施工大临结构设计培训-菱形挂篮.pptx

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1、技技术术中心中心-郑伟郑伟北京北京迈迈达斯技达斯技术术有限公司有限公司midas Civil 施工大施工大临结临结构培构培训训 菱形挂菱形挂篮篮目目 录录1234工工建建查查程程模模看看概概流流结结况况程程果果编编 制制 计计 算算 书书.工工 程程 概概 况况.工工 程程 概概 况况挂挂 篮篮 各各 系系 统统 的的 组组 成成挂挂篮篮由由主桁系主桁系统统、吊挂系吊挂系统统、底底篮篮系系统统、行走系行走系统统、锚锚固系固系统统、模板系模板系统统等部分等部分组组成。成。后支点挂后支点挂篮篮（悬悬臂）臂）前支点挂前支点挂篮篮（简简支）支）.工工 程程 概概 况况挂挂 篮篮 的的 构构 件件 尺尺

2、 寸寸.工工 程程 概概 况况铰结铰结点点主主 桁桁 架架 及及 联联 结结 系系刚结刚结点点力学力学简简化化.建建 模模 流流 程程分析结果内力应力变形反力荷载自重、二期预应力荷载收缩徐变温度荷载支座沉降移动荷载设计结果承载能力正常使用弹性阶段建模流程PSCRC施工成桥求解.建建 模模 流流 程程前前处处理理材料、截面、节点单元外部边界、内部边界midas Civil 建建 模模 流流 程程后后处处理理结构刚度边界条件验验算算承重系统悬吊系统行走系统挂挂 篮篮 的的 建建 模模 流流 程程边边界界荷荷载载.建建 模模 流流 程程几何几何结结构构1、材料：、材料：Q235、Q345(后吊后吊带

3、带)2、为为了建模方便，可了建模方便，可统统一采用一采用Q235，弹弹模相同模相同3、不同、不同标标号号对对于前于前处处理的理的应应力力挠挠度度结结果没有影响果没有影响主桁架矩形截面SPC截面误差面积1.88E+041.46E+0422.2%mm2Asy1.12E+042.72E+0375.6%mm2Asz8.40E+037.49E+0310.9%mm2Ixx4.94E+082.60E+0699.5%mm4Iyy4.92E+083.09E+0837.1%mm4Izz2.61E+082.48E+084.9%mm4Cyp1.55E+021540.6%mmCym1.55E+021540.6%mmCz

4、p2.00E+021905.0%mmCzm2.00E+021905.0%mmQyb6.73E+040100.0%mm2Qzb2.79E+040100.0%mm2Peri:O1.42E+032.28E+03-60.3%mmPeri:I1.31E+030.00E+00100.0%mmCent:y1.55E+021540.6%mmCent:z2.00E+021905.0%mmy1-1.55E+02-1540.6%mmz12.00E+021905.0%mmy21.55E+021540.6%mmz22.00E+021905.0%mmy31.55E+021540.6%mmz3-2.00E+02-1905.

5、0%mmy4-1.55E+02-1540.6%mmz4-2.00E+02-1905.0%mm.建建 模模 流流 程程主桁架主桁架2C40a围成的箱形截面SPC导入截面对对于分离式截面于分离式截面等效等效为为矩形截面（不建矩形截面（不建议议）主主 桁桁 架架 截截 面面SPC导导入截面入截面型号型号尺寸尺寸/mmHBtwtf1rI10100684.57.66.5主主 桁桁 联联 结结 系系 截截 面面上下弦杆：上下弦杆：2C12.6 C=100.建建 模模 流流 程程腹杆：腹杆：I10上横梁双拼工字钢SPC截面误差面积2.69E+042.69E+040.0%mm2Asy1.39E+041.22E

6、+0412.8%mm2Asz1.40E+041.34E+044.6%mm2Ixx3.14E+085.08E+0698.4%mm4Iyy1.30E+091.30E+090.0%mm4Izz2.17E+086.62E+08-204.3%mm4Cyp1.66E+02236-42.2%mmCym1.66E+02236-42.2%mmCzp2.80E+022800.0%mmCzm2.80E+022800.0%mmQyb1.09E+050100.0%mm2Qzb2.66E+040100.0%mm2Peri:O2.09E+033.52E+03-68.2%mmPeri:I1.34E+030.00E+00100

