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1、桥梁滑动式挂篮设计摘 要悬臂施工在大跨度及其他方法难以实施的环境中是经常采用的施工的方法，其中以挂篮为临时结构的悬臂施工技术是重要技术之一。本课题以实际工程为资料，进行优化的菱形挂篮设计。本论文对悬臂施工技术进行简要说明，并对各种类型挂篮进行比较说明以此选出方案菱形挂篮，然后根据菱形挂篮设计资料和分析理论进行菱形挂篮的设计和检算。主要内容包括菱形挂篮的模板系统、主桁系统、吊带和锚固系统及走形系统的强度、刚度和安全稳定进行设计和检算。其中利用midas有限元软件进行分部建模设计计算和部分进行手算与之复核，应用计算机辅助软件cad进行整套图纸绘制。关键词：悬臂施工；菱形挂篮；设计与计算IBridg
2、eslidingWagonDesignAbstractThe bracket construction in the great span and other methods implement with difficulty in the environment is the construction method which uses frequently, take hangs the basket as the temporary structure bracket construction technique is one of important technical. This t
3、opic take the actual project as a material, carries on optimized the diamond to hang the basket design. This word carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to select the plan diamond by this to hang the bas
4、ket, then hangs the basket design information and the analysis theory according to the diamond carries on the diamond to hang baskets design and to examine calculated. The primary coverage hangs baskets template system, the main spar system, the suspenders and the anchor system including the diamond
5、 and loses shape systems intensity, the rigidity and safe carries on the design stably and examines calculated. And carries on the branch modelling design calculation and the part using the midas finite element software enters the expert to calculate that reexamines with it, carries on whole set blu
6、eprint plan using computer auxiliary software cad. Keywords: the bracket construction ；diamond hangs the basket ；design and computatioII主要符号表K 安全系数 E 材料弹性模量 安全系数 p 比例极限E拉伸弹性模量 -0. 2 压缩屈服强度b 抗拉强度 -1 疲劳极限N疲劳强度 电导率 III目 录错误!未找到引用源。V1 绪论1 绪论1.1桥梁挂篮施工的国内外研究情况悬臂浇筑法施工从20世纪60年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为建大中跨径桥梁的一种有
7、效施工手段1。日本预应力混凝土工业协会关于预府力混凝土长大桥梁的调查研究报告指出，1972年后建造的跨径大于100m以上的桥梁近200座，其中悬臂法施工的桥梁占87以上，而采用悬臂浇筑法施工占80左右2,3。挂篮作为悬臂浇筑施工的主要设备已有多种类型，有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品。我国从80年代开始使用这种技术以来，也已取得了巨大的成就4。纵观国内外，挂篮施工的优秀实例有许多。最近几年我国在悬臂挂篮施工中的发展也非常快。我国的挂篮设计及制作已全部适应悬臂施工向高强、轻型、大跨发展的需要，从PC连续梁或刚构的悬臂施工挂篮最初是平行桁架式，后来，逐渐发展为多样化，结构越来越轻型，受力
8、越来越合理，施工越来越方便,应用也越来越广泛5,6。现将我国挂篮应用的部分实例和技术指标列于附录表1.1。1.2桥梁挂篮施工种类与特点1.2.1挂篮分类及组成目前，挂篮的型式很多，构造上亦有差异，其常见分类方法有：按挂篮使用材料分类：有万能杆件、军用梁、贝雷梁等制式杆件组拼和型钢加工制成两种7；按主要承重结构形式分类：桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、钢板梁式及牵索式四种8,9；按受力原理分类：垂直吊杆式、斜拉式、刚性模板三种；按其抗倾覆平横方式分类：压重式、锚固式和半压重半锚固式三种；按其走行方法分类：一次走行到位和两次走行到位两种；
