无碴轨道双线连续梁桥施工三角挂篮设计毕业论文.doc

无碴轨道双线连续梁桥施工三角挂篮设计毕业论文目 录第1章 绪论11.1 概述11.2 国内外研究现状21.3论文的研究内容4第2章 设计计算说明52.1设计依据52.2工程概况52.3挂篮结构52.3.1挂篮设计的主要参数82.3.2设计计算荷载组合工况92.3.3作用于挂篮的荷载102.3.4挂篮设计计算过程中力学符号正负规定12第3章 三角挂篮模板系统梁体设计检算133.1腹板下底纵梁的计算133.1.1施工浇筑#1块时133.1.2施工浇筑#4块时153.1.3施工浇筑#5块时183.2底板下纵梁的计算203.2.1施工浇筑#1块时203.2.2施工浇筑#4块时233.2.3施工浇筑#5块时253.3挂篮底篮后横梁的设计检算283.4挂篮底篮前横梁的设计检算303.5三角挂篮的内导梁设计检算333.5.1浇筑#1块内导梁设计检算333.5.2浇筑#4块内导梁设计检算353.5.3浇筑#5块内导梁设计检算373.6三角挂篮的外导梁设计检算393.6.1浇筑#1块外导梁设计检算403.6.2浇筑#4、#5块外导梁设计检算42第4章 三角挂篮主桁架设计检算454.1三角挂篮的上横梁设计检算454.1.1三角挂篮后上横梁设计检算454.1.2三角挂篮前上横梁设计检算474.2三角挂篮悬吊系统吊杆（精轧螺纹钢)设计检算534.3三角挂篮主桁架三角片设计检算534.3.1主桁架荷载计算534.3.2主桁架在荷载组合工况下设计与检算544.3.3三角主桁架连接件销轴检算574.3.4三角桁架后锚系统和挂篮整体抗倾覆稳定性检算58第5章 挂篮安装与使用595.1悬臂工法施工中挂篮的特性595.2三角挂篮的安装施工工艺605.2.1三角挂篮的安装605.2.2三角挂篮的预压615.3施工阶段三角挂篮的使用及其要求61第6章 总结与展望63参考文献64致 谢65附 录A66英文原文66中文翻译70附 录B74挂篮图纸石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1.1概述人类在克服自然障碍过程中，桥梁的建造孕育而生。桥梁是设计用来满足人类跨越山川、河谷、城市、既有交通线路等障碍物的工程结构物，它也是人类克服自然障碍取得成功的重要标志之一。在我国，桥梁的发展历史可以追溯到周代(公元前11世纪前256年)，因此我国具有悠久的桥梁建造技术发展史。从桥梁的发展历程来划分，桥梁的发展可划分为古代、近代和现代三个阶段。第一阶段、古代桥梁，在古代桥梁的发展过程中，建筑材料绝大多数来自自然界的原始物质。在考古的发掘中，经常会发现原始人类的造桥遗址，古人类在跨越山川和河谷时，常利用大自然倾倒下的树木，或者自然地质运动形成的石桥或石拱，或者是山谷间生长的蔓藤类植物作为跨越工具。经过人类文明的不断发展，远古人类慢慢开始有目的地砍伐树木为桥，堆砌石块为桥，但是具体的时间已无从考证。中国史料最早关于桥梁的记载可以追溯到周代，那时候已经开始大面积修建梁桥和浮桥，此时桥梁的材料大多数还是木材和天然石材。对于石桥最为出名的算是，现在依旧存在且正常使用的赵州桥(又名安济桥)，它建于公元605617年，桥梁的净跨径为37米，古人首创在拱桥主拱圈上增加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱桥。第二阶段、近代桥梁，在近代的桥梁发展过程中，建造桥梁的建筑材料开始不断向前发展，逐步加入铸铁、波特兰水泥的新的人工加工的建筑材料。我国的冶金工艺发展史非常辉煌，但遗憾的是古人没用把精湛的冶金工艺引入桥梁的建造中来，但在18世纪初铸铁已经广泛引入桥梁的建设当中来。但由于前期的铸铁工艺的水平，铸铁的各项力学性能如抗冲击韧性较差、抗拉性能也较差、耐腐蚀性差，因此铸铁还不是建造桥梁的优选材料。在19世纪60年代后，酸性平炉炼钢和转炉炼钢生产工艺水平得到了快速提升，钢材的各种性能有了较大的改善与提高，在这种情况下，钢材成为建造桥梁优先选择的建筑材料。钢材较铸铁相比，抗拉强度大，抗冲击韧性好，特别是在19世纪70年代开始研制成功的钢板和矩形截面轧制钢材的出现，钢材开始广泛应用于桥梁的建造，特别是孕育了桥梁部件的工厂内加工，为桥梁的施工的技术发展产生巨大的推动力。第三阶段、现代桥梁，在现代桥梁的发展过程中，建筑材料得到了很大的发展进步，特别是20世纪30年代预应力混凝土和高强度钢的研制成功。同时，桥梁的建造技术原理也得到了极大的发展，比如建筑材料的塑性理论和极限设计理论的发展进步，桥梁振动理论的研究和桥梁的空气动力学研究发展进步，及土力学和水力学理论的研究进步，这些基本原理为桥梁的建设提供了理论依据，为节约桥梁建设用材量、预先预计建筑结构基础的沉降量和确定基础的承载力提供了科学依据，为桥梁的多样化发展提供了依据和保障。桥梁的类型依据其使用的建筑材料和施工方法可分为：预应力钢筋混凝土桥梁、钢筋混凝土桥梁、钢桥。有这些理论的支持，桥梁跨径不断加大，一些组合梁桥最大单跨可达1990m，桥梁的结构形式也不断变化，出现了悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续梁桥、简支梁桥五种体系梁桥。我国在当代桥梁的建设上处在世界的先进水平，建造了一批具有世界之最的桥梁，比如杭州湾跨海大桥、重庆万县长江大桥、珠港澳跨海大桥等。