挂篮施工工艺及设计安装

1 绪论绪论 1 1 国内外挂篮施工发展状况国内外挂篮施工发展状况 1 2 挂篮施工的特点挂篮施工的特点 1 2 1 桥梁挂篮施工与其他施工方式的比较桥梁挂篮施工与其他施工方式的比较 1 2 2 桥梁挂篮的种类及比较桥梁挂篮的种类及比较 1 2 3 挂篮的基本组成结构挂篮的基本组成结构 1 3 挂篮施工工艺及设计安装需注意事项挂篮施工工艺及设计安装需注意事项 1 4 本论文设计的方法及目的本论文设计的方法及目的 2 挂篮设计资料及设计验算内容挂篮设计资料及设计验算内容 2 1 工程概况工程概况 2 2 挂篮结构设计内容挂篮结构设计内容 2 3 挂篮验算内容挂篮验算内容 3 挂篮模板系统设计及验算挂篮模板系统设计及验算 3 1 底模板设计及验算底模板设计及验算 3 2 侧模板设计及验算侧模板设计及验算 3 3 内模板设计及验算内模板设计及验算 4 挂篮底篮系统设计及验算挂篮底篮系统设计及验算 4 1 底篮纵梁设计及验算底篮纵梁设计及验算 4 2 底篮横梁设计及验算底篮横梁设计及验算 4 3 内外滑移梁设计及验算内外滑移梁设计及验算 5 悬吊系统设计验算悬吊系统设计验算 6 主桁结构设计验算主桁结构设计验算 6 1 主桁结构基本尺寸拟定主桁结构基本尺寸拟定 6 2 主桁验算主桁验算 6 3 前上横梁设计验算前上横梁设计验算 6 4 后平联杆设计后平联杆设计 6 5 主桁杆件连接处设计验算主桁杆件连接处设计验算 7 锚固系统设计验算锚固系统设计验算 7 1 后锚设计验算后锚设计验算 7 2 其余锚固设计验算其余锚固设计验算 目录 1 绪论 1 1 1 国内外挂篮施工发展状况 1 1 2 挂篮施工的特点 1 1 2 1 桥梁挂篮施工与其他施工方式的比较 1 1 2 2 桥梁挂篮的种类及比较 1 1 2 3 挂篮的基本组成结构 1 1 3 挂篮设计需注意事项 1 1 4 本论文设计的方法及目的 1 2 挂篮设计资料及设计验算内容 1 2 1 工程概况 1 2 2 挂篮结构设计内容 1 2 3 挂篮验算内容 1 3 挂篮模板系统设计及验算 1 3 1 底模板设计及验算 1 3 2 侧模板设计及验算 1 3 3 内模板设计及验算 2 4 挂篮底篮系统设计及验算 2 4 1 底篮纵梁设计及验算 2 4 2 底篮横梁设计及验算 2 4 3 内外滑移梁设计及验算 2 5 悬吊系统设计验算 2 6 主桁结构设计验算 2 6 1 主桁结构基本尺寸拟定 2 6 2 主桁验算 2 6 3 前上横梁设计验算 2 6 4 后平联杆设计 2 6 5 主桁杆件连接处设计验算 2 7 锚固系统设计验算 2 7 1 主桁后锚设计验算 2 7 2 其余锚固设计验算 2 摘要 随着国家经济等的发展需要 作为连接经济命脉的建筑 越来越多的大跨度桥梁应运 而生 其中连续刚构桥结合了连续梁桥及 T 构桥的优点而倍受青睐 为了适应桥梁建设的 发展 相应的施工工艺也得到了发展 如挂篮施工 挂篮施工以其所具的优势在刚构桥 连续梁桥等桥型上的施工中占据了很大比例 本论文的资料来自实际工程 以刚构桥为桥型 对挂篮施工进行了介绍 对挂篮的设 计验算进行了说明 本论文通过对几种常用挂篮的比较 最终选出的方案为三角挂篮 针 对实际资料对挂篮的各结构进行设计验算 主要内容包括三角挂篮主桁系统 悬吊系统 底篮系统 锚固系统及部分杆件连接部位的设计 并对其强度 刚度和稳定性进行验算 结构的设计验算通过 midas 有限元软件分析及部分手算完成 并运用 CAD 对挂篮部分结构 进行绘图 关键字 挂篮施工 三角挂篮 挂篮结构设计验算 Abstract With the demand of the domestic economy growth it is connecting economic lifeline more and more large span bridges emerged wherein the continuous rigid frame bridge combines the advantages of continuous beam bridge and T frame bridge more acclaimed In order to adapt to the development of bridge