7、.0%mmCent:y1.66E+02236-42.2%mmCent:z2.80E+022800.0%mmy1-1.66E+02-236-42.2%mmz12.80E+022800.0%mmy21.66E+02236-42.2%mmz22.80E+022800.0%mmy31.66E+02236-42.2%mmz3-2.80E+02-2800.0%mmy4-1.66E+02-236-42.2%mmz4-2.80E+02-2800.0%mm型号型号尺寸尺寸/mmHBtwtf1rI56a56016612.52114.5.建建 模模 流流 程程上上 横横 梁梁 截截 面面上横梁：上横梁：2I56a等

8、效等效为为双拼工字双拼工字钢钢截面（不建截面（不建议议）SPC导导入截面入截面前托梁双拼工字钢SPC截面误差面积1.71E+041.71E+040.0%mm2Asy9.37E+038.11E+0313.4%mm2Asz8.40E+037.96E+035.2%mm2Ixx1.31E+082.08E+0698.4%mm4Iyy4.31E+084.31E+080.0%mm4Izz1.02E+082.66E+08-160.9%mm4Cyp1.42E+02192-35.2%mmCym1.42E+02192-35.2%mmCzp2.00E+022000.0%mmCzm2.00E+022000.0%mmQy

9、b5.96E+040100.0%mm2Qzb1.84E+040100.0%mm2Peri:O1.63E+032.69E+03-65.2%mmPeri:I9.97E+020.00E+00100.0%mmCent:y1.42E+02192-35.2%mmCent:z2.00E+022000.0%mmy1-1.42E+02-192-35.2%mmz12.00E+022000.0%mmy21.42E+02192-35.2%mmz22.00E+022000.0%mmy31.42E+02192-35.2%mmz3-2.00E+02-2000.0%mmy4-1.42E+02-192-35.2%mmz4-2.

10、00E+02-2000.0%mm型号型号尺寸尺寸/mmHBtwtf1rI40a40014210.516.512.5前前 托托 梁梁 截截 面面.建建 模模 流流 程程前托梁：前托梁：2I40aSPC导导入截面入截面型号型号尺寸尺寸/mmHBtwtf1rI56a56016612.52114.5.建建 模模 流流 程程后后 托托 梁梁 截截 面面后托梁：后托梁：2I56a采用矩形截面来采用矩形截面来实现实现双拼工字双拼工字钢钢型号型号尺寸尺寸/mmHBtwtf1rr1C40a40010010.518189内内 导导 梁梁 截截 面面.建建 模模 流流 程程内内导导梁：梁：2C40a围围成的箱形截面

11、成的箱形截面不是主要的承力构件不是主要的承力构件无需用无需用SPC导导入截面入截面型号型号尺寸尺寸/mmHBtwtf1rI45a45015011.51813.5外外 导导 梁梁 截截 面面.建建 模模 流流 程程外外导导梁：梁：2I45a不是主要的承力构件不是主要的承力构件无需用无需用SPC导导入截面入截面坐标xyz1000242000034200035004920003500.建建 模模 流流 程程1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型（一）主桁架（一）主桁架1）状）状态栏态栏切切换长换长度度单单位体系：位体系：mm2）采用）采用CAD导导入入的方式，文件的方式，文件导导入入Auto CA

12、D3）材料：）材料：Q235，截面：主桁架，截面：主桁架4）CAD注意注意绘图绘图原点，原点，Rx=905）单单元方向元方向错误错误，调调整整单单元坐元坐标轴标轴方向方向-Change906）通）通过过复制复制单单元元建立另外两片主桁架，建立另外两片主桁架，dy：25390mm插入点插入点法二：法二：Excel导导入入节节点坐点坐标标CAD原点原点25390mm.建建 模模 流流 程程（二）主桁（二）主桁联结联结系系1）采用）采用CAD导导入入的方式的方式2）材料：）材料：Q235，截面后，截面后续续重新分配，通重新分配，通过过双双击结击结构构组组来分配来分配3）原点：）原点：选择选择主桁主桁

