重庆长江大桥大型前支点挂篮施工设计说明

重庆市涪陵区李渡长江大桥挂篮设计·方案设计PAGEPAGE24武汉港湾工程设计研究院目录设计说明工程概述设计依据设计概要总体构造设计特点设计计算主要施工步骤制作与拼装试载要求设计图纸挂篮系统总图（一一）CFFL-ZT--00（1/4）挂篮系统总图（二二）CFFL-ZT--00（2/4）挂篮系统总图（三三）CFFL-ZT--00（3/4）挂篮系统总图（四四）CFFL-ZT--00（4/4）承载平台（一）CCFLL-CZZ-000（1/2）承载平台（二）CCFLL-CZZ-000（2/2）张拉机构CFLL–ZL-0000止推机构CFLL–ZT-0000行走反滚轮CCFL--GLL-000牵引机构CFLL–QY-0000前/后锚杆组CCFL–QW-0000标高调节机构CFFL-BBG--00模板系统（一）CCFLL-MBB-000(11/22)模板系统（二）CCFLL-MBB-000(22/22)1.工程概述述述李渡长江大桥斜斜斜拉桥为为双塔塔双索面面斜拉拉桥，全全长738米，主跨398米，采用用对对称三跨跨布置置，即170++3398++1770=77388米。桥面面宽宽度25.1米。主塔塔采采用H型塔，主主梁梁近边墩墩处边边跨因压压重需需要采用用箱形形梁，其其余均均采用预预应力力混凝土土边主主梁结构构，桥桥轴线处处梁高高2.6551米，设2%双向横坡坡。梁梁上标准准索距距7.6米，边跨跨现现浇段索索距为为3.7米、5.0米。主梁梁标标准截面面尺寸寸如下：：矩形形边主梁梁宽2.3米，顶板板厚0.24米，横梁梁厚0.3米，标准准节节段设2道横梁。在在在塔根处处边主主梁宽度度加大大至3.5米。边跨跨箱箱梁腹板板厚2.3米，顶板板厚0.28米，底板板厚0.4米，横梁梁厚0.4米。标准节段及SBBB15#节段主梁梁横横断面如如图一一所示：：图一标准节节段及SSB15##节段断面（单位mm）2.设计依依依据《重庆市涪陵区区区李渡长长江大大桥施工工设计计》施工工图。项目设计委托托托书《钢结构设计规规规范》（GB5000017--20003）《钢结构工程施施施工质量量验收收规范》（GBJ550005--20001）《公路桥涵设计计计通用规规范》（JTJ0021-889）《公路桥涵钢结结结构及木木结构构设计规规范》（JTJ0025-886）《冷弯薄壁型钢钢钢结构技技术规规范》（GBJ1188-87）《钢结构高强度度度螺栓连连接的的设计、施施工工及验收收规程程》（JGJ8822-91）《公路桥涵施工工工技术规规范》（JTJ0041-22000）《混凝土结构工工工程施工工质量量验收规规范》（GB500204--20022）3.设计概概概要本挂篮为大型型型前支点挂挂篮篮，设计计承载载砼重量510吨。设计计将将其安全全与可可靠性放放在首首要位置置，承承载平台台，牵牵索系统统，锚锚固系统统均给给予了充充分的的安全储储备。为保证施工质量量量，设计计承载载平台刚刚度大大，并在在适当当位置配配置锚锚杆，以以减少少箱梁纵纵横向向变形及“错台”量；长大大构构件分段段制作作以满足足运输输及现场场拼装装的要求求；满满足浇筑筑、移移动及调调整等等使用功功能方方面的要要求。本挂篮适用于主主主梁SB2#～SB155#、MB2#～MB255#节段浇筑筑。4．总体构造挂篮由承载平台台台、牵索索系统统、行走走系统统、定位位系统统、锚固固系统统、模板板系统统、操作作平台台及预埋埋件系系统等组组成。（见见见图二）4．1承载平平台承载平台是挂篮篮篮的主体体结构构，由支支承悬悬浇荷载载及模模板体系系的平平面刚架架和挂挂腿组成成。平平面刚架架由二二主纵梁梁、三三横梁组组成。两两侧主纵纵梁前前端开槽槽，在在主纵梁梁上设设置承力力面。4．2牵索索系系统牵索系统的功能能能是在挂挂篮悬悬浇施工工时将将斜拉索索与挂挂篮连接接起来来形成前前支点点；在悬悬浇完完成后，将将斜斜拉索与与挂篮篮分离，实实现现索力的的转换换。牵索系统由张拉拉拉机构及及斜拉拉索组成成。张张拉机构构中的的张拉千千斤顶顶通过撑撑脚固固定在垫垫块总总成上。垫垫块块总成可可沿主主纵梁头头部导导轨上下下滑动动并锁定定，因因而前支支点空空间位置置可调调整。