连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算

石家庄铁道大学毕业设计连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算Continuous beam cantilever pouring Cradle design and calculation2016 届 土木工程 学院专 业 土木工程 学 号 20120216 学生姓名 王 申 指导教师 葛俊颖 完成日期 2015 年 6 月 14 日毕业设计成绩单学生姓名 王申 学号 20120216 班级 土 1201-6 专业 土木工程毕业设计题目 连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算指导教师姓名 葛俊颖指导教师职称 副教授评 定 成 绩指导教师 得分答辩小组组长 得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题 目 连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算 学生姓名 王申 学号 20120216 班级 土 1201-6 专业 土木工程承担指导任务单位 土木工程学院 导师姓名 葛俊颖 导师职称 副教授一、基本资料某双线铁路箱梁桥桥跨布置 48m+80m+48m，预应力混凝土连续梁桥。主梁采用单箱单室变高度预应力混凝土箱梁，梁底曲线采用二次抛物线。箱梁顶板宽 13 米，底板宽 6.7 米，梁高变化范围 7.04.0 米。1#块底板底板厚 100cm，腹板厚 100cm，顶板厚 50cm。挂篮适应最大梁段长 4.0 米。二、设计技术指标(1)混凝土自重 26kN/m 3；(2)钢弹性模量 Es2.1105MPa；(3)模板的允许挠度为 1.5mm；(4)临时结构简化为简支梁后的允许挠度为 L/400。(5)荷载系数考虑箱梁混凝土浇注时胀模等因素的超载系数：1.05；浇筑混凝土时的动力系数：1.2；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0；(6)作用于挂篮主桁的荷载箱梁荷载：箱梁荷载取 1#块计算；施工机具及人群荷载：2.5kPa；模板自重取 0.7kN/m2。三、设计内容 1.计算书主要须设计验算：（1）挂篮内模 设计计算（2）挂篮底模设计计算（3）底横梁及吊杆设计计算（4）侧模桁架设计计算（5）导梁的设计计算（6）主桁架设计计算（7）后锚设计计算（8）螺栓及节点板设计计算2.绘图、文字整理。3.答辩。四、设计要求1.学习使用 tekla Xsteel 软件；2.学习使用有限元分析软件 midas civil；3.利用钢结构设计原理及理论设计挂篮；4.计算部分包括手工理论计算和有限元分析；5.出图利用 Xsteel 和 AutoCAD；6.论文不少于 1.5 万字；7.图纸不少于 5 张，其中至少 1 张手工图.8.完成毕业设计说明书的编写；9.完成规定的英文翻译；五、进度计划第 1 周-第 2 周：查阅文献、外文翻译；第 3 周-第 8 周：毕业实习、学习 Xsteel 软件、学习 midas/civil 软件使用，挂篮设计；第 9 周-第 14 周：结构计算，画图；第 15 周-第 15 周：文整、答辩。六、主要参考文献1、 铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)2、 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 ）3、 铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)4、 钢结构设计规范 （GB50017-2003）5、 客运专线铁路桥涵施工技术指南 （TZ213-2005）6、 公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000）7、张志国，张庆芳主编：钢结构 ，中国铁道出版社8、葛俊颖主编：桥梁工程 ，中国铁道出版社2016 年 3 月 15 日毕业设计开题报告题 目 连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算学生姓名 王申 学号 20120216 班级 土 1201-6 专业 土木工程1、研究背景。伴随着中国的快速发展城市化进程的推进，交通运输的需求量逐步加大，为了节约土地资源，以桥代路的方式被逐渐推广，对于桥梁建造的速度要求越来越高；同时近年来随着桥梁结构多样化、复杂化的发展，所在的地理位置和自然条件的千差万别，不同的桥梁所采用的施工工艺也不尽相同，在施工中投入的临时结构设备也存在着种类和形式上的变化和发展。在桥梁施工过程中，考虑到气候、交通、环境等各方面的影响，多采用悬臂施工法，而悬臂施工法最主要的临时结构就是挂篮系统。本次设计的连续梁桥的挂篮是临时结构当中相当重要的一部分，在桥梁施工当中有着不可替代的作用，挂篮设计的合理与否将关系到整个桥梁的施工质量。 2、国内外研究现状。挂篮悬臂浇筑施工方法又称迪维达克施工方法，悬臂浇筑法施工从 60 年代由前西德首先使用以来，先后由各国借鉴运用，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。日本预应力混凝土工业协会关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告指出，1972 年后建造的跨径大于 100m 以上的桥梁近 200 座，其中悬臂法施工的桥梁占 87%以上，而采用悬臂浇筑法施工占 80%左右。这充分表明了悬臂施工方法在当代以及今后桥梁施工当中将处于非常重要的地位，挂篮作为悬臂灌筑施工的主要设备现已有很多类型，有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品，这为施工过程带来很大的便利。我国自从 20 世纪 80 年代开始使用这种技术以来，已经取得了巨大的成就，从最初的平行桁架式逐渐发展为多样化，从最初的压重式到现在的锚固式结构越来越轻型，受力越来越合理，施工越来越方便，应用也越来越广泛。随着我国经济的发展，基础建设的投入加大，桥梁不断地涌现。但与其他在悬臂施工方面发展较快的国家相比仍然有着不小的差距。因此，总结并比较各种类型挂篮的优劣，努力发展我国的悬臂施工工艺，对今后的应用及其发展有着重要的意义。3、设计内容。本次设计的主要内容是挂篮设计。挂篮是悬臂浇筑施工的主要临时结构。挂篮设计主要内容包括：（1）根据桥梁跨度，计算施工荷载并确定挂篮的类型。（2）拟定挂篮杆件的尺寸，节点板细部尺寸，确定受力模型。（3）力学检算：主桁架平面受力计算横联受力计算节点计算（4）修改并确定最终各零件的尺寸和连接节点尺寸。