在科学技术不断发展进步的当代，桥梁的跨径不断加大，桥梁的施工技术也在不断向前发展，尤其是悬臂工法的发展与推广运用，桥梁的设计与建造技术较之开国之前得到了很大的提升，桥梁结构形式也不断提出创新模型体系。同时，当代桥梁的发展向着轻质高强的方向前进，桥梁建设经济效益也会越来越高，在这个过程中桥梁的施工技术也不断发展，为桥梁的建设提供更快、更好、更安全的优势。1.2国内外研究现状随着我国交通运输业的不断向前快速发展，铁路和公路都得到了快速发展，线路建设的总里程也在不断加大。由于线路中除了路基和隧道外均采用桥梁结构，随之带来的便是桥梁的快速发展，由于20世纪50年代以后，桥梁设计与施工技术理论的不断向前发展，我国桥梁的建设方面，不仅在桥梁结构形式、桥梁建筑材料、桥梁结构的理论分析和大型结构的电算软件方面有了长足的发展与进步，而且在桥梁的设计建造技术、桥梁施工控制理论、桥梁施工机具的设计与管理方面也积累了宝贵且丰富的工程经验。桥梁的施工技术在桥梁的设计发展史中，也在不断创新，工程技术人员不断提出新的施工工艺，从而大大加快桥梁结构的建设。在桥梁建造的最初时期，一般选用土围堰在河道上截断水源并用土胚成桥的施工方法，这种施工方法大大增加了土方量用量和相关费用，并且对于环境保护也不利。随着施工技术的向前发展，工程技术人员提出了预制梁体，龙门吊机吊装桥梁的简支梁桥施工工艺，这种方法减少了土方的使用用量，由于梁体在制梁场加工生产，梁体的施工质量好、可以得到保证，质量较为可靠，从而保证了整个桥梁结构的成桥质量，经济效益明显，因此简支梁桥施工方法依旧是现在中小桥梁的首选架设施工方法。我国是一个地域辽阔的大国，西部地区大多数为山区和河谷，为了全国经济的协调发展，国家在西部也大力发展交通运输业，因此地域特点就带来了桥梁跨度不断增大，预制梁体施工有时不能满足要求。如果采用支架就地现浇的方法施工，由于有些河谷的深度较大，这就造成支架模板系统用量的增加，并且施工时的整体稳定性和安全性也不能得到保证，这时悬臂施工方法成为最为可行的方法，经过工程实例的检验结果均符合设计规范。在20世纪50年代以后，悬臂施工法得以推广到钢桥和预应力混凝土悬臂梁桥建设当中来，在当代悬臂工法又被引进诸如悬索桥、斜拉桥、连续刚构桥、拱桥等桥梁结构类型施工建设中，很大程度上推动了大跨径桥梁的发展。悬臂施工方法具有十分明显的优势：悬臂施工不影响下部既有线路、航道的运营。悬臂施工不受下部空间的影响，河流洪水、来往车辆对施工的进行不产生影响。悬臂施工所需要的支架和模板系统较少，对桥跨下部的地基没有特殊要求，无需对地基进行特殊加固处理，施工速度较快。悬臂施工所需要的工程人员较少，施工周期短，具有极高的经济效益。基于这些优点悬臂施工工法在国内外得到了广泛推广和应用。我国悬臂工法在大跨径桥梁建造中，挂篮成为最经常采用的施工机具。我国在挂篮的设计上拥有一系列具有自主知识产权的创新技术，并且挂篮的发展也在向着国际化趋势发展。我国挂篮的发展趋势为：挂篮的设备逐步系列化和规范化，结束了以前各个项目施工方自己根据梁体的特点自己设计挂篮，结束了挂篮的使用效率较低的局面。挂篮的制作与加工逐步实现工厂化，工厂化生产的产品可以保证构件的生产质量，同时对于施工过程中损坏或磨损的杆件可以快速更换，提高挂篮的使用安全性和可靠性。悬臂工法的挂篮施工流程逐步实现国家规范化和国家标准化，规范化和标准化是一个行业或项目必须具有的硬性规定。国外许多国家已经形成了自己在挂篮设计、制作、安装、使用一系列的国家规范和标准化流程。20世纪20年代，混凝土建筑材料广泛应用于桥梁工程，在国外悬臂施工方法发展十分快速，同时国外相继采用悬臂工法建造成功混凝土梁桥。在1928年，欧洲人Freyssinet创造性的选用悬臂工法，成功建成了跨径长达185m的普通钢筋混凝土拱桥，接着在1930年，欧洲人E.Baumgart吸收前人的经验，经过自己的创新，运用悬臂工法修建成功了单跨跨径长达68m普通钢筋混凝土简支梁桥。随着20世纪40年代预应力混凝土技术的出现，悬臂工法得到了大力推广，当时最为代表的是前南斯拉夫的克拉克拱桥，该拱桥主跨的最大跨径为390m，创造了当时世界桥梁界之最。随着设计理论、建筑材料、施工机具的不断发展，有些国家利用悬臂工法建造成的组合体系梁桥，单跨跨径已经达到900m，并且经过技术人员在实验室理论分析验证，在21世纪，采用悬臂工法施工建造组合桥梁，可以建造跨径在1000m以上的特大钢结构斜拉桥。当代我国的桥梁建造技术处于世界的前列，建造的理论也在不断与世界接轨，相关规范也在不断适应世界先进规范，从而为我国的工程技术走出国门打下基础。同时我国的一些先进理论也不断被其他国家采用，并加入本国的设计规范。随着桥梁理论、建造技术、施工机具的不断发展，我国桥梁设计与建设逐步朝着、轻质、高强、美观方向发展，并且桥梁的结构形式也会不断发展丰富，并且未来的桥梁建设必将更加注重环境保护和人文特色相结合。