1 連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃設(shè)計與計算方案 第 1 章 緒論 究背景和意義 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，交通運輸方面對于橋梁建造的速度要求越來越高；同時近年來隨著橋梁結(jié)構(gòu)多樣化、復(fù)雜化的發(fā)展，所在的地理位置和自然條件的千差萬別，不同的橋梁所采用的施工工藝也不盡相同，在施工中投入的臨時結(jié)構(gòu)設(shè)備也存在著種類和形式上的變化和發(fā)展。其中本次設(shè)計的連續(xù)梁橋的掛籃是臨時結(jié)構(gòu)當(dāng)中相當(dāng)重要的一部分，在橋梁施工當(dāng)中有著不可替代的作用。 懸臂施工具有很大的優(yōu)勢：不需要大量的施工機(jī)械和臨時設(shè)備；不影響橋下通航通車；施工受季節(jié)、河道水位影響 小。懸臂施工的主要施工工具為掛籃，因此掛籃設(shè)計的合理與否將關(guān)系到整個橋梁的施工質(zhì)量。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 掛籃懸臂施工在我國的橋梁施工當(dāng)中運用廣泛，懸臂澆筑法施工從 60年代由前西德首先使用以來，先后由各國借鑒運用，發(fā)展至今，已成為修建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段。有一項數(shù)據(jù)：日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土長大橋梁的調(diào)查研究報告指出， 1972年后建造的跨徑大于 10000座，其中懸臂法施工的橋梁占 87%以上，而采用懸臂澆筑法施工占 80%左右。這充分表明了懸臂施工方法在當(dāng)代以及 今后橋梁施工當(dāng)中將處于非常重要的地位，掛籃作為懸臂灌筑施工的主要設(shè)備現(xiàn)已有很多類型，有些國家如日本、法國等已有定型的系列化產(chǎn)品，這為施工過程帶來很大的便利。我國自從 80年代開始使用這種技術(shù)以來，已經(jīng)取得了巨大的成就，但與其他在懸臂施工方面發(fā)展較快的國家相比仍然有著不小的差距。因此，總結(jié)并比較各種類型掛籃的優(yōu)劣，努力發(fā)展我國的懸臂施工工藝，對今后的應(yīng)用及其發(fā)展有著重要的意義。 2 臂施工法的施工工藝 用掛籃懸臂澆筑施工又稱為迪維達(dá)克施工法，施工前需要首先將梁體進(jìn)行施工設(shè)計分段，然后按照設(shè)計節(jié)段長度在橋墩 兩側(cè)以掛籃為機(jī)具進(jìn)行對稱懸臂施工， 0號段在墩頂位置，其上可提供掛籃的安裝和材料的堆放地，因此長度按兩個掛籃的縱向安裝長度而定，一般 5 10m。 0號段是懸臂澆筑施工的中心段，同時也是體系轉(zhuǎn)換的控制段，受力最為復(fù)雜，預(yù)應(yīng)力孔道也最多，需要精心施工。 0號段對稱往外為兩側(cè)利用掛籃分段對稱懸臂施工部分，根據(jù)掛籃的承載能力和預(yù)應(yīng)力筋的布置要求，一般每2 5跨中間和邊緣需要設(shè)置合龍段分別為中跨合龍段和邊跨合龍段，邊跨合龍段均在支架上現(xiàn)澆完成，中跨合龍段仍用懸臂施工完成，中跨合龍段是懸臂施工的關(guān)鍵部位， 應(yīng)該盡量的短，一般 多個中跨合龍段的時候還需要選擇最優(yōu)合龍順序以使結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換后的內(nèi)力最為合理。 掛籃懸臂施工時需要首先在已經(jīng)建好的的橋墩頂部現(xiàn)澆 0號段，張拉預(yù)應(yīng)力筋以后在其上安裝兩個懸臂端掛籃，如果墩頂位置不夠，可以將兩側(cè)掛籃的承重梁先連在一起；安裝完畢后即可用掛籃澆筑對稱的 1號和 1 號段，這兩個節(jié)段通過張拉預(yù)應(yīng)力筋和 0號段連接成一個整體；之后兩個掛籃可以解體，各自前移，進(jìn)行下一個節(jié)段的澆筑施工，澆筑一段，前進(jìn)一段，直至懸臂完成，接下來就可以根據(jù)設(shè)計工序在支架上進(jìn)行邊跨合龍或懸臂進(jìn)行 中跨合龍，最終轉(zhuǎn)化成為連續(xù)梁體系。 