G260型标准化挂蓝计算书.doc

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1、路桥华东工程有限公司 通用挂蓝设计计算书路桥华东工程有限公司GL260型通用挂蓝设计计算书 计 算复 核审 核路桥华东工程有限公司技术质量部2006年10月第一章 设计概况1.1设计依据 1.1.1我公司在以往同类型桥梁中的施工图。 1.12公路桥涵施工技术规范JTJ041-89 1.1.3钢结构设计手册1.14结构力学、材料力学1.1.5桥梁工程1.1.6钢结构及木结构设计规范JTJ025-861.1.7建筑结构静力计算手册1.1.8其他有关规范手册1.2设计概述悬臂浇筑法适应于大跨径的预应力混凝土悬臂梁、连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥等结构。其施工特点是无需建立落地支架，无需大型起重与运

2、输机具，主要设备是一对行走挂篮。挂篮可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土都在挂篮上进行。悬臂浇筑施工时，梁体一般要分为四大部分浇筑，如下图所示。A为墩顶梁段（0块段），B为0块段两侧对称分段悬臂浇筑部分（本设计施工挂篮的应用阶段），C为边孔在支架上浇筑部分；D为主梁在跨中浇筑合拢部分。主梁各部分的长度视主梁形式和跨径、挂篮的形式及施工周期而定。0块段一般为10m14m,悬臂分段一般为3m5m。支架现浇段一般为23个悬臂浇筑分段长，合拢段一般为1m3m。结合我公司在以往同类型桥梁施工中的特征，根据长江桥与金塘桥的实际情况我们进行本挂蓝设计。箱梁结构都是双幅单箱

3、单室断面，长江桥箱梁顶宽16.95m，底宽8.5m，箱梁顶横坡为2%。金塘桥箱梁顶宽12.30m，底宽6.3m，箱梁顶横坡为2%。悬浇段箱梁拟采用轻型三角挂篮进行施工。两座箱梁选择的标准截面的有关数据见下表格所示。金塘大桥西通航孔桥箱梁数据（1）施工节段长度（m）砼体积(m3)砼重量(10kN)顶板厚度(cm)底板厚度(cm)腹板厚度(cm)中心线梁高（cm）边跨现浇7.8597254.630305034013#4.053.4140.2304870517.79#3.554.4142.83062.2706091#3.061.9162.53093.170866.70#141金塘大桥非通航孔桥箱梁数

4、据(2)施工节段长度（m）砼体积(m3)砼重量(10kN)顶板厚度(cm)底板厚度(cm)腹板厚度(cm)中心线梁高（cm）边跨现浇8.9119.8314.528304533013#5.054.3142.52837.745382.25#4.060.8159.62867.165580.51#3.055.5145.743.781.465676.60#11.5上海长江隧辅通航孔桥箱梁(3)施工节段长度（cm）砼体积(m3)砼重量（t）顶板厚度（cm）底板厚度（cm）腹板厚度（cm）中心线梁高（cm）0#1200474.01232.5281001208502891.9104797.91#30070.6

5、199.32891.9104797.92886.192760.94#35062.6189.02875.580692.32869.880655.66#40075.9197.22864.480621.42858.876.3585.411#45063.5165.22841.461.6473.12837.957.4450.7边跨现浇200123.9322.22830454002870804002811035400合龙段59134.890.4283045400 第二章 挂篮材料拟定1、挂篮设计假设a、在计算过程中，按照材料力学和结构力学的假设进行计算。b、主桁按照铰接进行计算。c、底篮横梁、上前横梁、中