1.3论文的研究内容(1)悬臂梁桥施工机具挂篮的设计(三角挂篮结构组成、杆件的材质选择、各部件的作用)；(2)挂篮的荷载工况计算(计算悬浇块分区域的重量、计算各杆件的自重、截面惯性矩、截面抵抗矩、三种工况下荷载计算)；(3)挂篮各杆件受力计算(杆件计算受力模型的简化、杆件荷载的计算、杆件的力学指标的检核)；(4)挂篮连接点处销轴、吊杆计算(销轴的力学模型简化、销轴荷载的计算、销轴的力学指标的检核、吊杆的荷载计算、吊杆的力学指标检核)；(5)挂篮施工阶段变形检算(底篮纵梁挠度检算、底篮横梁挠度检算、内外导梁挠度检算、上横梁挠度检算、主桁架的挠度检算)；(6)悬吊系统、主桁架杆件的稳定性检算(吊杆的安全系数检算，主桁架杆件的安全系数检算)；(7)挂篮的安装与使用研究(挂篮的结构形式选择优化、杆件的加工方案、杆件工厂预拼装方案、杆件的工地拼装预压方法、底模板标高的调整方式)；(8)挂篮的结构优化(对杆件强度刚度富余量较大的杆件进行优化、对吊杆的位置进行优化、调整支座的位置优化梁的受力状态)；第2章设计计算说明2.1设计依据 设计提供的(40+64+40)m无碴轨道双线预应力混凝土连续梁桥施工图纸；铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)；客运专线铁路桥涵工程技术指南(TZ213-2005)；铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)；钢结构设计规范(GB5007-2003)；建筑结构荷载规范(GB50009-2001)；钢结构高强螺栓连接的设计、施工、及验收规程(JGJ82-91)；钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)；2.2工程概况无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁共分2个0号块，32个悬浇区段，3个合拢区段，2个直线区段。本桥梁体截面为单箱单室构造，整体桥型采用二次曲线变高度截面结构。箱梁顶面宽度为12.2m，底面宽度6.7m，全桥的基本结构如图2-1所示。图2-1全桥纵断面图(单位:cm)2.3挂篮结构本桥为无碴轨道双线(40+64+40)m预应力连续梁桥，施工选择悬臂工法进行桥梁的建设。在采用悬臂施工中，主要施工机具采用三角挂篮施工。三角挂篮主要由三角主桁系统、桁架走形锚固系统、内外导梁导向系统、上前横梁系统、底篮系统、内外模板系统、工作平台系统七大部分组成。挂篮是现在大跨径桥梁建设中最为常用的施工机具，具有施工封闭性强、施工周期短、对桥下既有线路或自然工况无特殊要求和影响。挂篮施工所需要的施工人员和机具数量较其他施工方法相比较少，因此采用挂篮施工具有较高的施工质量和经济效益，本次设计三角挂篮的立面图如图2-2所示。图2-2 挂篮立面图(单位:cm)三角主桁架：主桁架是挂篮的主要承受荷载的受力结构。该三角挂篮由2榀三角形主桁架、横向联结系组成。2个三角主桁架片中心间距为6.1m，主桁架立柱连接点中心高度为3m，每榀三角桁架片前节点间距为4.8m，后节点之间的间距为3.6m，主桁下纵梁总长度为9.5m。三角桁架主桁架杆件采用型钢组合截面，利用双槽钢加缀板焊接形成格构式钢构件，节点之间采用销钉联结。2榀三角主桁架之间用横向联结系形成一个空间受力结构，这样可以保证主桁架之间的横向稳定性。图2-3 挂篮侧视图(单位:cm)挂篮的悬吊系统：悬吊系统是连接上部和下部的关键结构，用于悬吊底模板系统、内外导梁导向系统、内外模板系统。下部结构自重和混凝土重量通过悬吊系统传递给主桁结构和已浇筑完成的悬臂梁段上。挂篮的悬吊系统主要由悬浇段箱梁底模板平台前后吊杆、外模板走形导向梁的前后吊杆、内模板走形导向梁前后吊杆、主桁锚固系统的吊杆四部分构成，挂篮的侧视图如图2-3所示。底模板的前后横梁均设立6个吊点，并且后横梁的吊杆采用高强度双32精轧螺纹钢，前横梁采用高强度单32精轧螺纹钢。箱梁底板模板前端的荷载先传给横梁，然后再传前吊杆，吊杆上部锚固于上前横梁上，顶部用液压千斤顶结合，在向跨中浇筑时底模板的标高不断变化，可以通过吊杆上方的液压千斤顶来调整底模板的设计标高，从而使箱梁底板成变高度截面。底模板的后部分锚固于已浇筑的梁体上，主要分布在底板和翼缘板上，施工时预先预留管道，在一段浇筑时穿插螺纹钢进行后锚固。内外导梁的走行导向系统也要设立吊点，由于受力较底模板系统较小，通常采用高强度32精轧螺纹钢。图2-4底模平台系统半俯视半剖视图(单位:cm)三角桁架的模板系统：外模板采用大型型钢模板拼装而成，内模板采用液压型钢模板组装而成。外模板长度随浇筑段的长度不断变化，内模板采用抽拉式方式出模，在进行下一段连体的浇筑时可以使用电动或人力拉倒链葫芦，从而牵引内膜向前移动挂篮下底模板平台；底模板平台直接承受施工浇筑时梁段混凝土重量，并且为模板工程的作业提供平台，同时为绑扎钢筋、浇筑混凝土等工序提供施工空间与平台。该系统由底模板、底模纵梁、前横梁、后横梁组成。底模板采用大型钢模板，纵梁采用工字钢作为支撑传力结构。前后横梁中心间距为6.12m，底模纵梁与下横梁之间采用焊接连接，挂篮的底篮系统如图2-4所示。主桁架的锚固系统：锚固系统主要设计在主桁后节点处，总共两组锚固系统，每个锚固系统均用2个后锚横梁、2个后锚扁担梁、4根锚固吊杆。锚固系统的作用主要是平衡挂篮在施工产生的不平衡力矩，保证梁体的浇筑安全可靠进行。其传力途径为三角桁架后节点后横梁后扁担梁后吊杆已浇筑梁体的顶板、翼缘板。主桁架的走形系统：主桁结构的前行是通过下部铺设的导轨进行的，主桁前节点处一般设计为聚四氟乙烯板的可滑动走形舟船，而后节点采用扁担梁锚固，且工作时不允许移动的固定支座。走形结构主要由垫枕、工字钢轨道、前滑动支座、后反扣轮、牵引葫芦5部分组成。主桁架的走形可以分为手动牵引倒链葫芦、电动液压千斤顶牵引模式，一般情况下选择倒链葫芦迁移法进行挂篮的迁移，主桁架前行到设计位置后，要进行锚固，在悬浇施工过程中主桁架后节点用扁担梁锚固，走形反扣轮脱离轨道。