输电线路设计 , 其它地段挂篮桁架利用既有菱形桁架;由于挂篮上方有 220KV高压输电线路通过, 要求桥面以上结构物总高度不超过,扣除行走轨道及支座高度,三角桁架设计总高度为25m;三角桁架由大梁、立柱、斜杆三种构件组成:大梁采纳 245b 工字钢,立柱采纳 236b 槽钢,斜杆采纳 232b 槽钢,杆件与杆件之间通过节点板以螺栓连接,螺栓直径 27mm;前上横梁、后锚梁,前托梁前下横梁、后托梁后下横梁均采纳40a 双拼工字钢;内滑梁采纳双拼25a槽钢、外滑梁采纳双拼 20a 槽钢;底模纵向安排梁采纳 槽钢;32a 单工字钢,横肋采纳 8移篮横梁采纳 220a 槽钢,斜撑为 214a 槽

10、钢,横联为单根 14a 槽钢;钢材材质及规格:型钢均为Q235钢,吊杆采纳32mmPSB785精轧螺纹钢筋,连接螺栓采纳级一般螺栓;4.挂篮荷载验算节段确定梁顶宽 12.75m,梁底宽 6.75m,腹板厚 1.1m0.6m,9 号梁段,总方量 55.9 m 3;33;4m节段混凝土最大体积在对挂篮的前托梁、 后托梁、滑梁、三角桁架等各部位应按最不利荷载组合进行验算;悬浇节段混凝土荷载由前、后吊点承担,后吊点支承在已浇筑的混凝土梁段上,前 吊点支承在主桁架前上横梁上,由前上横梁传递至主桁架前支点;作用在挂篮前、后吊点的荷载不仅与节段混凝土总重量有关,仍与节段长度有关;由于节段长度不同, 前、后吊

11、点的重力安排系数也不同;因此应对不同节段长度混凝土圬工量最大者分别运算其作用在前、 后吊点的重量,择其最大值作为挂篮构件设计依据;主桁前、后吊点跨度长5m,后吊点距已浇筑混凝土梁端为;当节段长3m时,前端为空载 ; 当节段长时, 前端 1m为空载 ; 当节段长 4m时,前端为空载; 设荷载重为 1 个单位,不同长度节段前、后吊点受力安排系数如以下图所示:6 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - Ya Yb上图中: L梁段长度, Ya后吊点受力安排系数, Yb前吊点受力安排系数;由上图知:Yb=0.5L/2Ya=1- Y

12、b 5不同长度梁段前、后吊点重力安排梁段梁段长混凝土后吊点安排后吊点重前吊点安排前吊点重编号 m重KN系数 KN系数KN2 3 5 1055.3 5 5 9 4 注:1 号梁段在支架上浇筑,所以3m节段取 2 号梁段验算;以上运算说明, 掌握挂篮后吊点设计的是 3m梁段的 2 号节段, 包括后托梁、底模纵向安排梁、横向安排梁、后吊杆;掌握挂篮前吊点设计的是 3.5m 节段的 5 号梁段,包括前托梁,前吊杆、前上横梁、后锚梁、主桁架等;关于滑梁,由于顶板、翼板是等载面, 所以节段最长顶板最宽的梁段滑梁受力最大,验算应取节段最长,腹板最薄顶板最宽的梁段;运算挂篮荷载传递路径挂篮荷载传递路径见以下图

13、:7 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 顶板荷载 内滑梁已浇砼箱体翼板荷载外滑梁后托梁前上横梁三角架腹板荷载底篮纵梁底板荷载 前托梁从以上荷载传递路径可以看出,挂篮荷载由三部分组成,即内滑梁荷载,外滑梁荷载,底模系荷载;内滑梁承担顶板荷载,外滑梁承担翼板荷载,底模系承担腹板及底板荷载;荷载运算挂篮验算采纳迈达斯 Midas civil 载,所以材料自重无需运算;建模;凡构成建模单元的材料,由软件自动加荷载按三部分运算,即内滑梁、外滑梁、底模系;关于滑梁荷载, 简洁的处理方法可按均布线荷载直接作用在滑梁上;因单根滑梁