6、横梁均为桁架梁，按照铰接进行计算。d、前横梁、上前横梁、中横梁均分为标准段和一般段,采用类似万能杆件的螺栓连接方式。2、挂篮材料选型挂蓝由主桁、底篮、悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统等部分组成。a、主桁：主桁为三角桁片，由立柱、斜拉带、主梁组成。（1）主梁由2根H500200型钢加工而成，共长11.35+0.8m。（2）立柱由420290（悬29520）20 钢板加工而成，共长570cm，立柱横联采用由30钢管采用法兰盘连接标准段的形式制作。中间采用标准尺寸杆件连接（对照前横梁）。立柱与主梁之间采用牛腿连接。（3）斜拉带由230035（219236）钢板加工而成，端部扩大为36cm40，且在

7、端部两侧各加焊1厚的16Mn钢板。b、底蓝：底蓝由前横梁、后横梁、纵梁等组成。（1）前横梁、后横梁：底蓝前后横梁均由2H500200加工而成，横梁上设加劲板及连接板。前横梁长1200cm，后横梁长1750cm。（2）纵梁：底蓝纵梁为桁架纵梁组成。桁架纵梁由上弦秆工22a、下弦秆210竖杆及斜秆均为210组成。纵梁长690cm， c、悬吊系统：（1）桁架式前横梁、中横梁：前、中横梁均为2片桁架梁连接而成。前横梁每个单的桁架梁由20a上下弦杆、L9010斜杆、竖杆组成；前横梁长10101220cm，中间用螺栓连接30.7m的标准杆件。中横梁每个单的桁架梁由 20a上下弦杆、L755斜秆、竖杆组成；

8、中横梁长13301750cm。由中间30.7m的标准段与两边的标准段用螺栓连接组成。（2）前后吊杆均采用直径为64的40铬圆钢。吊杆组合形式为。前吊杆组合为：I+II+III7=14.62cm，后锚杆组合为：III+IV=410cm，后吊杆组合为：I+II+III6=13.52cm，行走吊杆组合为：I+II+III8=15.72cm；所有吊杆均采用64的40铬圆钢。d、后锚及行走系统：（1）后锚由锚固梁、锚杆组成，上端通过锚固梁锚于主梁尾部，下端通过锚杆及连接器锚于竖向预应力筋或预埋筋上。如位置受限可通过预留孔锚固。（2）后横梁：由2根20a组成的桁架式梁。长为845cm，中间用螺栓连接3根7

9、0cm长标准段。采用螺栓连接于主梁上。（3）行走系统：整个桁架结构支承在由工字钢与钢管加工而成的前、后支腿上。每组主梁的支腿下设一套行走系统，行走系统主要包括：行走支腿及上框架、行走轮、后支腿锚轨、前支腿轨道等。e、模板系统：模板由内、外模板组成。（1）内模：由模架及万能钢模板组成。顶板由槽钢和角钢加工而成的桁架，并与万能钢模板通过钩头螺栓连接成整体；侧板由万能钢模组拼，外侧用槽钢加劲。（2）外模：由模架和大块平面钢模板组成。3、应力参考取值各种材料的设计控制值采用公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86，A3钢轴向应力为140MPa，弯曲应力145MPa，剪应力85MPa，节点销子的

10、孔壁承压应力为210MPa；16Mn钢的轴向应力为200MPa；45号钢轴向应力为210MPa，弯曲应力220MPa，剪应力125MPa，节点销子的孔壁承压应力为255MPa。4、挂蓝施工控制计算工况通用挂篮设计的前、中、后横梁中间采用栓接形式连接。进行通用挂篮设计时我们取设计选择的最小截面块段与最大截面块段的代表性箱梁进行计算。在挂篮每片主桁前端施加65t的力。用最窄的断面计算进行挂篮构件尺寸的确定，用最宽的截面进行挂篮构件计算的复核。 第三章 挂篮计算一、挂蓝主桁计算1、主桁拟定计算：方案一：荷载650KN主梁： 2H6002001711 A=135202270402 G106.13kg

