连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算方案

1 连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算方案 第 1 章 绪论 究背景和意义 随着我国经济的迅速发展，交通运输方面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。其中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。 悬臂施工具有很大的优势：不需要大量的施工机械和临时设备；不影响桥下通航通车；施工受季节、河道水位影响 小。悬臂施工的主要施工工具为挂篮，因此挂篮设计的合理与否将关系到整个桥梁的施工质量。 内外研究现状 挂篮悬臂施工在我国的桥梁施工当中运用广泛，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。有一项数据：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 10000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 80年代开始使用这种技术以来，已经取得了巨大的成就，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。 2 臂施工法的施工工艺 用挂篮悬臂浇筑施工又称为迪维达克施工法，施工前需要首先将梁体进行施工设计分段，然后按照设计节段长度在桥墩 两侧以挂篮为机具进行对称悬臂施工， 0号段在墩顶位置，其上可提供挂篮的安装和材料的堆放地，因此长度按两个挂篮的纵向安装长度而定，一般 5 10m。 0号段是悬臂浇筑施工的中心段，同时也是体系转换的控制段，受力最为复杂，预应力孔道也最多，需要精心施工。 0号段对称往外为两侧利用挂篮分段对称悬臂施工部分，根据挂篮的承载能力和预应力筋的布置要求，一般每2 5跨中间和边缘需要设置合龙段分别为中跨合龙段和边跨合龙段，边跨合龙段均在支架上现浇完成，中跨合龙段仍用悬臂施工完成，中跨合龙段是悬臂施工的关键部位， 应该尽量的短，一般 多个中跨合龙段的时候还需要选择最优合龙顺序以使结构体系转换后的内力最为合理。 挂篮悬臂施工时需要首先在已经建好的的桥墩顶部现浇 0号段，张拉预应力筋以后在其上安装两个悬臂端挂篮，如果墩顶位置不够，可以将两侧挂篮的承重梁先连在一起；安装完毕后即可用挂篮浇筑对称的 1号和 1 号段，这两个节段通过张拉预应力筋和 0号段连接成一个整体；之后两个挂篮可以解体，各自前移，进行下一个节段的浇筑施工，浇筑一段，前进一段，直至悬臂完成，接下来就可以根据设计工序在支架上进行边跨合龙或悬臂进行 中跨合龙，最终转化成为连续梁体系。 篮结构 挂篮是悬臂施工中的关键设备。其主要功能是支承模板，承受新浇筑的混凝土的重量。这就要求挂篮不仅要有足够的强度保证，还要有足够的刚度以及稳定性。挂篮具有结构简单、自重轻、前移和装拆方便、坚固稳定、受力后变形小、便于调整标高和具有较强的可重复利用性等特点，挂篮下部有充足的空间，可提供较大的施工作业平台，有利于钢筋模板施工操作。 篮分类 目前，挂篮的形式有很多。挂篮可以按照多种分类方式进行分类，常见的分类方法有： (1)按挂篮使用材料分类：由军用梁、贝 雷梁、万能杆件等制式杆件组拼的挂篮和由型钢加工制成的挂篮两种； (2)按受力原理分类：垂直吊杆式 (包括三角形挂篮和菱形挂篮 )、斜拉式 (包括三角斜拉式和预应力斜拉式 )、刚性模板式三种； 3 (3)按抗倾覆平衡方式分类：压重式、锚固式和半压重半锚固式三种； (4)按移动方式分类：滚动式、滑动式和组合式三种。 篮承重结构形式分析 (1)平行桁架式挂篮。平行桁架式挂篮上部结构为一等高度钢桁梁。