2.3.1挂篮设计的主要参数2.3.1.1材料主要参数(1)混凝土容重:；(2)钢材弹性模量:；(3)混凝土超载系数:1.05；(4)钢材容重:；(5)Q235B:用于除销轴、吊带(杆)以外的其它构件；(6)Q345B:用于吊带；(7)40Cr号:钢用于销轴；(8)40Si2MnV(高强精轧螺纹钢筋):用于吊杆及锚杆。(32精轧螺纹粗钢筋采用40Si2Mov钢材，屈服强度750MPa，容许应力=0.7750MPa=525MPa，容许剪应力=0.6=315MPa)；(9)连接材料:10.9S级钢结构用高强螺栓联结；气体保护焊丝；2.3.1.2设计主要参数(1)施工人员、材料、机具荷载:按梁段顶面积计算；(2)风荷载:50年一遇基本风压为(具体参考建筑结构荷载规范(GB50009-2001)；(3)混凝土灌注状态动力冲击系数取1.1；(4)挂篮走行状态动力冲击系数取1.2；(5)梁段长度:最大长度4.25m；(6)梁段重量:最大重量150.17t；(7)挂篮重量:57.2t；(8)挂篮利用系数:38.09%；(9)梁段宽度(底/顶):6.7m/12.2m；(10)主构架前节点最大下挠值:2.0；(15)行状态抗倾覆系数:2.0；(16)箱梁悬浇段分段数据如图2-5连续梁悬浇段数据所示；图2-5连续梁悬浇段梁体数据2.3.2设计计算荷载组合工况(1)根据悬臂浇筑段长度、重量、截面梁高等参数，设计时有以下三种荷载组合工况进行计算。荷载组合I:混凝土重量+超载+动力附加荷载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；荷载组合II:混凝土重量+超载+混凝土偏载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；荷载组合III:混凝土重量+超载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；荷载组合IV:冲击附加荷载+挂篮自重荷载组合I、II用于主桁承重结构强度和稳定性计算；荷载组合III用于刚度计算(稳定变形)；荷载组合IV用于挂篮走形计算。浇筑#4块时，梁体悬浇段的重量最大，悬浇段长度也最大，此时采用计算模式为：梁段混凝土重量1.05的超载系数+挂篮自重+施工人员、材料、机具荷载+风载浇筑#5块时，梁体悬浇段的重量较大，悬浇段长度也最大，此时采用计算模式为：梁段混凝土重量1.05的超载系数+挂篮自重+施工人员、材料、机具荷载+风载(2)浇筑#1块时，底板的厚度最大，底板纵梁的受力较大，因此要加入检算过程。浇筑#4、#5块时梁体最长，挂篮行走距离最远，控制挂篮的走形状态抗倾覆稳定和内外模板内外走形导梁的强度和刚度。2.3.3作用于挂篮的荷载箱梁荷载:取#1块、#4块、#5块分别计算由图纸所提供的箱梁的截面图，根据截面的特点，将箱梁划分为以下如图2-6所示4个区域： 图2-6 箱梁计算梁块分块图计算各区段的截面特性值如下：(1)对于#1块(梁体等效后：顶板厚0.4m；腹板厚0.8m；底板厚0.667m；梁高5.505m)：此时悬臂浇筑梁体截面高度最大，腹板高度最大，底板厚度最大，底模纵梁的受力最大。 整个箱梁分区域后各部分的总体积 (2)对于#4(梁体等效后：顶板厚0.4m；腹板厚0.8m；底板厚0.471m；梁高3.581m)：此时悬臂浇筑梁体重量最大，悬浇长度最大，前横梁受力最大，控制整个三角挂篮设计的重要梁段。 整个箱梁分区域后各部分的总体积 (3)对于#5(梁体等效后：顶板厚0.4m；腹板厚0.72m；底板厚0.429m；梁高3.254m)：此时梁体重量较大，悬浇长度最大，前横梁受力最大，也是控制整个三角挂篮设计的重要梁段。 整个箱梁分区域后各部分的总体积 (4)由上面箱梁分块区域计算所得混凝土体积，可以得出设计所需要的#1、#4、#5悬臂浇筑梁块的混凝土各部分的体积数据，作为下面设计与计算检核挂篮各杆件的强度、刚度、稳定性三方面的要求。现将箱梁各分块计算混凝土体积量汇总为如下表2-1所示。表2-1各梁段计算箱梁截面内体积(单位:)梁段号#1块(3m)#4块(4.25m)#5块(4.25m)备注7.0549.9929.992检核外模板导梁24.26624.35419.918检核腹板下纵梁6.9309.81810.090检核内模板导梁10.74410.97410.354检核底板下纵梁2.3.4挂篮设计计算过程中力学符号正负规定杆件轴力:拉力为正，压力为负；杆件弯矩:杆件下侧受拉为正，杆件上侧受拉为负；杆件应力:杆件拉应力为正，杆件压应力为负；杆件剪力:使杆件顺时针转动为正，使杆件逆时针转动为负；杆件位移:杆件向下变形为正，杆件向上变形为负；第3章三角挂篮模板系统梁体设计检算3.1腹板下底纵梁的计算3.1.1施工浇筑#1块时(1)箱梁悬浇段荷载计算悬浇段混凝土荷载 单侧腹板混凝土的荷载集度为： 模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为： 倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载： 人群和机具的荷载为：底模纵梁的自重：=0.66腹板下纵梁上的均布荷载集度为(腹板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为0.25m)： (2)纵梁的受力状态分析由底模腹板处纵梁受力方面分析，纵梁受力较小，对结构的强度要求不高，因此本次设计纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下： =920.8 =16574在计算纵梁所用杆件的受力简化模型时，采用材料力学中的计算原理：线弹性、小变形。