宁淮高速公路滁河特大桥挂篮.doc

宁淮高速公路滁河特大桥挂篮说明书中铁三局五公司工程管理部二00四年四月目 录1、设计说明书2、检算说明书3、制作、安装说明书4、验收与试验说明书5、使用说明书设计说明书斜拉梁式轻型挂篮设 计 说 明 书一、工程概况：宁淮高速公路滁河特大桥全桥长584米，主跨位于水上，常水位4-5米，墩高11米，主桥上部为35+50+35米的三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，单幅桥宽17米。见图1。箱梁采用单箱双室断面，顶板宽17米，底板宽12米，翼板悬臂2.5米。箱梁根部断面高度为2.8米，跨中及边跨合拢段断面梁高1.8米。箱梁横桥向顶板、底板采用平行设计，同一断面处梁高相同，桥面横坡由桥墩墩身横桥向变高形成。主桥连续梁双幅分别独立采用挂篮悬灌浇筑法施工，各有两个T结构，每个单T除0、1号外分为6对梁段，对称平衡悬臂浇筑施工。最大悬臂浇筑梁段为1163.2KN。见图2二、设计要求挂篮自重不得大于60吨，同时挂篮应设计有调整竖向挠度的功能，以便调整模板标高。三、设计原则钢筋砼连续悬臂浇筑法施工属高空作业，挂篮是悬臂施工的主要设备，它既是高空作业的场地，又是待浇梁段的承重结构。因此挂篮设计按以下原则进行：a)安全可靠，经济合理；b)重量轻，走行方便，操作简单；c)变形小，施工挠度容易控制； d)便于砼的灌注及预应力筋的张拉鉴于上述要求，我公司在元磨高速公路K215+411大桥斜拉式挂篮基础上，结合该桥特点设计了本挂篮。四、挂篮技术参数1、本桥悬灌梁段最大重量 116.32吨;2、本桥悬灌梁段最大长度 3.5m；3、本桥梁高变化范围 2.8-1.8m；4、设计方案确定后，经计算挂篮重量 57吨；挂篮重量小于设计要求（60吨）。五、挂篮构造斜拉梁式轻型挂篮由主梁系、外模系、内模系、底模系等组成，见图3。其详细构造见设计图纸。 1、主梁系由主梁、前横梁、后横梁、主梁塔柱、走行机构等组成。主梁由两根50号工字钢及20mm的厚钢板用螺栓连接成箱型截面，长12米，是主要的受力构件之一，采用斜拉结构加强。施工1#段时，采用一个挂篮两端增加加长节，对称吊着两个挂篮的模板系统，并采用双斜拉结构加强。它锚固在箱梁顶面的预埋竖向筋上。前、后横梁由两根32#槽钢组成，以挂滑梁和外侧模用。斜拉结构是主要的受力构件之一。塔柱由两根32#工字钢及钢板焊接而成，拉杆采用竖向预应力32精轧螺纹钢筋，标准强度不小于750Mpa，单根许用拉力54吨。走行机构由滑道、走行轮总成等组成。滑道由两根I25a及各种角钢、钢板连接而成。2、外模系由外模、长短滑梁、长外滑梁托滚及吊杆等组成。外模因体积大,不便于吊装,采用分体式，拼接而成。一侧外模支承在一个外滑梁上，通过对拉钢筋与内模相连。滑梁由钢板焊接成箱形截面，是支撑外模板的主要构件。滑梁前端通过吊杆吊在前横梁上，后端通过吊杆吊在桥面或后横梁上。利用吊杆上的丝扣可调节外侧模的高低。3、内模系由顶模桁架、内滑梁及内滑梁托滚等组成。模板采用组合钢模板，通过对拉钢筋与外模相联。顶模及顶模桁架支承在内滑梁上，内滑梁前端通过吊杆吊在前横梁上，后端吊在已成桥面或后横梁上。4、底模系由前托梁、后托梁、纵梁及吊架等组成。模板由组合钢模板铺设而成。后托梁内侧通过四个拉杆锚固在已成梁段的底板上，外侧通过四个吊杆吊在后横梁或已成梁段上。前托梁通过吊杆吊在前横梁上。