凉台河大桥三角斜拉挂篮计算书2号8号段.docx
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凉台河大桥三角斜拉挂篮计算书2号8号段
湖北省宜昌至巴东(鄂渝界)公路第22合同段
(K130+364~K134+899.02)
凉台河大桥三角挂篮
计算书
YK131+188
中国中铁
计算:
复核:
审核:
中铁五局(集团)三公司
宜巴高速公路土建22标项目经理部
2010年5月
凉台河大桥施工挂篮计算
一、工程概况
主桥采用70+130+70m变高度连续刚构,单箱单室直腹板横断面。
箱梁顶板宽12m,底宽6.5m,两侧翼板悬臂长2.75m。
顶板悬臂端部后20cm,根部厚70cm。
箱梁根部梁高7.8m,跨中梁高2.7m,顶板厚28cm,底板厚从跨中至根部由30cm变化为90cm,腹板从跨中至根部分三段采用40cm、55cm、70cm三种厚度,箱梁高以及箱梁底板厚度按2次抛物线变化。
按线路中心展开计算,箱梁0号节段长9.8m,每个“T”纵向对称划分为16个节段,梁段数及梁段从根部至跨中分别为7×3.3m、9×4.0m。
节段浇注总长59.1m。
边、中跨合拢段长均为2m,边跨现浇段长4m。
箱梁根部设二道厚1.4m的横隔板,中跨跨中设一道厚0.3m的横隔板,边跨梁端设一道厚1.16m的横隔板。
由于1号段1.1m与0号段一起浇筑,1号段悬浇段长度为2.2m。
最大节段重量及长度为2号段和8号段。
按这两个段来对挂篮进行检算。
凉台河大桥箱梁断面尺寸及T构变化表
项目
T构悬浇节段
2.2m段
3.3m段
4.0m段
节段
1
2
8
节段最大重量(t)
108.3
153.45
133.93
箱梁高度Hi(m)
7.673
7.133
3.52
腹板厚W2(m)
0.7
0.7
0.55
箱梁底板厚Ti(m)
0.885
0.822
0.472
二、该桥结构设计对挂篮施工有以下要求:
1、各梁段均采取一次浇注混凝土,在特殊情况下可采用二次浇注;
2、各悬臂施工梁段,无论在浇注或挂篮移动、拆除阶段,均要求保持平衡施工。
三、挂篮受力计算:
1、受力分析:
1.1.灌施工时各节段混凝土最大重量
名称
设计最大重量(t)
计算最大重量(t)
底板部分重量(不含腹板处)(t)
腹板处重量(含顶板处)(t)
顶板重量(t)
翼板重量(t)
备注
3.3m梁段
153.45
156
36
43.6×2
17.6
7.6×2
4m梁段
133.93
136.8
29
34×2
21.4
9.2×2
注:
为了便于计算重量按断面较大一端计。
1.2.挂篮荷载(自重部分)
名称
主桁自重
底模系
侧模系
内模系
底后锚操作平台
轨枕及滑轨等
合计
备注
重量(t)
14
14.8
19.6
7.2
0.5
5.9
62
外侧模采用墩身模板改(增加重量40kg/m2,增加总重量0.04×(4.2×6×2)=2t。
1.3.荷载组合
根据《公路桥涵设计和施工规范》并结合挂篮实际,取以下荷载组合:
荷载组合Ⅰ:
混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工机具和人群重;
荷载组合Ⅱ:
混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具和人群重;
荷载组合Ⅲ:
混凝土重量+挂篮自重+风载;
荷载组合Ⅳ:
混凝土重量+挂篮自重+施工机具和人群重;
荷载组合Ⅴ:
挂篮自重+冲击附加荷载+风载。
荷载组合Ⅰ~Ⅲ用于主桁承重系统强度和稳定性计算,荷载组合Ⅳ用于变形计算,荷载组合Ⅴ用于挂篮行走验算。
1.4.挂篮验算指标
根据《公路桥涵设计和施工规范》9.2.4条和15.3.3条、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)3.2.2和3.2.3条等取值:
三角桁架最大允许变形:
18mm;
底模支架挠度容许值:
L/400;
钢模板的面板变形应小于1.5mm;
Q235钢:
E=2.06×105MPa,f=215MPa;ft=125MPa
精轧螺纹钢(d=32):
fpk=930MPa,fpd=770MPa;
施工时、行走时的抗倾覆安全系数:
2;
自锚固系统的安全系数:
2。
1.5.荷载取值
荷载取值如下:
梁段荷载:
悬臂浇注最重的梁段为2#段,新浇混凝土重力荷载156t,考虑超灌系数后重力荷载为156×1.05=163.8t;8#梁段重量为136.8t,考虑超灌系数后重力荷载为136.8×1.05=143.64t。
挂篮自重:
包括主梁、底模、内模、侧模、行走系统、吊杆和锚固系统共计62t。
施工机具和人群荷载:
12×3.3×2.5=99KN。
振捣器震动荷载:
12×3.3×2=79.2KN。
混凝土冲击荷载:
12×3.3×2=79.2KN。
动荷载合计:
99+79.2+79.2=257.4KN。
冲击附加荷载:
挂篮空载行走时的冲击系数0.3,则冲击附加荷载=0.3×挂篮自重,即186KN。
风荷载:
基本风压W0=400Pa。
按腹板面积计算:
7.6×4.2×0.4=12.8KN
2、施工2#段时:
2.1荷载计算
如右图,考虑1.05的超灌系数后的混凝土自重荷载。
腹板处为(7.673×26×1.05=209.5KN/m2
底板处:
(0.885+0.3×0.3/5.1)×26×1.05=24.5KN/m2
底模前横梁荷载:
148/6.5/3.3=6.9KN/m2
施工机具和人群荷载:
2.5KN/m2。
振捣器震动荷载:
2KN/m2。
混凝土冲击荷载:
