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菱形挂篮计算书（结构计算、强度验算等），33页Word可下载！.docτmax=27.4MPa<[τ]=80MPa，符合规范要求。
图2.5 底模纵梁正应力
图2.6 底模纵梁剪应力
（砼外露结构要求挠度不得超过跨度的1/400;不外露结构要求挠度不得超过跨度的1/250GB／T 41594-2022 城市轨道交通线网综合应急指挥系统技术要求.pdf，底板按照外露结构计算。）
综合上述计算所得结果可知，底板纵梁强度及刚度均满足要求。
第3部分 侧模结构计算
挂篮侧模面板为δ6钢板，横向小肋为[8，间隔400mm布置，竖向大肋背肋为[10组焊接而成的桁架，间隔975mm布置一处。
1>，混凝土浇筑时侧压力的标准值：
由式Fc=72v/(v+1.6)
取ν=4m/h(浇筑速度)
有：Fc=72*4/(4+1.6)=51.4kN/㎡
2>，倾倒混凝土时产生的水平荷载设计值为：2kN/㎡
3>，总荷载设计值为:
F0=51.4+2=53.4 kN/㎡
3.3侧模面板强度验算
侧模可当作支撑在小楞[8上的连续梁，[8间距400mm，取单宽面板进行强度验算。
单宽板的截面抵抗矩为：
最大正应力：，符合规范要求。
最大剪力：Qmax=0.5ql=0.5*53.4*0.4=10.7kN
最大剪应力：τmax=3Qmax/2A=3*10.7*103/(2*0.006*1.0)
=2.7MPa<[τ]=80MPa，符合规范要求。
3.4侧模横向小肋[8计算
面板与背肋组成的组合截面(见图3.1)
图3.1 侧模肋及面板结构示意图
经计算，组合截面的抗弯惯性矩为：
惯性中心距离上下边界的距离分别为：
y1=15.4mm, y2=70.6mm
组合截面的截面抵抗矩为：
[8与面板组合梁受力分析可以看作为以相邻两竖向桁架为支点的简支梁，均布荷载大小为：
均布荷载作用在简支梁上，最大弯矩为：
最大剪力为：Qmax=0.5*ql=0.5*21.36*0.975=10.4kN
=10.2MPa<[τ]=80MPa，符合规范要求。
可由此得，组合肋强度满足要求。
可由此得，组合肋刚度满足要求。
第4部分 挂篮各横梁结构分析
4.1 后下横梁结构分析
后下横梁由2根工40b组成，承担底板、肋板及部分翼板的荷载。从机械设计手册可查出，每根工字钢的截面特性：
根据施工图及挂篮后下横梁吊点分布的位置可将每根工字钢受力简化为以下的受力模式（图4.1）：
图4.1后下横梁简化结构分析示意图
图中每个集中荷载代表纵梁对横梁的作用力，由2.2.2分析可知，后横梁所承担的混凝土和模板自重的比例为99.8/（99.8+50.7）=66.3%，前横梁承担的比例为33.7%。
根据施工图和挂篮设计图，每个集中荷载可计算如下：
采用Midas civil软件对后下横梁进行建模和计算分析，梁单元应力如图4.2所示：
图4.2 后下横梁弯矩图
后下横梁应力如图4.3所示，由图可见，梁单元在自重、混凝土荷载、施工荷载作用下，最大等效应力：σmax=51.6MPa<[σ]=140MPa，符合规范要求。
图4.3 后下横梁应力图
后下横梁变形如图4.4所示，由图可见，梁单元在组合荷载作用下的最大变形：δmax=1.5mm 图4.4 后下横梁变形图 后下横梁剪应力如图4.5所示，由图可见，在组合荷载作用下梁单元的最大剪应力：τmax=35.5MPa<[τ]=80MPa，符合规范要求。 图4.5 后下横梁剪应力 4.2前下横梁结构分析 由于前下横梁和后下横梁均由2根工40b组成，两个横梁所受荷载的位置相同，前下横梁所受荷载值小于后下横梁（约为后下横梁的1/2），后下横梁的强度和变形均符合规范要求，故前下横梁不必验算，自动满足规范要求。 4.3 外模滑梁结构分析 浇注混凝土时，外模滑梁受力为1#区域混凝土重量加外模重量；根据前面分析，1#区域混凝土重G1=87.1kN，模板和外桁架重57.6kN，则外模滑梁受总力F=87.1+230.5=317.6kN。