5、挂篮前移采用整体前移。将滑道锚固于已成梁段上。主梁中部支承在后横梁上，后横梁和主梁联成一体，后横梁在滑道导轨上滑动。主梁后部采用8个反扣轮在滑道的工字梁槽中滚动。底模前端吊在前横梁上，后端支承在后托梁上。后托梁通过两个吊杆吊在后横梁上，吊杆间距大于桥宽。短外滑梁拆下放在外模上，外模支承在长外滑梁上。长外滑梁后部支承在吊杆托滚上。顶模架及顶模支承在内滑梁上，内滑梁前后支承同长外滑梁。六、挂篮结构检算1、传力方式现浇梁段荷载在挂篮结构中的传力途径：灌注阶段大部分混凝土（除顶板和翼板混凝土）荷载作用于底模的前后托梁上，前托梁的力通过吊杆传至前横梁上，再作用于主梁。后托梁的力通过锚杆传给已成梁段的底板，或通过吊杆传至后横梁上。顶板和翼板混凝土通过内、外滑梁传到前横梁和后部已成梁段上，再作用于主梁。走行阶段：整个挂篮除内模板外作用于前后横梁上。2、挂篮荷载及荷载系数挂篮的设计荷载视计算的部件和施工阶段的不同采用不同的组合方式，根据挂篮的工作状态，设计时考虑的荷载及荷载系数如下：挂篮自重：570KN，根据设计规范要求，空载走行时荷载冲击系数取为1.3，浇注混凝土及走行稳定系数不小于1.5；箱梁荷载：箱梁最大梁段重1163.2KN，考虑浇筑混凝土时的冲击和挂篮施工安全的重要性，荷载系数取为1.2，设计荷载为1263.21.2=1395.84KN；3、各部件受力分析挂篮结构是一个可以水平移动作业的空间结构体系。如果将挂篮作为一个统一的空间结构来计算其强度及稳定性，其求解过程比较复杂。因此在设计中将主梁系、前悬吊系统当作二个独立的平面结构来进行强度及刚度计算，其计算模式为底模纵梁按简支梁计算。前横梁、前托梁及主梁均按平面结构计算。a)主梁系主梁：主梁的作用主要是承受前横梁传递过来的力和模板走行时支承模板重量及平衡其产生得前倾弯矩。在关注混凝土及模板走行时受力不同。灌注混凝土时，主梁承受前横梁传递过来的力；模板前移时，底模、侧模和顶模的重量通过滑梁吊杆传给主梁。如图4所示。前横梁：按外悬简支梁计算。设计时假设前横梁承受的最大荷载为最大节段混凝土重量的一半和底模、底模架、顶模、顶模架、外模及滑梁重量的一半以及其自身重量。b)底模系纵梁：设计时假设箱梁的底板砼荷载均匀分布在底模板上，腹板混凝土荷载作用于边纵梁上，如图5所示。内纵梁仅承受中间底板混凝土荷载，边纵梁不仅承受底板混凝土的荷载，还要承受全部腹板混凝土的荷载，此两种荷载的组合即为控制边纵梁的设计荷载。前托梁：纵梁前端所受的力传给前托梁，再由前托梁通过十个吊杆传给前横梁，作用于主梁。前托梁近似按九跨悬臂连续梁计算。后托梁：纵梁后端所受的力传给后托梁，再由后托梁传递给已成梁段的底板和顶板。后托梁近似地按七跨连续梁计算。c)滑梁及吊杆外模滑梁按两端支承在吊杆上的简支梁计算。最不利荷载为浇筑翼板混凝土时，设计时考虑一定的冲击系数。4、强度、刚度以及稳定性校核i. 强度检算：本挂篮主要构件材料为A3钢，许用拉应力=170Mpa，许用剪应力= 100Mpa，可分别按正应力强度条件和剪应力强度条件进行校核。