籃結(jié)構(gòu) 掛籃是懸臂施工中的關(guān)鍵設(shè)備。其主要功能是支承模板，承受新澆筑的混凝土的重量。這就要求掛籃不僅要有足夠的強(qiáng)度保證，還要有足夠的剛度以及穩(wěn)定性。掛籃具有結(jié)構(gòu)簡單、自重輕、前移和裝拆方便、堅固穩(wěn)定、受力后變形小、便于調(diào)整標(biāo)高和具有較強(qiáng)的可重復(fù)利用性等特點，掛籃下部有充足的空間，可提供較大的施工作業(yè)平臺，有利于鋼筋模板施工操作。 籃分類 目前，掛籃的形式有很多。掛籃可以按照多種分類方式進(jìn)行分類，常見的分類方法有： (1)按掛籃使用材料分類：由軍用梁、貝 雷梁、萬能桿件等制式桿件組拼的掛籃和由型鋼加工制成的掛籃兩種； (2)按受力原理分類：垂直吊桿式 (包括三角形掛籃和菱形掛籃 )、斜拉式 (包括三角斜拉式和預(yù)應(yīng)力斜拉式 )、剛性模板式三種； 3 (3)按抗傾覆平衡方式分類：壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種； (4)按移動方式分類：滾動式、滑動式和組合式三種。 籃承重結(jié)構(gòu)形式分析 (1)平行桁架式掛籃。平行桁架式掛籃上部結(jié)構(gòu)為一等高度鋼桁梁。其受力特點為：底模平臺及側(cè)模桁架所承重均有前后吊桿垂直傳至鋼桁梁節(jié)點和箱梁底板，桁架梁頂用錨固或壓重或二者結(jié)合的方法 解決傾覆穩(wěn)定的問題，桁架本身會受彎。 (2)菱形掛籃。菱形掛籃可以認(rèn)為是從平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡化而來的，其上部結(jié)構(gòu)為菱形，前部伸出兩伸臂小梁，作為掛籃底模平臺和側(cè)模前移的滑道，其菱形結(jié)構(gòu)后端錨固于箱梁頂板上，無平衡壓重，且結(jié)構(gòu)簡單，故自重輕，近年來在橋梁施工中廣泛采用。 (3)三角形掛籃。與菱形掛籃結(jié)構(gòu)相似，受力較菱形掛籃有利，但施工空間較小，會給施工帶來不便。三角形掛籃在橋梁施工中也較為常見。 (4)弓弦式掛籃。弓弦式桁架掛籃主桁外形似弓形，桁高隨彎矩大小變化，可以在安裝時施加預(yù)應(yīng)力以消除非彈性變形。 可消除平衡重，故重量一般較輕。 (5)滑動斜拉式掛籃?；瑒有崩綊旎@上部采用斜拉體系代替梁式結(jié)構(gòu)的受力，由此引起的水平分力，通過上下限位裝置 (或稱水平制動裝置 )承受，主梁的縱向傾覆穩(wěn)定性由后端錨固壓力維持。其底模平臺后端仍吊掛或錨固于箱梁底板之上。 (6)預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃。預(yù)應(yīng)力斜拉式利用梁體內(nèi)腹板的預(yù)應(yīng)力筋拉住模板，從而使得掛籃結(jié)構(gòu)簡單，重量變輕。 (7)牽索式掛籃。斜拉橋施工中，利用斜拉主索牽掛掛籃，其承重結(jié)構(gòu)懸掛于已成梁段的下面，通過牽索系統(tǒng)將掛籃的垂直荷載直接傳到斜拉橋的主塔上。 設(shè)計者設(shè)計好了掛籃 樣圖后，就要進(jìn)行掛籃制作階段。在制作時要嚴(yán)格按照圖紙要求，對掛籃結(jié)構(gòu)、材料、大小、質(zhì)量等任何細(xì)節(jié)都不得隨意改變，除非出現(xiàn)特殊問題，可以與相關(guān)設(shè)計人員或負(fù)責(zé)人溝通，經(jīng)同意后方可進(jìn)行相應(yīng)變動，如果不按照設(shè)計進(jìn)行制作，輕者會影響施工效果，重者會因為質(zhì)量問題而造成人員的傷亡與財務(wù)損失，所以必須要明白其重要性，并且在制作完成后，相關(guān)人員要通過多次的審核與實驗，保證掛籃各部件的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，如果出現(xiàn)問題必須第一時間解決，確保沒有問題后才能進(jìn)行下一步的安裝。 裝掛籃 最后，依據(jù)水平中線的測量結(jié)果來鋪設(shè)軌道 ，并將安裝后的掛籃移動到 0# 塊處固定即可。