挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书.doc

薛家坝薛家坝 2#2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 编制：编制： 审核：审核： 审批：审批： 单位单位: : 中交一公局重庆万利万达高速公路总承包部万利六分部中交一公局重庆万利万达高速公路总承包部万利六分部 二二一四年四月一四年四月 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 1 目 录 1. 编制依据 .1 2. 工程概况 .1 3. 挂篮设计 .1 3.1. 主要技术参数1 3.1. 挂篮构造1 3.2. 计算对象2 4. 结构计算 .2 4.1. 荷载计算2 4.1.1 混凝土湿重 2 4.1.2 施工荷载 3 4.1.3 总荷载计算 3 4.2. 建立空间有限元整体模型7 4.2.1 浇筑混凝土状态挂篮模型 7 4.2.2 空载走行状态挂篮模型 8 5. 受力结果分析 .8 5.1. 浇筑状态挂篮计算结果8 5.1.1 浇筑 1#梁段时挂篮强度计算 8 5.1.2 浇筑 1#梁段时挂篮前横梁强度计算 9 5.1.3 浇筑 1#梁段时挂篮内外滑梁强度计算 9 5.1.4 浇筑 1#梁段时挂篮底篮纵梁强度计算 9 5.1.5 浇筑 1#梁段时挂篮底篮横梁强度计算 .10 5.1.6 浇筑 1#梁段时挂篮后锚压梁强度计算 .10 5.1.7 浇筑 8#梁段时挂篮强度计算 .10 5.1.8 浇筑 8#梁段时挂篮前横梁强度计算 .11 5.1.9 浇筑 8#梁段时挂篮内外滑梁强度计算 .11 5.1.10 浇筑 8#梁段时挂篮底篮纵梁强度计算 11 5.1.11 浇筑 8#梁段时挂篮底篮横梁强度计算 12 5.1.12 浇筑 8#梁段时挂篮后锚压梁强度计算 12 5.2. 浇筑 8#梁段时吊杆计算结果 12 5.3. 浇筑 8#梁段时挂篮位移计算结果 12 5.4. 浇筑 8#梁段时走行状态挂篮计算结果 13 5.4.1 浇筑 8#梁段时挂篮各构件强度计算 .13 5.4.2 浇筑 8#梁段时底篮后横梁刚度验算 .13 5.4.3 浇筑 8#梁段时轨道梁强度、刚度计算 .14 5.5. 浇筑 8#梁段时挂篮后锚力及抗倾覆计算结果 14 5.5.1 浇筑 8#梁段时浇筑状态挂篮抗倾覆计算 .14 5.5.2 浇筑 8#梁段时走行状态挂篮抗倾覆计算 .15 6. 挂篮试载方案 15 6.1. 试验目的.15 6.2. 挂篮静载预压试验方案.15 6.3. 预压装置布置安装.15 6.4. 测点布置.16 6.5. 加载方法.16 6.6. 理论变形值.17 7. 三角架有限元计算分析 17 7.1. 三角架反力分析.17 7.2. 三角架刚度验算.18 7.3. 三角架强度验算.18 7.4. 三角架稳定性计算分析.19 7.5. 三角架上锚点预埋牛腿验算.20 7.6. 三角架锚杆验算.20 8. 结论 21 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 1 薛家坝薛家坝 2#2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书计算书 1. 编制依据编制依据 1)中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004) 2)中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004) 3)中华人民共和国行业标准.公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000) 4)路桥施工计算手册 5)中华人民共和国行业标准.钢结构设计规范(GB50017-2003) 6)重庆万州至湖北利川高速公路（重庆段）WL07 合同段 K43+815(ZK43+646)薛家坝 2 号 大桥施工图设计 7)薛家坝 2 号大桥挂篮设计图 2. 工程概况工程概况 重庆万州至湖北利川高速公路（重庆段）薛家坝 2 号大桥为左右幅桥。左幅桥型跨径组成为 540m 预应力混凝土简支转连续（刚构）T 梁 630m 预应力混凝土简支转连续 T 梁(65+120+65)m 预应力混凝土连续刚构+630m 预应力混凝土简支转连续(刚构)T 梁，桥梁全长 820m。