其受力特点为：底模平台及侧模桁架所承重均有前后吊杆垂直传至钢桁梁节点和箱梁底板，桁架梁顶用锚固或压重或二者结合的方法 解决倾覆稳定的问题，桁架本身会受弯。 (2)菱形挂篮。菱形挂篮可以认为是从平行桁架式挂篮的基础上简化而来的，其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小梁，作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道，其菱形结构后端锚固于箱梁顶板上，无平衡压重，且结构简单，故自重轻，近年来在桥梁施工中广泛采用。 (3)三角形挂篮。与菱形挂篮结构相似，受力较菱形挂篮有利，但施工空间较小，会给施工带来不便。三角形挂篮在桥梁施工中也较为常见。 (4)弓弦式挂篮。弓弦式桁架挂篮主桁外形似弓形，桁高随弯矩大小变化，可以在安装时施加预应力以消除非弹性变形。 可消除平衡重，故重量一般较轻。 (5)滑动斜拉式挂篮。滑动斜拉式挂篮上部采用斜拉体系代替梁式结构的受力，由此引起的水平分力，通过上下限位装置 (或称水平制动装置 )承受，主梁的纵向倾覆稳定性由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂或锚固于箱梁底板之上。 (6)预应力斜拉式挂篮。预应力斜拉式利用梁体内腹板的预应力筋拉住模板，从而使得挂篮结构简单，重量变轻。 (7)牵索式挂篮。斜拉桥施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮，其承重结构悬挂于已成梁段的下面，通过牵索系统将挂篮的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上。 设计者设计好了挂篮 样图后，就要进行挂篮制作阶段。在制作时要严格按照图纸要求，对挂篮结构、材料、大小、质量等任何细节都不得随意改变，除非出现特殊问题，可以与相关设计人员或负责人沟通，经同意后方可进行相应变动，如果不按照设计进行制作，轻者会影响施工效果，重者会因为质量问题而造成人员的伤亡与财务损失，所以必须要明白其重要性，并且在制作完成后，相关人员要通过多次的审核与实验，保证挂篮各部件的准确性与稳定性，如果出现问题必须第一时间解决，确保没有问题后才能进行下一步的安装。 装挂篮 最后，依据水平中线的测量结果来铺设轨道 ，并将安装后的挂篮移动到 0# 块处固定即可。需要注意的是首次使用挂篮时要进行试压，可采用如水箱加载、千斤顶高 4 强钢筋加力等方法。 正与安装模板 模板分为外模板与内模板，对于模板的校正与安装，首先将底模、侧模与内模合理安装，底模是放在挂篮底部的纵梁段与横梁段上方的， 侧模则由外框架搭建而成， 并且形成一个整体，而内模则与框架是分散的，不构成一个整体，因为在每一段梁段上两者的高度都是不一致的，需要进行不断修改，最后通过各部分的组装，完成整个模板的安装工作。模板的校正过程：首先，要依据箱梁搭的截面情况 来确定下一步砼浇筑的浇筑次数，是一次还是分次。一次浇筑法，要求箱板底部要有留一个窗口，使砼 (混凝土 )由窗口流入箱内，分布至底模上。当箱梁比较高的时候，砼到达底模比较困难，应采用减速漏斗，以改变砼的方向，使其向下运动。而分次浇筑法，先进行底模、侧模、侧板、底板的预应力筋与普通钢筋的安装，并通过前一次砼浇筑完成后，再进行内模、项板的预应力筋与普通钢筋的安装。然后，每经过一次浇筑底模就要相应的提高一次，如果对于提高要求不多的时候，可以用支垫底模法来对底模加高，经过几次提高之后，由于提高差距变大，则可以使用提升挂篮 的方法来增高底模，这样底模不断增高调整的过程就是模板的校正过程。 形挂篮 形挂篮的结构及构造 菱形挂篮主要由承重系统、走行系统、模板系统、悬吊系统、锚固系统和张拉操作平台组成。 重系统 挂篮的承重系统由菱形主桁架组成。主桁架竖放于箱梁腹板位置，主桁的片数由主梁截面特性确定，一般为两片。