需要注意的是首次使用掛籃時要進(jìn)行試壓，可采用如水箱加載、千斤頂高 4 強(qiáng)鋼筋加力等方法。 正與安裝模板 模板分為外模板與內(nèi)模板，對于模板的校正與安裝，首先將底模、側(cè)模與內(nèi)模合理安裝，底模是放在掛籃底部的縱梁段與橫梁段上方的， 側(cè)模則由外框架搭建而成， 并且形成一個整體，而內(nèi)模則與框架是分散的，不構(gòu)成一個整體，因為在每一段梁段上兩者的高度都是不一致的，需要進(jìn)行不斷修改，最后通過各部分的組裝，完成整個模板的安裝工作。模板的校正過程：首先，要依據(jù)箱梁搭的截面情況 來確定下一步砼澆筑的澆筑次數(shù)，是一次還是分次。一次澆筑法，要求箱板底部要有留一個窗口，使砼 (混凝土 )由窗口流入箱內(nèi)，分布至底模上。當(dāng)箱梁比較高的時候，砼到達(dá)底模比較困難，應(yīng)采用減速漏斗，以改變砼的方向，使其向下運動。而分次澆筑法，先進(jìn)行底模、側(cè)模、側(cè)板、底板的預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋的安裝，并通過前一次砼澆筑完成后，再進(jìn)行內(nèi)模、項板的預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋的安裝。然后，每經(jīng)過一次澆筑底模就要相應(yīng)的提高一次，如果對于提高要求不多的時候，可以用支墊底模法來對底模加高，經(jīng)過幾次提高之后，由于提高差距變大，則可以使用提升掛籃 的方法來增高底模，這樣底模不斷增高調(diào)整的過程就是模板的校正過程。 形掛籃 形掛籃的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造 菱形掛籃主要由承重系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)和張拉操作平臺組成。 重系統(tǒng) 掛籃的承重系統(tǒng)由菱形主桁架組成。主桁架豎放于箱梁腹板位置，主桁的片數(shù)由主梁截面特性確定，一般為兩片。主桁各桿件一般采用雙槽鋼截面，各桿間的連接一般為栓接或銷接。兩片主桁間用槽鋼或角鋼組成的橫聯(lián)連接。主桁架承受施工設(shè)備和新澆筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過支點和錨固裝置將合作傳到已施工完成 的梁身上。在主桁前端節(jié)點處放置一根橫梁，橫梁一般采用雙工字鋼截面，若懸吊系統(tǒng)采用吊帶，兩工字鋼間距由吊帶寬度確定。在橫梁上設(shè)置吊點，用于懸吊底模橫梁、側(cè)模導(dǎo)梁及內(nèi)模導(dǎo)梁。 行系統(tǒng) 掛籃走行系統(tǒng)分為桁架走行系統(tǒng)、底模、外模走行系統(tǒng)及內(nèi)模走行系統(tǒng)。 5 桁架走行系統(tǒng)是在兩片桁架下已澆箱梁頂面鋪設(shè)用鋼板組焊的軌道，軌道頂面放置前后支座，支座與主桁節(jié)點栓接，前支座支撐在軌道頂面，下墊聚四氟乙烯滑板，可沿軌道滑行，主桁前移時后支座通過反扣裝置沿軌道頂板下緣滑行，不需加平衡重。底模和外模與掛籃主桁同步行走 ，走行時，底模模板仍然支撐在底模縱梁上，底后橫梁和外模模板系統(tǒng)懸掛于側(cè)模走行梁上，隨側(cè)模走行梁一起向前行走。內(nèi)模待前段箱梁底板和腹板的鋼筋綁扎完成后，沿內(nèi)導(dǎo)梁滑移到位。澆筑混凝土前，主桁架后端用精軋螺紋鋼錨固于已澆梁段箱梁頂面。 板系統(tǒng) 模板系統(tǒng)由外側(cè)模、內(nèi)模和底模等幾部分組成。 外側(cè)模由模板及其加勁肋組成。模板通常采用鋼板，加勁肋一般采用小型號的槽鋼或角鋼。外側(cè)模橫向由側(cè)模桁架支撐，側(cè)模桁架豎向支撐于側(cè)模導(dǎo)梁上。掛籃行走時，外側(cè)模與側(cè)模桁架一同沿導(dǎo)梁行走。 內(nèi)模模板一般采用組合鋼模板，不 設(shè)加勁肋，橫向由內(nèi)?？蚣苤?。內(nèi)模框架通常采用雙槽鋼截面，頂板倒角處設(shè)帶銷孔的鋼板，以適應(yīng)由腹板厚度變化引起的頂板寬度變化。