浅谈铁路连续梁菱形挂篮设计及施工段相生

1、2012 年第 5 期（总 186 期）浅谈铁路（60+100+60)m 连续梁菱形挂篮设计及施工On Design of Rhombic Hanging Basket for (60+100+60)m Continuous Beam of Railwayand its Construction段相生（四局集团第一工程,合肥 230041）摘 要：文章结合合福铁路跨南淝河（60+ 100+ 60）345555006100m 连续梁悬臂现浇施工，简单和菱形挂篮的施工工艺。菱形挂篮的计算：连续梁；菱形挂篮；悬臂现浇施工；MIDAS号：U448.21+5文献标识码：B文章编号：10077359(20

2、12)05 0115 031工程概况南淝河大桥设计列车车速 350km/h，双线直 曲 线 梁 。 在 352# 355# 墩 处 采 用（60+100+60）m 预应力混河，全长 221.5m。箱梁为连续梁跨南淝、变高度、变图 1菱形挂篮结构布置图（：mm）截面结构。箱梁顶宽 12.0m，底宽 6.7m，顶板厚度 35.4cm45.4cm、45.4cm55.4cm，底板厚度40cm120cm，按直线线性变化，腹板厚度60cm80cm、80cm100cm，按折线变化在端支点、中跨中及中支点处共设 5 个横隔基本情况表表 1混m3)混m3)名称重量(t)长度(m)名称重量(t)长度(m)0# 块

3、1# 块2# 块3# 块4# 块5# 块6# 块354.83459.53057.54361.12661.39456.28454.297922 569154.778149.613158 928159.625146 337141 17114.02 52 52.753.03.03.07# 块8# 块9# 块10# 块11# 块12# 块13# 块56.74458.89156.80754 94550 50452.76451.883147.533153.118147.698145.857131.312137.187134.8963 253.53.53.53.54.04.0交通工程研究与应用板，横隔板设有

4、检查孔，供检修后期进入维修检查。混强度等级C50，封锚采用强度等级为 C50 的干硬性补偿收缩混。南淝河为级通航河道，为限制性通航 最大可通行 1000t 级的轮船，双向通航，线路法线与水流夹角为 22°，通航净高为 10m，净宽为 80m。12#截面4#截面4#截面2菱形挂篮荷载计算 3×300 600 700 700 700 700 600×300350 3275350327567002.1 挂篮结构布置挂篮主要由主桁系统、底模系统、模板系3×300 600 700 700 700 700 600×300350327535032756700

5、图 2 荷载分块图（：mm）统（内、外）、走、后锚固系统组成，其材料主要为槽钢、工字钢和精扎螺纹钢，其结构 如图 1 所示。2.2 挂篮设计参数本挂篮主桁架采用菱形结构，挂篮工 作系数<0.5，走行抗倾覆系数 >2，挂篮工作抗倾覆系数>2；4# 节段荷载计算表表 2序号部位编号Q1Q2+ Q3截面面积mm2有效宽度均布荷载qi123456789104 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa262626262626262626264 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4

6、 kPa674100674100625950502581.251163618.751900500190050015837501156172700m0.700m0.650m0.475m0.325m0.300m0.300m0.250m2.650m2.350m28.872kN/m28.872kN/m26.810kN/m21.001kN/m39.945kN/m62.656kN/m62.656kN/m52.213kN/m65.753kN/m59.860kN/m底板梗液走行无平衡重走行方式；安恒载安全系数取 1.2，活载安全系数取 1.4，变形系数取为 1.0；徽腹板建筑收稿日期

7、：2012- 05- 16作者简介：段相生（1970 -），男翼缘板顶板桐城人，毕业于淮南矿业学院矿井建设专业，本科，高级工程师。1500 200035001152012 年第 5 期（总 186 期）12# 节段荷载计算表表 3根据表 1 分别选取最重 4# 块和最长的12# 块荷载对挂篮进行验算，其荷载分布图如下图 2 所示。底模纵梁边间距为 30cm，梗腋下间距为 35cm 和 60cm，跨中部分间距为 70cm。在考虑模板自重、梁自重（4# 和 12# 块自重进截面面积（mm2）序号部位编号Q1Q2+ Q3有效宽度均布荷载qi123456789104 kPa4 kPa4 kPa4 kP