作用力通过外模桁架，分6个点作用在滑梁上，4个集中力大小分别为F1、F2、F3、F4、F5和F6；外模滑梁由两根[25b槽钢组焊而成。(图4.6) 图4.6 外模滑梁简化分析示意图 外模滑梁在一侧有两根，将外模自重和1#区域混凝土重量按照各桁架所作用的区域分配到一根梁上，有： F1=57.6*（100+975/2）/4300/2=4.0kN F2=57.6*975/4300/2=6.6kN F3=[57.6*（200/2+975/2）/4300+1.05*1.2*87.1*(250+200/2)/2500]/2=11.7kN F4=[57.6*（200/2+975/2）/4300+1.05*1.2*87.1*(975/2+200/2)/2500]/2 F5=[57.6*975/4300+1.05*1.2*87.1*975/2500]/2=28.0kN F6=[57.6*（100+975/2）/4300+1.05*1.2*87.1*975/2/2500]/2=14.7kN 采用有限元分析软件Midas civil对外模滑梁进行结构分析。杆件简化为双[25b截面，简支结构，左节点施加X，Y位移约束，右节点施加y向约束。 经过软件分析，外模滑横梁的变形图见图4.7，正应力图见图4.8，剪应力见图4.9。前点支反力RA=33.2kN，后点支反力RB=51.7kN。 图4.7外模滑梁变形图 由上图可以看出,外模滑梁最大变形量：δmax=10.3mm =12.5mm，符合规范要求。 图4.8外模滑梁正应力图 由上图可以看出，外模滑梁所受最大正应力：σmax=111.3MPa<[σ]=140MPa，符合规范要求。 图4.9外模滑梁剪应力图 由上图可以看出，外模滑梁所受最大剪应力：τmax=13.8MPa<[τ]=80MPa，符合规范要求 综合上述分析结果，外模滑梁设计符合要求。 4.4 内模滑梁结构分析 浇注混凝土时，内模滑梁受力为3#区域混凝土重量加内模重量；根据前面分析，3#区域混凝土重122.2kN，半片为61.1kN，内模重45.8kN，半片为22.9kN。作用力通过内模骨架，分5个点作用在滑梁上，5个集中力大小都为分别为F1、F2、F3、F4和F5；两根内模滑梁分别由两根[25b槽钢组焊而成。内模滑梁计算图式如图4.10所示。 图4.10 内模滑梁简化分析示意图 根据内模自重和梁段的位置，各力数值如下： F1=22.9/4/2=2.9kN F2=22.9/4=5.7kN F4=22.9/4+1.05*1.2*61.1*（988+1036）/2/2500=36.9kN F5=22.9/4/2+1.05*1.2*61.1*1036/2/2500=18.9kN 采用Midas civil对内模滑梁进行建模，杆件简化为双[25b截面，简支结构，左节点施加X，Y位移约束，右节点施加y向约束。材料参数为Q235b材质，抗拉强度为145MPa,抗弯强度为140MPa。模型如图4.11所示。 图4.11 内模滑梁Midas建模 经过软件分析,内模滑梁的变形图见图4.12，正应力图见图4.13，剪应力见图4.14。由图4.12可见，梁的最大变形为12.9mm<4900/250=19.6mm，符合规范要求；由图4.13可见，最大应力为141MPa<1.3[σ]=182MPa，（1.3为临时结构容许应力放大系数）符合规范要求；由图4.14可见，最大剪应力为17.3MPa< [τ]=80MPa，符合规范要求。后点支反力RA=65kN，前点支反力RB=38kN。 图4.12内模滑梁变形图 图4.13内模滑梁应力图 图4.13内模滑梁应力图 4.5 前上横梁结构分析 前上横梁由I40a工字钢组成，从机械设计手册可查出每根工字钢的参数: 根据施工图及挂篮前上横梁吊点分布的位置可简化为以下的受力模式（图4.15）： 图4.15前上横梁简化结构分析示意图 F1=F2=66.4kN 由后下横梁中分析和前后下横梁荷载分配比例可知： 可得主桁架前支点受力大小： F=2*(F1+F2+F3+F4+F5) =2*(66.4+66.4+54+246.4+76) 利用Midas civil对前上横梁进行建模，模型如图4.16所示，前上横梁的变形图见图4.17，正应力图见图4.18，剪应力见图4.19。