纵梁可以简化为简支梁，承受自重和混凝土重量，并且腹板纵梁受力模型简化为如下图3-1所示。图3-1 纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用Midas civil进行电算，采用电算浇筑#1块状态下腹板底篮纵梁的受力如下：底模纵梁的剪力如图3-2所示：图3-2 纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为： 底模纵梁的弯矩如图3-2所示：图3-3 纵梁弯矩图(单位:kN.m)由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=138.37，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求；底模纵梁的挠度如图3-3所示：图3-4 纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midas civil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求； 3.1.2施工浇筑#4块时(1)箱梁悬浇段荷载计算悬浇段混凝土荷载 单侧腹板混凝土的荷载集度为：模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为： 倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：人群和机具的荷载为：底模纵梁的自重：=0.66腹板下纵梁上的均布荷载集度为(腹板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为0.25m)：(2)纵梁的受力状态分析底模板腹板处纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下： =920.8 =16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-5所示。(3)图3-5 纵梁受力图(单位:m)纵梁的计算采用Midas civil进行电算，采用电算浇筑#4块状态下腹板底篮纵梁的受力如下：底模纵梁的剪力如图3-6所示：图3-6 纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为： 底模纵梁的弯矩如图3-7所示： 图3-7 纵梁弯矩图(单位:kN.m)强度满足要求；由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=137.367，由材料力学的计算原理可得： 底模纵梁的挠度如图3-8所示：图3-8 纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midas civil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为： 刚度满足要求； 3.1.3施工浇筑#5块时(1)箱梁悬浇段荷载计算悬浇段混凝土荷载 单侧腹板混凝土的荷载集度为：模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为： 倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：人群和机具的荷载为：底模纵梁的自重：=0.66腹板下纵梁上的均布荷载集度为(腹板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为0.25m)：(2)纵梁的受力状态分析底模板腹板处纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下： =920.8 =16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-9所示。图3-9 纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用Midas civil进行电算，采用电算浇筑#5块状态下腹板底篮纵梁的受力如下：底模纵梁的剪力如图3-10所示： 图3-10 纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为： 底模纵梁弯矩如图3-11所示：图3-11 纵梁弯矩图(单位:kN.m)由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=126.316，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求； 底模纵梁的挠度如图3-12所示： 图3-12 纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midas