《挂篮设计施工的基本知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挂篮设计施工的基本知识（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 挂篮设计施工的基本知识悬臂浇筑法目前成为了预应力混凝土连续梁(钢构）桥的主要施工方法。目前有许多的超过一定跨度的预应力连续桥梁采用挂篮悬臂施工。为适应不同跨径/不同截面的桥梁，挂篮设计也在不断的创新，挂篮越来越趋向轻型化，受力越来越合理，行走也越来越方便。为保证挂篮施工安全和桥梁的质量，挂篮的选择，设计/加工/安装以及验收的每一环节都非常重要。 1. 挂篮的种类/特点及适用范围 为适应各种预应力混凝土连续梁(钢构）桥的施工需要，挂篮的形式多种多样，目前在我们施工中经常用到的主要有以下三种桁架式的挂篮，根据其不同结构/不同受力特点而分。1.1， 平行桁架式挂篮平行桁架式挂篮的上部结构一般为等高
2、桁架，采用万能杆件或贝雷梁组拼作为承重主桁如图1有专门的厂家生产或出租万能杆件或贝雷梁，现场可以根据需要拼接，其主桁成形较快，但是该种挂篮由于其自身荷载大，受力不合理，承重能力低，适合小跨度，节段重量较轻的连续梁或连续钢构桥。有采用越来越少的趋势。 图11.2 三角式挂篮三角式挂篮结构简单，受力明确，承重能力大，重心较低，悬灌时挂篮稳定性和挂篮行走时的稳定性较好。（如图2）挂篮杆件一般采用型钢组焊成箱形结构，主桁纵梁也可以采用钢板组焊，斜杆可以采用钢带、园钢或精轧螺纹钢筋。三角式挂篮适用范围很广，常用于单节梁段比较重的大跨度连续刚构梁和斜拉桥。（本桥采用三角式挂篮） 图21.3 菱形挂篮菱形挂
3、篮结构简单，受力明确，构件一般采用型钢组焊成箱形结构（如图3）。菱形结构由于其结构的特点，前面部分空间较大，对工人施工操作影响较小。但挂篮重心比较高，主桁前横梁离桥面较高，存在一定安全隐患。 图32. 挂篮设计的原则挂篮设计的原则是挂篮结构应具有足够的强度、刚度和稳定性。自重轻，结构简单，受力明确。易于加工拼装，走行方便。考虑到挂篮的重复利用，挂篮还需要具有通用性强，便于改造的特点，主要材料宜选标准通用材料，便于计算和重复利用。3. 挂篮的结构设计 3.1 设计依据3.1.1 桥梁施工图文件.3.1.2 现行钢结构设计/施工技术规范.3.1.3 现行公路桥涵设计施工技术规范.3.1.4 现行钢
4、结构施工及验收规范.3.1.5 梁段细部情况.3.2 挂篮的主要技术指标3.2.1 可灌梁段的最大重量:根据桥梁设计施工图纸中的内容计算确定.3.2.2可灌梁段的最大长度: 根据桥梁设计施工图纸中的内容计算确定.3.2.3 高度变化范围: 根据桥梁设计施工图纸中的内容计算确定.3.2.4 挂篮自重:一般为最大梁重的0.35至0.45倍并满足设计图纸中对挂篮重量的要求.3.2.5 主桁最大变形:不大于20毫米.3.2.6 抗倾覆稳定系数:走行时大于2.0;浇筑混凝土时大于2.0.3.2.7 主桁杆件安全系数:大于1.2. 3.2.8 主桁前支点离梁段端面距离: 不小于0.5米.3.2.9 挂篮走