主桁各杆件一般采用双槽钢截面，各杆间的连接一般为栓接或销接。两片主桁间用槽钢或角钢组成的横联连接。主桁架承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将合作传到已施工完成 的梁身上。在主桁前端节点处放置一根横梁，横梁一般采用双工字钢截面，若悬吊系统采用吊带，两工字钢间距由吊带宽度确定。在横梁上设置吊点，用于悬吊底模横梁、侧模导梁及内模导梁。 行系统 挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统及内模走行系统。 5 桁架走行系统是在两片桁架下已浇箱梁顶面铺设用钢板组焊的轨道，轨道顶面放置前后支座，支座与主桁节点栓接，前支座支撑在轨道顶面，下垫聚四氟乙烯滑板，可沿轨道滑行，主桁前移时后支座通过反扣装置沿轨道顶板下缘滑行，不需加平衡重。底模和外模与挂篮主桁同步行走 ，走行时，底模模板仍然支撑在底模纵梁上，底后横梁和外模模板系统悬挂于侧模走行梁上，随侧模走行梁一起向前行走。内模待前段箱梁底板和腹板的钢筋绑扎完成后，沿内导梁滑移到位。浇筑混凝土前，主桁架后端用精轧螺纹钢锚固于已浇梁段箱梁顶面。 板系统 模板系统由外侧模、内模和底模等几部分组成。 外侧模由模板及其加劲肋组成。模板通常采用钢板，加劲肋一般采用小型号的槽钢或角钢。外侧模横向由侧模桁架支撑，侧模桁架竖向支撑于侧模导梁上。挂篮行走时，外侧模与侧模桁架一同沿导梁行走。 内模模板一般采用组合钢模板，不 设加劲肋，横向由内模框架支撑。内模框架通常采用双槽钢截面，顶板倒角处设带销孔的钢板，以适应由腹板厚度变化引起的顶板宽度变化。横向内模框架通过纵向连接梁连接成整体，再通过滑轮连接到内模导梁上，挂篮行走时，模板及内模框架沿导梁随其一起向前行走。 底模由底模模板、模板加劲肋、底模桁架 (或纵梁 )、底横梁组成。底模模板一般采用钢板，当腹板倾斜时，由于梁高沿桥向变化，底模宽度会沿桥向变化，模板宽度沿桥向也发生变化，这时可在底模模板中间一定范围内加一块木模板。模板加劲肋采用较小型号的槽钢或角钢。底模模板及其加劲肋纵向由底 模桁架 (或纵梁 )支撑，底模桁架 (或纵梁 )支撑于前后底横梁上。底模桁架一般由型钢焊接而成，底模纵梁一般采用型钢，底模横梁一般采用双槽钢截面或双工字钢截面。 吊系统 悬吊系统是由螺旋千斤顶、扁担梁、吊杆或吊带组成的，用于悬吊模板系统。悬吊段很重时采用吊带，否则可以采用吊杆。吊带或吊杆一般通过扁担梁固定于前上横梁上。由于桥梁的梁高一般是沿着纵桥向变化，为了使挂篮能很好的适应梁高变化，需借助螺旋千斤顶及扁担梁来调整底模模板的标高。 固系统 对双向以及三向预应力梁，可借助梁腹板的双 向预应力钢筋将滑道锚固在梁的顶板上，用以平衡挂篮空载走行时的倾覆力矩；对无竖向预应力筋的梁，可通过施工中的预埋钢筋或预留孔洞来解决。 6 拉操作平台 张拉操作平台悬挂于主桁上，通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬臂梁上，一般用角钢和钢筋组成，平台平面铺以木板供作业人员站立行走，可用手动葫芦调整其高度。用来提供立模、扎筋、灌注混凝土、张拉预应力束及移动挂篮的工作面。 形挂篮受力分析 从总体看，挂篮荷载约一半通过前吊带 (或吊杆 )传至主桁架节点，菱形桁架各杆以内部结构刚接，外部铰接来计算 杆力，其前下节点支于箱梁顶板前侧，后下节点则通过竖向预应力筋锚于梁上。 菱形挂篮具体传力方式如下： (1)底板荷载 底板荷载由底模加劲肋传给底模桁架 (或底模纵梁 )，通过底模桁架 (或底模纵梁 )由于直接与前后底横梁连接，荷载会传到前后底横梁。前底横梁通过其吊带 (或吊杆 )将荷载传到前上横梁，再由前上横梁传给主桁。后底横梁通过其吊带 (或吊杆 )将荷载传给已浇梁段的底板。 (2)腹板竖向荷载 腹板竖向荷载由其模板加劲肋传给底模桁架 (或底模纵梁 )，通过底模桁架 (或底模纵梁 )传给前后底横梁。