某挂篮结构设计分解【范本模板】

根据本桥荷载分部情况最大节段为1#块,故挂篮设计按照1#块进行设计,挂篮抗倾覆安全系数为2.

永久荷载为1。2，可变荷载分项系数为1.4。 2、结构描述

采用三角挂篮结构形式，利用＊＊＊挂篮进行改装使用,挂篮底模施工长度考虑4m节段施工预留,端模板距离前吊带水平距离0.9mm(实际施工会根据梁底坡度缩短),挂篮后下横梁需要锚入前一个节段底板,考虑锚入点与新旧混凝土截面水平距离0。55m（实际施工会根据梁底坡度缩短）。

挂篮采用三个桁片的结构形式，分别作用于每个腹板宽度中点处。 为了方便设计对挂篮各部分构建进行重量假设，底平台及芯模为50t，上桁架假设50t,侧模板假设20t。总计120t。

二、结构设计 1、底模设计

根据混凝土荷载及挂篮底模自重进行挂篮设计,已知1＃块1—1断面混凝土荷载Q1=混凝土荷载×1.2=928KN/m,Q2=混凝土荷载×1。2=886KN/m，挂篮芯模底模自重线性荷载为Q低=110KN/m，根据结构描述，挂篮底平台纵向尺寸为5。45m，则挂篮底平台纵向受力如图：

92805503500

1158861 单位: 集中荷载-—kN 集中弯矩--kN·m 其他荷载--kN/m

剪力包络图

2156.0401-15.21

弯矩包络图

单位： kN

03284.481 单位： kN·m

根据受力分析，挂篮悬臂吊点受力为15。21KN，锚入已完混凝土吊点力为2156.04KN，挂篮底模平台纵梁最大剪力和为2156.21KN，最大弯矩为3285KN/m；

根据以上受力进行挂篮前吊带受力分析。已知***挂篮前吊带为160×40mm，的Q345钢带,扣除吊带开孔50mm，则吊带计算宽度为110×40mm。根据钢结构规范计算得f=265Mpa,则需要n个吊带，nAf=2×15。21KN，则n=2。8，即3根就满足要求。

锚入已完混凝土吊点采用直径32精轧螺纹钢，已知精扎罗纹钢抗拉强度为830Mpa，需要设n根精轧螺纹钢，nAf=2×2156。21KN，则n=6.5。即7根满足要求。

挂篮底模平台纵梁,＊*＊挂篮设计为窄翼缘H型钢： HN350x175(2）

窄翼缘H型钢: HN350x175(2)

Wy = 112.40cm3 截面模量折减系数： 0.95 净截面模量: Wnx = 704。62cm3

yBt2回转半径： 截面模量： ix = 14.36cm iy = 3。95cm

Wx = 741。70cm3

xt1xh 钢材牌号: Q235 钢材强度折减系数： 1.00 腹板厚度： tw = 7。00 mm 毛截面面积： A = 62。91cm2 截面惯性矩： Ix = 12980.00cm4 半截面面积矩: Sx = 420.42cm3

yr Wny = 106.78cm3 f = 215.00N/mm2， fv = 125。00N/mm2

进行结构断面计算,设需要n根H钢，则

f=M/（NWn）=2×3285/（704.62×n）×1000＜215MPa；则：n＞43。3根，由于布置过密，无法实现腹板处加密处理，故无法使用，考虑更换构建。 假设设置20根，则反算Wn值确定选型， Wn=2×3285/(215×20)×1000=1528 cm3

选择贴近此类型号的H型钢：

中翼缘H型钢： HM400x300 钢材牌号： 腹板厚度： 毛截面面积: 截面惯性矩: 半截面面积矩:

Q235

tw = 10.00 mm A = 133.25cm2 Ix = 37363。00cm4 Sx = 1057。81cm3

yrx回转半径： ix = 16。75cm iy = 7。35cm 截面模量折减系数： 0。95 净截面模量: Wnx = 1820。20cm3 Wny = 456。19cm3

xt1yBt2h

窄翼缘H型钢： HN500x200(1) 钢材牌号: Q235

腹板厚度： tw = 9.00 mm 毛截面面积: A = 99。29cm2 截面惯性矩： Ix = 39628。00cm4 半截面面积矩： Sx = 917.83cm3 回转半径：

ix = 19。98cm

iy = 4.31cm 截面模量折减系数： 0.95 净截面模量: Wnx = 1518。10cm3 Wny = 175.85cm3 宽翼缘H型钢： HW350x350（1) 钢材牌号: Q235

腹板厚度:

tw = 13。00 mm 毛截面面积: A = 133.27cm2

截面惯性矩： Ix = 27352.00cm4 半截面面积矩: Sx = 9。67cm3 回转半径：

ix = 14.33cm iy = 8.39cm 截面模量折减系数: 0。95 净截面模量: Wnx = 1537.10cm3 Wny = 507.30cm3 热轧普通工字钢： I50a 钢材牌号: Q235