11、斜拉带： 230040 A=240002 G188.4kg 立柱： 40030020 A=264002 计算简图如：L1=5.7m L2=4.8m L3=7.451m L3=7.996m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=9.8mm 斜拉带1951KN 斜拉带2876KN立柱1356KN 主梁615.6KN 变形协调验算斜拉带f1=95.3100007451/(2.110524000)=1.408mm斜拉带f2=87.6100007996/(2.110524000)=1.390mm主梁f3=61.561044800/(2.110527040)=0.5204mm主梁f4=61.56104

12、5600/(2.110527040)=0.607mm立柱f5=135.61045700/(2.110526400)=1.394 mmf1= 1.408 f32+ f52=1.484 满足要求。f2= 1.390 f42+ f52=1.520 满足要求。方案二：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带： 230040 A=240002 G188.4kg 立柱： 40028020 A=256002 计算简图如：L1=5.7m L2=4.8m L3=7.451m L3=7.996m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=10.3mm 斜

13、拉带1967KN 斜拉带2890KN立柱1375KN 主梁624KN 变形协调验算斜拉带f1=96.7100007451/(2.110524000)=1.429mm斜拉带f2=89.0100007996/(2.110524000)=1.412mm主梁f3=62.41044800/(2.110522840)=0.624mm主梁f4=62.41045600/(2.110522840)=0.728mm立柱f5=137.51045700/(2.110525600=1.458 mmf1= 1.429 f32+ f52=1.586 满足要求。f2= 1.412 f42+ f52=1.629 满足要求。方案

14、三：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230040 A=24000 G188.4kg斜拉带2：230035 A=21000 G164.85kg立柱： 42028020 A=256002 计算简图如：L1=5.7m L2=4.8m L3=7.451m L3=7.996m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=10.6mm 斜拉带1967KN 斜拉带2889KN立柱1374KN 主梁624KN 变形协调验算斜拉带f1=96.7100007451/(2.110524000)=1.429mm斜拉带f2=88.9100007996

15、/(2.110521000)=1.612mm主梁f3=62.41044800/(2.110522840)=0.624mm主梁f4=62.41045600/(2.110522840)=0.728mm立柱f5=137.41045700/(2.110525600)=1.457mmf1= 1.429 f32+ f52=1.585 满足要求。f2= 1.612 f42+ f52=1.629 满足要求。方案四：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230035 A=21000 G164.85kg斜拉带2：230030 A=18000 G14

16、1.3kg立柱： 420280（悬28520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.7m L2=4.8m L3=7.451m L3=7.996m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.3mm 斜拉带1966KN 斜拉带2888KN立柱1372KN 主梁622KN 变形协调验算斜拉带f1=96.6100007451/(2.110521000)=1.632mm斜拉带f2=88.8100007996/(2.110518000)=1.878mm主梁f3=62.21044800/(2.110522840)=0.622mm主梁f4=62.21045600/(2.110522840)=0.

17、726mm立柱f5=137.21045700/(2.110526400)=1.41mmf1= 1.632 f32+ f52=1.554 满足要求。f2= 1.878 f42+ f52=1.586 满足要求。方案五：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230035 A=21000 G164.85kg斜拉带2：230032 A=19200 G150.7kg立柱： 420280（悬28520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.8m L3=7.067m L3=7.642m L4=5.6m一片主桁650KN

18、则：f=12.2mm 斜拉带11078KN 斜拉带2999KN立柱1470KN 主梁733KN 变形协调验算斜拉带 f1=107.8100007067/(2.110521000)=1.727mm斜拉带 f2=99.9100007642/(2.110519200)=1.89mm主梁 f3=73.31044800/(2.110522840)=0.733mm主梁 f4=73.31045600/(2.110522840)=0.856mm立柱 f5=1471045200/(2.110526400)=1.379mmf1= 1.727 f32+ f52=1.562 满足要求。f2= 1.890 f42+ f

19、52=1.623 满足要求。方案六：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230035 A=21000 G164.85kg斜拉带2：230032 A=19200 G150.7kg立柱： 420280（悬28520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L3=6.844m L3=7.642m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.7mm 斜拉带11042KN 斜拉带2927KN立柱1421KN 主梁680KN 变形协调验算斜拉带 f1=104.2100006844/(2.110521000