civil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求； 3.2底板下纵梁的计算3.2.1施工浇筑#1块时(1)箱梁悬浇段荷载计算悬浇段混凝土荷载 底板混凝土的荷载集度为： 模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为： 倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载： 人群和机具的荷载为：底模纵梁的自重：=0.66底板下纵梁上的均布荷载集度为(底板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为1m)： (2)纵梁的受力状态分析对底模板底板处纵梁受力分析可知，底板纵梁所受的荷载相对较小，因此对于型钢号可以适当降低。本次设计中纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下： =920.8 =16574杆件受力模型的简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁可以简化为两端支撑于底篮横梁上的简支梁，受力模型简化为如3-13所示。图3-13 纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用结构设计软件Midas civil进行电算，采用电算浇筑#1块状态下箱梁底板纵梁的受力如下：底模纵梁的剪力图3-14所示： 图3-14 纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为： 底模纵梁的弯矩如图3-15所示：由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=109.93，从力学角度分析纵梁属于受弯构件，因此要进行杆件弯曲正应力强度检算，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求；图3-15 纵梁弯矩图(单位:kN.m)底模纵梁的挠度如图3-16所示：图3-16 纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midas civil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为： 刚度满足要求；3.2.2施工浇筑#4块时(1)箱梁悬浇段荷载计算悬浇段混凝土荷载 底板混凝土的荷载集度为：模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为： 倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：人群和机具的荷载为：底模纵梁的自重：=0.66底板下纵梁上的均布荷载集度为(底板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为1m)：(2)纵梁的受力状态分析底模板底板处纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上，工字钢的截面特性参数如下： =920.8 =16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-17所示。图3-17 纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用Midas civil进行电算，采用电算浇筑#4块状态下箱梁底板纵梁的受力如下：底模纵梁的剪力如图3-18所示： 图3-18 纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为： 底模纵梁的弯矩如图3-19所示： 图3-19 纵梁弯矩图(单位:kN.m)由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=122.23，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求；底模纵梁的挠度如图3-20所示：图3-20 纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midas civil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为： 刚度满足要求；3.2.3施工浇筑#5块时(1)箱梁悬浇段荷载计算悬浇段混凝土荷载 底板混凝土的荷载集度为：模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为： 倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：人群和机具的荷载为：底模纵梁的自重：=0.66底板下纵梁上的均布荷载集度为(底板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为1m)：(2)纵梁的受力状态分析对底模板腹板处纵梁受力分析可知，纵梁所受荷载相对较小，本次设计中纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下： =920.8 =16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-21所示。