前底横梁通过其吊带 (或吊杆 )可以 将荷载传到前上横梁，再由前上横梁传到主桁。后底横梁通过其吊带 (或吊杆 )将荷载传给已浇梁段的底板。 (3)腹板水平荷载 腹板水平荷载主要是由于腹板在浇筑过程中混凝土处于流动状态，流动状态的混凝土会对竖向模板产生水平向的压力，通过水平方向设置对拉筋且将对拉筋锚固于内外模板上来平衡水平向荷载。 (4)翼板荷载 翼板荷载由侧模加劲肋传给侧模桁架，通过侧模桁架将其传给侧模导梁，再由侧模导梁通过前后吊杆将荷载分别传到前上横梁和已浇梁段翼板，传到前上横梁的荷载最终传给主桁。 (5)顶板荷载 顶板荷载由内模加劲肋传给内模框 架，内模框架由内模纵向连接梁支撑，将所受荷载传给内模导梁，内模导梁再通过前后吊杆将荷载分别传到前上横梁和已浇梁段顶板，传到前上横梁的荷载最终传给主桁。 7 要研究内容 本本文以 36m+2 64m+36计出了其采用悬臂浇筑法进行施工所需的挂篮临时结构。按照有关的设计资料，选择合适的挂篮形式并完成挂篮的设计计算，编写设计说明书，并绘制部分图纸。 本次挂篮结构的设计方法为承载力容许应力法。挂篮结构设计过程以 “ 根据桥梁施工图及相关规范初步拟定结构布置形式及结构尺寸 荷载计算 简单手算或软件建模分析计算 根据计算结果修改结构形式及尺寸 再次检算 ” 的过程最终得到最理想的设计方案。这就使得所设计的挂篮结构既具有可靠的强度、刚度及稳定性，又具有良好的经济适用性。 在上述临时 模板系统和连接部分进行了手算外，其他都用服了手算时简化计算模型而带来的种种误差，使得所设计的结构无论是内力，还是变形方面都更加符合实际，且建模计算的方便性与直观性更是手算所无法比拟的。 图纸生成方面，借助新的软件 立整体的三维模型，再通过软件自带的图纸生成功能，调整图纸格式，生成所需要的零件图、构件图和整体布置图。 8 第 2 章 挂篮设计计算说明 程概况 箭杆河大桥是新建长沙至昆明客运专线铁路玉屏至昆明段上的一座大桥。设计荷载采用 桥桥跨布置 36m+2 64m+36m，为预应力混凝土连续梁桥，主梁采用单箱单室箱形截面，三向预应力体系，采用挂篮悬臂浇筑施工，箱梁顶板宽 板宽 浇 1 7#段，节段长度有四种 ,依次是： 跨及中跨合拢段长度均为 2m。 本桥施工挂篮采用菱形挂篮，由主桁承重系统、悬吊系统、锚固系统、走形系统、张拉操作平台系统及模板系统等部分组成。如下图所示。 9 图 2篮整体效果图 10 图 2篮立面图 11 图 2篮正面图 篮设计思路 本次菱形挂篮设计采用承载力容许应力法，外侧模导梁和内侧模导梁按最长悬浇段设计，其余部分按梁高最大和梁段最重的悬浇段进行设计。为了保证设计的挂篮在施工期间的结构安全，确保挂篮的强度、刚度及稳定性满足施工规范的要求，对本桥施工设计挂篮进行 结构验算。验算主要内容如下： (1)挂篮主桁在混凝土浇筑时的强度、刚度和稳定性； (2)挂篮底篮、悬吊系统和锚固系统在混凝土浇筑时的强度和刚度； (3)挂篮底模和侧模的强度和刚度； (4)主桁节点板以及螺栓的强度； 12 (5)中销座的强度检算； (6)挂篮走行时后锚可靠性及结构的稳定性。 其中前两项和最后一项采用 、四、五项参考相应施工手册手算校核。 算依据 (1)公路桥涵施工技术规范 (41(2)公路桥涵钢结构及木 结构设计规范 (25(3)路桥施工计算手册 (4)箭杆河大桥施工图设计 (中国中铁二院工程集团有限责任公司， (5)箭杆河大桥挂篮施工图设计 算参数 (1)材料参数 挂篮主桁、底前后横梁、底纵梁、前托梁、后托梁、内滑梁及模板等均采用 杆 32精轧螺纹粗钢筋，锚固构件采用 32精轧螺纹粗钢筋。 