9、按其移动方式分类：滚动式、滑动式和组合式三种。挂篮通常都有以下几个组成部分：承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。承重结构是挂篮的主要受力构件，它承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷裁传到已施工完成2毕业设计（论文）的梁身上10。挂篮的走行系统可用轨道或四氟乙烯滑板，牵引动力一般用电动卷扬机，它包括前牵引装置和尾索保护装置。为保证浇筑混凝土时挂篮有足够倾覆稳定性，往往在挂篮的尾部设置后锚固，一般通过埋在梁肋内的竖向预应力筋实现，当后锚能力不够时也可采用尾部压重等措施。挂篮的主要功能是支撑模板，承受新浇混凝土重量，由工作平台提供张拧、灌浆的场地，调整标高
10、。因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，移动灵活，便于调整标高等11,12。图 1.2菱形式挂篮图 1.1三角式挂篮几种主要常用挂篮的结构形式如图1.1至1.4示。50毕业设计（论文）图 1.3拱形挂篮图1.4斜拉式挂篮1.2.2挂篮结构的主要特点按主要承重结构形式分析挂篮结构的主要特点a. 平行桁架式挂篮。平行桁架式挂篮的上部结构外形一般为一等高度桁梁，其受力特点是：底模平台及侧模架所承重均由前后吊杆垂直传至桁梁节点和箱梁底板上，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13。b. 平弦无平衡重挂篮。平弦无平衡重挂篮
11、是在平行桁架式挂篮的基础上，取消压重，在主桁上部增设前后上横桁，根据需要，其可沿主桁纵向滑移，并在主桁横移时吊住底模平台及侧模支架14。由于挂篮底部荷重作用在主桁架上的力臂减小，大大减小了倾覆力矩，故不需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项板上。c. 菱形挂篮。菱形挂篮可以认为是在平行桁架式技篮的基础上简化而来，其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小粱，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底板上，无平衡压重，而且结构简单，故自重大大减轻，是近年来常用的挂篮形式。d. 三角形挂篮。三角形挂篮也是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来，它与菱形技篮均属于垂直吊杆式，主要
12、区别在于主桁架的形状，其承重结构为三角形，其它组成类似于菱形挂篮，属于全锚式挂篮，自重轻。e. 弓弦式拄篮。弓弦式桁架(又称曲核桁架式)挂篮主格外形似弓形，故也可认是从平行桁架式挂篮演变而来，除具有桁高随弯矩大小变化外，还可在安装对施加预应力以消除非弹性变形 故也可取消平衡重，所以船重量较轻；f. 滑动斜拉式挂篮。滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大的突破，其上部采用斜拉体系代替梁式结构的受力，而由此引起的水平分力，通过上下限位装置(或称水平制动装置)承受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或锚固于箱梁底板之上。g. 预应力斜拉式挂篮。预应力斜拉式挂篮的最大特点是利用梁体内
13、腹板的预应力筋拉住模板从而使得挂篮结构简化，重量变轻。h. 三角型组合梁挂篮。三角型组合梁挂篮是在平行桁架式挂篮的基础之上，将受弯桁架改为三角行组合梁结构。由于其斜拉杆的拉力作用，大大降低了主梁的弯矩。从而使主梁能采用单构件实体型期。由于挂篮部结构轻盈除尾部锚固外。还需较大配重。其底模平台及侧模支架等的承重传力与平行桁架式挂篮基本相同。i. 自承式挂篮。自承式挂篮分为两种，一种是模板支承在整体桁架上，桁架用销子和预应力筋挂在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土时主梁和走行桁架移至一边，挂篮前行时再按上。吊着空载的模板系统前移。另一种是将侧模制成能承受巨大压力的刚性模板，通过梁上的水平及竖向预应力筋拉
14、住模板来承受混凝土重，走行方法与前者相同，由临时吊车悬吊着模板系统前移到下一梁段。这种方法对跨度不很大的等高度箱梁较为适宜。j. 牵索式挂篮。在斜拉桥的施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮，其承重结构不再支承在己灌筑梁段顶面，而是悬挂于己成梁段的下面，通过牵索系统将挂篮前端的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上，这是它的最大特点。1.3桥梁挂篮的施工工法及设计安装注意事项1.3.1挂篮的主要组成a. 悬吊系统,其作用是将底模板、张拉平台的自重及其上的荷载传递到主桁架。通常是以钻有销孔的钢带或两端有螺纹的圆钢组成，张拉平台的悬吊系统可用钢吊带、钢丝绳、链条等组成15,16。b. 锚固系统,为防止挂篮的前移和浇
15、注混凝土时的倾覆失稳，并确保施工过程的安全。锚固系统的设置至关重要。故应验算挂篮的倾覆稳定性，其稳定系数不应小于2。c. 行走系统,挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统以及内模走型系统。挂篮的整体纵移可采用滚移或滑移等方式，其动力可用电动绞车或油压系统牵引移位，也可通过手动葫芦人工牵引就位。d. 张拉平台,张拉工作平台设在挂篮的主桁架前端，用于张拉纵向预应力钢筋、管道压浆等。操作时可用手动葫芦调整其高度。模板系统模板系统由外侧模、内模和底模几部分组成。外侧模一般采用整体钢制大模板，当梁高变化较大时，可沿梁高分为3块左右，以随梁高变化拆装调整。内模一般通过模架放置在内模走行梁上，走行梁前端吊在桁架横梁上，后端吊在已浇梁段顶板的预留孔上。底模有底模架、底横梁和模板组成，通过底横梁的前后吊带悬挂在