构件横截面最大正应力和最大剪应力max分别按下列公式计算：1、最大正应力max =Mmax/Wz其中：Mmax:受力构件最大弯矩；Wz:弯矩最大截面抗弯截面模量，对于型钢可查型钢表，对于钢板可利用公式Wz =Iz/ ymax计算;Iz:横截面对于中性轴的惯性矩，对于型钢可查型钢表，对于钢板可利用公式Iz =bh3/12(b、h分别为截面的宽和高)计算；若中性轴不是形心轴，可利用平行移轴公式得Iz /= Iz+b2A（A为截面面积）；ymax：弯矩最大截面离中性轴最远的边缘处：2、最大剪应力max=QmaxSzmax/bIz其中：Qmax：受力构件最大剪力：Szmax：剪力最大截面中性轴一侧横截面面积对中性轴的面积矩：b：横截面在中性轴处的宽度或厚度：Iz：横截面对中性轴的惯性矩（计算方法同上）：在设计中，我们对挂篮的主要受力构件（主梁、前横梁、后横梁、纵梁、托梁、模板等）都进行了检算，各主要截面的内力都在强度、刚度控制之内。例如，对于前横梁的检算过程如下，最大剪力处截面如图6所示。对于纵梁，受力分析如前，最不利荷载为浇注混凝土时。底板处纵梁受力简图如图7a。ii、刚度检算（变形计算）根据刚度控制条件fmax/Lf/L，查有关规范取f/L=L/400，得刚度条件 fmaxL/400。主要构件经过强度、刚度检算，求得各主要截面的内力及各点的变形都在强度、刚度控制条件范围之内。iii、稳定性校核挂篮结构的稳定性检算，包括各主要构件的稳定性以及挂篮走行时的倾覆稳定性两个方面。通过计算可推算出后锚梁的个数，在施工中可 多加几个锚点，走行时可用拆前锚点加后锚点的方法。七、挂篮特点a) 挂篮为三角型组合梁挂篮，由于斜拉结构拉杆的拉力作用，大大降低了主梁的弯矩，从而减少了主梁挠度。b) 挂篮主要占据空间小，箱梁上部施工而开阔，给施工操作提供了较好的工作条件。c) 该挂篮取消了平衡重，实现无托架施工，挂篮轻、梁部施工荷载小。d) 结构简单、组装部件少，且各部件大都采用型钢和钢板加工而成，加工、运输、安装、拆卸等方便，工作量小，节省大量施工费用。八、其它说明本挂蓝是为宁淮高速公路滁河特大桥悬灌施工而设计，是在元磨高速公路K215+411特大桥挂篮基础上改制而成，得到了有关领导的大力指导、帮助和支持，经集团公司科技开发部等有关单位审核鉴定，符合设计、施工要求，将由五公司机械厂现场加工。本设计还有许多待改进的地方，在今后制作加工、施工使用当中如发现总是或有不当之处，欢迎各位领导、工程技术人员、工人师傅多提宝贵意见，我们将积极采纳这些意见，进一步完善和改进设计方案，为今后的施工提供更加便利的条件，为我公司的科技发展作出应有的贡献。 制作、安装说明书制作、安装说明书1、小于50mm的孔应采用机加工，禁用气割而成。2、大于16mm厚的钢板，焊接时应刨坡口。3、型钢对接时应保证与母材等强度。4、槽钢和工字钢翼板用螺栓连接时，应配制或购买斜度一致的槽钢用方斜垫圈(GB853-66)和工字钢用方斜垫圈（GB852-66）。为防止丢失，点焊于对应位置。5、各种斜拉座板角度应准确，保证底板面与斜拉杆垂直，焊接牢固，氧气割边应进行刨边（或铣边）加工。6、各种受拉件应保证焊接强度（如吊杆连接座等）。7、各种梁联接板钻孔应准确，不准采用氧气割孔。8、制定正确的焊接工艺，防止焊接变形。对焊接变形的部件应进行校正，达到设计要求。9、部件加工完后，应进行试拼装，不合格者应校正。10、主梁前端伸出的多余部分，是为方便加装张拉脚手篮、挂吊张拉千斤顶及安装钢绞线拖滚用。（自行设计）11、后托梁上也应装有固定后锚杆时用的站人脚手篮（自行设计）。12、端模及翼板边模、锯齿板模及腹板内模均自行设计。13、所用螺栓长度及数量根据板厚自行配制，重要部分应采用高强螺栓。