4．3行走走系系统行走系统实现挂挂挂篮空载载前移移功能，由由牵牵引机构构及行行走反滚滚轮组组成。牵牵引机机构由两两台YC700XX150千斤顶通通过过两根精精轧螺螺纹钢筋筋，同同步牵引引挂腿腿下部行行走滑滑靴带动动挂篮篮前移，行行走走滑靴在在主梁梁顶面辅辅设的的滑轨上上滑动动。挂篮篮行走走时由行行走反反滚轮平平衡前前倾力。4．4定位位系系统定位系统实现挂挂挂篮浇筑筑前的的定位，由由前前锚杆组组、止止推机构构及后后支点千千斤顶顶组成。挂挂篮篮由前锚锚杆组组提升到到位，放放置在主主纵梁梁尾部的的后支支点千斤斤顶调调整挂篮篮前端端的竖向向标高高，止推推机构构承受斜斜拉索索张拉力力中的的水平分分力。由于挂篮的自重重重及构造造尺寸寸都较大大，再再加上本本桥主主梁断面面的构构造特点点，使使得挂篮篮横桥桥向定位位的调调整较困困难，因因此在挂挂篮前前移时，应应尽尽量保证证挂篮篮整体同同步平平移，并并不断断观测，随随时时纠正挂挂篮的的偏位。当挂篮前端产生生生横桥向向偏移移时，可可在挂挂篮后横横梁与与桥主梁梁主肋肋间设反反向顶顶推予以以调整整；当挂挂篮挂挂腿中心心线处处产生横横桥向向位移时时，在在挂篮挂挂腿与与桥主肋肋间加加反向顶顶推。4．5锚固固系系统锚固系系系统包括8组前锚杆杆组组和4组后锚杆杆组组。前锚锚杆组组设在主主纵梁梁中部及及侧面面，其作作用是是将承载载平台台承受的的施工工荷载传传递到到已浇梁梁段上上，后锚锚杆组组设在主主纵梁梁尾部，其其作作用是平平衡挂挂篮斜拉拉索初初张拉时时产生生的后倾倾力，同同时，4组锚杆组组亦亦作为抗抗风安安全锚固固点。4．6模板板系系统模板系统由横隔隔隔板底模模及侧侧模、主主肋侧侧模及底底模、顶顶板底模模、顶顶模拱架架及支支架、支支撑等等组成。横隔板侧模底部部部通过铰铰接与与承载平平台相相连，侧侧模之之间采用用对拉拉螺杆连连接，横横隔板底底模位位于承载载平台台前、中中横梁梁之上。前前端端顶模采采用可可调撑杆杆支撑撑在承载载平台台上，中中间顶顶模采用用拱架架支撑，拱拱架架通过铰铰接固固定在主主纵梁梁的滑轨轨上。在挂篮前移前，松松开对拉螺栓栓，将边箱梁梁侧模及横隔隔板侧模放置置于拱架及承承载平台上，并并与顶模一起起随拱架下降降至横隔板底底标高以下。挂篮前移到位后后后，再将将拱架架提升到到设计计标高位位置，立立模，浇浇筑下下一节段段。拱架用千斤顶顶顶顶升到位位，并并用销轴轴定位位。因而而可方方便地立立模、拆拆模并将将模板板系统整整体移移至下一一待浇浇节段。5.设计特点本挂篮悬浇节段段段长度7.6m，现浇桥桥面面宽25.11m，悬浇节节段段砼质量量最大大510t，其设计计上上具有如如下特特点：挂篮整体刚度好好好，满足足了抗抗倾、抗抗风稳稳定性要要求。挂篮操作调整方方方便，平平面及及标高调调整均均采用国国产通通用设备备。挂篮的主要组成成成部分承承载平平台为平平面刚刚架结构构，构构造简单单，受受力明确确，构构件自重重较轻轻。根据各构件受力力力特点，采采用用了不同同的结结构形式式，在在保证平平台刚刚度和强强度的的前提下下，减减轻了平平台的的质量。挂篮结构主要采采采用普通通型材材制作。挂篮结构及部件件件采用拼拼装式式，可重重复利利用。模板系统主要由由由横隔板板及边边箱梁底底模及及侧模、顶顶板板底模及及模架架支撑等等组成成。大部部分采采用大模模板结结构，提提高砼砼外观质质量，同同时有效效的控控制桥形形缩短短施工周周期。中部顶板底模采采采用拱架架支撑撑，随拱拱架在在挂篮前前移前前下放至至大桥桥横隔板板以下下，挂篮篮前移移到位后后再将将拱架提提升至至设计标标高位位置，便便于立立模，拆拆模，模模板整体体移至至下一待待浇节节段。6.设计计算算算6.1设计计计荷载砼荷载箱箱箱梁标准准节段段质量为420t，SB155#节段质量量为510t。挂篮系统自重人群及施工荷载载载取1.5kkNN/m2风荷载6.2计算算算工况工况Ⅰ：挂篮受受水平平力牵引引前移，风风垂垂直向下下（风风速13..66m/ss），计计算挂篮篮行走走状态的的受力力。工况Ⅱ：挂篮行行走至至新浇梁梁段最外外沿，风风垂直向向上（风风速27..99m/s），计算算挂挂篮行走走状态态的稳定定性。