图3-21 纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用结构设计软件Midas civil进行电算，采用电算浇筑#5块状态下箱梁底板纵梁的受力如下：底模板下纵梁的剪力如图3-22所示: 图3-22 纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为： 底模板下纵梁弯矩如图3-23所示：由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=116.31，从力学角度分析，纵梁在受力上属于受弯构件，因此要进行杆件弯曲应力强度的检算，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求； 图3-23 纵梁弯矩图(单位:kN.m)底模板下纵梁的挠度如图3-24所示： 图3-24 纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midas civil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求； 3.3挂篮底篮后横梁的设计检算(1)由设计说明知，内外模板和模板支架的荷载作为均布荷载处理，取2.5计算，施工时的人群和施工机具同样作为均布荷载处理，取2.5计算，混凝土施工时的倾倒和振捣荷载作为均布荷载处理，取4.0计算。由悬臂施工的分块情况可知，在浇筑#1块时，底板厚度最大，梁截面高度也最大，因此浇筑#1块时，后横梁的受力最大。后横梁的处理采用材料力学的基本原理，简化为连续梁体，受力简化图如图3-25所示。图3-25 底篮后横梁受力图(单位:m)图3-21纵梁受力图（单位：m）其中：是悬臂浇筑#1块时腹板下方纵梁作用在下后横梁上的支座反力(91.701)； 是悬臂浇筑#1块时底板下方纵梁作用在下后横梁上的支座反力(72.911)；(2)底篮的下后横梁由于受力较大，选用单一的型钢不能满足要求，该下后横梁选用双工字钢32b，采用缀板焊接，形成格构式构件，其力学参数如图3-26所示： =1453.4 =23252 图3-26 下后横梁双工字钢截面(单位:mm)(3)采用Midas civil对底篮下后横梁进行电算，可得该连续梁体的内力计算结果：下后横梁的剪力如图3-27所示： 图3-27 底篮下后横梁剪力图(单位:kN)底篮后横梁的支座反力为： 下后横梁的弯矩如图3-28所示： 图3-28 底篮下后横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-101.21，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求；底篮下后横梁的挠度如图3-29所示： 图3-29 底篮下后横梁挠度图(单位:mm)由Midas civil计算出的下后横梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为： 刚度满足要求；3.4挂篮底篮前横梁的设计检算(1)由设计说明知，内外模板和模板支架的荷载作为均布荷载处理，取2.5计算，施工时的人群和施工机具同样作为均布荷载处理，取2.5计算，混凝土施工时的倾倒和振捣荷载作为均布荷载处理，取4.0计算。由悬臂施工的分块情况可知，在浇筑#4块时，悬浇段长度最大，悬浇段梁体的重量最大，因此浇筑#4块时，下前横梁的受力最大。下前横梁的处理采用材料力学的基本原理，简化为连续梁体，受力简化图如3-30图示。 图3-30 底篮前横梁受力图(单位:m) 其中：是悬臂浇筑#4块时腹板下方纵梁作用在下前横梁上的支座反力(60.923)； 是悬臂浇筑#4块时底板下方纵梁作用在下前横梁上的支座反力(54.320)；(2)底篮下前横梁主要承受底篮全部纵梁重、底模板型钢模板重、悬臂浇筑混凝土重。由于下前横梁受力较大，如果选用单一的型钢则不能满足要求，本次设计中下前横梁选用双工字钢32b，采用缀板焊接，形成格构式构件，以增加构件截面抗弯抵抗矩和稳定性，其力学参数如图3-31所示下： =1453.4 =23252 图3-31 下前横梁双工字钢32b截面(单位:mm)(3)采用Midas civil对底篮下前横梁进行电算，可得该连续梁体的内力计算结果：下前横梁的剪力如图3-32所示： 图3-32 底篮下前横梁剪力图(单位:kN)下前横梁的支座反力为： 下前横梁的弯矩如图3-33所示： 图3-33 底篮下前横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-62.86，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求； 下前横梁的挠度如图3-34所示：图3-34 底篮下后横梁挠度图(单位:mm)刚度满足要求；由Midas civil计算出的下前横梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为： 3.5三角挂篮的内导梁设计检算(1)三角挂篮的内导梁有两个作用：在悬臂施工时承受箱梁的顶板混凝土、内模板型钢的重量；在挂篮走形过程中，内导梁作为导向系统，提供移动轨道，保证内外模板和主桁架沿设计轨道运动，从而使内模板和主桁架在倒链葫芦的牵引下进入下一梁段的设计位置；本次设计中内导梁采用双槽钢32b，用缀板焊接成格构式杆件，加强稳定性。