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1、挂篮的设计1设计规范1.1 铁路桥涵施工规范 (TB10203-2002)1.2 客运专线铁路桥涵工程技术指南 (TZ213 2005)1.3 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范( TB10002.3-2005 )1.4 钢结构设计规范 (GB5007-2003)1.5 建筑结构荷载规范 (GB500092001)1.6 钢结构高强螺栓连接的设计、施工、及验收规程 (JGJ82-91)1.7 钢结构工程施工质量验收规范 (GB50205-2001)2 计算荷载32.1. 混凝土容重 : 26KN/ m。22.钢材弹性模量 Es= 2.1 X 105MPa2.3. 混凝土超载系数 :
2、1.05 。32.4. 钢材容重 : 78.5KN/ m22.5. 施工人员、材料、机具荷载 ：1.00KN/ m2,按梁段顶面积计算。226风荷载：天津市 50年一遇基本风压为 0.35KN/EI。(具体参考建筑结构荷载规范GB500092001)2.7. 混凝土灌注状态动力冲击系数取 1.1 。2.8. 挂篮走行状态动力冲击系数取 1.2。3. 主要技术指标(挂篮设计按照允许应力法计算)3.1 设计参数梁段长度：梁段重量：挂篮重量：挂篮利用系数：40%-33% 梁段高度：梁段宽度（底/顶）：主构架前节点最大下挠值：20mm前上横梁、走行梁、底模平台横梁和纵梁刚度：支撑计算跨径的1/400底
3、模板、外模刚度：支撑计算跨径的1/400内模刚度：支撑计算跨径的1/400工作状态抗倾覆系数：2.0走行状态抗倾覆系数：2.03.2材料钢材：Q235B用于除销轴、吊带（杆）以外的其它构件。Q345B用于吊带40Cr号钢：用于销轴40Si2MnV高强精轧螺纹钢筋）：用于吊杆及锚杆。（32精轧螺纹粗钢筋采用 40Si2Mov 钢材，屈服强 度750MPa容许应力（T =0.7 X 750MPa= 525MPa容许剪应 力 T =0.6 （T =315MPa）连接材料：10.9S级钢结构用高强螺栓联结副E43XX焊条Er49-1 CO 2气体保护焊丝3.3 .材料允许应力表1.钢材允许应力钢材允许
4、应力（Mpa）应力种类符号钢号Q235BQ345B40Cr（调质）40Si 2MnV（精轧螺纹钢筋）第1组第2、3组第一组第二组抗拉、抗压和抗弯6 170155240215375375抗剪t 10095145130225端面承压（磨平顶紧）6 C255230360320表2.焊缝允许应力焊缝允许应力（Mpa焊缝种类应力种类符号构件钢号|Q235B第1组第2、3组对接焊缝抗拉、抗压6 170155抗剪T 10095贴角焊缝抗拉、抗压和抗剪T 120120表3.螺栓和销轴允许应力螺栓和销轴连接允许应力 （MPa）螺栓的性能等 级、销轴和构件的钢号普通螺栓销轴承压型连接高强度螺栓抗拉5 抗剪T 承压
5、抗弯 5 抗剪 T 抗拉5 抗剪 T 承压普通螺 栓4.8级145100销轴45号30018040Cr550330承压型 高强度 螺栓8.8级28517510.9级360215构件Q235255335Q3453604204. 计算工况根据梁段长度、重量、梁高等参数，设计时按以下四种工况进行计算。工况一：某X号梁段混凝土灌注完成工况。此工况梁段长度最小、混凝土重量最大。工况二：某X号梁段混凝土灌注完成工况。此工况梁段长度最大、混凝土重量较大。以上二种工况荷载组合为： 计算强度时：1.1 的动力系数 X 梁段混凝土重量 X1.05 的超载系数 1.1 的动力系数 X 挂篮自重施工人员、材料、机具荷