右幅桥梁 跨径组成为 330m 预应力混凝土简支转连续(刚构)T 梁(65+120+65)m 预应力混凝土连续刚构 +630m 预应力混凝土简支转连续(刚构)T 梁，桥梁全长 533.5m。其中主梁上部结构采用三向预应 力混凝土连续刚构，下部结构主墩采用单空心薄壁墩，过渡墩采用空心薄壁墩，基础采用桩基础； 引桥上部结构采用预应力混凝土先简支后连续(刚构)T 梁，下部结构桥墩采用空心薄壁墩、矩形墩、 柱式墩，桥台采用肋板台、坐板台及重力式 U 台，基础采用桩基础及扩大基础。 上部箱梁 114 号梁段采用双悬臂挂篮逐块对称现浇施工。墩顶 0 号梁段长 13.0m，其中两 边各外伸 3.0m，在墩顶预埋牛腿支撑的托架上施工。 3. 挂篮设计挂篮设计 3.1. 主要技术参数主要技术参数 1)混凝土自重 26kN/m3； 2)钢材弹性模量 Es=2.06105MPa； 3)挂篮最大变形不大于 20mm；构件挠度不大于 L/400；强度设计值：根据钢结构设计规范， 挂篮主要构件的材料设计强度指标如下：Q235：极限抗拉、抗压和抗弯强度设计值为 215MPa， 抗剪强度设计值为 125MPa；容许拉弯应力为 145MPa，容许剪应力为 85MPa；精轧螺纹钢：抗拉 强度为 830MPa； 4)挂篮行走时抗倾覆安全系数：4 3.1. 挂篮构造挂篮构造 采用梯形挂篮进行悬臂浇筑，挂篮由主桁系统、悬吊行走系统和模板系统三部分组成，仅对主桁系统和行 走系统进行分析，如 图 1、图 2 所示。主桁所有杆件均采用 36#C 型槽钢外贴 1cm 钢板对口拼装，缀板、加劲板 按 80cm 均布；连接板采用 2.5cm 厚钢板，孔直径为 2.5cm；连接肋板采用 1cm 钢板，连接板采用 1cm 钢板；螺杆采用外径 2.4cm 的 10.9 级高强度螺栓；焊口为 1cm 角焊缝，主要采用二氧化碳保 护焊焊接；主桁前横梁采用双拼 H500200 型钢；主桁上横梁、后横梁采用双拼 H200100 型钢； 主桁后锚压梁采用双拼 20 号槽钢；底篮前后横梁均采用双拼 H400200 型钢;内滑梁采用两根 H400200 型钢；外滑梁采用一根 H400200、一根 H300150 型钢；底篮底板纵梁采用 H400200 型钢。 主 桁后锚机 轨道预埋 筋筋 图 1 梯形挂篮正视图 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 2 图 2 梯形挂篮侧视图 3.2. 计算对象计算对象 3.5m 长的节段最大悬浇重量为 1#块，重约 172t；4m 长的节段最大悬浇重量为 8#块，重约 133t。分别以 1#和 8#为计算对象对挂篮进行设计验算。 4. 结构计算结构计算 4.1. 荷载计算荷载计算 悬臂浇筑的每个梁段均为变截面梁，出于保守考虑，取每个梁段最大截面来计算受力情况。 考虑到截面大小及梁段长短，取 1#（3.5m 长最重梁段）及 8#（4m 长最重梁段）梁段进行挂篮载 荷计算。 图 3 1#梁段计算截面尺寸(cm) 图 4 8#梁段计算截面尺寸(cm) 4.1.1 混凝土湿重混凝土湿重 为方便计算受力，将梁段截面分为若干区域，具体区域划分如图 5 其中 1 号区域将荷载传到 外滑梁上，2 号区域将荷载传到内滑梁上，3-5 号区域将荷载传到底篮纵梁上。 图 5 截面区域 15 计算混凝土湿重如下： 表 1 混凝土湿重计算 区域号长(m)截面面积(m2)体积(m3)混凝土自重（KN）梁段总重(kN) 1 翼缘3.51.2794.48116.37 2 顶板3.52.257.88204.75 3 腹板3.54.89417.13445.381717.47 4 拐角3.50.3691.2933.59 1#梁 段 5 底板3.53.53912.39322.04 1 翼缘41.2795.12133.02 2 顶板42.409.61249.9 8#梁 段 3 腹板42.5710.29267.591330.42 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 3 4 拐角40.301.2231.72 5 底板42.088.31216.06 注：梁段总重=翼缘重2+顶板重+腹板重2+拐角重2+底板重，混凝土湿重重取 26kN/m3 4.1.2 施工荷载施工荷载 （1）外模 85kN，内模 60kN，底模 25kN (根据委托方提供)； （2）施工人员、施工材料及运输堆放荷载，取均布荷载 2.5 kN/m2； （3）振捣混凝土产生的荷载，取均布荷载 2.0kN/m2； （4）挂篮走行冲击荷载取 0.3 倍挂篮自重。 