14、作为拉杆的精轧螺纹钢，在制作、安装及使用过程中，严禁出现电焊、氧气打火等损伤，以免引起脆断。15、拉杆数量大于两根时，应保证各杆受拉尽量一致，必要时或有条件时应采用力矩扳手或千斤顶张拉为同样的力。16、各栓接处应按设计装满螺栓，不得随意减少。17、主要杆件要做好荷载试验，确保达到设计要求，特别是主梁斜拉杆等。18、组装完成后应进行荷载实验，各项指标达到设计及施工要求后，方可正式使用。挂篮验收及试验说明书挂篮验收及试验说明书一、挂篮验收 本桥挂篮委托五处机械厂加工，为确保加工质量和安装顺利，故须对挂篮成品进行验收。 验收方法：根据图纸分主要部分逐项验收，并做好登记，交材料分部编号保存。 验收内容：构件材料(质)、加工尺寸二、挂篮试验 挂篮是悬灌的主要设备，为确保梁体悬灌施工顺利、安全、可靠，施工前要对挂篮进行性能试验。 A、试验目的：检验挂篮承受能力是否满足设计要求，消除非弹性变形，测试挂篮整体挠度，测试主要构件受力状态。 B、试验内容：分单件试验和整体试验。 a、单件试验主要观测杆件受力及变形。 单件试验时相应的构配件，螺栓应一同检验。 杆件受力检测方法主要通过千斤顶张拉受力油压表测得量值，变形用油标卡尺测得，外观检查包括杆件是否出现裂缝、脱丝及异常变形等内容。 单件试验完成后，为避免挂篮设计及加工中不完善造成挂篮整体拼装出现误差，在加工完成后进行试拼。 b、整体试验：本桥最大浇筑砼重量为1163.2KN，长3.5米，最小浇筑砼重量为968.8KN，长3.75米。整体试验预压重量为浇筑重量的1.3倍，即最大预压重量为1512.16KN，最小预压重量为1259.44KN。为了对每段均提供预留数据，2#段采用分级预压，即将2-14号段各段预压重量由小至大预压，分别测出挂篮变形数据，以便保证箱梁的整体线形。为使预压荷载分布尽量与实际所浇筑砼时挂篮受力状态接近，预压按箱室和翼板分别加载。箱室部分包括底板、腹板及顶板砼重量均加压在挂篮底模上，翼板砼重量加压翼缘模板上。在逐渐加压或减压时，翼板上所加荷载不变，只在挂篮底模上调整。采用分级加载。将其他各段的数据均测出，由小加大逐级加载。每加载一级，持荷30分钟，并观测标高。全部荷载加完后，持荷3小时，每30分钟测量一次，做好观测记录。卸载时逐级进行，每卸载一级，同时观测标高，并与加载时标高做比较，汇总预压成果资料。三、挂篮施工梁体线形控制。 主桥箱梁梁体线型控制是施工中关键性问题，它不仅直接影响到大桥的外观形象，而且也会对质量造成一定的影响。所以线型对大桥的施工来说尤为重要，线型控制主要通过以下两个方面： (1)测量控制 大桥的测量控制从墩身施工完毕后已经开始，为此，要成立一个精测小组，专门控制大桥的中轴线。利用布设的控制网采用交合法和坐标法分别测设出墩中心，并利用“十”字法作为控制墩0#段的施工依据，待0#段施工完毕后，再次利用交会法把点引至梁体的中心，作为大桥中轴线控制的依据，并且每完成一段对该点进行监控。整个主桥箱梁的施工，均是利用桥中线来控制。挂篮的中线、高程利用设在0#段顶的水准高程点控制挂篮底模和侧模的标高，用于合拢段要求最高。故在每段的前端都设有明显的标志点作为监控梁高的标高点，从而保证整个梁面的平整和线型的顺接。 (2)挠度控制挠度控制在此桥施工中作用明显，挠度控制的好坏直接影响到梁的平整和外观线型，本桥的挂篮采用的是我公司自行设计加工的斜拉梁式轻型挂篮，它的优点是使用方便，简单易懂，为了确保悬浇顺利、可靠、安全，在施工前要对挂篮的性能进行试验(予压)。