节点支反力为512.2kN。 图4.16前上横梁模型 图4.17前上横梁变形图 由上图可以看出,前上横梁最大变形量为1.5mm 图4.18前上横梁正应力图 由上图可以看出，前上横梁顶面最大应力为118.7MPa<140Mpa，符合规范要求。 图4.19前上横梁剪应力图 由上图可见，前上横梁最大剪应力为89MPa<1.3[τ]=1.3*80=104MPa，符合规范要求。 第5部分 主桁架结构分析 主桁架为菱形桁架，所有杆件均为[]32b, 主桁结构简化受力分析示意图如下： 图5.1主桁架简化结构分析示意图 在进行混凝土浇注时，桁架所受的载荷最大。其载荷包括，混凝土砼重，模板重，施工载荷重量（人，工具，机器），由前上横梁计算得出桁架受力F值为512.2kN。 采用Midas civil对主桁架进行结构分析。杆件简化为双[32b截面，菱形桁架结构，A节点施加全约束，C节点施加y向约束。材料参数为Q235b材质，抗拉强度为145Mpa，抗弯强度为140MPa。模型单元选用桁架单元，为可承受拉、压作用的单轴单元。模型如图5.2所示。 5.4 分析，结果提取 经Midas civil软件对主桁架分析计算后，各杆件位移图见图5.3，应力图见图5.4。 图5.3主桁受力后各杆件位移图 由上图可看出，主桁最大变形出现在D节点处，变形量为18.2mm 图5.4主桁受力后各杆应力图 可以看出，结构最大轴力出现在AC杆，最大拉应力为92.6MPa<145Pa，符合规范要求。 第6部分 混凝土强度，挂篮抗倾翻，钢吊带及主桁连接销检算 6.1主桁后锚点混凝土强度计算 由第5部分分析可知，A点后锚位置的支反力为588.5kN。后锚由6根Φ32精轧螺纹钢锚固，通过预埋作用与翼板下混凝土上，每根精轧螺纹钢与混凝土连接位置加设δ20×200×200垫板；考虑受力不均，按照4根来计算。单根精轧螺纹钢所受载荷为：588.5÷4=147.1kN。 则通过垫板作用与混凝土的均布载荷为（梁体为C50混凝土）： =3.7MPa＜32.4Mpa 后锚处混凝土强度符合规范要求。 6.2后下横梁后锚点混凝土强度计算 后下横梁锚点有2个，通过Φ32精轧螺纹钢把待浇块混凝土重量和模板等载荷传递到预埋处混凝土上；后下横梁锚点垫板为δ20×220×220。根据后下横梁分析，腹板下侧两个节点中，最大的支反力为484.4kN，则后下横梁锚固点混凝土所受均布载荷为（梁体为C50混凝土）： =10.0MPa＜32.4MPa 由此可得，后锚点混凝土强度符合规范要求。 上结点最大位移为15mm。 6.3挂篮浇注时后锚抗倾覆计算 每榀主桁后锚共有3组共6根PS830Φ32精轧螺纹钢筋,考虑受力不均，按照2组4根，作用点在中间锚点来计算抗倾覆系数。单根PS830级Φ32精轧螺纹钢所受最大拉力为： F=3.14×0.016×0.016×1080=868kN 抗倾覆系数K=抗倾覆力矩÷倾覆力矩 抗倾覆力矩=4F×4.7=4.7×868=16318kN·m 单榀主桁通过前吊点受载荷为512.2kN； 防水涂料施工工艺倾覆力矩=512.2×5.5=2817.1kN·m 所以挂篮浇注混凝土时抗倾覆系数 K=抗倾覆力矩÷倾覆力矩=16318÷2817.1=5.8>2，符合规范要求。 6.4挂篮行走时轨道的抗倾覆计算 因为轨道设计的锚固方式为采用竖向预应力筋锚固，所以，轨道可以在任何有竖向预应力筋的地方锚固。计算轨道锚固抗倾覆时候，只计算轨道锚固定在最后一根竖向预应力筋的情况。 挂篮行走时轨道锚固承受下部模板重量和一些施工辅助设施，这部分载荷为500kN；轨道设定锚固9个点（两个相邻竖向预应力钢筋间距为500mm），锚固用PS830级Φ25精轧螺纹钢，有效截面面积为：A=3.14×0.01252=0.000491㎡ 则Φ25精轧螺纹钢所受最大拉力为： GB／T 19933.6-2014 土方机械 司机室环境 第6部分：太阳光热效应的测定.pdfF=0.000491×1080=531kN 抗倾覆系数K=抗倾覆力矩÷倾覆力矩