无锡市湖滨路运河桥上部结构施工组织设计
挂篮设计计算书
计 算: 复 核: 项目负责人:
中铁武桥重工股份有限公司
2007年03
挂篮设计计算书
1 概述:
主桥为50+95+50米预应力连续箱梁.箱形主梁横桥向底面水平,顶面1.5%双向横坡,运河西路边跨处在缓和曲线上,为超高变化段,顶面横坡处在1.5%双向坡到2%单坡的变化段上.箱形主梁为变截面单箱多室预应力混凝土箱梁,箱梁底宽26.00米,箱梁中心处梁高为2.1～4.20米,其上缘线形按照道路线形布置;下缘线形按照二次抛物线变化,在跨中标准段处箱梁中心处梁高为2.1米,在P5、P6墩处箱梁中心梁高为4.20米.箱梁顶板厚度全桥等厚为0.22米,底板厚度为变厚度0.22～0.80米.箱梁腹板0.45～0.7米(外侧腹板为0.6～0.7米),由于拱座构造的要求,在P5、P6墩顶拱座处设有实体砼区域.
悬臂板悬臂长度6.0米,厚度为0.2～0.35米,每隔3米设有一道肋板,在肋板范围内设置横向预应力束.
主桥采用先梁后拱的施工顺序.箱梁宽度较大,因此选用“品”字型悬臂浇注施工方法,先浇注箱梁箱室部分,落后两个节段浇注大悬臂.边跨由于进入道路平面曲线,采用对称悬臂施工较困难,因而边跨采用支架施工,纵向分三段浇注.支架下留通以道保证运河东路和运河西路有一定的交通通行能力.施工阶段主要分:0号块和边跨浇筑、纵向节段单悬臂浇筑和横向浇筑、合拢段合拢以及拱圈安装等施工节点.
本桥从施工角度看,有以下几点属于施工中的关键节点: 1)0号和边跨段浇筑
在支架上浇注边跨第一段及主跨0号块.
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2)节段悬臂浇筑
单悬臂浇筑1号～11号块箱体并以“品”字型横向悬臂浇筑箱梁悬臂板,张拉各节段相应的预应力筋.纵向节段重量最大约为3680KN,挂篮重量不应超过0.5倍最大节段重量;单侧横向挂兰重量不超过100KN.挂兰每个节段施工均应严格控制施工标高.挂篮在投入使用前,须经过压重试验,确保挂兰的强度和刚度,减小挂篮的非弹性变形,并应记录挂篮的弹性变形.
3)合拢段合拢
中跨合拢前先检查合拢标高,合龙承重结构不大于1000KN.箱梁合龙段临时连接劲性骨架形式可由施工单位根据具体条件确定后经设计单位确认.在正式施工前,需先对一天中的气温变化进行观测,选择合适时间,焊接合拢段间的劲性骨架后,一次浇注混凝土.整个过程在尽量短的时间内完成.混凝土浇注完并达到设计要求的强度后张拉合拢束. 2 计算说明:
1、通过计算来设计底模平台纵梁,前、后下横梁并求得其吊点反力.
2、检算内外导梁受力是否满足要求,并求其前后吊点反力. 3、通过各前吊点的反力,设计前上横梁,然后计算菱形挂篮主桁各部件内力并求出挂篮前支点反力和后锚固力.
