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1、精选优质文档-倾情为你奉上菱形挂篮的设计、制作、应用1工程概况1.1 桥型布置巴阳2号特大桥起讫里程为K182+600K183+177，全长577m，采用双向分离式，左右线桥净距0.518.0m。左线桥平面部分位于直线、部分位于R=3000m的圆曲线上，桥面纵坡部分为R=9700m的凸曲线、部分为+0.5%和-2.45%双向坡，桥面横坡为单向2%；右线桥平面部分位于直线、部分位于R=4200m的圆曲线上，桥面纵坡部分为R=10000m的凸曲线、部分为+0.5%和-2.35%双向坡，桥面横坡为单向2%。本桥主跨为100+180+100m的预应力混凝土混凝土连续刚构，左右线引桥均为430(云阳岸)
2、，230m(万州岸)预应力混凝土连续T梁。1.2箱梁结构巴阳2号特大桥主桥采用单箱单室变高度截面，为三向预应力结构。箱梁顶板高12.1m，底板宽7m，外翼板悬臂长2.55m。箱梁0号段长15m(包括墩两侧各外伸2.25m)，每个“T”构纵桥向分为20个对称梁段，梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为53.5m84m74.5m，累计悬臂总长81.0m。1号20号梁段采用挂篮悬臂浇注施工，悬臂浇注梁段最大控制重量2332.5KN(未考虑施工荷载)，挂篮设计自重1000KN。全桥共有6个合拢段(两幅桥)，分别是4个边跨合拢段和2个中跨合拢段，合拢段长度均为3m，边跨现浇段长8.36m。箱梁根部断面梁高1
3、0.5m，跨中及边跨支架现浇段梁高3m(箱梁高均以腹板外侧为准)，从中跨跨中至箱梁根部，箱高以半立方抛物线变化。从1号梁段至6号梁段腹板厚70cm，从6号梁段至13号梁段腹板厚60cm，从13号梁段至21号梁段腹板厚50cm，边跨21梁段号至23号梁段腹板厚60cm，腹板变厚处设50cm渐变段过渡。每号梁段的腹板上设有抗剪齿口。箱梁底板厚除0号梁段为150cm外，其余梁段底板从箱梁根部截面的120cm厚渐变至跨中及边跨合拢段截面的36cm厚。1.3预应力束布置每个T构悬臂浇筑段设预应力钢束80束，其中肋板束40束，顶板束40束，此外还有预备束4束。箱梁悬浇完成后，未利用的顶板预备束孔应灌浆填塞
4、。中跨连续底板束36束，顶板束2束；每边跨连续底板束16束，顶板束4束。钢束均采用OVM15系列锚具或其它合格产品，用配套系列千斤顶对称张拉。箱梁腹板上设有竖向预应力筋，采用精扎螺纹粗钢筋，箱梁顶板上设有横向预应力束。2 挂篮的现状分析与选型研究2.1 挂篮分类挂篮是大跨径箱梁悬臂浇筑法施工的主要设备,在施工中受深水、高墩、峡谷及气候等影响小，可以充分利用有限的空间，多次重复使用，容易掌握施工工艺和保证施工质量，在施工中对节段的施工误差可以不断地进行调整，从而保证悬浇施工的精度。挂篮按构造形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式,菱形,弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、型钢式及混
5、合式四种；挂篮按抗倾覆方式可分为压重式、锚固式和半压重半锚固式三种；挂篮按走行方法可分为一次走行到位和两次走行到位两种；而按其移动方式可分为滚动式、滑动式和组合式三种。几种流行的挂篮结构的主要特点2.1.1平行桁架式挂篮平行桁架式挂篮的上部结构一般为一等高桁梁，其受力特点是：底模平台及侧模支架所承荷重均由前后吊杆垂直传至桁架节点和箱梁底板上，故又称吊篮式结构，桁架在梁顶用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题,桁架本身为受弯结构。见图41。图41平行桁架式挂篮 图42平弦无平衡重挂篮2.1.2平弦无平衡重挂篮平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上，取消压重，在主桁架上部增设前后上横桁，根据
6、需要沿主桁纵向滑移，并在主桁横移时吊底模平台及侧模架。由于挂篮上部荷载作用在主桁架上的力臂减小，大大减小了倾覆力矩，故不需要平衡压重，其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固于主梁顶板上。见图42。2.1.3菱形挂篮 菱形挂篮可认为是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来的，其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小梁，作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道，其菱形结构后端锚固于箱梁顶板上，无平衡压重，而且结构简单，故大大减轻自身静荷载。见图43。图43菱形挂篮2.1.4滑动斜拉式挂篮滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大突破，其上部采用斜拉体系代替梁式或桁架式结构的受力，而由此引起的水平分力，通过上下限位装置(或称水平