表 2篮材料参数表 项 目 符号 单位 钢 材 精轧螺纹 粗钢筋 345 弹性模量 E 105 105 105 泊松比 - 重 kN/ 许 应 力 轴向应力 40 200 600 弯曲应力 w 45 210 - 剪应力 5 120 - 孔壁承压应力 - 10 300 - 提高系数 k - ： 1、材料容许应力按规范 345 钢材 分别对应 6轧螺纹粗钢筋的容许应力 该 规范未给出，按设计取值； 2、根据规范 250条，临时结构容许应力应乘以提高系数 k。 13 (2)荷载取值 挂篮结构验算考虑的计算荷载有： 主梁混凝土容重： 26kN/ 混凝土超载 (胀模 )系数： 人群及机具荷载：对直接支撑模板取 振捣混凝土产生的荷载：对水平面模板 侧模 倾倒混凝 土对侧模冲击产生的水平荷载取 挂篮走行的冲击系数： (3)其它 悬臂浇筑混凝土最大重量 153t(4#块 )； 挂篮总重 (包括箱梁内外模板及防护平台 )： 挂篮施工、行走时的抗倾覆稳定系数： 自锚固系统安全系数： 刚度限值：钢模面板变形 构表面外露的模板及支撑模板的梁挠度为模板构件跨度的 1/400。 14 第 3 章 模板计算 模板计算 板计算 悬浇节段中 1#块的底板为最大厚度，新浇混凝土对底篮模板的压力标准值： 21 k N / 面板自重： 22 k N / 施工荷载： 23 kN/振捣荷载： 24 5 02 0 01055 10槽钢与钢板焊接组成的模架，底篮模板下的 00钢间距是 300板的受力模型为跨度 300择面板小方格中最不利情况计算，即三面固定，一面简支。 由 1300300 表可知最大弯矩系数 大挠度系数 取 1载为： 224321 N / m 5 / 线荷载为： N / m 5 5 q A强度计算： 最大弯矩 5 2 截面抵抗据 32 M P M P 度计算： 0432 (12 62 35230 其中 为钢材的泊松比。 15 0 00 2 5 1 4 f 规范要求模板变形不超过 以满足要求。 肋计算 A强度计算： N / m 00 2 5 q 横肋采用等边角钢 截面特性： 3 ， 4 ，支撑横肋等边角钢 两纵梁最大间距为 300： M P 5M P 0 08 3 0 22 B挠度计算： 0/3 0 0 1 2 0 0102 0 63 8 4 3 0 4 侧模板计算 侧模的纵横肋间距为 混凝土的作用为模板的侧压力。根据测定，混凝土作用产生的侧压力随混凝土的浇筑高度增加而增加，当浇筑高度达到某一临界值时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇混凝土的最大压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值： 11 (3hF c2 (3式中 ： F新浇混凝土对模板的最大侧压力 (kN/； c 混凝土的重量密度 (kN/； t新浇混凝土的初凝时间 (h)，可按实测定。当缺乏实验资料时，可采用15200 此 51525200 t； T混凝土的温度 ( )取 25； 16 V混凝土的浇注速度 (m/h)取 2m/h； h混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度 (m)， 其取值如下： 当 V / T 时， h 0 . 2 2 2 4 . 9 V / T ; 当 V / T 时， h 1 3 / T ; 在这里 V / T 2 / 2 5 0 . 0 8 0 . 0 3 5 ，取 h 1 . 5 3 3 . 8 V / T 1 . 8 3 4 m 1 外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取 1； 2 混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于 30，取 5090，取 1； 110150，取 此取 1。 21 k N / F 22 k N / 所以取 kN/m 进行计算，同时考虑倾倒混凝土产生的水平荷载 6 2kN/m ，振捣产生的水平荷载 4 2kN/m ，施工荷载 kN/m ，总荷载为： 22 N / / N / 单向板考虑，取 1宽做计算单元， 32 W 43 I 。 