工况Ⅲ：挂篮位位于MMB25##节段并定定位位，设定定初张张拉索力力值为为17255kNN（单索），水水平角度24.02297°，风垂直向向上(风速13.6mm/s)，计算挂篮篮稳定性。工况Ⅳ：MB22#节段段，砼浇浇筑但未未凝固固，风垂垂直向向下(风速13.66mm/s)，设定索索力力为14500kNN（单索），水水平角度71.10006°，计算挂篮篮工作状态的的受力与变形形。工况Ⅴ：挂篮位位于MMB25##节段，砼砼浇浇筑但未未凝固固，风垂垂直向向下(风速13.66mm/s)，设定索索力力为34500kNN（单索），水水平角度24.02297°，计算挂篮篮工作状态的的受力与变形形。工况Ⅵ：挂篮行行走至至SB155#节段，砼砼浇浇筑但未未凝固固，风垂垂直向向下(风速13.66mm/s)，设定索索力力为27500kNN（单索），水水平角度31.93391°，计算挂篮篮工作状态的的受力与变形形。6.3材料料料性质6.3.1材料料料特性钢的材料特性：：：弹性模模量E=2..11×105MPaa泊松比μ＝0...3密度ρ＝78550kkg//m36.3.2容许许许应力Q235-A：：：[σ]＝170MMPa[τ]=10000MPPa40Cr：d>10000mmm[σ]＝350MMPPad<100mmmm[[σ]＝385MMPPa6.3.3几何何何特性挂篮重心心距距挂篮尾尾端9.755229米。6.4计算算算模型及及结果果挂篮整体结构为为为一弹性性支承承空间刚刚架，通通过简化化构件件计算，确确定定构件截截面尺尺度及性性质（本本计算过过程略略），拼拼合成成整体结结构用用ANSYYS电算进行行优优化设计计。6.4.1拱拱拱架计算算计算工况：工况况况Ⅳ。6.4.1.111工况Ⅳ计算拱架计算模型及及及结果见见图三三、四所所示。图三拱架架计计算模型图四拱架架计计算计算变变变形图支座反力：水平平平力竖向力6.4.1.222计算结果果汇汇总各杆件内力计算算算结果如如下（取取各最不不利构构件内力力值）：：部位最大正应力（MMMPa）最小正应力（MMMPa）最大轴应力（MMMPa）最大弯应力（MMMPa）拱圈-42.5-68.3-42.5-25.9梁30.4-36.6-8.530.1撑杆//-15.4/6.4.2挂篮篮篮整体计计算6.4.2.111工况I计算荷载：挂挂挂篮系统统自重重风荷载风速速速13.66m/ss电算模型见图五五五图五工况况ⅠⅠ系统整体体计计算模型型系统应力分布见见见图六，最最大大应力120MPPaa（挂腿处处）图六工况Ⅰ系系统各断面应应应力分布图图系统整体变形见见见图七，系系统统整体变变形49mm图七工况ⅠⅠ系统整整体变变形图各部件内力计算算算结果如如下（取取各最不不利构构件内力力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁挂腿综合应力（MPPPa）52.740.843.430.5120约束反力：挂挂挂腿处16111kNN↑行走反滚滚轮358kkN↓6.4.2.222工况=4\*ROMANIV计算荷载：混凝凝凝土荷载42000kNN人群及施工荷载载载1..55kN//mm2挂篮系统自重风荷载风速速速13.66m/ss索力1450kkNN（单索），水水平角度71.10006°电算模型见图八八八图八工况况=4\*ROMANIIV系统整整体体计算模模型系统应力分布图图图见图九九，系系统最大大应力力86.44MPPa。图九工况=4\*ROMANIIV系系统各断面面面应力分分布图图系统整体变形见见见图十，变变形形量45.55mmm。图十工况况=4\*ROMANIIV系统变变形形图各部件内力计算算算结果如如下（取取各最不不利构构件内力力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁综合应力（MPPPa）62.786.486.046.3约束反力：止推推推机构268kNN←前锚杆组14400kkN↑标高调节节机机构5988kkN↓6.4.2.333工况=5\*ROMANV计算荷载：混凝凝凝土荷载42000kNN人群及施工荷载载载1..55kN//mm2挂篮系统自重风荷载风速速速13.66m/ss索力3450kkNN（单索），水水平角度24.02297°电算模型见图十十十一图十一工工工况=5\*ROMANV系统整体体计计算模型型系统应力分布图图图见图十十二，最最大应力143MPPaa。