菱形挂篮与三角挂篮受力分析及材料成本对比

【摘要】在特定施工场地的悬臂现浇箱梁施工中挂篮施工较为常见，而采用挂篮的一般形式为菱形挂篮与三角挂篮，现以一假设的施工梁段为例，通过对挂篮主桁架的受力计算及材料用量进行分析对比，比较两种挂篮形式的优劣。

【关键词】 菱形挂蓝；三角挂蓝；受力计算；材料成本；对比

Abstract: In the specific construction site in the cantilever cast-in-place box girder hanging basket construction is more common, the general form of a hanging basket for the diamond-shaped hanging basket with Triangle hanging basket, now the construction of a hypothetical beam segment, for example, by hanging basket main truss supporting force and the amount of material analyzed and compared, compare the pros and cons of the hanging basket form.

Keywords: diamond hanging blue; triangle hanging blue; force calculation; material costs; contrast

中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：

在桥梁箱梁悬臂法施工中，采用挂篮施工较为常见，而采用挂篮的一般形式为菱形挂篮与三角挂篮，本文从受力计算、成本分析等方面对两种挂篮形式加以比较。

1、施工梁段假设

假设施工梁段自重150吨，合1470KN；

挂篮自重约70吨，合686KN；

施工人员荷载1吨，合9.8KN；

小型机具施工荷载1吨，合9.8KN；

菱形挂篮角度：35°；

三角挂篮角度：35°。

2、主桁受力计算及分析

2.1菱形挂篮

2.1.1主桁受力计算

主桁架共2片纵向菱形桁架，由1、2、3、4、5号杆件组装而成，受力简图如下：

前上吊点受力：P0=（1470+686+9.8+9.8）/2=1087.8KN。

单个主桁前上结点受力：P=1087.8/2=543.9KN。

N2=P/tan35°=543.9/0.7=777.0KN(轴心受拉)；

钢构件允许拉压应力取[σ]=140MPa，安全系数K=N/S取值＞2为安全；

则S2＞2N2/[σ]=2×777×10/140=111cm2。

N1=P*sin35°=543.9×0.574=312.0KN（轴心受压）；

S1＞2N1/[σ]=2×312×10/140=44.6cm2。

N3=P+2*P/9=543.9+2×543.9/9=664.8KN（轴心受压）；

S3＞2N3/[σ]=2×664.8×10/140=95.0cm2。

N5=-N1，N4=-N2，N5截面可酌量减小，因为N5抗拉，不易弯折，N4截面应加大，是因为N4抗压，须加大保险系数，具体计算略，本文只做简要计算。

主桁架横向：6#、7#、3#杆件组成稳定的三角桁架，角度40°受力分析如下：

后吊点共9个，其中外侧模、内模、顶板、小型机具均由作用在箱梁砼上的7个吊点承担，主桁不参与受力。

故吊点的受力为：P’=2*P/9=2×543.9/9=120.9KN。

N7= P’*tan（90°-40°）=120.9×1.192=144.1KN（轴心受压）；

S7＞2N7/[σ]=2×120.9×10/140=17.3cm2。

N6= P’/sin（40°）=120.9/0.643=188.0KN（轴心受拉）；

S6＞2N6/[σ]=2×188×10/140=26.9cm2。

2.1.2主桁变形分析

L1=N1*L1/（E*S1）=312×5.5/（1.95×44.6×104）=-0.002m；

向下的垂直变形为：0.000m。

L2=N2*L2/（E*S2）=777×6.7/（1.95×111×104）=0.002m；

向下的垂直变形为：0.002×sin35°=0.001m。

L3=N3*L3/（E*S3）=664.8×3.6/（1.95×95×104）=-0.001m；

向下的垂直变形为：0.002×sin35°=0.001m。

L4=N4*L4/（E*S4）=-0.002m；

向下的垂直变形为：0.000m。

L5=N5*L5/（E*S5）=0.002m；

向下的垂直变形为：0.002×sin35°=0.001m。

由以上计算得出：前吊点处累积向下的垂直变形为=0.005+0.001+0.001+0.001=0.008。

远小于0.020m，故结构稳定、安全。

2.2三角挂篮

2.2.1主桁受力计算

主桁架共2片纵向菱形桁架，由1、2、3、4、5号杆件组装而成，受力简图如下：

根据之前菱形挂篮受力计算可知，

单个主桁前上结点受力：P=543.9KN。

N2=P/sin35°=543.9/0.574=947.6KN(轴心受拉)；

钢构件允许拉压应力同样取[σ]=140MPa，安全系数K=N/S取值＞2为安全；

则S2＞2N2/[σ]=2×947.6×10/140=135.4cm2。

N1=P/tan35°=543.9/0.7=777.0KN（轴心受压）；

S1＞2N1/[σ]=2×777×10/140=111cm2。

N3=P+2*P/9=543.9+2×543.9/9=664.8KN（轴心受压）；

S3＞2N3/[σ]=2×664.8×10/140=95.0cm2。

N5=N2，N4=N1，N5截面可酌量减小，因为N5抗拉，不易弯折，N4截面应加大，是因为N4抗压，须加大保险系数，具体计算略，本文只做简要计算。

主桁架横向杆件组成稳定的三角桁架，受力分析同菱形挂篮：

2.2.2主桁变形分析

L1=N1*L1/（E*S1）=777×5.5/（1.95×111×104）=-0.002m；

向下的垂直变形为：0.002×tan35°=0.001m。

L2=N2*L2/（E*S2）=947.6×6.7/（1.95×135.4×104）=0.002m；

向下的垂直变形为：0.000m。

L3=N3*L3/（E*S3）=664.8×3.9/（1.95×95×104）=-0.001m；

向下的垂直变形为：0.002×sin35°=0.001m。

L4=N4*L4/（E*S4）=-0.002m；

向下的垂直变形为：0.000m。

L5=N5*L5/（E*S5）=0.002m；

向下的垂直变形为：0.002×sin35°=0.001m。

由以上计算得出：前吊点处累积向下的垂直变形为=0.005+0.001+0.001+0.001=0.008。