8、a4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa262626262626262626264 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa4 kPa331800331800308100225306.25184518.75421675146280012190001156172700m0.700m0.650m0.475m0.325m0.300m0.300m0.250m2.650m2.350m18.192kN/m18.192kN/m16.893kN/m12.350kN/m9.397kN/m16.516kN/m48.999

9、kN/m40.833kN/m65.753kN/m64.852kN/m底板行计算）、施工荷载、混的振捣荷载和冲梗液击荷载后通过荷载组合系数进行组合，则底 篮纵梁上荷载计算公式如下式（1）所示。q(1.4 ×Q1+1.4 ×（Q2+Q3)）×b+1.2 ×腹板×A式中：Q1 准值，4.0kPaQ2荷载，2.0kPaQ32.0kPaA（mm2）26kN/m3b（1） 荷载标施工及翼缘板顶板泵送混产生的冲击振捣混产生的荷载，预压荷载计算表表 4序号部位梁编号长底宽有效宽度预压荷载图 2 中所对应分块的面积123456780.700m0.700m0.65

10、0m0.475m0.325m0.300m0.300m0.250m66.709kN/m66.709kN/m61.944kN/m45.267kN/m30.972kN/m28.590kN/m28.590kN/m23.825kN/m底板新浇钢筋混容重，梗液159.625t3.0m6.700m荷载作用的有效宽度（m）根据公式（1），4# 和 12# 节段荷载组合计算分别如表 2 和表 3 所示。交通工程研究与应用腹板预压荷载按的 1.2 倍进行加载，其挂篮上预压荷载计算如表 4 所示。3菱形挂篮结构设计3.1 挂篮强度计算采用 MIDAS建立空间有限元模型进行分析，其挂篮在荷载作用下响应分析如 下图 4

11、a、b、c、d 所示。根据挂篮响应分析结果图 4a、b、c、d 可知，吊杆采用直径 32mm 的精扎螺纹钢其最大应力 621.4MPa<fpy 650MPa；挂篮最大剪应力 67.26MPa<fv 125MPa；最大组合应力 176.08MPa<fy 215MPa，则挂篮强度满足要求。3.2 挂篮刚度计算a.挂篮轴应力图b.挂篮弯曲应力图通过进行空间有限元分析，菱形挂篮刚度计算结果如下图 5 所示。通过图 5 可知，挂篮主桁架最大变形w2 15.4mm<w 20mm，则挂篮桁架的刚度满足要求。查挂篮模型前支点最大支反力为c.挂篮剪应力图图 4d .挂篮组合应力图挂篮响应

12、分析结果（:MPa）Fmax1001.9kN。安3.3 挂篮3.3.1 施工中灌注混计算计算时，挂篮尾部利用 12 根精徽本挂篮按（60+100+60）m 连续梁图号2008）2368A- V进行设计，可建浇筑最大节段长度为 4.5m，最大适应2.2 挂篮荷载取值重为 160t。轧螺纹钢锚固在已浇筑的混，考筑虑到精度误差及运行工况等因素影响，锚固安全系数取为 2.0。根据挂篮施工图纸可知，根据施工图纸可知连续梁主桥箱梁最大标准段长 4.0m，采用 C50 混最116大方量为 61.394m3，其的基本情况见表 1 所示。2012 年第 5 期（总 186 期）后吊杆进行调整。在标高调整中，挂篮

13、前端标高考虑设计标高、上一标高、挂篮弹性变形、浇筑混时挂篮的变形、预拱度等因素计算得出调模标高。4.2 箱施工箱梁施工主要内容为钢筋绑扎、预应力管道安装、浇筑混、预应力穿束、预应力和压浆。钢筋采用人工绑扎，先绑扎底板和腹板钢筋，并安装竖向预应力筋及波纹管道，待内 模前移到位后绑扎顶板底层钢筋，安装顶板预应力管道，绑扎 顶板上层钢筋、安装顶板预埋件。在 T 构两节段同时进行对称悬浇施工，不平衡重按设计不大于 2m3 混 。竖向预应力筋图 5 挂篮变形图（:mm）采用先穿法，纵向采用后穿法人工穿束。在强度达到 85挂篮一端最大重为 50t，混最大重量为 159.625t，F1以后纵向预应力筋，竖向

