　　　本论文对悬臂施工技术进行简要说明，并对各种类型挂篮进行比较说明以此选出方案——菱形挂篮，然后根据菱形挂篮设计资料和分析理论进行菱形挂篮的设计和检算。主要内容包括菱形挂篮的模板系统、主桁系统、吊带和锚固系统及走形系统的强度、刚度和安全稳定进行设计和检算。其中利用midas有限元软件进行分部建模设计计算和部分进行手算与之复核，应用计算机辅助软件cad进行整套图纸绘制。

关键词：悬臂施工；菱形挂篮；设计与计算

1 绪论1

　　　1.1桥梁挂篮施工的国内外研究情况1

　　　1.2桥梁挂篮施工种类与特点3

　　　1.2.1挂篮分类及组成3

　　　1.2.2挂篮结构的主要特点6

　　　1.3桥梁挂篮的施工工法及设计安装注意事项7

　　　1.3.1挂篮的主要组成7

　　　1.3.2挂篮设计安装注意事项8

　　　1.4论文的提出与本文的组织9

　　　1.4.1论文的提出及其本人所做的主要工作9

　　　1.4.2本设计所选的方案及其说明9

　　　1.4.3论文主要内容10

2 挂篮设计资料与计算原理及内容11

　　　2.1菱形挂篮的设计资料11

　　　2.2挂篮的结构设计原理和检算内容11

　　　2.2.1结构设计11

　　　2.2.2结构检算12

3 midas软件简介14

4 挂篮模板系统设计与计算17

　　　4.1底模系统17

　　　4.1.1荷载分析17

　　　4.1.2底模设计与检算17

　　　4.2侧模系统设计与检算25

　　　4.2.1下部侧模设计与检算25

　　　4.2.2上部侧模设计与检算32

　　　4.3内模系统设计与检算32

　　　4.3.1内竖向模板设计与检算32

　　　4.3.2内膜顶模设计与检算33

　　　4.3.3内模顶模支架solidworks图示34

　　　4.4分配梁设计与检算35

　　　4.4.1分配梁截面选择35

　　　4.4.2分配梁建模与检算35

第5章菱形挂篮主桁系统设计与计算38

　　　5.1挂篮主桁结构基本尺寸拟定38

　　　5.1.1拟定主桁的基本尺寸38

　　　5.1.2拟定主桁的截面尺寸38

　　　5.1.3简化计算模型38

　　　5.1.4单片主桁节点和杆件38

　　　5.2主桁前横梁设计与检算39

　　　5.2.1前横梁尺寸和截面拟定39

　　　5.2.2前横梁的建模计算39

　　　5.3主桁检算（手算）41

　　　5.3.1主桁模型的受力简化41

　　　5.3.2计算各杆件长度41

　　　5.3.3计算单片的主桁杆件内力41

　　　5.3.4主桁的各杆件检算42

　　　5.4主桁建模检算44

　　　5.4.1主桁的建模44

　　　5.4.2建模求内力和变形以及应力44

6 挂篮悬吊锚固系统设计46

　　　6.1锚固系统46

　　　6.1.1主桁后锚46

　　　6.1.2其他锚固46

　　　6.2悬吊系统46

7 S olidworks建模展示47

8 总结49

参考文献50

致谢51

附录54

　　　临时结构的设计一般都要根据具体项目的设计资料和施工现场的条件来确定一种较为优化的施工方案[23]。此设计为公路桥梁悬臂施工的临时结构设计，根据设计条件选菱形挂篮作进行悬臂施工。图纸截面资料如图2.1所示。

　　　根据图纸和相关资料可知此挂篮的功能需满足以下要求：

需完成施工梁段为3m、3.5m、4m；

需完成施工梁段的梁高为0.66m至0.35m；

需完成施工的桥面宽为7.15m；

需要有一定的施工空间，以便施工；

　　　e. 有足够的强度，刚度和稳定安全系数，达到相应规范要求。结构设计

　　　结构设计主要包括设计依据、主要技术指标和其他要求。具体如下：

设计依据

　　　(1) 桥梁施工图设计文件；

　　　(2) 现行钢结构设计、施工技术规范；

　　　(3) 现行铁路（公路）桥涵设计、施工技术规范；

　　　(4) 现行钢结构施工及验收规范；

梁段细部情况

　　　(1) 挂篮的主要技术指标

　　　(2) 可灌梁段的最大重量:根据桥梁设计文件确定；

　　　(3) 可灌梁段最大长达:根据桥梁设计文件确定；

　　　(4) 梁高变化范围:根据桥梁设计文件确定；

　　　(5) 挂篮自重：一般最大梁重的0.35～0.45t；

　　　(6) 主桁最大变形:＜20mm；

　　　(7) 抗倾覆稳定系数:走行时＞2.0;浇注混凝土时＞2.0；

　　　(8) 主桁前节点离梁段端面距离＞0.5m；

　　　(9) 主桁杆件安全系数:＞1.2；

　　　(10) 挂篮走行方式:分次或一次行走完成。

菱形挂篮设计的其他说明

　　　菱形挂篮主桁系统主要由菱形主桁结构，横向联接系和前横联组成。菱形主桁架一般由型钢或钢板焊接成箱型结构，杆端采用节点销子连接，也可以焊接，主桁的前端点一般放置前横梁。菱形主桁架立柱和后斜杆之间应可设置一道横向联接系，保证整个挂篮悬灌时柱桁架受力均匀，以及挂篮走行时的稳定性和一致性[24]。

2.2.2结构检算

　　　结构检算的内容主要包括结构检算依据、荷载组合和结构简化计算图示等。具体说明见下：

结构检算的依据

　　　(1) 浇筑混凝土时的冲击系数:1.2。

　　　(2) 空载走行式的冲击系数:1.3。

　　　(3) 挂篮总重控制在设计范围内，允许最大变形（包括吊带变形的总和）≤20mm。

　　　(4) 自锚系统的安全系数:2.0。

　　　(5) 浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数:2.0。

　　　(6) 荷载组合

　　　1）荷载组合Ⅰ。混凝土自重+动力冲击荷载+挂篮自重+人群和施工机具荷载。

　　　2）荷载组合Ⅱ。混凝土自重+挂篮自重+人群和施工机具荷载（计算刚度）。

　　　3）挂篮自重+冲击附加荷载+风载（计算走行）。

　　　b. 挂篮检算的结构受力简化和传力过程

根据梁段的细部情况，梁截面可分为底板、腹板、顶板和翼板进行荷载计算，底板和腹板荷载由底模系统承担，顶板荷载由内膜系统承担，翼板荷载由外膜系统承担，通过前后吊杆吊带传递到前上横梁和已浇梁段上。各个部分传递到前上横梁的所有荷载都传递到主桁架上。主桁架再通过前支点和后锚点把力传递到已浇梁段顶板。悬吊系统部分在整个挂篮受力中起到力系转换的作用[25]。

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