2KN/m2。
动荷载合计:
6.5KN/m2。
腹板处荷载:
209.5×1.2+6.9×1.2+6.5×1.4=268.8KN/m2
底板处荷载:
24.5×1.2+6.9×1.2+6.5×1.4=46.8KN/m2
2.1底纵梁计算
边纵梁每边3根,采用45b工字钢;参数:
A=111cm2,Ix=33760cm4,Wx=1500cm3。
中纵梁6根,采用32b工字钢;参数:
A=73.4cm2,Ix=11620cm4,Wx=726cm3。
底纵梁布置:
0.077+2×0.232+0.777+2×0.771+0.78+2×0.771+0.777+2×0.232+0.077=6.5m
边1号梁荷载:
(0.077+0.232/2)×268.8=51.9KN/m
边2号梁荷载:
0.232×268.8=62.4KN/m
边3号梁荷载:
(0.232/2+0.159)×268.8+0.23×46.8=84.7KN/m
中梁荷载:
0.78×46.8=36.5KN/m
根据以上计算可知道,边纵梁3号梁荷载最大:
84.7KN/m,空模板处荷载:
(6.9×1.2+2.5×1.4)×(0.232/2+0.159)=3.2KN/m
荷载计算简图
剪力图
弯矩图
内力计算
单位:
力(lb),力矩(kN*m)
杆端1杆端2
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.00000000171.0150000.000000000.00000000171.01500085.5075000
20.00000000171.01500085.50750000.00000000-108.495000188.665500
30.00000000-108.495000188.6655000.00000000-112.33500056.1675000
40.00000000-112.33500056.16750000.00000000-112.3350000.00000000
反力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m),角度(默认)
结点约束反力合力
支座
结点水平竖直力矩大小角度力矩
10.00000000171.015000-0.00000000171.01500090.0000000-0.00000000
50.00000000112.3350000.00000000112.33500090.00000000.00000000
最大剪力tmax=171KN
剪应力:
τ=(Q/S)×10=171/111×10=15.4MPa<fτ=125MPa
最大弯矩Mmax=188.7KN.m
强度应力:
σ=M/w=188.7×103/1500=125.8MPa<f=215MPa
最大变形量9mm<5500/400=13.8mm
45b工字钢满足要求。
中梁计算:
内力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m)
杆端1杆端2
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.0000000074.1330000-0.000000000.0000000074.133000037.0665000
20.0000000074.133000037.06650000.00000000-46.317000082.9629000
30.00000000-46.317000082.96290000.00000000-50.157000025.0785000
40.00000000-50.157000025.07850000.00000000-50.1570000-0.00000000
反力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m),角度(Rad)
结点约束反力合力
支座
结点水平竖直力矩大小角度力矩
10.0000000074.13300000.0000000074.133000090.00000000.00000000
50.0000000050.1570000-0.0000000050.157000090.0000000-0.00000000
最大剪力tmax=74.1KN
剪应力:
τ=(Q/S)*10=74.1/73.4×10=10.1MPa<fτ=125MPa
最大弯矩Mmax=83KN.m
强度应力:
σ=M/w=83×103/726=114.3MPa<f=215MPa
最大变形量11.4mm<5500/400=13.8mm
32b工字钢满足要求。
2.2底托梁计算
前后底托梁均采用2根36b槽钢,参数:
A=68.1cm2,Ix=12650cm4,Wx=703cm3。
(1)前底托梁计算
纵梁支反力计算
纵梁编号
边1
边2
边3
中梁
前支点(kn)
70
83.6
112.3
50.2
后支点(kn)
105.1
126.2
171
74.1
底纵梁布置:
0.077+2×0.232+0.777+2×0.771+0.78+2×0.771+0.777+2×0.232+0.077=6.5m
吊带布置:
0.42+2.2+4.6+2.2+0.42=9.84m
前托梁荷载计算简图
内力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m)
杆端1杆端2