14、预应力筋按设计滞后 1 个节段张50+159.625/2 129.8125t。考虑精轧螺纹钢只发挥 85%的作用， 后锚固力为 F2 ×A×85% 650×10-3×（×322/4）×85%拉，压浆采用真空压浆工艺。4.3 脱模、拆除后锚固装置每一节段预应力钢筋444.35kN,由于挂篮倾覆会前支点转动，后支点距前支点、压浆完毕后进行脱模，脱模主的距离为 3.0m，前横梁距前支点的距离为 5.5m。灌注混凝时倾覆系数计算如下所示。要是底模、侧模和内模脱模，脱模均先松动前吊杆，然后利用倒链葫芦将模板缓慢放下，使模板前端脱模，然后在拆除模

15、 板的后吊点，使模板系统完全脱模。脱模完成后，检查挂篮各部 件，合格后拆除挂篮后支点连接的精扎螺纹钢，为挂篮移动做 准备。4.4 挂篮移动在拆除后锚固装置后，开始移动挂篮。挂篮移动前必须检 查滑道的位置及平整度。检查合格后人工采用 10t 倒链葫芦将主桁架拖拉到位，主桁架的前移带动侧模、底模及内导梁整体 滑移到位。滑到位以后将主桁架后锚杆锚紧，保证各锚杆无松 动现象。挂篮主桁架移动到位后，把底模重新固定在各吊杆上，将n= M抗 = 8×F2×3.8 = 12×444.35×3.0 2.24M倾F1×4.5129.8125×10

16、5;5.5通过以上计算可知n 2.24>2，则棱形挂篮工作足要求。性满3.3.2 走行中计算挂篮空载走行时，挂篮尾部通过精轧螺纹钢锚固在箱梁 上，考虑精轧螺纹钢只发挥 85%的作用，后锚固力为 F3 × A×85% 650×10-3×（×252/4）×85% 271.208kN, 由于挂交通工程研究与应用篮倾覆会前支点转动，后支点距前支点的距离为 3.0m，前横梁距前支点的距离为 5.5m。在挂篮行走中是底模、侧模共同行走，侧模行走中侧模滑道后端锚固在箱梁上，而底篮行走中 锚固在前上横梁和侧翼桁架上，此时考虑挂篮最重为 50t。

17、其中轨道梁锚固在已浇筑的箱梁上间距为 50cm 锚固一根精轧螺纹钢，挂篮产生的倾覆力矩计算如下所示。内导和上一预留吊杆及前吊杆固定好，初步调整好中线及标高。根据测量组放样中线及抄平精确调整好轴线及标 高。水平调整采用人工拉倒链葫芦调整，到位后将各螺母旋紧； 标高调整采用千斤顶调节吊杆，可以精确的达到施工要求。重复以上步骤完成连续梁浇筑。M（3.5+3.0+2.5+2.0+1.5+1.0+0.5） ×271.208 ×2 抗7593.824kN·mM倾 500×5.5 2750kN·mn= M抗 = 7593.824 2.765结束语M倾2750

18、通过以上计算可知n满足要求。2.76>2，则菱形挂篮的行走性通过对菱形挂篮结构设计和施工可知，挂篮设计成菱形结 构，其主要受力杆件均为二力杆，能够充分利用材料的特性，具 有结构轻巧、受力明确、整体刚度较大、不易变形、移动方便的特点。在施工中，由于箱梁顶面以上有较大的操作空间，便于施4菱形挂篮施工工作业。因此连续梁悬臂现浇采用菱形挂篮施工，既能实菱形挂篮安装前必须事先通过试拼，试拼合格后开始安装挂篮。在挂篮安装完成后进行预压，预压主要消除非弹性变形， 同时测出弹性变形为连续梁线形观测的调模标高计算提供依据。预压结束后开始模板调整，然后绑扎钢筋并安装预应力管现快速施工的要求，又能使挂篮易于 动和拆除。、便于、拼装、移参考文献道、浇筑混、预应力穿束及压浆、脱模并拆除后锚固1GB5001