4.1.3 总荷载计算总荷载计算 1.浇筑 1#梁段 （1）1 号区域（即翼缘板）截面为梯形，翼缘板长度为 2.75m，将其简化为一根杆件，将两 根滑梁在翼缘板的相对位置处简化为两个支座，再将作用在滑梁上的混凝土重量，模板重量，振 捣混凝土产生的荷载以及施工人员、施工材料及运输堆放荷载以等效荷载的方式加载在这根杆上， 通过 Midas 计算外滑梁实际要承担的荷载，计算步骤如下： 混凝土湿重荷载为梯形荷载，翼缘板宽 2.75m，端部厚度 0.18m，根部厚度 0.75m，其端部等 效荷载为，其根部等效荷载为 116.37 2 0.18=4.68kN/m 3.5 2.750.18+0.75 。 122.64 2 0.75=19.50kN/m 3.5 2.750.18+0.75 混凝土湿重荷载为的梯形荷载。建立简单计算模型如下图 6 所示：4.6819.50kN/m: 图 6 混凝土湿重等效荷载 经过计算所得如下图 7 所示： 图 7 混凝土重量下滑梁承担荷载 混凝土重量下分配给外滑梁的荷载： 外滑梁主梁，外滑梁辅梁23.3kN/m9.97N/m 手算结果： 1 号区域（即翼缘板）截面为三角形，根据面积计算得知 3/10 湿重分配到外侧外滑梁上， 7/10 湿重分配到内侧外滑梁上，则每根外滑梁承担线荷载结果如下： 翼缘外侧外滑梁：116.37 3/103.59.97kN/m 翼缘内侧外滑梁：116.37 7/103.523.3kN/m 经过比较，在计算外滑梁的混凝土荷载时，手算结果与 Midas 模拟结果一致，故用 Midas 模 拟计算各工况的等效荷载是正确的。故以下各工况等效荷载计算均用 Midas 建立简单模型进行计 算。 模板荷载：由于侧模是 L 型模板，总宽度为 9.052m，水平方向的模板宽为 2.81m，以均布荷 载模拟大小为，竖向的模板高度为 6.242m，以集中载荷 2 2.81 9.052 8522.753.5=1.37kN/m 的形式进行模拟大小为。6.2429.052 503.5=8.43kN/m 建立简单计算模型如图 8 所示： 图 8 模板重量下等效荷载 经过计算所得如下图 9 所示： 图 9 模板重量下滑梁承担荷载 模板重量下分配给外滑梁的荷载： 外滑梁主梁，外滑梁辅梁10.5kN/m1.7kN/m 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载： 2 2+2.5=4.5kN/m 建立简单计算模型如下图 10 所示： 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 4 图 10 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载 经过计算所得如下图 11 所示： 图 11 外滑梁在振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载下的反力 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载下分配给外滑梁的荷载： 外滑梁主梁，外滑梁辅梁6.9kN/m5.4kN/m 则外滑梁主梁承受的总外荷载最大为： 主梁 23.3+10.5) 1.2+6.9 1.4=50.2kN/m（ 辅梁(9.97 1.7) 1.2+5.4 1.4=21.56kN/m （2）2 号区域（即内顶板）对称承担荷载，故只需将荷载平均分配到 2 根内滑梁上，则每根 内滑梁承担线荷载结果如下： 滑梁承担荷载区域宽度 22 21.60.451.95.3mB 混凝土湿重204.7523.529.25kN/m 施工荷载2.525.3211.93kN/m 模板荷载 6023.5=8.57kN/m 內滑粱承担总荷载 29.258.571.2+11.93 1.462.1kN/m（） （3）3、4、5 号区域浇筑混凝土时，各底纵梁要承担的荷载，底板长度为 6.5m，将其简化为 一根杆件，将 10 根底纵梁在底板的相对位置处简化为 10 个支座，再将作用在底纵梁上的混凝土 重量，模板重量，振捣混凝土产生的荷载以及施工人员、施工材料及运输堆放荷载以等效荷载的 方式加载在这根杆上，通过 Midas 计算底纵梁实际要承担的荷载，计算步骤如下： 3 号区域的混凝土湿重：的均布荷载。