A强度计算 弯矩： 应力： M P M P 度计算： 4 f 17 规范要求模板变形不超过 足要求。 侧模板计算 悬浇节段全长顶板厚度不变，新浇混凝土对内模板的压力： 21 k N / 面板自重： 22 k N / 施工荷载： 23 kN/振捣荷载 ： 24 kN/ 选面板小方格中最不利情况计算，即三面固定，一面简支。 表知最大弯矩系数 K 大挠度系数 00219.01宽做计算单元， 32 W。荷载为： 224321 N / m 5 / N / q A强度计算： 最大弯矩： 5 2 32 W 最大应力： M P M P B挠度计算： 0432 (12 62 35230 500 1 5 4 f 规范要求模板变形不超过 以满足要求。 18 第 4 章 主结构计算 载分析 挂篮的主要承重结构由底模纵梁、底模前后横梁、外模走行梁、内模走行梁、前上横梁、主桁架构成，其中梁体底板和腹板混凝土的重量由底模纵梁承担并传至底模横梁，再通过吊带传到前上横梁；翼缘板和顶板混凝土的重量分别由侧模行走梁和内模行走梁承担，通过吊杆传到前上横梁；前上横梁所承受的力最终传到主桁架上。 篮普通纵梁处荷载分析 挂篮底模面板 (其他构件重量已计 )按 3300模面积 表 4底模纵梁荷载 1 项 目 单位 1#块 (30004#块 (42501 底模板自重 kN/ 底板混凝土重量 kN/ (2)项 涨模系数 kN/ 施工荷载 kN/ 振捣荷载 kN/ 2 6 面荷载 kN/19 篮加强纵梁处荷载分析 表 4底模纵梁荷载 2 项 目 单位 1#块 (30004#块 (42501 底模板自重 kN/ 单侧腹板混凝土重量 kN/ (2)项 涨模系数 kN/ 施工荷载 kN/ 振捣荷载 kN/ 2 6 面荷载 kN/20 模纵梁荷载分析 浇注 1#块时： 箱梁翼板的最大重量： G 侧模板自重： G 振捣荷载 2工荷载 化为重量为： 3321 浇注 4#块时： 箱梁翼板的最大重量： G 侧模板自重： G 振捣荷载 2工荷载 化为 重量为： 5321 模托梁荷载分析 浇注 1#块时： 箱梁顶部混凝土通过内模传给单条滑梁的最大荷载： G 内模自重传给单条滑梁的荷载约为： G 振捣荷载 2工荷载 化为重量为： 8321 #块时： 箱梁顶部混凝土通过内模传给单条滑梁的最大荷载： G 内模自重传给单条滑梁的荷载约为： G 振捣荷载 2工荷载 化为重量为： 7321 1 构计算模型 立模型 挂篮为菱形挂篮，菱形主桁杆由 232横梁由 2模前、后横梁由 2模纵梁由 模吊梁由双236模吊梁由 236模吊带由 2 32精轧螺纹钢组成，主要结构计算模型如下： 图 4构计算模型 22 载施加 由上面荷载计算可知：底篮的最大荷载发生 在浇筑 1#块的时候，内外侧模的最大荷载发生在浇筑 4#块的时候，为了计算各个构件的最不利情况，在此计算时将底模、内外侧模发生的最大荷载作用于挂篮上。 腹板下的纵梁受力： 面荷载为 板宽 四片纵梁承受，则每片承受的均布荷载为： k N / 511 q ； 底板下的纵梁承受面荷载 6 片纵梁承受，每片承受的均布荷载：k N / q ； 外侧模的荷载 为 6 片框架，每个框架承受的集中力为 (考虑均由工作导梁承受 )F=36 内侧模的荷载为 6 片框架，每个框架承受的集中力为 F=38 图 4载施加 23 个部分结构计算结果 (1)底模纵梁 图 4模纵梁应力云图 (最大值为 图 4模纵梁位移云图 (最大值为 24 (2)底前横梁 图 4前横梁应力云图 (最大值为 图 4前横梁位移云图 (最大值为 25 (3)底后横梁 图 4后横梁的应力云图 (最大 值为 图 4后横梁的位移云图 (最大值为 小值为 26 (4)外侧模导梁 图 4侧模导梁应力云图 (最大值为 图 4侧模导梁位移云图 (最大值为 小值为 27 (5)内侧模导梁 图 