6、载 +风荷载 计算刚度时：梁段混凝土重量挂篮自重施工人员、材料、机具荷载 工况三： 某号梁段完成，挂篮走行工况。此工况挂篮走行距离最长，控制挂篮走 行状态抗倾覆稳定及内外模走行梁走行状态的强度和刚度。此工况荷载组合为： 1.2 的动力系数 X 挂篮自重风荷载5. 设计过程挂篮设计应遵循以下设计程序： 搜集原始参数，进行荷载分解； 选定计算程序及复核程序； 根据需要选定挂篮结构形式； 应用计算软件对挂篮主要受力结构进行计算分析； 对挂篮节点、吊挂系统、走行系统等进行局部设计及计算； 绘制挂篮设计图纸 组织挂篮加工，进行静载试验，并提交各节段建议预拱度值；6. 主桁架的设计主桁架受压杆件按格构式轴
7、心受压柱进行计算，受拉构件进 行截面强度的计算即可。节恵 4關B节抑挂篮主桁架的设计，首先根据给定连续梁的节段图，确定最长节段长度和最重节段长 度，然后根据最长节段长度确定主桁架和杆件的长度尺寸，根据以往经验，AB杆件和 BD杆件一般为最长梁段长+（ 70-100）cm,BC杆件与 AB杆件长度比为（0.7-0.8 ）。主桁架各杆件长度确定以后就可以进行截面的选择了，首先计算主桁架前节点承受荷载。总承受荷载=混凝土重量+ 施工机具及人群荷载 +挂篮重量（除去主构架）=混凝土最重梁段* 1.05 超载系数* 1.1 冲击系数+ 1.0 * S（梁段顶面积）+挂篮重量（估算一般为梁重的 33%-4
8、0%单品挂篮前支点承受荷载为总承受荷载的1/4。根据初步计算主桁架各杆件轴力，计算选择杆件的截面尺寸和连接类型。根据轴力与杆件的计算长度选择杆件的截面尺寸：根据格构式轴心受压构件的设计步骤：一般假设 （y =30-40）（1）按对实轴（y-y）的整体稳定性选择构件的截面。（参考例题）设计参数：lxl 0y6000mm N 1500 103N，?1500 X 10假设 y =70,按b类截面查附表得 y =0.751，于是所需截面积为?材？0.751 X 215 X 2|092.9cm所需回转半径:0yly y600mm708. 57cm，试选 228b , A=2*45.62=91.24 ?i
9、 y =10.6 cm。对实轴验算刚度和整体稳定性:y0y56. 6 150，满足刚度要求。按b类截面查附10. 6mm表得y =0.825，则1510103N0.8259124mm200. 6N / mnn215N / mm (满足要求)(2) 按虚轴(X-X )与实轴等稳定性原则确定俩分肢间距。为了满足等稳定性，一般应使俩主轴方向的长细比相等，即使ox y 双于双肢缀板柱:21(1分肢对平行与虚轴的自身形心轴的长细比，其计算长度为：焊接时，为相邻俩缀板的净距离，螺栓连接时为相邻俩缀板边缘螺栓的距离。)因 y=56.6，分肢长细比 1 0.5 max=0.5 X56.6=28.3，实际取 1
10、 =28，则X0X56. 6228249. 2，则i XX600mm49. 212.2cm，从而b=ix/0.44=27.7cm，取 b=28 cm ;(3) 对所选柱截面进行验算。1) 刚度和整体稳定性：?=2x(242.1+45.62x 11.982)=13535 ?ix IA 91.241353512.2cmx1 0xix凹 49.212.20x22J49. 2228256. 6150按照b类截面查钢结构设计规范附表C:得:0. 825则.N1510103N、： A 0.825_2_9124200. 6N /mm215N / mrh2) 分肢稳性性验算:max= (0x ，y，50)(满
11、足要求)。今 1= 28401 x0.5 ?28.3(4) 缀板的设计初选缀板尺寸：宽度：端缀板：hp 1.25a 1.25 (280 2 20.2) 299.5mm中缀板：hp 0.75a 0.75 (280 2 20.2) 179.7mm厚度：tp 280 2 20.2 5.3mm，且不小于 10mm.45457中缀板取：hptp200mm10mm端缀板取：hptp300mm10mm缀板间净距丨1 i1 12328644mm,取 11650mm相邻缀板中心距离I 600mm 缀板线刚度之和与分肢刚度比值为:kb lb/a 2 (10 2003/12)/(280 2 20.2) 55648