445.383.50.7181.8kN/m 4 号区域的混凝土湿重为的梯形荷载。23.724.28kN/m: 5 号区域的混凝土湿重：的均布荷载。322.043.54.321.4kN/m 建立简单计算模型如下图 12 所示： 图 12 混凝土湿重等效荷载 图 13 混凝土重量下滑梁承担荷载 混凝土重量下分配给底纵梁的荷载： 腹板下底纵梁分别为、50kN/m45.4kN/m43.4kN/m 底板下底纵梁分别为、22.7kN/m21.4kN/m21.4kN/m22.7kN/m 模板荷载： 256.53.5=1.1kN/m 建立简单计算模型如下图 14： 图 14 模板重量下等效荷载 经过计算所得如下图 15 所示： 图 15 模板重量下滑梁承担荷载 模板重量分配给外滑梁的荷载： 腹板下底纵梁分别为、0.3kN/m0.3kN/m0.7kN/m 底板下底纵梁分别为、1.2kN/m1.1kN/m1.1kN/m1.2kN/m 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 5 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载： 2 2+2.5=4.5kN/m 建立简单计算模型如下图 16 所示： 图 16 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载 经过计算所得如下图 17 所示： 图 17 下纵梁承担荷载所受反力 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载下分配给外滑梁的荷载： 腹板下底纵梁分别为、1.2kN/m1.1kN/m3.0kN/m 底板下底纵梁分别为、4.7kN/m4.5kN/m4.5kN/m4.7kN/m 则底纵梁承受的总外荷载最大为： 腹板下纵梁分别为： 50+0.3) 1.2+1.2 1.4=62.04kN/m（ 45.4+0.3) 1.2+1.1 1.4=56.38kN/m（ 43.4+0.7) 1.2+3.0 1.4=57.12kN/m（ 底板下纵梁分别为： 22.7+1.2) 1.2+4.7 1.4=35.26kN/m（ 21.4+1.1) 1.2+4.5 1.4=33.3kN/m（ 因为荷载对称，另五根底纵梁与上述荷载相同。 2. 浇筑 8#梁段 8#梁段与 1#梁段荷载计算方法相同，计算结果如下： 外滑梁主梁承受的总外荷载最大为： 主梁 23.3+7.38) 1.2+6.9 1.4=46.48kN/m（ 辅梁(9.97 1.2) 1.2+5.4 1.4=21.00kN/m 內滑粱承担总荷载 31.247.51.2+11.93 1.463.19kN/m（） 底纵梁承受的总外荷载最大为： 腹板下纵梁分别为： 30.7+0.3) 1.2+1.2 1.4=38.88kN/m（ 27.5+0.2) 1.2+1.1 1.4=34.78kN/m（ 16.2+0.6) 1.2+3.0 1.4=24.36kN/m（ 底板下纵梁分别为： 12.6+1.2) 1.2+4.7 1.4=23.14kN/m（ 12.0+1.1) 1.2+4.5 1.4=22.02kN/m（ 因为荷载对称，另五根底纵梁与上述荷载相同。 3 .浇筑 1#梁段位移验算 位移验算时荷载用标准组合，计算过程如下： （1）1 号区域（即翼缘板）截面为三角形，通过 Midas 模拟计算外滑梁要承担的荷载，计算 如下： 混凝土湿重荷载为梯形荷载，翼缘板宽 2.75m，端部厚度 0.18m，根部厚度 0.75m，其端部等 效荷载为为，其根部等效荷载为 116.37 2 0.18=4.68kN/m 3.5 2.750.18+0.75 。 