4侧模导梁应力云图 (最大值为 图 4侧模导梁位移云图 (最大值为 28 (6)顶横梁 图 4横梁应力云图 (最大值 为 图 4横梁位移云图 (最大值为 29 (7)主桁架 图 4桁架应力云图 (最大值为 图 4桁架位移云图 (前段挠度为 30 (8)门架 图 4架应力云图 (最大值 (9)横联 图 4联应力云图 (最大值为 31 (10)底模吊杆 图 4模吊杆应力云图 (最大值为 (11)其他吊杆 图 4他吊杆应力云图 (最大值为 32 算结果分析 从图 19 的主桁架杆件的应力结果来看，可以看出后斜杆受的拉力最大，段斜杆的压应力比较大，达到了 且长度最长，为 要进行压杆稳定计算。 截面面积 A=2=97( 经过计算，截面最小回转半径 i=由长度是 么 按 b 类截面查表可得 么长斜杆的折算应力是 许应力值为 140格 ) 主桁架前端的最大挠度是 20，合格 )。 由于位移的计算相互关联，不能直接从软件分析之中看出结果，可以根据 算如下： 主桁架前段最大挠度 模纵梁位移 横梁位移 底横梁位移 模导梁位移 底横梁位移 模导梁位移 桁架各个杆件的最不利计算结果见下表，按公路钢桥设计规范，临时结构的容许应力可以提高 。 33 表 4结构计算结果 杆件名称 正应力 /许应力 /移 /许位移 /注 主桁架 40 0 满足要求 底模纵梁 45 200/400=13 满足要求 前底横梁 45 140/400=足要求 后底横梁 45 足要求 外模导梁 45 200/400=13 满足要求 内模导梁 45 200/400=13 满足要求 顶横梁 45 480/400=足要求 吊杆 00 / / 满足要求 横联门架 45 满足要求 34 第 5 章 其他构件计算 工要求 下节的计算以下面的加工要求为依据，否则可能导致计算与实际结构的受力有较大的偏差。 1、 挂篮各部件多属组焊件，必须制定合理的加工工艺，减少起焊接变形与焊接次应力。各构件的变形公差不得超过钢结构工程施工及验收规范 (定的允许值。 2、 钻孔及孔距公差要求： 栓孔应采用样板钻孔。 孔时，工型杆件的孔应以腹板中心为基准；槽钢腹板应分中钻孔；槽钢翼缘上的孔及角钢上的孔，均应以肢背为基准。 栓孔的孔距公差规定为 ： (1)同组孔内两相邻孔距 (2)一组孔 (指一块节点板或拼接板 )内的极边孔距 (3)同一根杆上如包括数组孔，两组相邻孔及该杆的极边距孔 0.5 (4)角钢的钉线边距 0.5 (5)工形 (或双槽钢 )杆件两个平行竖直面上，同心栓孔的错孔公差为 (6)孔端距 (端部孔距杆端 ) 2.5 (7)孔群中心线与杆件中心线的最大偏差 1.5 径公差 31.5 栓光杆部分的直径公差为 30 0.1 部分的首 制件必须经检验合格，确认无误后，方可批量生产。 3、焊条选用： 母材采用 条， 母材采用 条。 4、销座等主要受力部件，必须保证其焊接质量，焊后按技术要求进行探伤或做张拉实验。 5、各部件随时加工，随时组装，发现问题及时纠正。 6、挂篮出厂需进行出厂实验。 桁架连接计算 主桁杆件的连接计算不计弯矩影响，只考虑轴向力的影响，如图： 35 图 5桁结构图 图 5桁轴力云图 在此处，主桁杆件的连接都是用的节点板和螺栓连接的，需要验算螺栓数量是否达到要求。经过 算分析得出，主桁杆件的最大轴力为 设计中，采用的是 普通螺栓，计算其抗剪承载力。 单个螺栓抗剪承载力设计值： 2 (5式中 d螺栓公称直径； 36 螺栓的抗剪强度设计值； 个螺栓的剪切面数。式中按算。 2 =1 32 10140422 =个螺栓承压承载力设计值： (5式中 d螺栓公称直径； 栓的抗压强度设计值； t 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度，节点板厚度 10桁杆件厚度 8t 取 8 =22 8 305 103- =个抗剪普通螺栓的承载力设计值按其抗剪承载力设计值和承压承载力设计值的较小值采用，即 ),m m in =件一侧所需的螺栓数量： N=此，每一侧需要螺栓数最多为 10 个，而设计中的螺栓数达到了 16 个，所以螺栓数目足够。 