12、“ c 。13.8 6 , k1I1 /l242 104/6004033满足要求A f fy 2 4563mm2 215N /mm2横向剪力：V23083N85、23585缀板与分肢连接处的内力为:28902NVI 23083N 600mm2a 2 (280 2 20.2)mm2-fY 1.226M2 1.22 0.7 hflW2T0.7 hflwhf1 6M 20.7lwf1.22lwT24.0mmM T?-2280 2 20 228902N ?3.46 106 N ?mm2在剪力和弯矩的共同作用下，该处角焊缝强度满足下式要求：根据构造要求:hf 1.5 12.55.3mm, hf t 1
13、2 mm，最后确定取hf 8mm，可以满足要求。主桁架各杆件尺寸和截面确定以后，在不考虑节点次弯矩下粗略计算节点 的连接类型，选定螺栓数目或者是销轴直径。螺栓的连接螺栓的排列布置应满足一下要求:1）受力要求：在受力方向，螺栓的端距过小时，钢板有剪断的可能，因而要 规定一个最小的端距。当各排螺栓栓距、线距和边距过小时，构件有沿折线或者是直线破坏的可能；对受压构件，当沿作用力方向栓距过大时，在被连接的 板件间易发生张口或鼓曲现象。因此从受力角度规定了最小和最大的允许距离。2）构造要求：当螺栓距或者是线距过大时，被连接的构件接触面不够紧密, 潮气容易侵入缝隙而造成腐蚀，所以规定了螺栓最大容许距离。3
14、）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓扳手，因此规定了螺栓最 小容许距离懵栢方向貝大容许费直 （載两音的较小舀】最小容许亚鶴师橹（垂直内力方购联顒内力/I側）皿我litg1蚤賣内力方简16 Jn或伽購内力方陶输件受压力12或1引构件受用力1沿对他找方向1 - 一亠寰、蛛栓或榊钉的量大、小翳许逻筒5询）7育報度检-| 皿 I主桁架节点螺栓连接时，螺栓只承受剪力和次弯矩下的扭矩作用。螺栓设计时首先根据各杆件的轴力粗略计算螺栓的数目，按螺栓受剪力计算。螺栓设计的具体计算参考有关书籍。防止剪力螺栓连接破坏的俩种构造措施：1. 为了防止板件端部被剪坏，当螺栓孔距板段太近时，可能出现 这种破坏。计算表
15、明螺栓孔中心到板端的距离超过孔径的 2倍时，可 以避免这种破坏。2 .螺栓杆受弯破坏。一般限制 E? ?就可以避免这种破坏 的。节点板的设计：抗撕裂计算和节点板强度的选择1.节点板在拉剪作用下的强度计算：可以按照有效宽度法进行计算。?= ? ?为有效宽度，应力扩散角为 30。2. 节点板在压力作用下稳定性的控制：桁架节点板在歇腹杆作用下稳定性可用下列尺寸控制1 对有竖腹杆相连的节点板当rZ/15 235/人时（厂为妥 压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离八可不计 算稳定.西则应按附录F进行稳定计算=在任何情况b不 得大于 22 /235/；o2 对无竖腹杆相连的节点板当7/ 10人
16、时.巧点板的稳定承载力叫取为0当/f A 10 s/235/7y时应按 本规范附录F进行稳定计算，但在任何情况F - f不得大于 17. 5 y235?A-3. 节点板构造要求:I节点板边缘Lj腹杆轴践之间的夹角不应小于1畀2斜腌杆与弦杆的夬埔应在30-60之间；3肖点板的自由边长度与厚度t之比不得大丁 GO J丽石;* 否则应沿自由边设加劲肋予以加强，4. 节点板厚度选用表：作为参考单壁式桁架节点板厚度选用表销轴的设计：销轴只承受剪切应力，允许剪切应力为330Mp7. 底模纵梁的设计计算（参考计算例题，节段长为3米）底模纵梁一般用双工字钢加连接槽钢焊接而成，或者采用钢板加工成双工字形，底模纵