122.64 2 0.75=19.50kN/m 3.5 2.750.18+0.75 其形式为的梯形荷载，建立简单计算模型如下图 18 所示：4.6819.5kN/m: 图 18 混凝土湿重等效荷载 经过计算所得如下图 19 所示： 图 19 混凝土重量下滑梁承担荷载 混凝土重量下分配给外滑梁的荷载： 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 6 外滑梁主梁，外滑梁辅梁24.5kN/m10.5kN/m 模板荷载：由于侧模是 L 型模板，水平方向的模板以均布荷载模拟，竖向的模板则以集中载 荷的形式进行模拟，水平方向模板长水平均布荷载按照模板的分布情况 建立简单计算模型如下图 20 所示： 图 20 模板重量下等效荷载 经过计算所得如下图 21 所示： 图 21 模板重量下滑梁承担荷载 模板重量下分配给外滑梁的荷载： 外滑梁主梁，外滑梁辅梁12.3kN/m1.9kN/m 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载： 2 2+2.5=4.5kN/m 建立简单计算模型如下图 22 所示： 图 22 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载 经过计算所得如下图 23 所示： 图 23 外滑梁在振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载下的反力 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载下分配给外滑梁的荷载： 外滑梁主梁，外滑梁辅梁6.9kN/m5.4kN/m 则外滑梁主梁承受的总外荷载最大为： 主梁 24.5+12.3) 1.0+6.9 1.0=43.7kN/m（ 辅梁(10.5 1.9) 1.0+5.4 1.0=17.8kN/m （2）2 号区域（即内顶板）对称承担荷载，故只需将荷载平均分配到 2 根内滑梁上，则每根 内滑梁承担线荷载结果如下： 滑梁承担荷载区域宽度 22 21.60.451.95.3mB 混凝土湿重215.7823.530.83kN/m 施工荷载2.525.3211.93kN/m 模板荷载 7023.5=10kN/m 內滑粱承担总荷载 30.83 101.0+11.93 1.052.76kN/m（） （3） 、3、4、5 号区域浇筑混凝土时，各底纵梁要承担的荷载，底板长度为 6.5m，将其简化 为一根杆件，将 10 根底纵梁在底板的相对位置处简化为 10 个支座，再将作用在底纵梁上的混凝 土重量，模板重量，振捣混凝土产生的荷载以及施工人员、施工材料及运输堆放荷载以等效荷载 的方式加载在这根杆上，通过 Midas 计算底纵梁实际要承担的荷载，计算步骤如下： 3 号区域的混凝土湿重：的均布荷载。469.363.50.7191.6kN/m 4 号区域的混凝土湿重为的梯形荷载。24.9825.59kN/m: 5 号区域的混凝土湿重：的均布荷载。339.383.54.322.55kN/m 建立简单计算模型如下图 24 所示： 图 24 混凝土湿重等效荷载 图 25 所示： 图 25 混凝土重量下滑梁承担荷载 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 7 混凝土重量下分配给底纵梁的荷载： 腹板下底纵梁分别为、52.7kN/m47.9kN/m45.7kN/m 底板下底纵梁分别为、23.9kN/m22.5kN/m22.5kN/m23.9kN/m 模板荷载： 306.53.5=1.32kN/m 建立简单计算模型如下图 26 所示： 图 26 模板重量下等效荷载 经过计算所得如下图 27 所示： 图 27 模板重量下滑梁承担荷载 模板重量分配给外滑梁的荷载： 腹板下底纵梁分别为、0.4kN/m0.3kN/m0.9kN/m 底板下底纵梁分别为、1.4kN/m1.3kN/m1.3kN/m1.2kN/m 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载： 2 2+2.5=4.5kN/m 建立简单计算模型如下图 28 所示： 图 28 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载 经过计算所得如下图 29 所示： 图 29 下纵梁承担荷载所受反力 振捣混凝土及施工人员、施工材料及运输堆放荷载下分配给外滑梁的荷载： 腹板下底纵梁分别为、1.2kN/m1.1kN/m3.0kN/m 底板下底纵梁分别为、4.7kN/m4.5kN/m4.5kN/m4.7kN/m 则底纵梁承受的总外荷载最大为： 腹板下纵梁分别为： 52.7+0.4) 1.0+1.2 1.0=54.3kN/m（ 47.9+0.3) 1.0+1.1 1.0=49.3kN/m（ 45.9+0.9) 1.0+3.0 1.0=49.8kN/m（ 底板下纵梁分别为： . +1.4) 1.0+4.7 1.0=30.0kN/m（239 . +1.3) 1.0+4.5 1.0=28.3kN/m（225 因为荷载对称，另五根底纵梁与上述荷载相同。 