橫向內(nèi)模框架通過縱向連接梁連接成整體，再通過滑輪連接到內(nèi)模導(dǎo)梁上，掛籃行走時，模板及內(nèi)?？蚣苎貙?dǎo)梁隨其一起向前行走。 底模由底模模板、模板加勁肋、底模桁架 (或縱梁 )、底橫梁組成。底模模板一般采用鋼板，當(dāng)腹板傾斜時，由于梁高沿橋向變化，底模寬度會沿橋向變化，模板寬度沿橋向也發(fā)生變化，這時可在底模模板中間一定范圍內(nèi)加一塊木模板。模板加勁肋采用較小型號的槽鋼或角鋼。底模模板及其加勁肋縱向由底 模桁架 (或縱梁 )支撐，底模桁架 (或縱梁 )支撐于前后底橫梁上。底模桁架一般由型鋼焊接而成，底?？v梁一般采用型鋼，底模橫梁一般采用雙槽鋼截面或雙工字鋼截面。 吊系統(tǒng) 懸吊系統(tǒng)是由螺旋千斤頂、扁擔(dān)梁、吊桿或吊帶組成的，用于懸吊模板系統(tǒng)。懸吊段很重時采用吊帶，否則可以采用吊桿。吊帶或吊桿一般通過扁擔(dān)梁固定于前上橫梁上。由于橋梁的梁高一般是沿著縱橋向變化，為了使掛籃能很好的適應(yīng)梁高變化，需借助螺旋千斤頂及扁擔(dān)梁來調(diào)整底模模板的標(biāo)高。 固系統(tǒng) 對雙向以及三向預(yù)應(yīng)力梁，可借助梁腹板的雙 向預(yù)應(yīng)力鋼筋將滑道錨固在梁的頂板上，用以平衡掛籃空載走行時的傾覆力矩；對無豎向預(yù)應(yīng)力筋的梁，可通過施工中的預(yù)埋鋼筋或預(yù)留孔洞來解決。 6 拉操作平臺 張拉操作平臺懸掛于主桁上，通過鋼絲繩懸吊在菱形桁架的前端小懸臂梁上，一般用角鋼和鋼筋組成，平臺平面鋪以木板供作業(yè)人員站立行走，可用手動葫蘆調(diào)整其高度。用來提供立模、扎筋、灌注混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力束及移動掛籃的工作面。 形掛籃受力分析 從總體看，掛籃荷載約一半通過前吊帶 (或吊桿 )傳至主桁架節(jié)點，菱形桁架各桿以內(nèi)部結(jié)構(gòu)剛接，外部鉸接來計算 桿力，其前下節(jié)點支于箱梁頂板前側(cè)，后下節(jié)點則通過豎向預(yù)應(yīng)力筋錨于梁上。 菱形掛籃具體傳力方式如下： (1)底板荷載 底板荷載由底模加勁肋傳給底模桁架 (或底模縱梁 )，通過底模桁架 (或底?？v梁 )由于直接與前后底橫梁連接，荷載會傳到前后底橫梁。前底橫梁通過其吊帶 (或吊桿 )將荷載傳到前上橫梁，再由前上橫梁傳給主桁。后底橫梁通過其吊帶 (或吊桿 )將荷載傳給已澆梁段的底板。 (2)腹板豎向荷載 腹板豎向荷載由其模板加勁肋傳給底模桁架 (或底?？v梁 )，通過底模桁架 (或底?？v梁 )傳給前后底橫梁。前底橫梁通過其吊帶 (或吊桿 )可以 將荷載傳到前上橫梁，再由前上橫梁傳到主桁。后底橫梁通過其吊帶 (或吊桿 )將荷載傳給已澆梁段的底板。 (3)腹板水平荷載 腹板水平荷載主要是由于腹板在澆筑過程中混凝土處于流動狀態(tài)，流動狀態(tài)的混凝土?xí)ωQ向模板產(chǎn)生水平向的壓力，通過水平方向設(shè)置對拉筋且將對拉筋錨固于內(nèi)外模板上來平衡水平向荷載。 (4)翼板荷載 翼板荷載由側(cè)模加勁肋傳給側(cè)模桁架，通過側(cè)模桁架將其傳給側(cè)模導(dǎo)梁，再由側(cè)模導(dǎo)梁通過前后吊桿將荷載分別傳到前上橫梁和已澆梁段翼板，傳到前上橫梁的荷載最終傳給主桁。 (5)頂板荷載 頂板荷載由內(nèi)模加勁肋傳給內(nèi)?？?架，內(nèi)?？蚣苡蓛?nèi)模縱向連接梁支撐，將所受荷載傳給內(nèi)模導(dǎo)梁，內(nèi)模導(dǎo)梁再通過前后吊桿將荷載分別傳到前上橫梁和已澆梁段頂板，傳到前上橫梁的荷載最終傳給主桁。 7 要研究內(nèi)容 本本文以 36m+2 64m+36計出了其采用懸臂澆筑法進(jìn)行施工所需的掛籃臨時結(jié)構(gòu)。按照有關(guān)的設(shè)計資料，選擇合適的掛籃形式并完成掛籃的設(shè)計計算，編寫設(shè)計說明書，并繪制部分圖紙。 本次掛籃結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法為承載力容許應(yīng)力法。掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計過程以 “ 根據(jù)橋梁施工圖及相關(guān)規(guī)范初步擬定結(jié)構(gòu)布置形式及結(jié)構(gòu)尺寸 荷載計算 簡單手算或軟件建模分析計算 根據(jù)計算結(jié)果修改結(jié)構(gòu)形式及尺寸 再次檢算 ” 的過程最終得到最理想的設(shè)計方案。這就使得所設(shè)計的掛籃結(jié)構(gòu)既具有可靠的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，又具有良好的經(jīng)濟(jì)適用性。 在上述臨時 模板系統(tǒng)和連接部分進(jìn)行了手算外，其他都用服了手算時簡化計算模型而帶來的種種誤差，使得所設(shè)計的結(jié)構(gòu)無論是內(nèi)力，還是變形方面都更加符合實際，且建模計算的方便性與直觀性更是手算所無法比擬的。 圖紙生成方面，借助新的軟件 立整體的三維模型，再通過軟件自帶的圖紙生成功能，調(diào)整圖紙格式，生成所需要的零件圖、構(gòu)件圖和整體布置圖。 8 第 2 章 掛籃設(shè)計計算說明 程概況 箭桿河大橋是新建長沙至昆明客運專線鐵路玉屏至昆明段上的一座大橋。設(shè)計荷載采用 橋橋跨布置 36m+2 64m+36m，為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，主梁采用單箱單室箱形截面，三向預(yù)應(yīng)力體系，采用掛籃懸臂澆筑施工，箱梁頂板寬 板寬 澆 1 7#段，節(jié)段長度有四種 ,依次是： 跨及中跨合攏段長度均為 2m。 本橋施工掛籃采用菱形掛籃，由主桁承重系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、走形系統(tǒng)、張拉操作平臺系統(tǒng)及模板系統(tǒng)等部分組成。如下圖所示。 9 圖 2籃整體效果圖 10 圖 2籃立面圖 11 圖 2籃正面圖 籃設(shè)計思路 本次菱形掛籃設(shè)計采用承載力容許應(yīng)力法，外側(cè)模導(dǎo)梁和內(nèi)側(cè)模導(dǎo)梁按最長懸澆段設(shè)計，其余部分按梁高最大和梁段最重的懸澆段進(jìn)行設(shè)計。為了保證設(shè)計的掛籃在施工期間的結(jié)構(gòu)安全，確保掛籃的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足施工規(guī)范的要求，對本橋施工設(shè)計掛籃進(jìn)行 結(jié)構(gòu)驗算。驗算主要內(nèi)容如下： (1)掛籃主桁在混凝土澆筑時的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性； (2)掛籃底籃、懸吊系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)在混凝土澆筑時的強(qiáng)度和剛度； (3)掛籃底模和側(cè)模的強(qiáng)度和剛度； (4)主桁節(jié)點板以及螺栓的強(qiáng)度； 12 (5)中銷座的強(qiáng)度檢算； (6)掛籃走行時后錨可靠性及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 其中前兩項和最后一項采用 、四、五項參考相應(yīng)施工手冊手算校核。 算依據(jù) (1)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 (41(2)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (25(3)路橋施工計算手冊 (4)箭桿河大橋施工圖設(shè)計 (中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， (5)箭桿河大橋掛籃施工圖設(shè)計 算參數(shù) (1)材料參數(shù) 掛籃主桁、底前后橫梁、底縱梁、前托梁、后托梁、內(nèi)滑梁及模板等均采用 桿 32精軋螺紋粗鋼筋，錨固構(gòu)件采用 32精軋螺紋粗鋼筋。 