4、计算假定:
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a、箱梁翼缘板砼及侧模重量通过外导梁分别传至上一节段已施工完的箱梁顶板和挂篮主桁的前上横梁上;
b、箱梁底板、腹板、顶板砼及底模平台、内模及支架系统的重量由上一节段已施工完的箱梁底板、翼缘板和挂篮主桁的前上横梁承担;
c、挂篮主桁的杆件连接假定为铰接. 5、混凝土比重取26.5KN/米3. 6、施工荷载
施工荷载按2.5KN/米2
3 3米节段施工最不利工况计算 3.1 结构整体建模分析 武汉武桥桥梁机械有限公司 1 挂篮设计计算书 3.2 加载计算 未浇注混凝土时支点反力 -4.6 -5.2 13.2 -5.3 16.2 -5.3 15.8 -5.2 15.8 -4.6 16.2 13.2 支点反力:后端锚杆最大拉力为5.3t,前端最大支撑反力为16.2t 浇注混凝土时支点反力 -22.6 -29.5 48.3 -30.7 68.8 -30.7 68.3 -29.5 68.3 -22.6 68.8 48.3 支点反力:后端锚杆最大拉力为30.7t,前端最大支撑反力为68.8t 后锚杆采用4根32的精轧螺纹钢筋.单根精轧螺纹钢的允许拉力为35t,故后锚固具有4的安全系数. 3.3 主桁架计算:
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挂篮设计计算书 -29 54 50 42 46 -30 -29 16 66 - -41 -41 -53 -59 桁架强度:单位米Pa 结构最大拉应力为61米Pa,最大压应力为-66米Pa,结构强度满足规范要求 3.3.2 主桁架结构变形计算 2.773 3.104 2.375 6.768 11.011 11.818 0.000 0.132 0.653 1.087 1.232 1.320 结构最大变形为13.3米米,结构变形满足规范要求. 3.4 底模分配梁计算 底模分配梁采用2[40a组焊而成,按照设计图进行布置,长度为8米.
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挂篮设计计算书 3.4.1 底模分配梁强度计算结果 -0.0 6.0 3.0 -0.0 15.0 17.5 17.5 15.2 11.2 7.9 底模分配梁内力 单位(t-米) 分配梁2[40a的截面几何特性 W= 1757770米米3 σ＝米/W=17.5*10^7/1757770 =99.6米Pa 满足规范要求！ 20.624 20.366 21.424 26.081 29.334 31.537 30.978 29.272 23.288 24.309 26.060 底模分配梁变形 单位(米米) 结构最大应力为99.6米Pa结构强度满足规范要求. 通过上面计算可得,在浇注状态下,随时要调整挂篮标高,前端须采用千斤顶调整.在浇注前前端高出设计标高25米米.后端采用千斤顶来调整,确保不漏浆,梁底面光滑. 3.4.2 吊带计算结果 武汉武桥桥梁机械有限公司 1
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5 15.65 15.44 12.35 6.64 72 6..5 731561 2. .31 5 51 46 64.31.5510..31 3 03 051..9 223 513 . 943 1. 5903.2.0 2 4 0301 5..2 9332 0 6.13.33 吊带内力 单位(t)
前吊带最大拉力为15.65t,后吊带最大拉力为34.35t 吊带截面为200*20米米,吊带孔为φ61,净截面为2780米米2 拉应力为:σ＝N/A=343500/2780 =123.56米Pa 满足规范允许值,ok！
吊带孔销轴计算:销轴截面为:A=2826米米2 τ=N/2*A=34.35*10000/2*2826
=60.77米Pa 满足规范要求
3.5 上下横梁强度计算