销座计算 每个销座承受 33t 荷载，材料 许应力 w=210 =200 =120 =300 垂向需要净面积： 24 033 2可 ) 端头净面积： 1 6 5 02 7 6 022069 再考虑到补强板说明安全。 承压计算： 9622)1220( (满足计算要求 ) 道和滑道连接板上的抗剪螺栓计算 由计算可知，在挂篮前移时后锚的上拔力为 144按一个垫梁连接板作用， 37 其上的螺栓数量为 6 个，螺栓直径 20效截面面积 314抗剪能力为： 4 08563 1 4 F 篮走形计算 篮主桁以及下导梁的纵向移动 图 5力图 从计算数据中可以得出，后端反扣的最大拉力为 单片主桁向前顶推的顶推力为： F=此，采用 10t 的液压千斤顶进行顶推， 滑道梁采用 20 的圆钢进行锚固，可提供的锚固反力为 走行时稳定系数为： K=2 满足要求。 导梁和内导梁在走形时受力计算 外导梁： 从设计尺寸中得出 ,每片侧模架重量是 4模板总重量是 导梁单个支承点所受力 ）（F ，底模板总重量 篮构架总重量 导梁受底篮的力 ）（F 。 38 图 5导梁走形受力图 图 5导梁走形变形图 从计算结果来看，挠度为 ，满足要求。 内导梁： 从设计尺寸中得出，每片内模架重量是 模板总重量是 导梁单个支承点所受力 （F 图 5导梁走形受力图 39 图 5导梁走形变形图 从模型计算结果来看，挠度变形为 ，满足设计要求。 篮下横梁、底模以及侧模系统在下导梁上滑移 走行装置由轨道、钢 (木 )枕、前后支座、手动葫芦或 斤顶等组成。轨道由 2 20 钢板栓接而成。竖向预应力筋用连接器接长后，通过锚轨扁担将轨道锚固。轨道根据梁段不同分 2m 两种。 前后支座各两个，前支座支承在轨道顶面，走行时下垫 20 圆钢 筋。后支座以后钩板的形式沿轨道下缘滚动，不需要加设平衡重， 4 个手动葫芦或 2 台 000千斤顶牵引前支座，使整个挂篮向前移动。 移到设计位置 前支座处压力很大，因此，在支座下的垫枕一定按设计数量垫够，并空出预留孔的位置。后支座拉力很大，因此，轨道与竖向预应力筋的联结一定要牢固可靠。 固 挂篮在灌注混凝土时，后端利用 12 根 32 精轧螺纹钢锚固在滑行轨道上，轨道锚固在已成梁段的竖向预应力筋上，在锚固时，利用千斤顶将后支座反扣装置脱离轨道 2 厘米，然后锚固。 40 第 6 章 结论 计总结 本文所设计的连续梁桥悬臂施工挂篮以 60m+2 64m+60m 的三跨连续梁为工程背景，设计过程遵循 “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 ”的设计思路，经过多次试算，确定最终的设计方案，并且所设计的结构在强度、刚度、稳定性方面全都满足了规范要求，且结构强度运用比较充分，满足了安全、经济、适用以及拆装方便的设计原则，初步达到了设计目的。 通过上述设计计算过程，我们可以知道，在设计过程中，参照设计规范确定相 关参数或数据，既可以满足设计使用的要求也可降低工作量，减小设计难度，因此，对于不能直接确定的数据，要严格按照相关的设计规范取值；既定的设计流程是前人工作经验和智慧的结晶，按照既定的流程去设计，可以确定整体的设计框架，进一步在里面填充内容，不但思路清晰而且文章结构规整，符合要求，有助于提升文章档次。 篮设计中存在的问题及其反思 挂篮的计算模型本身是模拟计算，虽然可以通过软件近似模拟，且都能满足工程要求，但是距实际结构的受力还是有一些差距，在以后的学习工作中应该注重模型的建立要接近真实的受力情况，并且要 尝试通过多种方式建立不同的计算模型来验证同一结果，不但要保证计算的准确性，还要总结出相关模型各自的优劣，便于以后直接确立正确的计算模型。 在进行挂篮设计时，可以按各部分的受力以及挂篮的传力过