20、)=1.617mm斜拉带 f2=92.7100007642/(2.110519200)=1.757mm主梁 f3=681044450/(2.110522840)=0.631mm主梁 f4=681045600/(2.110522840)=0.794mm立柱 f5=142.11045200/(2.110526400)=1.333mmf1= 1.617 f32+ f52=1.474 满足要求。f2= 1.757 f42+ f52=1.552 满足要求。方案七：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230035 A=21000 G164

21、.85kg斜拉带2：230032 A=19200 G150.7kg立柱： 420280（悬28520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L3=7.231m L3=7.991m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.5mm 斜拉带11005KN 斜拉带2885KN立柱1421KN 主梁621KN 变形协调验算斜拉带 f1=100.5100007231/(2.110521000)=1.648mm斜拉带 f2=88.5100007991/(2.110519200)=1.754mm主梁 f3=62.11044450/(2.110522840)=0.576m

22、m主梁 f4=62.11045600/(2.110522840)=0.725mm立柱 f5=142.11045700/(2.110526400)=1.461mmf1= 1.648 f32+ f52=1.57 满足要求。f2= 1.754 f42+ f52=1.631 满足要求。方案八：荷载650KN主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230040 A=24000 G188.4kg斜拉带2：230035 A=21000 G164.8kg立柱： 420280（悬28520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L

23、3=7.231m L3=7.991m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=10.9mm 斜拉带11006KN 斜拉带2886KN立柱1423KN 主梁622KN 变形协调验算斜拉带 f1=100.6100007231/(2.110524000)=1.443mm斜拉带 f2=88.5100007991/(2.110521000)=1.604mm主梁 f3=62.21044450/(2.110522840)=0.577mm主梁 f4=62.21045600/(2.110522840)=0.726mm立柱 f5=142.31045700/(2.110526400)=1.463mmf1= 1.4

24、43 f32+ f52=1.573 满足要求。f2= 1.604 f42+ f52=1.633 满足要求。方案九：荷载650KN（适用于0#块为11.5m12m的悬臂施工块段）主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230035（235030） A=21000 G164.8kg斜拉带2：230035（235030） A=21000 G164.8kg立柱： 420280（悬28520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L3=7.231m L3=7.991m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.3mm

25、 斜拉带11005.6KN 斜拉带2885.76KN立柱1422KN 主梁621KN 变形协调验算斜拉带 f1=100.56100007231/(2.110521000)=1.648mm斜拉带 f2=88.576100007991/(2.110521000)=1.605mm主梁 f3=62.21044450/(2.110522840)=0.577mm主梁 f4=62.21045600/(2.110522840)=0.726mm立柱 f5=142.21045700/(2.110526400)=1.462mmf1= 1.648 f32+ f52=1.572 满足要求。f2= 1.605 f42+

26、f52=1.632 满足要求。此为推荐方案方案十：荷载650KN此方案是在方案九的基础上连接了70公分的主梁。（适用于0#块12米以上的悬臂施工）主梁： 2H5002001610 A=11420222840 G89.65kg 斜拉带1：230035（235030） A=21000 G164.8kg斜拉带2：230035（235030） A=21000 G164.8kg立柱： 420280（悬29520）20 A=264002 计算简图如：L1=5.2m L2=4.45m L3=7.231m L3=7.991m L4=5.6m一片主桁650KN 则：f=11.3mm 斜拉带11005.6KN 斜

27、拉带2885.76KN立柱后座力860 KN立柱1422KN 主梁621KN 变形协调验算斜拉带 f1=100.56100007231/(2.110521000)=1.648mm斜拉带 f2=88.576100007991/(2.110521000)=1.605mm主梁 f3=62.21044450/(2.110522840)=0.577mm主梁 f4=62.21045600/(2.110522840)=0.726mm立柱 f5=142.21045700/(2.110526400)=1.462mmf1= 1.648 f32+ f52=1.572 满足要求。f2= 1.605 f42+ f52=