4.2. 建立空间有限元整体模型建立空间有限元整体模型 根据初步设计的适用于薛家坝 2 号大桥的挂篮，为验算挂篮各构件的内力和变形是否满足要 求，采用大型结构计算软件 MIDAS/Civil 进行整体空间受力分析。 4.2.1 浇筑混凝土状态挂篮模型浇筑混凝土状态挂篮模型 计算悬臂浇筑混凝土工况时，内外滑梁及底纵梁长 5.3m，主桁后端通过精轧螺纹钢锚固在已 浇筑混凝土上。 浇筑混凝土状态总体计算图示见图 30，总体计算边界条件设定见附图 31。 图 30 浇筑状态计算轴侧图 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 8 图 31 浇筑状态边界条件设定 4.2.2 空载走行状态挂篮模型空载走行状态挂篮模型 计算空载走行工况时，内外滑梁长度 10.4m，底纵梁长 5.3m，下后横梁处于吊挂状态，只有 两端用吊杆与主桁后横梁端部连接，主桁后端通过精轧螺纹钢与轨道梁相连，连接位置为轨道梁 四分之一（最不利）位置。 空载走行状态总体计算图示见图 32，总体计算边界条件设定见附图 33。 图 32 走行状态计算轴测图 图 33 走行状态边界条件设定 5. 受力结果分析受力结果分析 挂篮主要由两种材料构成：Q235 钢和精轧螺纹钢，精轧螺纹钢吊杆只承受拉应力，因此仅验 算其抗拉强度及变形。其余构件承受弯矩剪力等内力作用，需对各项强度进行验算。 各计算结果取 1#梁段及 8#梁段的包络结果，即两种工况的最不利结果。经计算挂篮在 1 号阶 段浇筑状态时最不利。 5.1. 浇筑状态挂篮计算结果浇筑状态挂篮计算结果 5.1.1 浇筑浇筑 1#梁段梁段时时挂篮强度计算挂篮强度计算 主桁架包括梯形主桁、前横梁、后横梁和上横梁，梯形主桁主要承受前横梁传递的各吊杆力。主 桁应力如图 34 所示： 图 34 主桁最大正应力图 图 35 主桁最大剪应力图 由结果可知，挂篮主桁的最大应力为 114.2MPa1.2，满足强度要求。 图 61 走行状态挂篮各构件剪应力图 由应力结果图可知，最大拉应力为 29.1MPa1.2，满足强度要求。 图 62 走行状态挂篮吊杆应力图 由应力结果图可知，最大应力为 91.6MPa1.2，满足强度要求。 5.4.2 浇筑浇筑 8#梁段梁段时时底篮后横梁刚度验算底篮后横梁刚度验算 走行状态底篮后横梁处于悬吊状态，应力最大，验算此处刚度，结果如下。 图 63 走行状态后横梁位移图 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 14 由图可知，底篮后横梁在挂篮走行时的挠度为 261.2，最大剪应力为 7.1MPa1.2 满足强度要求。 图 66 轨道梁位移图 由图 66 可知，最大挠度为 3.0mm1.2，满足强度要求。 图 69 轨道锚固系统反力图 走行时挂篮轨道梁锚杆单根后锚力最大需要 R=37.1kN，精轧螺纹钢控制应力按 830MPa 考虑， 则单根精轧螺纹钢提供的锚固力为：抗倾覆安全系数为： 2 P 830 3.14 32 / 4667.2kN ，故挂篮轨道的锚固系统是安全的。667.2/37.117.62nP R 6. 挂篮试载方案挂篮试载方案 6.1. 试验目的试验目的 为了保证施工质量和安全，施工前必须对挂篮进行加载预压试验。试验主要目的有： 1）检验挂篮的质量是否满足设计要求，尤其是主要受力构件是否满足承载力要求； 2）检验挂篮的整体性是否满足实际受力要求(如翼缘板、腹板、底板是否会产生相对移动； 3）消除挂篮的非弹性变形； 4)获取弹性变形参数，取得挂篮弹性变形与荷载的线性关系，为挂篮施工和线性控制提供可 靠依据； 5)通过实验，发现问题并总结经验,为以后挂篮的设计与施工提出优化方案。 6.2. 挂篮静载预压试验挂篮静载预压试验方案方案 本次挂篮荷载试验采用三角反力架法，预先在腹板上安装三角反力架，伸至底篮前横梁上。 由于三角是最简单、稳固的结构，所以反力架的形式通常为三角型。