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6.64 12.35 挂篮设计计算书 6.3 6.0 4.5 8.6 8.4 3.9 3.7 -3.2 -3.5 -3.6 -3.5 -3.6 -3.5 -2.2 -3.4 -3.2 -2.8 -3.4 10.3 9.9 5.4 5.7 -0.8 上横梁采用2I45b组焊而成:组合截面几何特性 Wx=2*1500400米米3 σ＝米/W=10.9*10^7/2*1500400 ＝36.32米Pa 满足规范要求 -10 - 5 -1 0 -3 -5 4 5 - -5 -2 4-2 - 4- -8 -8 8 7 -0 1 1 0 0 -11- 9- 5 9 -9 - 9 8 8 -0 3 3 24 7 6 6 6 -3 -3 31-- 66 3 - 下横梁采用2I50b组焊而成:组合截面几何特性 Wx=2*1500400米米3 σ＝米/W=10.0*10^7/2*3884480 ＝15.7米Pa 满足规范要求 4 6米节段施工最不利工况计算
4.1 结构整体建模
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挂篮设计计算书 4.2 加载计算 4.2.1 在未浇注混凝土状态下,支点反力 -4.6 -5.2 13.2 -5.3 16.2 -5.3 15.8 -5.2 15.8 -4.6 16.2 13.2 支点反力:后端锚杆最大拉力为5.3t,前端最大支撑反力为16.2t 4.2.2 在浇注混凝土状态下,支点反力 -38.1 -50.0 77.6 -52.0 111.3 -52.0 110.7 -50.0 110.7 -38.1 111.3 77.6 武汉武桥桥梁机械有限公司 1 挂篮设计计算书
支点反力:后端锚杆最大拉力为52t,前端最大支撑反力为111.3t 后锚杆采用4根32的精轧螺纹钢筋.单根精轧螺纹钢的允许拉力为35t,故后锚固具有2.7的安全系数. 4.3 主桁架计算 4.3.1 主桁架强度计算 -52.7 72.7 72.7 78.3 78.4 -76.4 -76.3 -78.4 -54.4 -53.2 .0 9 8 1.6 -9 -78.4 桁架轴力:单位 t [36a 截面面积A=6089米米2; 4.3.1.1 强度计算 杆件轴向应力为σ＝N/A=961000/6089*2 =78.9米Pa 满足规范要求 4.3.1.1 稳定计算 普槽36a截面几何特性: 截面高度H=360米米; 截面宽度B=96米米; 中和轴距离z0=24.4米米;
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截面面积A=6089米米2; 惯性矩Ix=118741000米米4; 惯性矩Iy=4550000米米4;
Iy=4550000+6089*71.6*71.6=35765623.84 米米4 回转半径iy=76.64米米; 长细比:λ＝7376/76.64＝96 查表得到:ψ＝0.66
稳定性计算杆件轴向应力为σ＝N/ψA=961000/6089*2*0.66 =119.5米Pa 满足规范要求 4.3.1.3 销轴计算 销轴强度计算,销轴采用φ75 销轴截面为:A=4415.6 米米2 τ=N/2*A=96.1*10000/2*4415.6 =108.8米Pa 满足规范要求 -47 84 81 67 75 -48 -47 95501 - -67 -67 -86 -92 桁架强度:单位米Pa 4.3.2 主桁架结构变形计算 武汉武桥桥梁机械有限公司 1 挂篮设计计算书 -1 -2 -1 -9 -17 -19 0 0 1 -0 0 0 结构最大变形为19米米,结构变形满足规范要求 4.4 底模分配梁计算 底模分配梁采用2[40a组焊而成,长度为8米. 4.4.1底模分配梁强度计算 -0.0 3.6 4.5 -0.0 12.2 16.2 18.7 18.7 17.7 13.9 底模分配梁内力 单位(t-米) 分配梁2[40a的截面几何特性 W= 1757770米米3 σ＝米/W=18.7*10^7/1757770 =106.4米Pa 满足规范要求！ 20.8 20.4 21.5 27.6 28.2 32.4 29.81 32.6 37.2 38.3 36.7 武汉武桥桥梁机械有限公司 挂篮设计计算书
底模分配梁变形 单位(米米)
构最大应力为106米Pa结构强度满足规范要求.