截面的特性值如图3-35所示： =1007 =16105.6 图3-35 内导梁双槽钢32b截面图(单位:mm)(2)内导梁在浇筑梁块时梁体上作用的荷载情况分为以下情况：I悬臂浇筑#1块时内模板下底板混凝土的荷载为:180.18；II悬臂浇筑#4块时内模板下底板混凝土的荷载为:255.268；III悬臂浇筑#5块时内模板下底板混凝土的荷载为:262.34；IV挂篮的内模板型钢按2.5均布荷载计算的重量为:80；V内导梁的自重集度荷载为:=0.86；内导梁计算时将其受到的荷载简化为大小相等的6个集中荷载处理，同样可以达到工程所能要求的精度。3.5.1浇筑#1块内导梁设计检算(1)#1块的悬浇段长度为3.0m，梁体的截面高度在悬臂浇筑块中最大，但是箱梁顶板尺寸在整个梁体上不发生变化。由第二章计算分析可知，内导梁上所承受的荷载主要来源于内模板传来的顶板混凝土的重量和内模板型钢的重量。内导梁的受力分析采用材料力学的原理线弹性、小变形原理，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-36所示。图3-36 内导梁受力图(单位:m)其中：、为箱梁的顶板混凝土重量和内模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。(2)采用Midas civil进行电算可以的内导梁的内力结果如下：内导梁的剪力如图3-37所示： 图3-37 内导梁剪力图(单位:kN)内导梁的支座反力为： 内导梁的弯矩如图3-38所示：由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=126.17，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求；图3-38 内导梁弯矩图(单位:kN.m)内导梁挠度如图3-39所示： 图3-39 内导梁挠度图(单位:mm)由Midas civil计算出的内导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求； 3.5.2浇筑#4块内导梁设计检算(1)#4块的悬浇段长度为4.25m，内导梁上的荷载主要有内模板传来的顶板混凝土重量和模板型钢的重量，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-40所示。图3-40 内导梁受力图(单位:m)其中：、为箱梁的顶板混凝土重量和内模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。(2)采用Midas civil进行电算可以的内导梁的内力结果如下：内导梁的剪力如图3-41所示： 图3-41 内导梁剪力图(单位:kN)内导梁的支座反力为： 内导梁的弯矩如图3-42所示：由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=130.42，从力学的角度分析导梁属于受弯构件，因此要进行杆件弯曲正应力强度检算，由材料力学的计算原理可得： 强度满足要求； 图3-42 内导梁弯矩图(单位:kN.m)内导梁挠度如图3-43所示：图3-43 内导梁挠度图(单位:mm)由Midas civil计算出的内导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求； 3.5.3浇筑#5块内导梁设计检算(1)#5块的悬浇段长度为4.25m，内导梁上的荷载主要有内模板传来的顶板混凝土的重量和模板型钢的重量，内导梁的受力分析采用材料力学的原理，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-44所示。图3-44 内导梁受力图(单位:m)其中：、为箱梁的顶板混凝土重量和内模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。(2)采用Midas civil进行电算可以的内导梁的内力结果如下：内导梁的剪力如图3-45所示： 图3-45 内导梁剪力图(单位:kN)内导梁的支座反力为： 内导梁的弯矩如图3-46所示： 强度满足要求；由Midas civil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=133.31，从材料力学角度分析内导梁属于受弯构件，因此要进行杆件的弯曲正应力强度检算，由材料力学的计算原理可得： 图3-46 内导梁弯矩图(单位:kN.m)内导梁挠度如图3-47所示： 图3-47 内导梁挠度图(单位:mm)由Midas civil计算出的内导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为： 刚度满足要求； 3.6三角挂篮的外导梁设计检算(1)三角挂篮的外导梁有两个作用：在悬臂施工时承受箱梁的翼缘板混凝土、外模板型钢的重量； 在挂篮走形过程中，外导梁作为导向系统，提供移动轨道，从而使外模板在倒链葫芦的牵引下进入下一梁段的设计位置；外导梁采用双槽钢36b，用缀板焊接成格构式杆件，加强稳定性