5、行方式:分次或一次性走行.3.3挂篮的型式选择应根据梁段细部情况和挂篮设计原则,选取不同型式的挂篮进行悬浇施工.各种类型的挂篮的区别在于主桁部分,其余部分如底模/内外模都大致相同.根据不同挂篮的特点及其适用性综合考虑,选取主桁的型式.另外,考虑挂篮的利用系数和节约,应尽量减轻挂篮的自重.挂篮走行取消了配重,采用反扣轨道走行.主桁架/底模/外模一次走行到位,缩短施工周期.如一次走行有困难,也可分步走行,挂篮施工属于高空作业,为确保安全,需专门设置施工平台.安装防护栏杆,并挂设防护网.3.4 结构设计(以三角形挂篮为例)如图4 图4挂篮一般主要由主桁系统,底模系统,外模系统,内模系统和悬吊及走行系
6、统五大部分组成:各部结构设计简要步骤如下3.4.1主桁系统挂篮主桁系统是整个挂篮的承重构件.三角挂篮主桁系统主要由三角主桁架,横向连接系和前后横梁组成, 前后横梁可以采用型钢组合而成,所采用型钢大小,可以根据计算确定.三角主桁架的纵梁可以用型钢组焊,也可以用钢板焊接成箱形结构,从材料节约和加工难易程度出发,采用型钢组焊更为合适,斜杆一般采用钢带,用钢销和纵梁连接,立柱采用型钢组焊,三角主桁同样设有横向联结系.3.4.2 底模系统 底模系统包括底模前后横梁,底模纵梁,模板系统和辅助施工平台.底模前后横梁由型钢组焊箱形结构.前后横梁上设置吊耳.底模纵梁按照荷载分布进行布置,腹板位置布置稍密.底模纵
7、梁也可以用桁架代替,采用小型钢组拼.底模纵梁上横向铺设160毫米*160毫米方木,用钢丝或螺钉与底模纵梁固定,方木上可以采用5厘米厚的木板,上面钉4毫米厚铁皮.也可在底模上直接铺设钢模板.(此方法采用较多)底模后吊可以采用吊带或吊杆.悬灌时贯穿梁底板锚固,走行时解开和横梁的连接.为保证施工安全,在后横梁位置设置施工平台,前后横梁之间设置走行平台.3.4.3 外模系统挂篮外模系统由外模模板,外模桁架,外模滑梁及吊架组成,外模模板宜用5厘米厚的钢面板和5#槽钢组成框架结构,为保证梁段外观质量,模板面板焊后的平整度应小于1/1000米,加工质量应符合规范要求.面板拐角处焊后应磨光打平.为节约成本也可
8、利用墩身模板改制.使用前应检查钢模板的平整度和完整性.保证梁段浇注完成后的表面质量.外模桁架由型钢组焊而成.两侧外模模板和外模桁架可支承在外滑梁上,外滑梁通过前后吊杆分别锚固在前上横梁和已浇注梁段上,也可支承在底模平台的纵梁上.3.4.4 内模系统 内模模板采用定制钢模,内侧模根据高度采用小块模板拼装,内模骨架采用小槽钢,腹板厚度的变化由骨架调整,骨架上设置铰,便于拆模.内模骨架和模板支承在内滑梁上,内滑梁通过前后吊杆分别锚固在前上横梁和已浇注梁段上,内外模支架用对拉杆和背杆固定,防止爆模. 3.4.5 悬吊及行走系统挂篮底模前后吊杆一般可采用精轧螺纹钢筋,园钢和钢带,前吊杆比较长,现场可以根
9、据需要分段连接.精轧螺纹钢筋需要专用连接器接长,但必须注意精轧螺纹钢筋的有效连接长度. 精轧螺纹钢筋应涂上红色标记,悬浇前应仔细检查此项目.使用精轧螺纹钢筋做吊杆时,最好采用通长.底模后吊锚固在已浇注梁段底板上,通过千斤顶调整标高.前后吊杆,吊带都通过钢铰和底模前后横梁用钢销连接.4 结构验算 4.1结构验算的依据4.1.1 浇注混凝土的动力冲击系数:1.24.1.2 空载走行时的冲击系数:1.24.1.3 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)不大于20毫米.4.1.4 自锚系统的安全系数:2.04.1.5 浇注混凝土和挂篮走行时的抗倾覆系数:2.04.2 荷载组合4.