表 2籃材料參數(shù)表 項 目 符號 單位 鋼 材 精軋螺紋 粗鋼筋 345 彈性模量 E 105 105 105 泊松比 - 重 kN/ 許 應(yīng) 力 軸向應(yīng)力 40 200 600 彎曲應(yīng)力 w 45 210 - 剪應(yīng)力 5 120 - 孔壁承壓應(yīng)力 - 10 300 - 提高系數(shù) k - ： 1、材料容許應(yīng)力按規(guī)范 345 鋼材 分別對應(yīng) 6軋螺紋粗鋼筋的容許應(yīng)力 該 規(guī)范未給出，按設(shè)計取值； 2、根據(jù)規(guī)范 250條，臨時結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力應(yīng)乘以提高系數(shù) k。 13 (2)荷載取值 掛籃結(jié)構(gòu)驗算考慮的計算荷載有： 主梁混凝土容重： 26kN/ 混凝土超載 (脹模 )系數(shù)： 人群及機(jī)具荷載：對直接支撐模板取 振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：對水平面模板 側(cè)模 傾倒混凝 土對側(cè)模沖擊產(chǎn)生的水平荷載取 掛籃走行的沖擊系數(shù)： (3)其它 懸臂澆筑混凝土最大重量 153t(4#塊 )； 掛籃總重 (包括箱梁內(nèi)外模板及防護(hù)平臺 )： 掛籃施工、行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)： 自錨固系統(tǒng)安全系數(shù)： 剛度限值：鋼模面板變形 構(gòu)表面外露的模板及支撐模板的梁撓度為模板構(gòu)件跨度的 1/400。 14 第 3 章 模板計算 模板計算 板計算 懸澆節(jié)段中 1#塊的底板為最大厚度，新澆混凝土對底籃模板的壓力標(biāo)準(zhǔn)值： 21 k N / 面板自重： 22 k N / 施工荷載： 23 kN/振搗荷載： 24 5 02 0 01055 10槽鋼與鋼板焊接組成的模架，底籃模板下的 00鋼間距是 300板的受力模型為跨度 300擇面板小方格中最不利情況計算，即三面固定，一面簡支。 由 1300300 表可知最大彎矩系數(shù) 大撓度系數(shù) 取 1載為： 224321 N / m 5 / 線荷載為： N / m 5 5 q A強(qiáng)度計算： 最大彎矩 5 2 截面抵抗據(jù) 32 M P M P 度計算： 0432 (12 62 35230 其中 為鋼材的泊松比。 15 0 00 2 5 1 4 f 規(guī)范要求模板變形不超過 以滿足要求。 肋計算 A強(qiáng)度計算： N / m 00 2 5 q 橫肋采用等邊角鋼 截面特性： 3 ， 4 ，支撐橫肋等邊角鋼 兩縱梁最大間距為 300： M P 5M P 0 08 3 0 22 B撓度計算： 0/3 0 0 1 2 0 0102 0 63 8 4 3 0 4 側(cè)模板計算 側(cè)模的縱橫肋間距為 混凝土的作用為模板的側(cè)壓力。根據(jù)測定，混凝土作用產(chǎn)生的側(cè)壓力隨混凝土的澆筑高度增加而增加，當(dāng)澆筑高度達(dá)到某一臨界值時，側(cè)壓力就不再增加，此時的側(cè)壓力即為新澆混凝土的最大壓力。側(cè)壓力達(dá)到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。通過理論和實踐，可按下列二式計算，并取其最小值： 11 (3hF c2 (3式中 ： F新澆混凝土對模板的最大側(cè)壓力 (kN/； c 混凝土的重量密度 (kN/； t新澆混凝土的初凝時間 (h)，可按實測定。當(dāng)缺乏實驗資料時，可采用15200 此 51525200 t； T混凝土的溫度 ( )取 25； 16 V混凝土的澆注速度 (m/h)取 2m/h； h混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度 (m)， 其取值如下： 當(dāng) V / T 時， h 0 . 2 2 2 4 . 9 V / T ; 當(dāng) V / T 時， h 1 3 / T ; 在這里 V / T 2 / 2 5 0 . 0 8 0 . 0 3 5 ，取 h 1 . 5 3 3 . 8 V / T 1 . 