腹板厚度: tw = 12.00 mm 毛截面面积: A = 119.25cm2 截面惯性矩: Ix = 472.00cm4 半截面面积矩：

Sx = 1084.10cm3

回转半径： ix = 19。74cm iy = 3.07cm 截面模量折减系数： 0.95 净截面模量： Wnx = 1765。95cm3 Wny = 134。90cm3 热轧普通槽钢： [40a 钢材牌号: Q235

腹板厚度：

tw = 10。50 mm

毛截面面积： A = 75。04cm2

截面惯性矩： Ix = 17577。70cm4 半截面面积矩: Sx = 524。40cm3 回转半径： ix = 15.30cm iy = 2。81cm 截面模量折减系数： 0。95 净截面模量： Wnx = 834.95cm3

Wnymin = 74.86cm3

yrht1xx2ytB yrhxt1x2yBt yr1tw 1:6xxrytb y1ydhxr 1:10xtr1yz0y1b

h综上所述选择截面面积最小的 窄翼缘H型钢: HN500x200（1)

后下横梁设计，后下横梁考虑利用*＊＊挂篮后下托梁设计，以1—1断面为，建立计算模型如图，得出得出各部分杆件弯矩和剪力的比例关系。

4.68 kN/m0183.4 kN/m184 kN/m186 kN/m186.5 kN/m180.65 kN/m181 kN/m16.22 kN/m16.9 kN/m48.75 kN/m37.44 kN/m39 kN/m31.33 kN/m31.44 kN/m31.44 kN/m38.48 kN/m48.75 kN/m39 kN/m48.75 kN/m38.48 kN/m39 kN/m31.33 kN/m31.33 kN/m31.33 kN/m37.44 kN/m39 kN/m48.75 kN/m16.9 kN/m16.22 kN/m12345.68 kN/m72950 mm175 mm0 mm700 mm300 mm250 mm950 mm2530 mm145 mm100 mm300 mm700 mm300 mm100 mm1100 mm1580 mm950 mm250 mm300 mm700 mm175 mm2950 mm

剪力包络图

111.19 kN70.37 kN012-36.99 kN-71.44 kN97.08 kN73.85 kN73.42 kN36.99 kN5-70.60 kN-113.77 kN6734-70.36 kN-98.12 kN 弯矩包络图

-44.52 kN·m-35.27 kN·m-39.96 kN·m-39.21 kN·m-44.52 kN·m-35.72 kN·m0121.38 kN·m25.30 kN·m349.05 kN·m25.33 kN·m562.28 kN·m7

剪力绝对值为竖向支点力

竖向支点力之和Nhxhl=挂篮底模平台纵梁最大剪力和为2156。21KN（上节计算），2156.21=K1（n1+n2+n3+n4+n5+n6）

=K1（148.19+ 141.81+167。44+171.97+144。02+150.76）=924。18 K1, 得出K1=2。333,

则最大竖向支点力为N4=K×n4=171。97× 2。333=401。2KN，单根32精扎罗纹锚固力为668。06KN，最大剪力满足要求；但不满足2倍安全系数,所以考虑在两个箱室中心各增加1根精扎罗纹。则总体精扎罗纹为8根，修正上面计算7根的考虑。

验算后下横梁断面为

窄翼缘H型钢: 钢材牌号: 腹板厚度: 毛截面面积: 截面惯性矩： 半截面面积矩： 回转半径: 截面模量:

HN400x200(2) Q235

tw = 8。00 mm A = 83。37cm2 Ix = 22775。00cm4 Sx = 2.98cm3 ix = 16.53cm iy = 4.56cm Wx = 1139。00cm3 Wy = 173。50cm3

yrxxt1yB 截面模量折减系数: 0。95 净截面模量: Wnx = 1082.05cm3 Wny = 1.82cm3 f = 215.00N/mm2, fv = 125。00N/mm2

t2h 则在混凝土浇筑过程中后下横梁最大弯矩Mmax=44。52K=103.86KNm，最大剪力Nmax=228.912KN,经过计算均能满足要求。在挂篮走行过程中同＊＊*挂篮满足要求。

前下横梁设计，考虑利用＊＊*挂篮后下托梁设计，以2—2断面为计算模型，以2-2断面为计算荷载，建立计算模型如图，得出各部分杆件的弯矩和剪力关系.