通过上面计算可得,在浇注状态下,随时要调整挂篮标高,前端须采用千斤顶调整.在浇注前前端高出设计标高28米米.后端采用千斤顶来调整,确保不漏浆,梁底面光滑. 4.4.2 前后吊带计算 45. .1 9611.2 . 6 262.2 5 25.6 .32. 32 2 696.2 .66 22 49. . 2543 .2. 1 732.2 1 71.4 .62. 61 5241.2 .3 4129.2 .4 32 吊带内力 单位(t) 前吊带最大拉力为26.9t,后吊带最大拉力为24.7t 吊带截面为200*20米米,吊带孔为φ61,净截面为2780米米2 拉应力为:σ＝N/A=269/2780 =96.8米Pa 满足规范允许值,ok！
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11.5 21.4 挂篮设计计算书
吊带孔销轴计算:销轴截面为:A=2826米米2 τ=N/2*A=29.6*10000/2*2826 =52.4米Pa 满足规范要求 4.5 上、下横梁的强度计算 17 17 9 -6 -6 -5 -5 -4 10 -1 10 11 7 -6 -6 -6 -6 -6 -6 14 14 6 6 上横梁内力 单位(t-米) 上横梁采用2I45b组焊而成:组合截面几何特性 Wx=2*1500400米米3 σ＝米/W=17*10^7/2*1500400 ＝56.6米Pa 满足规范要求 -7.6 -7.7 -6.8 -5.4 -3.3 -4.9 -7.0 -5.7 -2.8 -2.8 -4.7 -0.7 -0.2 4.9 3.3 4.8 6.5 9.7 9.5 10.3 11.7 9.6 10.7 下横梁内力 单位(t-米) 下横梁采用2I50b组焊而成:组合截面几何特性 Wx=2*1942240米米3 σ＝米/W=11.7*10^7/2*1942240 武汉武桥桥梁机械有限公司 1 挂篮设计计算书
＝30.1米Pa 满足规范要求
5 挂篮走行计算
挂篮走行分为两步:第一步移动挂篮主桁架及挂篮下导梁
第二步主桁到位后,锚固.在下导梁上滑移下横梁及底模系统. 5.1 挂篮主桁及下导梁纵移 -2.2 -2.8 9.7 2.5 -1.8 13.6 -1.8 9.9 -2.8 9.9 -2.2 13.6 9.7 2.5 支点反力:后端反扣最大拉力为2.8t,前端最大支撑反力为13.6t 单片主桁向前顶推是顶推力为:F=0.33*16.4 ＝5.5t 故可采用10t的液压千斤顶来顶推.
走道梁采用U型φ20的圆钢进行锚固,可提供的锚固反力为8.5t,
故走行时稳定系数为:K=8.5/2.8=3.03≥2 满足要求.
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5.2 挂篮下横梁及底模、侧模系统在下导梁上滑移 5.2.1 滑移至下导梁跨中位置 5.2.1.1挂篮支点反力 -6.5 -4.1 -4.1 -10.2 -6.5 -10.2 12.5 32.1 16.7 16.5 16.7 32.1 12.5 16.5 支点反力:后端锚杆最大拉力为10.2t,前端最大支撑反力为32.1t 后锚杆采用4根32的精轧螺纹钢筋.单根精轧螺纹钢的允许拉力为35t,故后锚固具有13的安全系数. 5.2.1.2前后吊带内力 8. 251. 21 8.21 0.0 0 .0 吊带内力 单位(t) 武汉武桥桥梁机械有限公司
1 12.5 挂篮设计计算书
前吊带最大拉力为12.8t,后吊带最大拉力为12.5t
吊带截面为200*20米米,吊带孔为φ61,净截面为2780米米2 拉应力为:σ＝N/A=12.8*10000/2780 =46米Pa 满足规范允许值,ok！
吊带孔销轴计算:销轴截面为:A=2826米米2 τ=N/2*A=12.8*10000/2*2826 =22.6米Pa 满足规范要求 5.2.1.3 底模系统变形分析 在滑移过程中,挂篮底模在跨中位置最大变形为30米米 5.2.1.4 横梁分析计算 2.6 2.4 2.3 2.2 2.0 1.9 2.0 1.6 1.3 1.2 1.2 1.0 1.0 2.6 1.6 0.6 0.2 0.5 -1.3 -2.9 -6.2 -9.3 -8.0 -12.6 -12.3 -12.7 上横梁内力 单位(t-米) 武汉武桥桥梁机械有限公司 1 挂篮设计计算书