10、2.1 荷载组合一:混凝土自重+动力冲击荷载+挂篮自重+人群和施工机具荷载(计算强度)4.2.2荷载组合二: 混凝土自重+挂篮自重+人群和施工机具荷载.(计算刚度)4.2.3荷载组合三: 挂篮自重+冲击附加荷载+风载(计算走行)4.3 挂篮结构的验算根据梁段的细部情况,梁截面可以分为底板,腹板,顶板和翼板进行荷载计算,底板和腹板由底模系统承担,顶板荷载由内模系统承担,翼板荷载由外模系统承担,通过前后吊杆.吊带传递到前上横梁和已浇筑梁段上.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注梁段上.悬吊系统部分在整个挂篮受力过程中起到力系转换作用,挂篮传力
11、过程示意图如下:腹板砼底模系统后吊杆已浇梁底前吊杆主桁前横梁主桁系统前支点后锚点已浇梁段底板砼底模系统后吊杆已浇梁底前吊杆主桁前横梁主桁系统前支点后锚点已浇梁段顶板砼内外模系统后吊杆已浇梁顶前吊杆主桁前横梁主桁系统前支点后锚点已浇梁段翼板砼内外模系统后吊杆已浇梁顶前吊杆主桁前横梁主桁系统前支点后锚点已浇梁段 挂篮传力过程示意图4.4 挂篮结构计算可以整体建模计算,需用计算机,也可分布建模计算,这里简单介绍分布建模计算的基本规则4.4.1 底模系统a荷载分析按照本标段为单箱双室为例，箱梁荷载分布如图5。计算中，把底板荷载V1和腹板荷载V2按照图示均布荷载进行分布，支座间距和数量根据底模纵梁的间距
12、确定。利用MIDAS分析软件(MIDAS软件有限单元法进行力学分析原理)进行受力计算或根据查连续梁表，将荷载分成几种简单荷载进行累迭加而计算（较复杂，适合简单验证）。ABq2q2q2q1q1 图5b.底模钢模板及钢肋计算根据底模荷载分布计算。此为常规计算在此略。C底模纵梁计算根据纵梁上从底模所传下的荷载来确定纵梁荷载，取腹板处纵梁或选取承受荷载最大处的一根纵梁（有代表性）荷载分布如图6。利用MIDAS计算(MIDAS软件有限单元法进行力学分析原理)，软件计算得出底模纵梁最大剪力Qmax，最大弯矩M，最大挠度f。底模纵梁强度，刚度计算如下：ABLLLq 图6最大剪应力 =Q*S/I*B=110M
13、P最大弯矩力Q=M/W=180MP最大挠度fL/400d .底模前后横梁计算底模前后横梁承受荷载比值按照1：1分布，根据纵梁的分布来确定荷载受力图，同样利用MIDAS计算软件(MIDAS软件有限单元法进行力学分析原理)计算得出前后横梁最大剪力Q，最大弯矩M，最大挠度f。ABP P P P P P P P P图最大剪应力 =Q*S/I*B=110MP最大弯矩力Q=M/W=180MP最大挠度fL/4004.4.2 外模系统a 侧压力计算新浇混凝土的最大侧压力可按下列两种公式计算，取二者较小值。F=0.22*r*t*1*2*/v F= r*H式中r混凝土比重，24KN/M3t-新混凝土的初凝时间。2
14、-外加剂影响系数，不掺外加剂时取1。掺外加剂时取1.2。1 -混凝土坍落度影响修正系数，坍落度小于30毫米时，取0.85; 50至90毫米时,取1.0;110至150时取1.15;V-混凝土浇筑速度(M/H)H-为混凝土侧压力计算位置处至新浇注混凝土顶面的总高度.b. 面板验算面板强度按双向板计算，选用区格中三面固结，一面简支的最不利情况进行计算。由区格边长之比查建筑结构静力学手册得到相关数据，然后再按相关公式进行计算。此处略。面板刚度计算略c横肋验算横肋上荷载间距为H=400毫米，采用【8槽钢，支承在竖向桁架上。横肋上荷载q=F*h。按三跨连续梁受力分析，荷载分布情况如图ABLLLq图利用MIDAS分析软件(MIDAS软件有限单元法进行力学分析原理)计算得M，Q，f.强度，刚度验算如下：最大剪应力 =Q*S/I*B=110MP最大弯矩力Q=M/W=180MP最大挠度