4.68025171.44173.81173.94176.57176.93171.0815.9916.947.0639.6837.4429.29.29.29.37.1837.4447.07.0637.4437.1829.29.29.29.37.4439.747.0616.915.991234567823070023070120078771157403007003004011577867881200702307002302.6

单位： 集中荷载——kN 集中弯矩--kN·m 其他荷载——kN/m

剪力包络图

86.0735.19012-29.92-47.5726.223-31.0875.0635.9045-35.82-74.9930.926-26.09.7329.92978-35.39-87.76 单位: kN

弯矩包络图

-35.41-10.22013.732-9.23-16.05-16.07-16.05-16.07517.83-9.16-35.41-10.516.9574.287.0532.3742.406

剪力绝对值为竖向支点力

单位： kN·m

竖向支点力和Nqxhl=挂篮悬臂吊点受力为15.21KN（上节计算），15。21=K2（n1+n2+n3+n4+n5+n6+n7+n8） =737。59 K2, 得出K2=2。23，

则最大竖向支点力为N8=K2×n8=2。23×118=263KN，单根32精扎罗纹锚固力为668。06KN，满足要求。

混凝土浇筑及走行状态同后下横梁不再进行计算，满足要求。前上横梁设计断面大于前下横梁不再进行计算，满足要求。

2、桁架设计

根据挂篮受力形式为吊点力传递给上部桁片，三个桁片的距离为5。275m,底模平台受力通过吊带传递给前上横梁，前上横梁传递给每个桁片。则可分析三个桁片受力情况；

由于底模平台对吊带总体产生,挂篮悬臂吊点受力为15。21KN。 假设挂篮每个桁片受力为1＃块每个腹板处的支点反力，通过建立力学模型

得：

4.68 kN/m03125 mm178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m178.62 kN/m16.9 kN/m49.14 kN/m39.57 kN/m32.47 kN/m32.47 kN/m32.47 kN/m39.57 kN/m49.14 kN/m49.14 kN/m39.57 kN/m32.47 kN/m32.47 kN/m32.47 kN/m39.57 kN/m49.14 kN/m16.9 kN/m1233125 mm4.68 kN/m4350 mm350 mm300 mm0 mm1200 mm1620 mm3 mm1197 mm300 mm350 mm350 mm300 mm0 mm1200 mm1574 mm1200 mm300 mm350 mm1 mm350 mm0 mm

剪力包络图

137.69 kN151.07 kN96.24 kN01-96.24 kN-145.06 kN-138.14 kN234

弯矩包络图

-99.68 kN·m-99.50 kN·m-65.48 kN·m-65.48 kN·m0145.06 kN·m246.22 kN·m34

断面砼纵向每延米对下部结构的力773。708KN 跨中支点最大竖向力296。13KN 边支点最大竖向力234。38KN ￡1=296.13/773.708=0。383 ￡2=234.38/773。708=0。303

则中桁片受力为0.383×15.21=630KN，边桁片受力为0.303×15.21=498.5KN

设计边桁架需要498。5KN，设计中桁架需要630KN.根据最大桁架受力剪力模型如图：

得出ad弦杆受力为1105。19KN，ab弦杆受力为1020KN,bd杆受力为801KN，AC立柱受力为1390KN,分别验算对应构件。＊**挂篮前后弦杆采用20㎜×160㎜Q345钢制作，扣除开工50mm，其计算抗拉强度265Mpa，则FL=160×265×20×2=1696KN＞2×875KN（边桁片前后弦杆受力为中桁片受力的0.79倍,对应杆件受力为中桁片受力的0。79倍得出后弦杆受力为1105×0。79=875KN），满足

要求，但是由于成品弦杆前后梁开孔，断面削减50mm，考虑补强该部分断面。考虑在成品弦杆贴开孔处贴10mm钢板,钢板强度Q345，则钢板尺寸为225×

通过计算的使用挂篮前吊带改装成前弦杆,前吊带为40×160㎜，扣除吊带开孔则吊带则计算为2×Fad=2040与2fA=2332KN比较，受力与安全系数积略小于截面拉力,则满足要求，使用前吊带改装前弦杆。后吊带计算相同。使用原挂篮吊带改装;

＊*＊挂篮原中立柱为直径203壁厚14mm的无缝钢管无法满足本桥梁挂篮要求，计划将其更换，更换为***挂篮底模淘汰的窄翼缘H型钢: HN350x175(2）四拼，两两叠放，两组叠放。腹板方向同桥纵断方向。验算其压杆稳定:

根据计算已经得出斜支撑受力为N1a=1466.43KN，长度为L=5。44m，为2力杆，HN350x175窄翼缘H型钢组合梁作为斜向支撑，采用排2根H型钢组合。

y

窄翼缘H型钢: N350x175（2) 毛截面面积： A = 62。91cm2 净截面系数: 0.90

净截面面积: An = 56.62cm2 钢材牌号： Q235

rxxt1yBt2h y平面内

l = 4。3m

铰接 铰接

两主轴平面内约束信息：

构件长度 顶端约束 底端约束

铰接 铰接 x平面内

示意图

计算长度系数 计算长度 回转半径

x = 1。00

l0x = 4。3m ix = 17。5cm

y = 1.00

l0y = 4.3m iy = 8。75cm

强度决定的构件承载力，构件截面的最大厚度为 11。00mm， f = 215.00N/mm2

N1 = 4× f × An 错误!×4 = 4869kN

l0x

x = i = 25，y 错误! = 50，得稳定系数为0。953，

x由于桁架纵向受力为x轴取 N1 = fA =40kN，N1＞2Fc=2780KN. N2 = fA =4168kN为中桁架在走行状态吊装底模系统受力，即立柱y轴受力。