14、是 简支结构 , 这样运算出来的内力弯距图是抛物线,跨中弯距偏大,虽然偏安全,但材料铺张较大; 而且单侧两根外滑梁不是对称结构,荷载安排是人为的; 实际上滑梁受力较为复杂,荷载是通过模板的纵向安排槽钢 肋传递到钢架上, 再由钢架传递到滑梁上,钢架对安排槽钢肋的多支点支承,使安排槽钢肋构成多跨连续梁结构,而支承 钢架的滑梁, 又是一个弹性变形体, 内力分布很复杂; 所以精确验算应按实际结构整体 建模;为防止人为安排荷载,建模验算采纳压力荷载板荷载直接对钢模板加载;先计算出模板平面各变化点的单位面积荷载集度,建模第一步按荷载平面掌握点分布位置建立整块钢模板, 将压力荷载安排给各板单元, 其次步按板

15、与钢肋的连接需要对板单元进 行分割板单元荷载被软件自动分割 ;因连接分割需要,板单元应为矩形单元;当同 一节段腹板平面为梯形时,可按平均宽度将腹板及底板简化为矩形单元;验算强度混凝土考虑荷载系数 2;验算刚度仅系数;4.2.2.1 内滑梁荷载8 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 内滑梁承担顶板荷载;顶板荷载作用在顶模及纵向安排槽钢钢肋上,通过纵向安排槽钢传递到内模钢架,由内模钢架传递到内滑梁;安排槽钢采纳8#槽钢,间距 0.3m;按板单元加载,只需运算出顶板平面各变化点的单位面积荷载集度;顶板平面各掌握点按强度组

16、合荷载见下表;顶板强度组合荷载表 m、顶板厚1 荷载名称 26重量 KN均布荷载KN/m 2肋板24.3 2 顶板 2611.9 注:顶板宽度随腹板减薄而加宽,不同节段顶板需分别建模;顶板各掌握点荷载如以下图所示:24.3 24.31.511.911.924.31.511.9.31.5.724.31.511.911.924.324.3顶板荷载示意图顶板刚度组合荷载表m、4.2.2.2荷载名称 26重量 KN均布荷载KN/m 21 肋板2 顶板 26外滑梁荷载9 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 外滑梁承担翼板荷载

17、;荷载传递模式同内滑梁,不再赘述;顶板平面各掌握点按强度组合荷载见下表;1 荷载名称翼板强度组合荷载表m、均布荷载重量 KNKN/m 2翼缘 262 变坡点5 261 3 根端 2624.3 翼板各掌握点荷载如以下图所示:1.58.78.78.71.513.424.31.5 .3513.413.4.2.71.524.324.3翼板荷载示意图翼板刚度组合荷载表m、4.2.2.3荷载名称 26重量 KN均布荷载KN/m 21 翼缘2 变坡点 263 根端 26底模系荷载底板荷载作用在底模及横向安排梁上,横向安排梁采纳 在纵向安排梁上;底板平面各掌握点按强度组合荷载见下表;8#槽钢,间距 0.25m

18、,支承2 号梁段强度组合荷载表 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 腹板厚、高 6.74 , 底板厚 m底板荷载名称 26重量 KN均布荷载KN/m 2后端30 前端 262 腹板后端 262 前端 2620 肋板后端 263 前端 265 号梁段平面上的强度组合荷载见下表;5 号梁段强度组合荷载表底板荷载名称腹板厚、高5.64 6m,底板厚 m均布荷载重量 KN/m 2KN/m 2后端 262 腹板前端 26176 后端 26肋板前端 261 后端 263 前端 2629.6 以 2 号梁段为例,底模板上各

19、掌握点荷载如以下图所示底模加载示意图 强度条件 :名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 验算刚度仅考虑混凝土系数,底板平面各掌握点按刚度组合荷载见下表;2 号梁段刚度组合荷载表底板荷载名称腹板厚、高6.74 , 底板厚 m重量 KN均布荷载 KN/m 2后端 2624 前端 26腹板后端 26184 前端 26肋板后端 26前端 265 号梁段刚度组合荷载表底板荷载名称腹板厚、高5.64 6m,底板厚 m重量 KN均布荷载 KN/m 2后端 26前端 26腹板后端 26154 前端 26肋板后端 26前端 26前面提