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.00000000-0.000000000.000000000.00000000-0.000000000.00000000
20.0000000022.46421980.000000000.0000000022.464219828.0802747
30.0000000022.464219828.08027470.0000000022.464219829.8100197
40.00000000-47.535780129.81001970.00000000-47.535780118.7817187
50.00000000-131.13578018.78171870.00000000-131.135780-11.6417822
60.00000000-243.435780-11.64178220.00000000-243.435780-111.207016
70.00000000150.600000-111.2070160.00000000150.600000-55.7862163
80.00000000100.400000-55.78621630.00000000100.40000021.6221836
90.0000000050.200000021.62218360.0000000050.200000060.3263836
100.000000000.0000000060.32638360.000000000.0000000060.3263836
110.00000000-50.200000060.32638360.00000000-50.200000021.6221836
120.00000000-100.40000021.62218360.00000000-100.400000-55.7862163
130.00000000-150.600000-55.78621630.00000000-150.600000-111.207016
140.00000000243.435780-111.2070160.00000000243.435780-11.6417822
150.00000000131.135780-11.64178220.00000000131.13578018.7817187
160.0000000047.535780118.78171870.0000000047.535780129.8100197
170.00000000-22.464219829.81001970.00000000-22.464219828.0802747
180.00000000-22.464219828.08027470.00000000-22.4642198-0.00000000
190.000000000.00000000-0.000000000.000000000.00000000-0.00000000
反力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m)结点约束反力合力
支座
结点水平竖直力矩大小角度力矩
20.0000000022.4642198-0.0000000022.464219890.0000000-0.00000000
70.00000000394.0357800.00000000394.03578090.00000000.00000000
140.00000000394.035780-0.00000000394.03578090.0000000-0.00000000
190.0000000022.4642198-0.0000000022.464219890.0000000-0.00000000
最大剪力tmax=243.4KN
剪应力:
τ=(Q/S)*10=243.4/(68.1×2)×10=17.9MPa<fτ=125MPa
最大弯矩Mmax=111.2KN.m
强度应力:
σ=M/w=111.2×103/(703×2)=79.1MPa<f=215MPa
最大变形量1.6mm<4600/400=11.5mm
2根36b槽钢满足要求。
(2)后底托梁计算
内力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m)
杆端1杆端2
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000
20.0000000035.27619240.000000000.0000000035.276192444.0952405
30.0000000035.276192444.09524050.0000000035.276192446.8115073
40.00000000-69.823807546.81150730.00000000-69.823807530.6123840
50.00000000-196.02380730.61238400.00000000-196.023807-14.8651393
60.00000000-367.023807-14.86513930.00000000-367.023807-164.977876
70.00000000222.300000-164.9778760.00000000222.300000-83.1714766
80.00000000148.200000-83.17147660.00000000148.20000031.0907233
90.0000000074.100000031.09072330.0000000074.100000088.2218233