在底篮前横梁与反力架之间 放置千斤顶，逐级加载千斤顶，通过三角反力架反力在挂篮前横梁对挂篮施加荷载，作用力通过 前吊杆传递到主桁前横梁上，达到挂篮受力效果，通过在指定的位置设置变形观察测点，在挂篮 预压过程中实测出挂篮的弹性变形和非弹性变形，并推定弹变规律回归方程。 6.3. 预压装置布置安装预压装置布置安装 本次预压采用三角反力架和 65t 千斤顶，装置位置如图 70、图 71： 底篮前横梁 底篮后横梁 底篮纵梁 主桁后锚 底篮后锚杆 千斤顶 两根预埋?32精轧钢 N1(预埋型钢) 50 N6(分配梁) 60 主桁前横梁 前吊杆 50 0#块 三角架侧面布置图 图 70 三角架反压装置侧面图 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 16 25 三角架位置布置图(1:50) 底篮前横梁 主桁前横梁 N1(预埋型钢) N1(预埋型钢) 两根预埋?32精轧钢 35 挂篮试载三角架 35 104.2 105.4 29.4 39.8 预埋波纹管 N6(分配梁) 74.4 84.8 3535 35 35 图 71 三角架反压装置正面图 6.4. 测点布置测点布置 试验在挂篮前上横梁布置 3 个变形测点（上横梁中心处，两侧吊点处） ，前下横梁布置 3 个变 形测点（上横梁中心处，两侧吊点处） ，2 个后锚点变形测点。具体位置如图 72、图 73： 410190190410 主桁前横梁 310290310290 D3 D2D1 S3S2S1 底篮前横梁 图 72 前横梁测点布置图 M1(2)左右幅 主桁后锚 主桁前横梁 图 73 后锚测点布置图 6.5. 加载方法加载方法 图 74 1#节段截面示意图 图 75 8#节段截面示意图 表 2 是现浇不同长度梁段的最大混凝土湿重： 表 2 1#节段断面面积 截面截面面积(m2) A-A17.9254 B-B18.8736 中18.3995 1#梁段 前半段平均截面积18.16245 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 17 试验取最重块段 1#块计算，考虑安全系数 1.1，挂篮验的总荷载值取 1#节段的前半段荷载来 加载，荷载值为，采用 2 台 65t 的千斤顶同步加载。试验荷载P 18.16245 3.52 26826.39kN 逐级施加，分别为试验荷载的 0、0.2、0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、0.5、0 倍。每台千斤顶都按各P 自试验最大荷载值乘以比例系数实施加载，每级加载时间约 35min，持荷时间 30min，以测点变 形数据趋于稳定为原则。 6.6. 理论变形值理论变形值 经 midas 计算，在各级荷载下（如表 3）测点理论变形量如 荷载级0.20.50.70.911.1 千斤顶压力83207289372414455 表 4。 表 3 每台千斤顶加载表（单位：kN） 荷载级0.20.50.70.911.1 千斤顶压力83207289372414455 表 4 各级荷载下测点变形量（单位：mm） 测点00.20.50.70.911.1 D10-5.1-9.9-13.1-16.3-18.0-19.6 D20-4.8-9.2-12.1-15.1-16.6-18.1 D30-5.1-10.0-13.2-16.5-18.1-19.7 S10-3.7-6.8-8.9-11.1-12.1-13.2 S20-4.1-7.9-10.3-12.8-14.1-15.3 S30-3.8-7.0-9.2-11.4-12.5-13.6 M100.30.60.81.11.21.3 M200.30.70.91.11.21.3 7. 三角架有限元计算分析三角架有限元计算分析 三角架由双拼 36a 工字钢拼接而成（详见设计图） ，在 0#块腹板处上预埋型钢钢和精轧螺纹钢， 预埋型钢与三角架上端焊接，精轧螺纹钢上连接分配梁锚压三角架下端，为模拟千斤顶来给挂篮 施加向下和向三脚架施加的的荷载力，在反力架与挂篮上施加大小相同、方向相反的节点力。以 1.1P 千斤顶压载时为受力最不利状况，对三角架进行验算。 Midas 计算模型如图 76 所示： 图 76 三角架 midas 模型 7.1. 