验算bd下弦杆，取cd段为自由长度两端铰接考虑，验算*＊＊挂篮下弦杆计算模型如下：

y窄翼缘H型钢： HN400x200(2)

毛截面面积: A = 83。37cm2 净截面系数： 0.90

净截面面积: An = 75.03cm2 钢材牌号: Q235

rxxt1yBt2h y平面内

x平面内

构件长度 顶端约束 底端约束

铰接 铰接

l = 5。47m

铰接 铰接

示意图

计算长度系数 计算长度 回转半径

受力状态： 轴心受压

x = 1。00

l0x = 5。47m ix = 16。53cm

y = 1。00

l0y = 5。47m iy = 4。56cm

强度决定的构件承载力,f = 215。00N/mm2

N1 = 1。00× f × An 错误! = 1613.21kN x 错误!错误! = 33.09 y 错误!错误! = 119。96

得稳定系数为0。437

N2 = 1。00fA = 1。00 × 215。00 × 0.437 × 83。37 × 102 × 10-3 = 783.33kN

局部稳定

翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比:

错误! 〈 错误!= （10 + 0.1×100.00)×错误!= 20。00，式中，

-——--——两

主轴方向长细比的较大值;

翼缘稳定满足。

腹板净高h0与其厚度tw之比：

当 < 30 时，取 = 30; 当 〉 100 时，取 = 100.

错误! < 错误!= (25 + 0。5×100.00)×错误!= 75.00 ----———两主轴方向长细

当 < 30 时，取 = 30; 当 〉 100 时，取 = 100. 腹板稳定

比的较大值; 满足,

单个构件承载力为 783。33kN，取2支且结构断面加强y轴方向回转半径加大变大，满足本桥要求挂篮要求，在挂篮改造过程中需要购置一部分窄翼缘H型钢: HN400x200(2)用于材料下弦杆加长改造。

反吊精扎罗纹验算，单个桁片后锚力为Fb=760.37KN，考虑2倍的安全系数2Fb=1520。74KN，选用830Mpa直径32mm精扎罗纹钢筋锚固，计算需要2。3根精扎罗纹,对称取4根，即每个桁片后锚需要4根32mm精扎罗纹。

中桁架设计:中桁架考虑使用原挂篮底托下来的HN350x175(2）作为中桁架设计杆件，由于中桁架主要承担挂篮走行过程中底模和侧模总量，侧膜和底模重量假定为G=700KN，假设为简支梁,型心位于底模平台纵向中心位置，则挂篮走行过程中前面2吊点承担重量=中桁架2个吊点重量,单个吊点承担重量为1/4G，考虑2倍的安全系数，则单个吊点重量为1/2G=350KN，单根32mm精轧螺纹钢即满足要求。

反吊走行结构设计,根据前面设计底模及侧模板总重约为20t，型心位于1/2底模平台，底模平台长度为6米，距离中支腿距离3米,上桁架外悬挑部分约为20t，距离前后下弦杆距离中支腿距离差为1米，则对反吊点力矩平衡,F×5m=20t×3m+20t/2×1m，F=14t。

反吊总计3个，单个设计按照14t设计。安全系数3倍。反吊走行梁。最大

设计该反吊滑梁.挠度为f=PL3/（192EI）,长度为L=5。5米，则挠度为L/400=13。75mm，则f=13.75,得I=4279cm4

选择使用2I20b+HN350×175组合作为反吊滑梁截面特性如下： 截面1：热轧普通工字钢--I20b ， 截面2：宽翼缘H型钢——HW350x350(2） A = 183。56 cm2 —--——截面面积 G = 144。09 kg/m -—-—-每米重量 Ix = 171。 cm4 ---惯性矩

Wxmin= 872.98 cm3 ---对X轴最小截面抵抗矩 Wxmax= 941。18 cm3 -—-对X轴最大截面抵抗矩 ix = 9。67 cm —---—-—回转半径 Iy = 32714。00 cm4 --——-惯性矩 Wy= 1901.98 cm3 ——-对Y轴截面抵抗矩 iy = 13.35 cm ———--—-回转半径 y0 = 18.24 cm ——-—--—X轴到上边缘距离 则满足要求.

反吊滑轮拟采用42铬钼轴承钢制作，直径为40mm。轴承采用滑动轴承.