midas挂篮计算书

石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥

施工挂篮设计计算书

石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工挂篮计算书

1 概况

石家庄市仓安路斜拉桥为仓安路高架桥中跨越京广铁路的一座大型桥梁，其主跨 米，为砼П型结构。由于跨越京广铁路，而施工期间又不能影响京广线的运行，故施工只能采用悬臂施工，其施工节段为6.3m。本挂篮就是为此桥П梁的悬臂施工而设计的。

根据本桥的结构特点和施工特点，挂篮为三角挂篮，其由以下几个主要部分组成。（1）主桁系统：由主梁、立柱、斜拉钢带组成单片主桁，共4片，横向由前、后上横梁、平联、门架连接；（2）П梁顶板底模平台：由纵梁和下横梁组成整体平台，分前、后底模平台；（3）П梁纵、横梁底模平台：由支撑梁和横向底模支架组成整体平台，横向底模支架采用桁架形式；（4）吊挂系统：由前上横梁，前后吊挂精轧螺纹钢筋组成；（5）外导梁系统：由外导梁、锚固滑行设备等组成，为底模平台滑道设备；（6）走行系统：由前后支腿、滑板及滑道组成，为主桁系统的滑行设备；(7)平衡及锚固系统：由锚固部件、锚固筋、配重等组成，以便挂篮在灌注砼和空载行走时，具有必要的稳定性。

2 计算依据

（1） 石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工设计图；

（2） 石家庄市仓安路跨京广铁路斜拉桥施工挂篮方案设计图； （3） 《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）；

（4） 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-85）； （5） 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。

3 计算说明

根据本挂篮的结构特点，设计计算中采用以下假定和说明。 （1）由于挂篮的主桁系统和底模系统仅通过吊挂系统（精轧螺纹钢）相连，故计算按各自的子结构进行计算，子结构为前底模平台，后底模平台，纵、横梁底模平台和主桁体系；

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（2）计算顺序为先对前、后底模平台和纵、横梁底模平台进行结构计算，得出各吊点的支撑反力，然后把此支撑反力作为外力对主桁体系进行各项计算；

（3）纵、横梁底模平台中横向底模支架为四片桁架，纵向为支撑梁，荷载传递为先有间隔60～70㎝的方木承受直接荷载，然后传递给底模支架，纵向支撑梁相对于横向的底模支架，其刚度很小，对底模支架的横向约束很弱，所以计算均对底模支架进行，底模支架可以按照各自的桁架体系进行平面计算。单片桁架上弦杆承受由间隔60～70㎝的方木所传递的荷载（32m/0.6～0.7m＞32）简化为均布荷载。由于非节点力的存在，故桁架各杆件按梁单元进行计算，即节点为刚性节点；

（4）前、后底模平台按纵梁和下横梁组成的平面格梁体系进行空间计算，单元划分为空间梁单元，所受荷载为均布荷载；

（5）主桁体系按空间结构进行计算，主梁为按梁单元计算，立柱和钢拉带按杆单元计算，即节点绞接；

（6）节段施工过程一般分为以下工况：①挂篮空载走行就位。②立模。③绑扎钢筋并浇注砼。④砼养生后，拆模并张拉预应力。对于挂篮来讲，只有工况①和工况③最不利，故只进行工况工况①和工况③的检算；

（7）挂篮各子结构横向靠各自的限位装置约束，横向风载作用下的主桁结构横向稳定性不作检算；

（8）主桁体系的结构受力分析和竖向整体稳定性检算，计入纵向风载作用。桥面以下的结构体系不考虑风载作用；

（9）各施工荷载参照规范或相应资料取值，并按荷载组合Ⅴ进行组合检算；

（10）由于砼浇注是一缓慢加载过程，故工况③不计荷载动力作用，但工况①应计入荷载动力作用；

（11）本检算未考虑地震荷载作用。

根据上述假定，采用《桥梁博士（v2.9）》进行计算，并用ANSYS7.1进行校核。

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4 计算相关参数 （1）材料容重：

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C50砼 26.25kN/m（考虑体内钢筋的影响，提高5％）； 3钢构件 82.425kN/m（考虑节点板等的影响，提高5％）。

（2）材料弹性模量：

A3钢材 2.1×105Mpa； 16Mn钢材 2.1×105Mpa；

Ф32精轧螺纹钢筋 2.0×105Mpa。

（3）联接系、底模等附属恒载：2.0kN/m2。

（4）侧模、施工机械、作业人群等施工荷载：2.0kN/m2。 （5）温度荷载：升温15℃，降温15℃，体系温度20℃。 （6）风荷载：横向基本风压 500pa；

纵向基本风压 0.4×500＝200pa。

5 计算内容

5.1 前底模平台检算

前底模平台由42片纵梁和2片前下横梁组成一正交格梁体系。单片纵梁规格为I14型钢，计算长度为2.0m；单片横梁规格为2［

a

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型钢，计算长度为21.4m。由于荷载、结构均对称，故

计算采用整体结构的一半进行空间梁单元分析。计算模型单元划分见图5.1-1，节点划分见图5.1-2。

图5.1-1 1/2前底模平台模型单元划分

图5.1-2 1/2前底模平台模型节点划分

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在计算模型中，纵梁均划分为4个梁单元（4×0.5m），1/2前下横梁划分为42个梁元（0.34m＋40×0.25m＋0.36m），各梁元的几何特性根据型钢表查知，结构材料特性和其它计算参数按照4中提供的数据取值。实际结构各吊点为弹性约束，但本计算中假定为刚性约束，具体的支点位移在吊挂系统检算中综合考虑。本计算模型边界条件具体以见表5.1-1。，

表5.1-1 1/2前底模平台计算模型边界条件

节 点 1 44 29 72 43 约 束 内 容 X、Y、Z向线位移 X、Z向线位移 Y、Z向线位移 Z向线位移 Y向角位移 说 明 吊点位置 吊点位置 吊点位置 吊点位置 结构对称点 86 Y向角位移 结构对称点 注：1.下横梁轴向为X向，纵梁轴向为Y向，竖向为Z向； 2.节点1、44为端部吊点，节点29、72为中间吊点。

根据3中的计算假定，计算工况为： 工况1：挂篮空载走行。

荷载组合：结构自重＋附属恒载＋温度荷载。 工况2：立模并浇注梁体砼。

荷载组合：结构自重＋附属恒载＋外加荷载（梁体砼）＋施工荷载＋温度荷载。

附属恒载、外加荷载和施工荷载均按均布荷载作用在纵梁上，然后由纵梁传递给横梁。按杠杆原理求得每片纵梁上的荷载集度，具体如下：

附属恒载 qf=2×0.5=1.0kN/m 施工荷载 qs=2×0.5=1.0kN/m

外加荷载 qw=26.25×0.25×0.5=3.28kN/m 以上荷载均按照各自工况沿各纵梁满布。

经计算，各工况下各吊点处支撑反力（竖向）见表5.1-2。两前下横梁在对称荷载作用下所产生的内力和变形均相同。前下横梁与纵梁相交各节点和相应纵梁跨中在工况2中的最大竖向

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