13、对应对应的插入点（的插入点（注意注意CAD的的绘图绘图原点原点）4）Rx=90、Rz=905）上下弦杆的双槽）上下弦杆的双槽钢钢方向方向错误错误，调调整整单单元坐元坐标轴标轴方向方向-Change901、建、建 立立 几几 何何 模模 型型Civil 插入点插入点CAD原点原点.建建 模模 流流 程程（二）主桁（二）主桁联结联结系系6）模）模拟拟主桁主桁联结联结系的系的铰结铰结点点1）释释放放单单元元i端端2）释释放放单单元元j端端单单元从起点指向元从起点指向终终点，点，为为i端指向端指向j端端1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型铰结铰结点点大拇指朝向大拇指朝向销销栓栓My1、建、建 立立

14、 几几 何何 模模 型型.建建 模模 流流 程程（三）前吊挂体系（三）前吊挂体系1）采用）采用CAD导导入入的方式的方式2）材料：）材料：Q235，截面需要重新分配，通，截面需要重新分配，通过过双双击结击结构构组组来分配来分配3）原点：）原点：选择选择主桁主桁对应对应的插入点（的插入点（注意注意CAD的的绘图绘图原点原点）4）Rx=90、Rz=905）上横梁、前托梁）上横梁、前托梁单单元方向元方向错误错误，调调整整单单元坐元坐标轴标轴方向方向-Change90CAD原点原点Civil 插入点插入点1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型1）导导入入CAD2）分配截面）分配截面3）修改）修改单单

15、元坐元坐标轴标轴.建建 模模 流流 程程（三）前吊挂体系（三）前吊挂体系Civil 插入点插入点1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型.建建 模模 流流 程程（四）内外（四）内外导导梁体系梁体系1）扩扩展展单单元，元，节节点点线单线单元元2）内）内导导梁梁扩扩展距离展距离dx：-5000,-47003）外）外导导梁梁扩扩展距离展距离dx：-5000,-47001、不考、不考虑导虑导梁的行走吊挂梁的行走吊挂2、导导梁也可以只建到后吊挂的梁也可以只建到后吊挂的长长度度1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型.建建 模模 流流 程程（五）后吊挂体系（五）后吊挂体系1）采用）采用CAD导导入入的方式

16、的方式2）材料：）材料：Q235，截面：后吊，截面：后吊带带3）原点：）原点：选择选择主桁主桁对应对应的插入点（的插入点（注意注意CAD的的绘图绘图原点原点）4）Rx=90、Rz=905）修改后托梁的截面，）修改后托梁的截面，调调整整单单元坐元坐标轴标轴方向方向-Change90CAD原点原点Civil 插入点插入点1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型.建建 模模 流流 程程6）吊杆和吊）吊杆和吊带带修改修改为为桁架桁架单单元元1、通、通过结过结构构组组来快速来快速选择单选择单元元2、桁架、桁架单单元只承受拉元只承受拉压压力，不承受剪力，不承受剪力和弯矩力和弯矩.建建 模模 流流 程程1、

17、建、建 立立 几几 何何 模模 型型（五）底（五）底纵纵梁体系梁体系1）建立建立单单元元，连连接前后托梁的中心点，建立第一根底接前后托梁的中心点，建立第一根底纵纵梁梁2）材料：）材料：Q235，截面：底，截面：底纵纵梁梁3）复制复制单单元元，dy：4167,502,5580,490,6167,1440,12004）镜镜像像单单元元，z-x平面平面y：5390mm，不能使用，不能使用选择选择最新建立的个体最新建立的个体5）勾）勾选选交叉分割交叉分割节节点和点和单单元元6）对对底底纵纵梁、内外梁、内外导导梁分割梁分割单单元，分割元，分割10份份单单元捕捉控制元捕捉控制键键，位于，位于Civil界面