三角架反力分析三角架反力分析 （1）水平反力输出如表 5 所示： 表 5 三角架水平反力 (单位：kN) Fx 上节点处下节点处 -400400 （2）竖向反力输出如表 6 所示： 表 6 三角架竖向反力 (单位：kN) Fz 上节点处下节点处 -4320.2 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 18 图 77 桥墩处托架竖向反力(单位：kN) （3）计算焊缝最小长度 斜撑与方钢连接处的最大水平反力为 V=400kN，焊接采用直角角焊缝,双面侧焊缝，由钢结 构设计规范 （GB500172003）可得： * MERGEFORMAT (1) w f e w V f h l 式中： 焊缝所承受的剪应力； 焊缝的计算长度； w l Q235 钢材焊缝强度设计值。 w f f 最小焊脚尺寸： =5.9mm，故。 max 1.5 f ht6mm f h 直角角焊缝的计算厚度： 0.74.2mm ef hh 160MPa w f e w V f h l 则最小焊缝长度： 3 400 10 22 6607mm60.7cm 4.2 160 wf w ef V lh h f 最小焊缝长度 60.7cm72cm，满足规范要求！在施工中，建议使用满焊。 7.2. 三角架刚度验算三角架刚度验算 钢结构设计规范 （GB500172003）规定三脚架底纵梁的变形值不得超过跨度的 1/400。 （1）三角架刚度验算 三角架底梁位移如图 78 所示： 图 78 桥墩处托架纵梁位移（单位：） mm 三角架底纵梁变形 ，其变形满足规范要求！4. 05180/ 400=12. 95m m 7.3. 三角架强度验算三角架强度验算 钢结构设计规范 （GB500172003）规定 Q235 钢材的强度设计值见表 7： 表 7 Q235 钢材的强度设计值 (单位：MPa) 材料应力种类符号规范规定 抗拉、抗压和抗弯f215 Q235 剪应力fv125 三脚架最大组合应力如图 79 所示： 中交一公局万利万达项目总部万利六分部 薛家坝 2#大桥连续刚构挂篮悬臂浇筑专项施工技术方案计算书 19 图 79 桥墩处纵梁最大组合应力（单位：MPa） 三角架最大组合拉应力为 60.1MPa，其强度满足规范要求！ 7.4. 三角架稳定性计算分析三角架稳定性计算分析 斜撑为受压弯构件，根据钢结构设计规范 （GB500172003）对其进行稳定性计算。 （1）整体稳定性 斜撑长度 3.92ml 计算长度，其中计算长度系数。 0 1.96mll0.5 双拼工字钢的。 78 I8.34 10 ,I1.52 10 xy 惯性半径mm，mm。 8 4 3.14 10 143 1.52 10 x x I i A 7 4 8.34 10 74 1.52 10 y y I i A 长细比，由此可查钢结构设计规范 （GB500172003）表 C-2 得稳定 0 1960 =13.7 143 x x l i 系数。0.903 x 长细比，由此可查钢结构设计规范 （GB500172003）表 C-2 得稳定系 0 1960 =26 74 y y l i 数。0.948 y 弯矩作用平面内的稳定计算： * MERGEFORMAT (2) 1-0.8 Ex mxx N x xxN MN f A W 式中： 所计算构件段范围内轴向压力；N 所计算构件段范围内最大弯矩； x M 弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数； x 弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量； x W 参数； Ex N 2 2 1.1 Ex x EA N 等效弯矩系数； mx 截面塑性发展系数。 x 2234 22 3.14200 101.52 10 145177kN 1.11.1 13.7 Ex x EA N 36 4 3 a 1-0.8 307.2 100.85 17.7 10 101.80.903 1.52 10 1 463 101 0.8 145177 22.3832.554.88MP215MP Ex mxx N x xxN a MN A W f 符合规范要求！ （2）弯矩作用平面外的稳定性计算： * MERGEFORMAT (3) txx ybx MN f AW 式中： 截面影响系数； 弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数； y