17、梁按格构式受弯构件进行计算，一般包括强度（抗弯强度和抗剪强度）、刚度、整体稳定性和局部稳定性，对于采用钢板焊接的组合截面梁时，计算内容还包括梁翼缘与腹板的连接焊缝、腹板加劲肋设计等。7.1腹板底纵梁受力验算荷载组合、内反力计算及截面初选箱梁腹板混凝土自重：= 30.264t节段长为3米，面积为3.88每侧腹板布置3道，则作用在底纵梁上的均布荷载为：q = = 44.488KN/mq=44.488KN/m计算示意图如图8所示，图中的最大弯矩为:MU= 101.7 KN*m支座反力为：R 前=52.648 KN R 后=80.818 KN所选构件截面模量应满足如下要求:WnXmax101.7*10
18、001.05*215450.5cm3截面选225b槽钢，其截面参数为:Wnx = 579.2m3 , Ix = 7238cm4强度、刚度验算抗弯强度:max101.7*106=167 MPa 1/400挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。由此可知，腹板底纵梁采用225b槽钢，其强度能满足要求，但挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。7.2底板底纵梁受力验算荷载组合、内反力计算及截面初选底板混凝土自重、底板模板自重主要由6道纵梁承受，作用在每道纵梁上的荷载为:箱梁底板砼自重：= 38.532 t底模自重：G= 3.63 t则：q =( G+ G7) = 31 KN/m安全系数为 1.35R
19、前图9中的最大内力和支座反力为:MLx= 71 KN*mR 前=36.687 KN R 后=56.313 KN所选构件截面模量应满足如下要求:Wnxmax71*10001.05*2153314.5cm截面选225b槽钢，其截面参数为：Wnx = 579.2m3 , lx = 7238c卅强度、刚度验算抗弯强度:71*106max=117 MPa f =215 MPa满足要求。刚度验算:梁内最大挠度：max 10.5mm3 max/L=10.5/4690=1/4461/400其刚度能满足要求。由此可知，底板底纵梁布置 6道，每道采用225b槽钢，其强度、刚度均能满足要求。综上所述，腹板底纵梁每侧
20、布置3道，每道采用225b槽钢，其抗弯强度能满足要求，但挠度较大，可通过设置预拱来满足刚度要求。底板底纵梁布置6道，每道采用225b槽钢，其强度、刚度均能满足要求。7.3设计说明1）上面例题进行强度计算时应算入混凝土的超载系数和冲击系数，算刚度时不计入。2）截面的选择可按计算截面模量查表得到，也可以按照最大弯矩查钢结构设计手册直接 得到，也可以按照设计经验进行计算得到。3 ）计算建模时应尽量符合实际受力情况，计算得到的支座反力为设计横梁时用。8. 其它各梁的设计计算（参考计算例题，节段长为3米）其它各梁的计算同底模重量的计算，关键是荷载的计算。结构计算的顺序为底模纵梁一一底模横梁一一前上横梁，
21、然后走行梁和各小部件的设计。8.1底模横梁受力验算荷载=底板+腹板+底模平台8.2前上横梁受力验算荷载二（底板+腹板+底模平台）+ （外 模走行梁+翼缘板+外侧模）+ （内模 走行梁+顶板+内模）8.3挂篮各部件重量参考表表一各部分重量参考值跨度梁段重量（t）挂篮重量各部分重量（t）主桁架底模平台 （含模 板）外侧模（含支 撑架）内侧模（含支 撑）前上横梁外膜走行 梁（2件）内模走行 梁（2件）其丿160589.21212.32.731.8662.642.010.160.210.210.050.030.050.030.743009615.621.720.911.734.12.60.160.230.220.120.030.040.030.831605511.611.111.22.722.720.210.200.200.050.040.050.040.79149477.88.610.842.620.170.180.230.090.000.060.040.76表二设计用表竖框（t/m）外模板（t/m 2）内模板（t/m 2）0.12+0.064/m0.10.1表三节点板用厚度参考9. 模板设计计算