7、制动装置)固定，主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂锚固于箱梁底板之上，见图44。图44滑动斜拉式挂篮2.2挂篮的选择对现有挂篮的施工特点、操作工艺、用料情况等进行了分析和研究，结合巴阳1号、2号桥的具体情况进行了比选，参考了国内近年来使用的挂篮，最后决定采用菱形桁架式挂篮，菱形挂篮主要有以下优点：菱形挂篮主桁架杆减少，传力简洁，受力明确，锚杆及吊杆采用精轧螺纹钢制作，成本低，加工简单，安装方便，易于操作。菱形挂篮主桁具有一定的通用性，能够适合于本桥浇筑段长度有变化的特点。菱形挂篮支腿高，通行方便，施工作业空间大。主桁斜拉杆截面有增大的空间，能提高挂篮的整体刚度。主桁梁加
8、载试验用千斤顶即可进行，方法简单，省时省工，又能降低试验费用。3挂篮的设计3.1设计原则满足钢结构强度、变形要求；具有可操作性，材料节省；荷载考虑要偏大，构件设计尺寸要足够，从而确保整个挂篮系统偏于安全。3.2设计依据3.2.1最重梁段及其基本参数根据设计图纸提供的参数，最重梁段及其基本参数见表41。巴阳2号特大桥最重梁段及其基本参数表梁号重量(T)梁长度（m）高度（m）腹板厚 （cm）体积（m3）底板厚（cm）1#233.253.510.209.757089.71117.8114.36#224.84.08.047.587086.46100.496.514#167.934.54.824.466
9、064.5968.764.220#126.624.53.143.025046.5541.937.5 表41 3.2.2规范规定3.2.2.1设计方法巴阳2号特大桥挂篮的设计按照“正常使用极限状态法”即正常使用的某项规定限值，本设计取结构挠度20为规定限值。按正常使用极限状态只考虑荷载短期效应组合。3.2.2.2钢材强度A3钢：取允许应力f=190N/mm2=190MPa E=2.06105mMPa P=7850kg/m3 精扎螺纹钢32 抗拉强度b=1000MPa, E=2.06E5MPa 伸长率s73.2.2.3结构变形的规定按“有重轨的工作平台架”，允许变形为 L/600，由于为悬臂结构。
10、取2L/600=L/3006000mm/30020mm， L悬臂长度；3.2.2.4受弯构件的计算内容强度M/r.W=M/1.05Wf r截面塑性发展系数1.05局部稳定配置加劲肋解决；整体稳定（不考虑）；3.2.2.5拉弯和压弯构件计算内容强度： -N/AnM/Rw=-N/AnM/1.05Wf稳定性： N/A+mxM/PW(1-0.8N/Nex)= N/A+1.0M/1.05W(1-0.8N/Nex) Nex欧拉临界力 Nex=2EA/23.2.3设计指标最大变形最大变形量20mm挂篮重量和最重梁段比值挂篮总重量与最重梁段重量的比值n0.45构件、节点材料强度符合规范要求。结构形式和基本尺寸
11、根据最重梁段结构尺寸和施工需要，确定挂篮基本结构尺寸。3.3挂篮设计中所采用的系数灌注混凝土时，梁段混凝土动力系数1.2；空载移动时挂篮动力系数1.3。灌注混凝土时的稳定系数均大于1.5。挂篮行走时抗倾覆稳定系数大于2。容许应力的提高系数1.31.5。结构的稳定系数1.5。挂篮构件具用通用性,可全部或部分周转性使用于其他桥梁，以降低摊销费用。4挂篮设计计算与结构介绍4.1挂篮主桁尺寸的选择挂篮主桁架尺寸选取原则主要基于以下四点:满足悬臂浇筑的要求，能够适合不同长度的浇筑梁段。满足施工工作面的要求，使施工人员有作业空间。各个杆件受力基本相等，即按等强度设计，这样可以优化结构，节约钢材及制造费用。
12、巴阳2号桥施工中挂篮浇筑分段长度为3.5m、4.0m、 4.5m，因此每个杆件的水平方向投影长度为6m。4.2挂篮主桁各个杆件的内力计算4.2.1荷载的确定计算中，考虑主桁架的前支点承受荷载，为了安全考虑结构的变形，荷载的取值采用以下原则：单片主桁架的前吊点在正常工况下承担浇灌段梁重量的1/4，最不利工况（考虑混凝土浇筑时发生偏心）下承担浇灌梁重的1/3。根据挂篮所浇筑梁段的重量，对荷载进行了分类，见表42。前节点上的荷载取用100t，计算方法采用理论力学中的力平衡法，计算结果如表43。挂篮所浇筑梁段主桁各个杆件承受的荷载表 表42序号梁段编号重量（t）荷载归类1/4荷载（t）1/3荷载（t）
13、120120.62初载30.240.2214167.93中载425636224.8重载56.274.941233.25满载58.377.85300超载75100主桁各杆件内力 表43杆件号N1N2N3N4N5内力大小（t）142.8-146.2-144.3167.8-135.34.2.2挂篮主桁杆件截面的选取设计截面时，针对每一根杆件设计不同的截面，在理论上是比较恰当的，但在实际施工过程中，由于截面变化而带来的制造费用要高于采用不同截面节省下的费用，因此在设计时，采用相同的截面。根据前各个杆件轴力计算结果。，钢板厚度=1625 mm时，屈服强度为f=325N/mm2。根据同类工程经验，刚度是受力主桁计算的主要控制因素，另外，为了制造方便，采用热轧普通槽钢型钢。同时在两端用20mm厚的钢板将截面焊合，形成一个封闭性的箱形截面。主桁杆件材质采用16Mn钢材5.挂篮的结构形式5.1挂篮工作示意图根据具体施工要求，挂篮工作时的截面如图45所示。图45挂篮工作示意图5.2挂篮结构形式5.2.1挂篮组成菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行系统、模板系统四大部分组成。5.2.2挂篮各部分构造A、主体桁架菱形桁架是