20、到,滑梁验算应取节段最长,腹板最薄顶板最宽的梁段;因滑梁反力是直接作用在前上横梁上, 底模系荷载对它影响不大, 为简化运算, 验算滑梁可不单独加载 4m节段的底模系荷载, 可利用 5 号梁段底模系荷载, 并将,顶板和翼板荷载延长到 4.0m;5.挂篮建模挂篮是一个弹性空间受力结构,各部位变形受力相互影响,为提高运算精度,削减运算误差,采纳Midas Civil有限元软件建立空间模型进行验算;5.1 建模主要部位掌握点坐标挂篮建模纵向、竖向以三角桁架下弦杆中心与后支座中心的交点为 x=0,z=0 ,横向以后支座中心与梁中心线交点为y=0,其主要掌握节点坐标运算见下表:名师归纳总结 - - - -

21、 - - -第 14 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 各截面主要掌握节点的坐标表坐标点位置X 主控点坐标Z 坐标运算式 mY 后锚梁中点0 0 0.725 同上前上横梁中点10 0 混凝土梁顶10 0 -0.775 Z25 前托梁中点-7.895 Z75- 后托梁中点5 0 -8.275 Z=-7.895 外滑梁坐标 5.1 、-6.925 Z=-7.1+0.95 内滑梁坐标后托梁底板顶面2 号梁段5.2 建模依据挂篮结构设计尺寸和使用材料截面,加入梁段荷载, 经反复调整吊杆位置及数量,挂篮的 Midas civil 空间建模如以下图所示;依据各工况验算需要,

22、取不同荷载组合对挂篮分别进行加载;13 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6.梁单元强度及刚度挠度验算6.1 强度验算后托梁最大应力图 2 号梁段 底模纵梁最大应力图 2 号梁段 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 底模横梁最大应力图 2 号梁段 前托梁最大应力图 5 号梁段 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前上横梁最大应力图 5 号梁段

23、后锚梁最大应力图 5 号梁段 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 内滑梁最大应力图 4m节段外滑梁最大应力图 4m节段梁单元最大组合应力轴力加弯矩表梁单元后托梁底模纵梁底模横梁前托梁前上横梁后锚梁内滑梁外滑梁应力 MPa70 163 61 62 117 98 102 -110 最大组合应力轴力加弯矩发生在底模外侧纵向安排梁上: max=163Mpa =182Mpa,满意要求;剪应力不受掌握,不做验算;17 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - -

24、- - - 6.2 刚度挠度验算验算刚度不考虑暂时荷载,按前面运算的刚度荷载组合对建模加载,其各部位变形挠度验算如下:后托梁位移图 2 号梁段 最外吊杆位移 6mm,跨中位移为 0,两点相对位移 0-6=-6mm,两外侧吊杆距离 7400mm,就跨中最大挠度为6mml=7400 mm,符合要求;400400边纵梁位移图 2 号梁段l5000=12.5mm,符位移运算 跨中相对两支点 :22-4- 18-4/2=11mm400=400合要求;底模横梁 肋 位移图 2 号梁段底模横梁在横向上的位移是随纵梁在纵向的位移变化而变化的,且每根横梁的位移都不同,取其中一根横梁位移观看,如上图所示,梁端位移

25、对位移 4mml=6750 =17mm,符合要求;40040021mm,中间位移 17mm,相18 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前托梁位移图 5 号梁段跨中相对外侧吊杆位移24-20=4mml=7400 mm,符合要求;400400前上横梁位移图 5 号梁段跨中相对外侧吊杆位移22-9=13mml=10200 =25.5mm,符合要求;400400后锚梁位移图 5 号梁段后锚梁在梁端处位移值仅+1mm,在主桁架最大受力点处位移仅-2mm,变形很小,符合要求;内滑梁位移图位移运算 跨中相对两支点 :19-1-

26、 22-1 mml=500 mm,符合要求;40040019 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 外滑梁位移图外侧位移运算: 17-1- 14-1 /2=9.5mml=500 mm,符合要求;400400外滑梁位移图内侧位移运算 跨中相对两支点 :16-1- 17-1 /2=7mml=500 mm,符合要求;4004007.三角桁架验算7.1 强度及稳固性验算主桁架为桁梁混合结构,应力图如下:25.7-25.7-74712.089809.125.725.7-83723.3-74713.789809.1-74718.