18、的右下角界面的右下角默默认认状状态态可以自可以自动动吸附到吸附到单单元的元的1/2位置位置1、建、建 立立 几几 何何 模模 型型1）复制底）复制底纵纵梁梁2）镜镜像像单单元元.建建 模模 流流 程程（五）底（五）底纵纵梁体系梁体系3）分割）分割单单元元2、施施 加加 边边 界界 条条 件件.建建 模模 流流 程程预应预应力力钢钢筋筋锚锚固固-铰铰接接约约束束Dxyz，Rx约约束束Dz铰铰接接约约束束Dxyz、Rx铰铰接接约约束束Dxyz、Rx另外另外导导梁需要梁需要约约束束Rzhttps:/ 加加 荷荷 载载可可 考考 虑虑20%的放大，的放大，因因为为没模没模拟拟后后吊杆、吊杆、销销栓等栓

19、等构件，具体取构件，具体取值视值视情况而定情况而定.建建 模模 流流 程程（一）定（一）定义义静力荷静力荷载载工况工况1）自重）自重2）混凝土湿重）混凝土湿重3）施工荷）施工荷载载JGJ 166-2008 条文条文4.1划分区域面积容重湿重荷载模板荷载总荷载主梁根数均布荷载荷载位置荷载工况单位m2kN/m3kN/mkN/m2kN/mnkN/m混凝土湿重A11.42636.40.337.3218.65外导梁荷载A27.65198.9199.17633.20底纵梁-腹板位置A32.06553.6954.9725227.49内导梁荷载A44.455115.83117.1125814.64底纵梁-箱室

20、位置A57.65198.9199.17728.45底纵梁-腹板位置施工平台1.20.3620.18最外侧底纵梁划分区域宽度人工机具振捣荷载施工荷载主梁根数均布荷载荷载位置荷载工况单位mkN/m2kN/m2kN/mnkN/m施工荷载A1312924.50外导梁荷载A20.92.760.45底纵梁-腹板位置A34.27512.82526.41内导梁荷载A44.27512.82581.60底纵梁-箱室位置A50.92.770.39底纵梁-腹板位置施工平台1.23.621.80最外侧底纵梁CAD操作技巧操作技巧绘图绘图创创建面域建面域工具工具查询查询面域面域3、施施 加加 荷荷 载载regionmas

21、sprop按最大截面湿重加按最大截面湿重加载载，块块段段长长度度3m而底而底纵纵梁梁纵纵向向为为5m，不能全部加，不能全部加载载.建建 模模 流流 程程（二）施加荷（二）施加荷载载模板荷模板荷载载：0.3kN/m2人工机具荷人工机具荷载载：1.0kN/m2振振捣捣荷荷载载：2.0kN/m2.查查 看看 结结 果果.查查 看看 结结 果果编编 辑辑 荷荷 载载 组组 合合强强度度组组合合1.2 永久荷永久荷载载+1.4可可变变荷荷载载1.2（挂（挂篮篮自重自重+混凝土湿重混凝土湿重+模板荷模板荷载载）+1.4（人工机具荷（人工机具荷载载+振振捣捣荷荷载载）刚刚度度组组合合1.0永久荷永久荷载载+

22、1.0可可变变荷荷载载1、查查 看看 变变 形形 结结 果果 取相取相对值对值，减去两端位移，减去两端位移即（即（29.219.3）=9.9mm 17000/400=42.5mm.查查 看看 结结 果果钢结钢结构构设计标设计标准（准（GB 50017-2017）条文）条文3.4.1公路公路桥桥梁施工技梁施工技术规术规范（范（JTGT 3650-2020）条文）条文5.2.816mm抗弯抗弯设计值设计值f抗剪抗剪设计值设计值fvQ235215125Q345305175容许剪应力取容许应力的1 3，180 3105Mpa.查查 看看 结结 果果2、查查 看看 应应 力力 结结 果果1）梁）梁单单元