100.000000000.0000000088.22182330.000000000.0000000088.2218233
110.00000000-74.100000088.22182330.00000000-74.100000031.0907233
120.00000000-148.20000031.09072330.00000000-148.200000-83.1714766
130.00000000-222.300000-83.17147660.00000000-222.300000-164.977876
140.00000000367.023807-164.9778760.00000000367.023807-14.8651393
150.00000000196.023807-14.86513930.00000000196.02380730.6123840
160.0000000069.823807530.61238400.0000000069.823807546.8115073
170.00000000-35.276192446.81150730.00000000-35.276192444.0952405
180.00000000-35.276192444.09524050.00000000-35.2761924-0.00000000
190.000000000.00000000-0.000000000.000000000.00000000-0.00000000
反力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m),角度(默认)
结点约束反力合力
支座
结点水平竖直力矩大小角度力矩
20.0000000035.2761924-0.0000000035.276192490.0000000-0.00000000
70.00000000589.3238070.00000000589.32380790.00000000.00000000
140.00000000589.3238070.00000000589.32380790.00000000.00000000
190.0000000035.2761924-0.0000000035.276192490.0000000-0.00000000
最大剪力tmax=367KN
剪应力:
τ=(Q/S)×10=367/(68.1×2)×10=26.9MPa<fτ=125MPa
最大弯矩Mmax=165KN.m
强度应力:
σ=M/w=165×103/(703×2)=117.4MPa<f=215MPa
最大变形量2.3mm<4600/400=11.5mm
2根36b槽钢满足要求。
2.3吊带计算
(1)前后主吊带
主吊带采用断面2根13cm×2cm钢带16Mni,销孔6.4cm。
边吊带为φ32精轧螺纹钢筋。
前主吊带:
最大拉力394KN
后主吊带:
最大拉力589.3KN
前吊带计算伸长量,后吊带计算抗拉强度。
Δl=394×103/(2.1×105)/((130-64)×20×2)×8000=5.7mm
后吊带抗拉强度计算:
σ=(N/S)×10=589.3/((13-6.4)×2×2)×10=223.2MPa<f=300MPa
后吊带受力较大,为了吊带安全,施工时后主吊带在中间加设一根,按三根设置。
(2)前边吊带
前边吊带:
22.4KN
后边吊带:
35.3KN
φ32精轧螺纹钢筋满足拉力要求。
(3)侧模吊带
翼板处荷载:
混凝土自重:
76KN,前吊点重76×2.15÷5.5=29.7KN,后吊点76-29.7=46.3KN。
侧模系自重:
196KN,前吊点重98×2.15÷5.5=38.3KN,后吊点98-38.3=59.7KN。
动活载:
6.5×2.75×3.3=59KN,前吊点重59×2.15÷5.5=23.1KN,后吊点59-23.1=35.9KN。
前吊点重量:
29.7×1.2+38.3×1.2+23.1×1.4=113.9KN。
后吊点重量:
46.3×1.2+59.7×1.2+35.9×1.4=177.5KN。
φ32精轧螺纹钢筋满足拉力要求。
(4)内模吊带
顶板处荷载:
顶板混凝土自重:
176KN,前吊点重176×2.15÷5.5=68.8KN,后吊点176-68.8=107.2KN。
内模系自重:
72KN,前吊点重72×2.15÷5.5=28.1KN,后吊点72-28.1=43.9KN。
动活载:
6.5×5.1×3.3=109.4KN,前吊点重109.4×2.15÷5.5=42.8KN,后吊点109.4-42.8=66.6KN。
前吊点重量:
68.8×1.2+28.1×1.2+42.8×1.4=176.2KN。
后吊点重量:
107.2×1.2+43.9×1.2+66.6×1.4=274.6KN。
φ32精轧螺纹钢筋满足拉力要求。
2.4前上横梁计算
前上横梁用2根45a工字钢并排焊接组成,参数:
A=102cm2,Ix=32240cm4,Wx=1430cm3。
主桁间距6.05m,前横梁吊点布置内滑梁吊点+主吊带+外滑梁吊点+前托梁边吊点,距中线1.75+0.55+1.5+0.695+0.315=4.81m,全长:
9.62m。
计算简图:
剪力图:
弯矩图:
内力计算
单位:
力(kN),力矩(kN*m)
杆端1杆端2
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
10.00000000-0.00000000-0.0
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