27、889809.1-83723.3-71.4-71.489809.1-71.4-71.4-74715.6-74713.7-74715.6-74718.8-74712.0三角桁架应力图由以上应力图知,受拉杆件最大应力压杆稳固验算Mpa =182Mpa,满意要求;名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 立柱为轴心受压杆件,材料为a. 截面 X轴稳固验算236b 槽钢,截面参数 A0 2=cm 2 r= 依据大路桥涵钢结构及木结构设计标准JTJ025-86第 .20 条之规定 , 由双肢组成的组合杆件在垂直于缀板平面内弯曲时

28、, 长细比 等于自由长度 l 0与相应的回转半径 r 之比, 即 =l 0 r式中: l 0=370cm,r=13.6cm,代入上式 =l 0 = r37013.6由表 -2 查得,弯曲系数 压=83.7Mpa 182=164MPa 满意要求b. 截面 Y轴稳固验算由双肢组成的组合杆件在缀板平面内弯曲时, 其换算长细比 按下式运算:式中: =22 即对 y 轴 的长细比;y1y由两个肢组成的组合杆件在缀板平面内 1单肢对 11 轴 形心轴 的长细比,自由长度为相邻缀板间的净距;x115.5yx1 yy=l ry=90 = 15 7.yr y=IY=33716A Y136 . 221 名师归纳总

29、结 - - - - - - -第 23 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1=l y = 1r90 = 2 . 7式中: I y组合截面惯性距, I y 2*2=33716cm 4;Ay组合截面面积, Ay=2*68.1=cm 2;l y立杆缀板间净距,取 90cm;r1由型钢表查得, 36b 对 11 轴的回转半径为;就: =15 . 7 233 3. 2= 由表 -2 查得,弯曲系数7.2 刚度变形验算=0.9 ,与 X 轴弯曲系数相同,满意要求;依据大路桥涵施工技术标准的要求,挂篮答应最大变形 包括吊带变形的总和 :20mm;0.0050.0010.001

30、0.0000.0130.014三角桁架变形位移图22 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 0.0110.0170.0210.0170.0110.0190.0230.0240.0230.019前吊杆变形位移图验算刚度 变形 不考虑暂时荷载, 以 5 号梁段刚度荷载组合进行验算;主桁架最大变形在前上横梁支点处为13mm,吊杆最大变形值 19-11=8mm,两者相加挂篮最大变形量为 21mm,基本满意要求;7.3 连接螺栓、孔验算 以 5 号梁段强度荷载组合进行验算,主桁架轴力图如下:943.1-1129.3943.10

31、.00.0-378.4-378.40.00.0-378.4943.1-378.5-378.4-1129.30.00.0-378.4943.10.00.0-378.4-378.5三角桁架轴力图23 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7.3.1 连接螺栓抗剪验算连接螺栓采纳一般粗制螺栓,直径27mm,就抗剪面积为:5 2 =cm 2 立柱直接支承在纵向大梁上,故不考虑连接螺栓抗剪,只对斜杆连接螺栓进行抗剪验算;斜杆每个节点共有连接螺栓24 个:2=69Mpa =80Mpa,符合要求;就:maxNmax9431.103

32、A245 .72107.3.2 螺栓孔壁承压验算斜杆为双拼 32b 槽钢,腹板厚10mm,槽钢内侧栓孔采纳20mm厚钢板加强,考虑到槽钢腹板与加强钢板可能不在同一受力面,只运算加强钢板承压;就孔壁承压面积为:2 A=2.7 2 24=cm就: =Nmax943.1103=73Mpa =182 Mpa,满意要求;A129.61027.3.3 加强钢板焊缝验算1斜杆加强钢板焊缝验算斜杆加强钢板四四周焊,焊缝长=40+26 2=132cm,两块钢板焊缝共长264cm,焊缝厚按 6mm运算,就焊缝面积为:2 A=264 0.6=1cm 全部焊缝按承担剪力考虑,就: =Nmax9431.103 =60Mpa =85Mpa,满意要求;A2158 .4102立柱顶部节点板焊缝验算 立杆顶部节点板高 63cm,竖向焊缝长 60cm,横向焊缝长 36cm,四四周焊,两块钢 板共 8 条焊缝,共同承担立柱所受压力,8 条焊缝面积为:2 A=60+36 4 0.6=230.4cm 全部焊缝按承担剪力考虑,就: =Nmax

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