8 3 4 m 1 外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取 1； 2 混凝土塌落度影響系數(shù)，當(dāng)塌落度小于 30，取 5090，取 1； 110150，取 此取 1。 21 k N / F 22 k N / 所以取 kN/m 進(jìn)行計算，同時考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平荷載 6 2kN/m ，振搗產(chǎn)生的水平荷載 4 2kN/m ，施工荷載 kN/m ，總荷載為： 22 N / / N / 單向板考慮，取 1寬做計算單元， 32 W 43 I 。 A強(qiáng)度計算 彎矩： 應(yīng)力： M P M P 度計算： 4 f 17 規(guī)范要求模板變形不超過 足要求。 側(cè)模板計算 懸澆節(jié)段全長頂板厚度不變，新澆混凝土對內(nèi)模板的壓力： 21 k N / 面板自重： 22 k N / 施工荷載： 23 kN/振搗荷載 ： 24 kN/ 選面板小方格中最不利情況計算，即三面固定，一面簡支。 表知最大彎矩系數(shù) K 大撓度系數(shù) 00219.01寬做計算單元， 32 W。荷載為： 224321 N / m 5 / N / q A強(qiáng)度計算： 最大彎矩： 5 2 32 W 最大應(yīng)力： M P M P B撓度計算： 0432 (12 62 35230 500 1 5 4 f 規(guī)范要求模板變形不超過 以滿足要求。 18 第 4 章 主結(jié)構(gòu)計算 載分析 掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)由底?？v梁、底模前后橫梁、外模走行梁、內(nèi)模走行梁、前上橫梁、主桁架構(gòu)成，其中梁體底板和腹板混凝土的重量由底模縱梁承擔(dān)并傳至底模橫梁，再通過吊帶傳到前上橫梁；翼緣板和頂板混凝土的重量分別由側(cè)模行走梁和內(nèi)模行走梁承擔(dān)，通過吊桿傳到前上橫梁；前上橫梁所承受的力最終傳到主桁架上。 籃普通縱梁處荷載分析 掛籃底模面板 (其他構(gòu)件重量已計 )按 3300模面積 表 4底?？v梁荷載 1 項 目 單位 1#塊 (30004#塊 (42501 底模板自重 kN/ 底板混凝土重量 kN/ (2)項 漲模系數(shù) kN/ 施工荷載 kN/ 振搗荷載 kN/ 2 6 面荷載 kN/19 籃加強(qiáng)縱梁處荷載分析 表 4底模縱梁荷載 2 項 目 單位 1#塊 (30004#塊 (42501 底模板自重 kN/ 單側(cè)腹板混凝土重量 kN/ (2)項 漲模系數(shù) kN/ 施工荷載 kN/ 振搗荷載 kN/ 2 6 面荷載 kN/20 ?？v梁荷載分析 澆注 1#塊時： 箱梁翼板的最大重量： G 側(cè)模板自重： G 振搗荷載 2工荷載 化為重量為： 3321 澆注 4#塊時： 箱梁翼板的最大重量： G 側(cè)模板自重： G 振搗荷載 2工荷載 化為 重量為： 5321 模托梁荷載分析 澆注 1#塊時： 箱梁頂部混凝土通過內(nèi)模傳給單條滑梁的最大荷載： G 內(nèi)模自重傳給單條滑梁的荷載約為： G 振搗荷載 2工荷載 化為重量為： 8321 #塊時： 箱梁頂部混凝土通過內(nèi)模傳給單條滑梁的最大荷載： G 內(nèi)模自重傳給單條滑梁的荷載約為： G 振搗荷載 2工荷載 化為重量為： 7321 1 構(gòu)計算模型 立模型 掛籃為菱形掛籃，菱形主桁桿由 232橫梁由 2模前、后橫梁由 2?？v梁由 模吊梁由雙236模吊梁由 236模吊帶由 2 32精軋螺紋鋼組成，主要結(jié)構(gòu)計算模型如下： 圖 4構(gòu)計算模型 22 載施加 由上面荷載計算可知：底籃的最大荷載發(fā)生 在澆筑 1#塊的時候，內(nèi)外側(cè)模的最大荷載發(fā)生在澆筑 4#塊的時候，為了計算各個構(gòu)件的最不利情況，在此計算時將底模、內(nèi)外側(cè)模發(fā)生的最大荷載作用于掛籃上。 