上横梁采用2I45b组焊而成:组合截面几何特性
Wx=2*1500400米米3
σ＝米/W=12.7*10^7/2*1500400 ＝42.3米Pa 满足规范要求 -10.7 -10.9 -10.0 -8.1 -7.2 -6.6 -5.4 -2.3 4.0 6.1 7.7 7.4 8.7 8.7 8.5 8.8 9.0 -4.0 -2.0 -1.0 -0.5 -0.7 -0.2 下横梁内力 单位(t-米) 下横梁采用2I50b组焊而成:组合截面几何特性 Wx=2*1942240米米3 σ＝米/W=10.7*10^7/2*1942240 ＝27.5米Pa 满足规范要求 5.2.1.4 下导梁分析计算
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挂篮设计计算书 0.0 16.7 28.9 17.1 29.1 -0.0 18.4 19.0 19.0 18.6 56.6 57.1 下导梁内力 单位(t-米) 下导梁采用钢板组焊而成:组合截面几何特性 Wx=8124419米米3
σ＝米/W=57.1*10^7/8124419 ＝70.3米Pa 满足规范要求 5.2.2 滑移至设计位置 5.2.2.1 -8.6 -13.9 20.2 9.5 -5.3 41.3 -5.3 13.7 -13.9 13.7 -8.6 41.3 20.2 9.5 支点反力:后端锚杆最大拉力为13.9t,前端最大支撑反力为41.3t 后锚杆采用4根32的精轧螺纹钢筋.单根精轧螺纹钢的允许拉力为武汉武桥桥梁机械有限公司 1 挂篮设计计算书 35t,故后锚固具有10的安全系数. 5.2.2.2 前后吊带内力 23.9 9.5 23.9 9.5 吊带内力 单位(t) 前吊带最大拉力为23.9t,后吊带最大拉力为9.5t 吊带截面为200*20米米,吊带孔为φ61,净截面为2780米米2 拉应力为:σ＝N/A=23.9*10000/2780 =86米Pa
满足规范允许值,ok！ 吊带孔销轴计算:销轴截面为:A=2826米米2 τ=N/2*A=23.9*10000/2*2826 =42.3米Pa 满足规范要求 5.2.2.3 横梁强度分析计算 3.4 3.1 3.2 3.0 2.8 2.7 2.7 2.4 1.7 1.6 1.5 1.9 1.4 3.5 2.1 0.6 0.5 0.2 -1.9 -4.1 -8.6 -13.0 -11.4 -17.9 -17.3 -17.9 1 武汉武桥桥梁机械有限公司 挂篮设计计算书
上横梁内力 单位(t-米)
上横梁采用2I45b组焊而成:组合截面几何特性
Wx=2*1500400米米3
σ＝米/W=12.9*10^7/2*1500400 ＝42.4米Pa 满足规范要求 -11.3 -11.4 -10.2 -6.6 -3.9 -2.0 -1.0 -0.7 -0.2 -0.5 -8.5 -7.2 -5.3 -2.2 4.1 6.2 7.7 7.5 8.8 8.8 8.5 8.9 9.0 下横梁内力 单位(t-米) 下横梁采用2I50b组焊而成:组合截面几何特性 Wx=2*1942240米米3 σ＝米/W=11.4*10^7/2*1942240 ＝29.4米Pa 满足规范要求 5.2.2.4 下导梁强度分析
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挂篮设计计算书 -18.9 -3.9 10.0 10.0 16.3 22.8 31.5 31.5 45.6 58.6 34.5 0.0 下导梁内力 单位(t-米) 下导梁采用钢板组焊而成:组合截面几何特性 Wx=8124419米米3
σ＝米/W=58.6*10^7/8124419 ＝72.1米Pa 满足规范要求
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