construction appropriate construction techniques have also been developed such as cradle construction cradle construction has a great advantage it account for a large proportion of rigid bridge and continuous beam bridge The data in this paper from the actual project rigid frame bridge with bridge type cradle introduced for construction the article is described cradle design and checking This paper compares several common cradle final results of the program is the triangle hanging basket Designing and checking the structural of cradle by real data the main contents include cradle s truss system suspension system bottom basket system anchoring system and connection parts of rods checking its strength stiffness and stability The structure s design and checking need to use the software that can analyze Finite Element Method other parts need hand computation drawing part of the structure s presentation by CAD Keyword cradle construction triangle hanging basket design and checking 绪论 1 1 国内外挂篮施工发展状况 从 1824 年水泥的研制到后来预应力钢筋的使用 使得桥梁的跨度有了很大的发展 同 样挂篮施工工艺在其上的运用也显得更加合理 上个世纪 60 年代 悬臂浇筑首先由德国工 程师应用在预应力混凝土连续梁桥上 桥梁施工专项技术手册 后来被广泛运用在预应 力混凝土连续刚构桥 斜拉桥 T 形刚构等桥梁上 我国第一座采用悬臂施工工艺的预应 力混凝土 T 形刚构桥于上个世纪 60 年代中期建成 柳州大桥 主跨 124m 桥梁施工专项 技术手册 70 年代以后又相继建成了几十座大中跨径的预应力混凝土刚构桥 其中基本 用的是悬臂浇筑施工工艺 如 1980 年建成的主跨有 174 米的重庆长江大桥 而变截面连续 梁桥中如主跨 111 米的沙洋汉江大桥 国外使用挂篮施工建造的桥梁也不胜枚举 如 1995 年日本的江岛大桥 主跨 250 米 1986 年澳大利亚建成的门道大桥 主跨 260 米 PC 连 续梁或刚构悬臂施工挂篮最开始是平行桁架式 后来逐步发展多样化 且由于一些新型材 料的应用 使得结构愈来愈轻 受力也越来越合理 施工也变得越来越方便 1 2 挂篮施工的特点 1 2 1 桥梁挂篮施工与其他施工方式的比较 传统的桥梁施工方法是满堂支架现场浇筑 但随着预应力技术的发展 产生了新的施 工工艺 如预制安装法 顶推法 悬臂拼装 悬臂浇筑法 转体施工法等 可以说 所有 桥型的施工方法都可以运用到刚架桥和梁式桥的施工中 桥梁施工及组织管理 满堂支架法不仅需要大量的支架和模板 对于高墩桥梁而言 这种施工方式并不合适 而且其受地理环境影响较大 深谷大河及交通繁忙地带更不适合满堂支架现浇 而悬臂浇 筑不受地理条件的限制 解决了以上难题 顶推法需要桥头有足够的场地安放预制好的梁 顶推过程中梁体受力情况不断的改变 有时候需要设置临时墩和钢导梁 而连续刚构桥并不适合顶推法 挂篮浇筑对两头的场地 没有很大要求 两幅对称的挂篮浇筑 施工方便 