通过试验，掌握挂篮的非弹性变形、挂篮的整体挠度等资料，为整个悬灌的施工打下一个坚实的基础。在悬灌施工中，影响挠度主要是挂篮前端的垂直变形，各阶段砼梁段的弹塑性变性，包括预施应力、材料收缩、桥面系静荷等因素，因此，在移挂篮时，根据挂篮本身的优点和特性，结合梁体的理论予拱度等，在挂篮的前端设置一定的实际挠度值，作为控制梁体予拱度的主要方法之一，从而消除挠度引起的误差。为了能够更实际的接近理论挠度，采用在施工中实际监控的可行步骤，即每灌注一段，都随进观测梁段发生的实际挠度，并参照设计院所给的理论计算值，而作为用来调整下一梁段挂篮的实际依据，另外又在各梁段端头设置标志，监控砼浇筑前后和钢绞线张拉前后的梁体高度变化，以及时掌握和调整粱段预拱标高。在桥梁合拢前，严格按照设计和规范要求进行施工，并在两端悬臂预加压重，并在浇筑砼过程中逐步消除，从而保证悬臂挠度的稳定。(3)砼浇注工艺也是控制线型的因素之一。在施工中对T构两侧浇注不平衡差均保持在梁段重量20以下，以便有效地保证梁部线形。 五、合拢段施工 (1)合拢段施工是箱型连续梁施工的关镶，合拢段施工除立模、绑扎钢筋或安装钢筋骨架、灌注混凝土及张拉方法与前述粱段施工相同外，尚应注意以下各点差异：利用挂篮设备将底摸直接锚固于两相连梁段上；箱粱顶应预留进灰孔。以便灌注底板砼合拢梁段预应力筋采用波纹管成孔，考虑到灌注砼后穿束困难，在安装波纹管的同时，将所有钢束全部穿入管道在波纹管插入邻节梁段孔道内5cm，周围用环氯树脂填塞，外套短铁皮管，四周涂环氧树脂，外用黑胶布裹紧，钢束从底板加厚及顶板槽口处插入，束端戴上一个铁尖帽子，以方便穿束。为便合拢梁段标高符合设计要求，并能与相连梁段顺接，合拢后，应对相连两T构的中线及各梁段的标高进行测量。调整中线，并视标高情况，通过在适当位置采用压重千斤顶升等方法，将标高调整到符合设计要求的标高。使用说明书使用说明书一、挂篮安装及转移挂篮安装采用塔吊并辅以倒链进行，安装步骤如下：滑道-走行机构-后横梁-主梁-主梁塔柱-斜拉筋-底模系-侧模系-内模系-调整固定 主梁与主梁腹板上的竖向予应力筋(精轧螺纹钢)连接锚固；前、后横梁与主梁均采用栓接；底模系、侧模系、内模系通过精轧螺纹钢，与前后横梁连接，以调整模板高程。挂篮拼装完成后，要对挂篮的中线、标高进行调整，直至符合设计要求。标高调整主要通过吊杆进行，中线调整主要通过倒链进行。本挂篮要经过两次组装，在1#段利用一个挂篮和加长节，2#段利用一套挂篮对接，3#段以后正常使用挂篮。挂篮和模板可整体移动，移动时，先移滑道，滑道到位后，可用卷扬机整体移动挂篮。挂篮滑移安装完成后，要对挂篮中线、标高进行调整达到设计位置(含予强度及挂篮弹性变形)，然后对各构件及连接处进行检查固定，至此完成挂篮的转移，即可开始钢筋绑扎。二、0号段施工采用在承台上搭设支架，利用挂篮的外模灌注施工0号段（6米）。三、1号段施工0号段施工完后，在0号段上组装挂篮。可用一个挂篮两端增设前后加长节，两端伸出对称施工1号段。1、将底模后托梁固定0号段上，依次组装滑道、主梁、后横梁、斜拉系统、前横梁以及前托梁、纵梁、底模。2、利用长外滑梁移动外模板。移动外模板两侧分步进行。将外滑梁前端吊在前横梁上，后端穿过另一侧外模吊在墩中心外250mm的预留孔上。拆模，将模板落在此外滑梁上，利用外滑梁将外模外移一定距离（能放下滑梁托滚即可）。将吊杆下降，把外模放下。拆掉