（5）将确定的数据输入到 Xsteel 中建立 3D 模型。（6）编写计算书并输出施工图4、设计方案及预期达到的目标。采用承载力极限状态法，按照“根据桥梁施工图及相关规范初拟结构布置形式及相应尺寸荷载计算建模计算分析或简单手算根据计算结果对所拟定的结构进行修改、完善再次检算”的思路进行结构设计，并最终确定设计方案。通过挂篮的设计与计算，熟悉挂篮的构造施工过程和方法，巩固和深化所学的基础课程，专业基础课和专业课知识。熟练掌握 Auto CAD、Midas 等工程软件，培养工程意识，能熟练应用相关的专业知识和软件辅助解决工程中的实际问题。提高读取资料的能力，同时锻炼搜集有效资料的能力，掌握本专业的相关技术规范。5、计划进度。第 1 周-第 2 周：查阅文献，复习相关课程，完成开题报告和外文翻译；第 3 周-第 5 周：完成毕业实习并交上实习报告第 6 周-第 8 周：学习 Xsteel 软件、学习 Midas civil 软件使用，进行挂篮设计；第 9 周-第 14 周：使用 Midas 软件进行挂篮结构计算，使用 Tekla structures 软件绘制挂篮详图、并出图辅助 CAD 生成最终图纸。第 15 周-第 15 周：文整、答辩。2016 年 3 月 21 日摘 要随着桥梁建设的飞速发展，桥梁的施工技术得到显著提高。在大跨度桥梁及其他方法难以实施的环境中经常采用悬臂浇筑施工的方法，从而使悬臂浇筑施工过程中临时结构的设计更为重要。悬臂浇筑法施工是连续梁桥施工最常用的施工方法之一，而挂篮系统是悬臂法施工所用的重要施工机具。本课题以跨度为 48m+80m+48m 预应力混凝土连续梁桥为背景，以实际工程为资料，研究设计了施工所用的挂篮用 Midas 软件分别对底横梁、底模桁架、外模桁架、外模吊梁、内模吊梁、前上横梁和主桁杆进行建模加载计算，随后进行整体建模计算，挂篮所承受的荷载以及模板、受压稳定，抗倾覆系数、螺栓连接等计算采用手算。经过反复的设计验算挂篮结构的强度、刚度、稳定性均达到了规范的要求。并且结构强度都充分利用，使结构满足了经济型的要求。设计方案完成后，在 tekla structures（Xsteel）软件中将设计方案的模型建立出来，并生成结构各构件和零件的图纸，对于细部的构件可以采用 AutoCAD 辅助绘图，最终画出详细的施工图。关键词：悬臂浇筑施工；挂篮；Midas； Tekla structuresAbstractWith the rapid development of bridge construction, bridge construction technology has been greatly improved. Cantilever casting construction in the large span and other methods difficult to implement the environment is often used in the construction of the method, so that the cantilever construction of the temporary structure of the design is more important. Cantilever casting construction is one of the common methods used in the construction of continuous beam bridge, and the hanging basket is a construction equipment used in the construction of the cantilever method.This topic to span continuous beam bridge 48m+80m+48m prestressed concrete as the background, takes the actual project data, research and design of the construction of hanging basket using Midas software respectively of beam bottom, bottom mould truss, mould truss, outer mold hanging beam and an inner mould hanging beam, a front upper beam and truss rod load modeling calculation, followed by the overall modeling calculation, hanging basket bear the load as well as the template and compression stability against overturning coefficient and bolt connecting the calculation by hand. The strength, rigidity and stability of the hanging basket structure have reached the standard requirements through repeated design. And structural strength are fully utilized, so that the structure can meet the requirements of economic type.After the completion of the design scheme, in the Tekla structures Xsteel software will design the model built, and generates the structural components and parts drawings. For details of the members can use AutoCAD drawing, the final draw detail drawings.Key words：The cantilever construction; Cradle; Midas; Tekla structures目 录第 1 章 绪论 .11.1 挂篮的研究背景及意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 挂篮分类 .21.4 菱形挂篮 .21.4.1 承重系统 .21.4.2 走行系统 .31.4.3 模板系统 .31.4.4 悬吊系统 .31.4.5 锚固系统 .41.4.6 张拉操作平台 .41.5 工程软件简介 .41.5.1 Tekla Structur