悬臂浇筑和悬臂拼装两者各有利弊 在施工进度方面 悬臂浇筑需要等到下部结构达 到一定强度才可以进行上部结构的浇筑 混凝土中加入早强剂 一个节段的施工周期一般 为 5 天到 7 天 悬臂拼装在下部结构施工时就可以预制 一个节段拼装时间只要 1 到 2 天 速度方面确实较快 而在结构整体性方面 悬臂浇筑通过凿毛及预应力的张拉等方式要比 悬臂拼装好 在哪变形方面 现场预制的吊装上去很难调整局部的一些施工误差 而悬臂 浇筑可通过计算机程序对梁段进行高程的控制及调整 起吊方面 毫无疑问悬臂拼装需要 吨位很大的起重设备 悬臂浇筑是通过泵送 较之简单得多 综合来说 悬臂挂篮浇筑还 是比较占优势的 前提是工期不是很赶 1 2 2 桥梁挂篮的种类及比较 挂篮的主要功能是支撑梁体模板 承担新浇筑混凝土重量 调整悬浇段标高和提供进 行绑扎钢筋 浇筑混凝土 张拉预应力筋和注浆的工作平台 按照主桁结构的形式可以分 为 桁架式 包括平行桁架式 三角形 菱形和弓弦式挂篮 斜拉式 三角斜拉式以及 预应力斜拉式 型钢式及混合式 按照抗倾覆式可分为压重式 已基本不用 锚固式 较多使用 半压重半锚固式 但由于压重式需要在挂篮后断添加相当于新浇混凝土的 重量 移动时也比较麻烦 已经较少使用 按其走行方式可分为一次行走到位和两次行走 到位两种 按其移动方式可分滚动式 滑动式及组合式三种 衡量一个挂篮的设计是否合 理 除了挂篮受力是否合理及材料是否节省外的一个主要参数就是挂篮的质量和梁段混凝 土的质量之比 一般控制在 0 3 0 5 之间 特殊情况下也不能超过 0 7 几种常见的桁架式挂篮见下图 三角挂篮 菱形挂篮 弓弦式挂篮 平行桁架式挂篮由于杆件较多自重大 非弹性变形大 材料的利用系数不大 一般很 少采用 弓弦式挂篮除了具有桁架高度随弯矩的大小变化之外 还可以在安装的时施加预 应力来消除非弹性变形 虽受力方式较为合理 但由于杆件较多 制作以及安装都较麻烦 故此次种挂篮很少采用 较前两者而言 三角形挂篮与菱形挂篮推移时比较方便 安全性 也高于前两者挂篮 就三角挂篮和菱形挂篮比较而言 上图 菱形挂篮的 号杆件为压杆而三角挂篮的 号杆件为压杆 假如两种挂篮杆件相同 那么 号杆件想对于 号杆件在稳定性这方面 就要差 压杆容易失稳 而如果在两片菱形桁架 号杆件处增加横向杆件连接将会影响施 工工作面 而且菱形挂篮的重心较三角挂篮要高 稳定性方面自然三角挂篮占优势 菱形 挂篮前端工作面宽度要比三角挂篮大 三角形挂篮主桁杆件少 受力明确 加工简单 安 装方便 挂篮的可回收利用率较高 国内外挂篮目前正向着结构轻型化的方向发展 同时 也要考虑挂篮的整体刚度 强度以及稳定性 在保证施工安全的前提下质量和速度的统一 提升 该刚构桥现拟选用三角挂篮悬浇 1 2 3 挂篮的基本组成结构 挂篮主要由主桁 吊篮 悬吊 行走 锚固等几部分组成 1 主桁部分 主桁结构是挂篮的主要受力结构 最原始的挂篮主桁结构多用万能杆件 军用导梁或 贝雷梁构成 近年来型钢组合结构得到了很大的发展 型钢组合不仅自重轻 强度大 通 过合理的连接可以达到经济 安全及适用的作用 主桁连接杆件一般多用工字钢 槽钢 角钢及 H 型钢组合 杆件之间的连接主要通过节点板连接 杆件与节点板一般通过螺栓连 接或销接 主桁的构件都要经过强度 刚度及稳定性的设计验算 必须符合相关规范才能 使用 包括连接杆件 节点板 螺栓或销子的设计验算 主桁结构通过锚固系统抵抗悬吊 系统等传来的荷载 2 吊篮部分 模板系统承受新浇筑混凝土并通过模板架传递到吊篮系统 吊篮系统要承受梁段的结 构重量 要满足强度刚度的要求 底篮前后横梁可用格构式组合槽钢组成 底篮纵梁多用 工字钢 直接承受底模板传递的荷载 底模后横梁与已浇筑好的箱梁底锚固 后端的连接 需做成较结构 以适应变截面梁高程的要求 3 悬吊部分 悬吊系统是挂篮的升降系统 用于升降 悬吊底模架 内模板 外模板及工作平台 以适应变截面梁高 浇筑前检查模板高程并可以通过浇筑后悬吊系统微调悬吊系统 使新 浇段高程符合设计要求 悬吊系统在设计时处满足相应的强度及刚度外 在模板调整时应 便捷 浇筑时有足够的稳定性 悬吊系统由吊带 千斤顶 倒链等组成 由于浇筑混凝土 时会产生动 吊带一般采用实心钢吊带 多用 A3 材质的低碳钢 保证有足够的韧性及强 度 吊带两端都会开相应大小的孔洞