23、正元正应应力力-组组合合应应力力2）梁）梁单单元剪元剪应应力力-Ssz3）桁架）桁架单单元元应应力力参考铁路规范钢结构设计规范（TB 10091-2017），=钢材综合安全系数K取1.7，容许应力的提高系数 取1.3以Q235为例，屈服强度fy=235Mpa，则容许应力 =fyK=1.32351.7180Mpa容容许应许应力法力法荷荷载组载组合系数均取合系数均取1极限状极限状态态法法以概率以概率论论来确定荷来确定荷载发载发生的几率生的几率此此时时材料取材料取设计设计强强度即可度即可构构 件件 的的 强强 度度 计计 算算.查查 看看 结结 果果构构 件件 的的 稳稳 定定 性性 计计 算算从从

24、Civil结结果中提取果中提取Fx从从Civil结结果中提取果中提取My从从Civil截面特性截面特性值值中中查查看看Iyy/Czm.查查 看看 结结 果果规规范范对对第一第一类稳类稳定的定的规规定定规范名称屈曲系数页码空间网格结构技术规程JGJ7-2010不小于4.220铁路桥涵设计规范TB10002-2017不小于443公路钢管混凝土拱桥设计规范JTG/TD65-06-2015不小于437公路斜拉桥设计细则JTG/TD65-01-2007不小于416公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015不小于481.查查 看看 结结 果果3、查查 看看 屈屈 曲曲 结结 果果 屈曲荷屈曲荷载载特征特

25、征值值大于大于1，说说明明结结构在荷构在荷载组载组合合工况下不会工况下不会发发生生线线性屈曲性屈曲 临临界荷界荷载载Pcr=不不变变荷荷载载+特征特征值值*可可变变荷荷载载 措施：措施：对对屈曲屈曲变变形大的构件，形大的构件，进进行局部行局部刚刚度增大度增大Fcr=2EIL 2f1=2.6f1=5.9.编编 制制 计计 算算 书书.编编 制制 计计 算算 书书前托梁的跨中最大相前托梁的跨中最大相对对位移位移为为=29.219.3=9.9mm L=L/400=17000/400=42.5mm变变形形满满足要求。足要求。1、各各 杆杆 件件 的的 强强 度度 和和 刚刚 度度 验验 算算梁梁单单元

26、元以前后托梁的以前后托梁的验验算算为为例例.编编 制制 计计 算算 书书后托梁最大正后托梁最大正应应力力=137.8Mpa f=215Mpa后托梁最大剪后托梁最大剪应应力力=35.6Mpa fv=125Mpa1、各各 杆杆 件件 的的 强强 度度 和和 刚刚 度度 验验 算算2、吊吊 杆杆 强强 度度 验验 算算前吊杆采用前吊杆采用=32mm精精轧轧螺螺纹钢纹钢，强强度等度等级为级为PSB830最大正最大正应应力力=320.5Mpa，考考虑虑2倍安全系数倍安全系数则则=2320.5=641Mpa =830Mpa.编编 制制 计计 算算 书书桁架桁架单单元元以前吊杆的以前吊杆的验验算算为为例例差

27、差值为值为吊杆自重吊杆自重公路公路桥桥梁施工技梁施工技术规术规范（范（JTGT 3650-2020）条文）条文21.8.6.编编 制制 计计 算算 书书3、提提 取取 结结 果果 的的 验验 算算需要自己提取需要自己提取结结果的果的验验算算以主桁的后以主桁的后锚锚固固钢钢筋筋强强度度验验算算为为例例后后锚锚固固钢钢筋采用筋采用=32mm精精轧轧螺螺纹钢纹钢，强强度等度等级为级为PSB830单单根根锚锚固固钢钢筋最大筋最大轴轴力力为为 790.5/4=197.6kN，考考虑虑2倍的抗倍的抗倾倾覆安全系数覆安全系数则则后后锚锚固固钢钢筋筋实际实际拉拉应应力：力：=2197.6103162=491.6Mpa =830Mpa公路公路桥桥梁施工技梁施工技术规术规范（范（JTGT 3650-2020）条文）条文17.5.1主桁架的主桁架的变变形形微信公众号微信公众号个人个人B站号站号谢谢 谢谢