28、1.632 满足要求。此方案为推荐方案的补充方案2、主梁及立柱销子计算（45#钢）对九种方案的主桁计算结果进行对比分析，结合施工中的实际情况综合考虑挂蓝行走、0块拼装挂篮的需要。我们选择方案九的主桁架 (主梁较短)作为本设计的主桁结构。此主桁适合于0#块长度不小于11.5m的首节梁体拼装，梁体块段重量不大于260T的悬浇施工。最大梁体变形量11.3mm。(1)、立柱销子：对作用于立柱的销子，假设销子受的拉力为150T、销子直径为D=200mmW=r3/4=1003/4=785398.15mm3a、剪应力计算： =Q4/D2=1501044/D2=43.3Mpa125b、弯曲应力计算：M=751

29、00000.5260=97500000N. mm =97500000/785398.15=124.14Mpa220c、挤压应力计算：15010000/（80210）=89.3 均满足要求。(2)、主梁销子：作用于主梁销子的力取110T. 假设销子直径为D=180mm W=572555.25 mm3 a、剪应力计算：=Q4/D2=1101044/D2=43.22 Mpa125b、弯曲应力计算：M=55100000.5400=110000000N. mm =110000000/572555.2=192.1Mpa220c、挤压应力计算：11010000/（70190）= 82.7 均满足要求。主梁及

30、立柱销子均选用直径为200mm。(3)、扁担梁计算：前吊杆取R=35T， 后锚带R=65Ta、后锚带处扁担梁：M=32.50.750.5=12.19T.M Q=32.5T=M/W=12.19107/（469.42103）=129.82145=QSx/（Id）=0.532.5276.9107/（87510.610000）=74.990后锚带处底座和底蓝横梁上的扁担梁选232a。3、主梁连接计算（螺栓）主梁需满足连接轴心力不小于700kN。 螺栓选用M27，普通螺栓的抗剪容许应力=80Mpa =170 Mpa 单个螺栓抗剪和承压容许承载力为; Nj=njd2/4= 2272/480=91.6KNN

31、c=d= 2720170=91.8KN两者中取较小值N= 91.6 KN n=N/Nmin=700/91.6=7.6单边取螺栓总数n=16螺栓能承受的荷载为 F2=nN=1691.6=1465KN700kN 保险系数 =1465/700=2.1 故满足要求。 钢板的轴心受拉强度为： A= 210450+210200=130002= N/A=700/13000=53.8Mpa故以上计算均满足要求。二、吊杆拟定计算：本设计的前、后主吊杆拟定采用40铬圆钢，一般的受力吊杆采用32精轧螺纹钢。方案一：1、吊杆计算：（64、40Cr钢）（1）前吊杆： R=35T 取吊杆长为12.0 m（9.0 m），

32、f=351000012000/（2.1100000642/4）=6.21mm（4.66mm）（2）后锚带：R=65Tf=65100004500/（2.1100000602/4）=4.33mm（3）后吊杆：R=30T， f=301000014500/（2.1100000602/4）=6.44mm（4）行走吊杆：R=7T，f=71000017000/（2.1100000602/4）=1.76mm2、吊杆长度的确定：（64、40铬钢）吊杆按照一般施工的模数分为+n（320+327+110n）因一般梁段每个两个块段之间的变化高度为3540,顾好件的长度取为110。3、吊杆连接器的计算：（64、40铬钢

33、）40铬钢吊杆连接器的选择按照国标取与相应的64圆钢相匹配的六角螺母，按照规范要求的统一标准请专业的制作厂家进行制作。三、上横梁对比优化计算1、上前横梁截面计算：上前横梁根据此通用挂蓝的设计意图，中间设置为标准节段（类似万能杆件用螺栓连接）。 根据前面假定主梁每个前后点受力65T,现进行分析验算。前横梁的计算按照本设计最短的横梁10.1m和用螺栓连接了标准段0.73m（综合以往我单位施工同类型桥梁的情况以及现阶段设计单位经常选用的设计宽度我们选择了0.7的变化模数）后最长的横梁12.2m两种情况分析验算(螺栓连接为固接)。1)、对10.1m长前横梁进行计算分析：方案一：用2加劲板连接两个单片的