图十二工工工况=5\*ROMANV系统应力力分分布图系统整体变形见见见图十三三，变变形量29mm。图十三工工工况=5\*ROMANV系统整体体变变形图各部件内力计算算算结果如如下（取取各最不不利构构件内力力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁综合应力（MPPPa）14386.086.444.3约束反力：止推推推机构29500kN←前锚杆组810kkN↑后锚杆组2200kkN↓6.4.2.444工况=6\*ROMANVI计算荷载：混凝凝凝土荷载51000kNN人群及施工荷载载载1..55kN//mm2挂篮系统自重风荷载风速速速13.66m/ss索力2750kkNN（单索），水水平角度31.93391°电算模型见图十十十四图十四工况况况=5\*ROMANV系统整体体计计算模型型系统应力分布图图图见图十十五，最最大应力141MPPaa。图十五工工工况=5\*ROMANV系统应力力分分布图系统整体变形见见见图十六六，变变形量57.55mmm。图十六工工工况=5\*ROMANV系统整体体变变形图各部件内力计算算算结果如如下（取取各最不不利构构件内力力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁综合应力（MPPPa）98.314113570.3约束反力：止推推推机构21288kNN←前锚杆组13066kkN↑标高调节机构构构89kkN↓6.4.3主主主要构件件电算算结果序号构件名称控制工况杆件应力极值（MPa）最大位移（mmmm）竖向横桥向1主纵梁工况Ⅴ14320—2前横梁工况=6\*ROMANVI14140—3中横梁工况=6\*ROMANVI13538—4后横梁工况Ⅴ7017—5挂腿工况I120--6拱架梁工况=4\*ROMANIV37——拱圈工况=4\*ROMANIV687—撑杆工况=4\*ROMANIV12——综上所述，各构构构件折算算应力力均≤[σ]，强度满满足足要求；；变形形量均≤，刚度满满足足要求。6.5各机构构构受力情况况张拉机构345550kN（设定）,止推机构295550kN（工况况Ⅴ）,←前锚杆144000kN（工况况=4\*ROMANIV）,↑后锚杆220kkkN（工况况Ⅴ）,↑标高调节机构55598kkN（工况=4\*ROMANIVV），↓行走反滚轮35558kN（工况I），↓挂腿支点处166611kkN((工况I).↑6.6挂篮篮篮整体抗倾倾覆覆计算6.6.1挂篮篮篮行走状态态稳稳定性按工况Ⅱ，计计计算挂篮篮行走走状态稳稳定性性。挂篮篮行走走至新浇浇梁段段最外沿沿处（迎迎风面积积最大大），风风垂直直向上吹吹（风风速27.99m/s），为最危险险状状态。考虑荷载：模板板板重量433kkNN承载平台重量1112677kNN张拉机构重量5553kNN反滚轮机构重量量量11kNN风载荷：风速速速27.99m/s。总倾覆力矩：MMM倾=109900kN.mm抗倾覆力矩：MMM抗倾=477335kN抗倾安全系数：：：k=MM抗倾倾/M倾=4.36.6.2挂篮篮篮初张拉状状态态稳定性性工况=3\*ROMANIII，MMMB255#节段，挂挂篮篮定位，斜斜拉拉索张拉拉至初初张拉值17255kkN（单索），未未浇砼，风垂垂直向上吹(风速13.6m/s),,计算挂篮初初张拉状态稳稳定性。考虑荷载：模板板板重量433kkNN承载平台重量1112677kNN张拉机构重量5553kNN反滚轮机构重量量量11kNN后锚杆组极限受受受力按77400kNN计，风载荷风速速速13.66m/s，索力1725kkNN（此时倾倾覆力矩矩最大大）。总倾覆力矩：MMM倾=1330066kNN..m抗倾覆力矩：MMM抗倾=6225594kNN..m抗倾安全系数