34、桁架，每片桁架四点受力，每点力取30/2=15t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆： L9010 A=17172 G13.478kg斜杆： L9010 A=17172 G13.478kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=2.2、 f边=2.7 上前横梁单片桁架各杆件受力杆件号12345678内力F（kN）83.26-2.61-61.296.1155.6-62.7-1.453.54杆件长（cm）8012370.610770.670.610970.6杆件型号20aL9010L9010L9010L9010L9010L9010L901028.91.53

35、5.6569136.50.82.06对此方案的杆件进行分析：伸长量和强度均满足要求，总体变形也符合要求，综合考虑将桁架中间连接的两个杆件进行调整。 方案二：用2加劲板连接两个单片的桁架，每片桁架四点受力，每点力取30/2=15t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆1： L9010 A=17172 G13.478kg斜杆1： L9010 A=17172 G13.478kg竖杆2： L808 A=12302 G9.655kg斜杆2： L808 A=12302 G9.655kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=2.2、 f边=2.7 上前横梁单片桁架各

36、杆件受力杆件号12345678内力F（kN）83.26-2.61-61.296.1155.6-62.7-1.453.54杆件长（cm）8012370.610770.670.610970.6杆件型号20aL9010L9010L9010L9010L9010L9010L901028.91.535.6569136.51.172.87故各杆件均满足要求。2)、用12.2m长前横梁进行复核验算：用2加劲板连接两个单片的桁架，每片桁架四点受力，每点力取30/2=15t。上下弦杆： 20a A=28832 G22.632kg 竖杆： L9010 A=17172 G13.478kg斜杆： L9010 A=171

37、72 G13.478kg用sap2000建立模型计算：桁架整体跨中最大变形f中=2.3、 f边=2.8 上前横梁单片桁架各杆件受力杆件号12345678内力F（kN）83.26-2.61-61.296.1155.6-62.7-1.453.54杆件长（cm）8012370.610770.670.610970.6杆件型号20aL9010L9010L9010L9010L9010L9010L901028.91.535.6569136.50.82.06验算符合要求。3)、上前横梁连接计算（螺栓）a、上下弦杆连接计算上下弦杆需满足连接轴心力不小于90kN。 螺栓选用M27，普通螺栓的抗剪容许应力=80Mp

38、a =170 Mpa 单个螺栓抗剪和承压容许承载力为; Nj=njd2/4= 2272/480=91.6KNNc=d= 2720170=91.8KN两者中取较小值N= 91.6 KN n=N/Nmin=90/91.6=0.98单边取螺栓总数n=6螺栓能承受的荷载为 F2=nN=691.6=549.6KN90kN 保险系数 =549.6/90=6.1 故满足要求。 钢板的轴心受拉强度为： A= 12200=24002= N/A=90/2400=37.5Mpa故以上计算均满足要求。b、斜、竖腹杆螺栓连接计算考虑到桁架在受力时吊杆位置的变化,斜、竖腹杆的受力大小也会发生相应的变化，所以斜、竖腹杆连接轴心力按不小于90KN考虑。螺栓选用M30，普通螺栓的抗剪容许应力=80Mpa =170 Mpa单个螺栓抗剪和承压容许承载力为; Nj=njd2/4= 2302/480=113KNNc=d=3012170=61.2KN两者中取较小值N= 61.2KN n=N/Nmin=90/61.2=1.47单边取螺栓总数n=2螺栓能承受的荷载为 F2=nN=261.2=122.4KN90kN 保险系数 =122.4/90=1.36 故满足要求。2、上中横