腹板下的縱梁受力： 面荷載為 板寬 四片縱梁承受，則每片承受的均布荷載為： k N / 511 q ； 底板下的縱梁承受面荷載 6 片縱梁承受，每片承受的均布荷載：k N / q ； 外側(cè)模的荷載 為 6 片框架，每個框架承受的集中力為 (考慮均由工作導(dǎo)梁承受 )F=36 內(nèi)側(cè)模的荷載為 6 片框架，每個框架承受的集中力為 F=38 圖 4載施加 23 個部分結(jié)構(gòu)計算結(jié)果 (1)底?？v梁 圖 4模縱梁應(yīng)力云圖 (最大值為 圖 4?？v梁位移云圖 (最大值為 24 (2)底前橫梁 圖 4前橫梁應(yīng)力云圖 (最大值為 圖 4前橫梁位移云圖 (最大值為 25 (3)底后橫梁 圖 4后橫梁的應(yīng)力云圖 (最大 值為 圖 4后橫梁的位移云圖 (最大值為 小值為 26 (4)外側(cè)模導(dǎo)梁 圖 4側(cè)模導(dǎo)梁應(yīng)力云圖 (最大值為 圖 4側(cè)模導(dǎo)梁位移云圖 (最大值為 小值為 27 (5)內(nèi)側(cè)模導(dǎo)梁 圖 4側(cè)模導(dǎo)梁應(yīng)力云圖 (最大值為 圖 4側(cè)模導(dǎo)梁位移云圖 (最大值為 28 (6)頂橫梁 圖 4橫梁應(yīng)力云圖 (最大值 為 圖 4橫梁位移云圖 (最大值為 29 (7)主桁架 圖 4桁架應(yīng)力云圖 (最大值為 圖 4桁架位移云圖 (前段撓度為 30 (8)門架 圖 4架應(yīng)力云圖 (最大值 (9)橫聯(lián) 圖 4聯(lián)應(yīng)力云圖 (最大值為 31 (10)底模吊桿 圖 4模吊桿應(yīng)力云圖 (最大值為 (11)其他吊桿 圖 4他吊桿應(yīng)力云圖 (最大值為 32 算結(jié)果分析 從圖 19 的主桁架桿件的應(yīng)力結(jié)果來看，可以看出后斜桿受的拉力最大，段斜桿的壓應(yīng)力比較大，達(dá)到了 且長度最長，為 要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定計算。 截面面積 A=2=97( 經(jīng)過計算，截面最小回轉(zhuǎn)半徑 i=由長度是 么 按 b 類截面查表可得 么長斜桿的折算應(yīng)力是 許應(yīng)力值為 140格 ) 主桁架前端的最大撓度是 20，合格 )。 由于位移的計算相互關(guān)聯(lián)，不能直接從軟件分析之中看出結(jié)果，可以根據(jù) 算如下： 主桁架前段最大撓度 ?？v梁位移 橫梁位移 底橫梁位移 模導(dǎo)梁位移 底橫梁位移 模導(dǎo)梁位移 桁架各個桿件的最不利計算結(jié)果見下表，按公路鋼橋設(shè)計規(guī)范，臨時結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力可以提高 。 33 表 4結(jié)構(gòu)計算結(jié)果 桿件名稱 正應(yīng)力 /許應(yīng)力 /移 /許位移 /注 主桁架 40 0 滿足要求 底模縱梁 45 200/400=13 滿足要求 前底橫梁 45 140/400=足要求 后底橫梁 45 足要求 外模導(dǎo)梁 45 200/400=13 滿足要求 內(nèi)模導(dǎo)梁 45 200/400=13 滿足要求 頂橫梁 45 480/400=足要求 吊桿 00 / / 滿足要求 橫聯(lián)門架 45 滿足要求 34 第 5 章 其他構(gòu)件計算 工要求 下節(jié)的計算以下面的加工要求為依據(jù)，否則可能導(dǎo)致計算與實際結(jié)構(gòu)的受力有較大的偏差。 1、 掛籃各部件多屬組焊件，必須制定合理的加工工藝，減少起焊接變形與焊接次應(yīng)力。各構(gòu)件的變形公差不得超過鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范 (定的允許值。 2、 鉆孔及孔距公差要求： 栓孔應(yīng)采用樣板鉆孔。 孔時，工型桿件的孔應(yīng)以腹板中心為基準(zhǔn)；槽鋼腹板應(yīng)分中鉆孔；槽鋼翼緣上的孔及角鋼上的孔，均應(yīng)以肢背為基準(zhǔn)。 栓孔的孔距公差規(guī)定為 ： (1)同組孔內(nèi)兩相鄰孔距 (2)一組孔 (指一塊節(jié)點板或拼接板 )內(nèi)的極邊孔距 (3)同一根桿上如包括數(shù)組孔，兩組相鄰孔及該桿的極邊距孔 0.5 (4)角鋼的釘線邊距 0.5 (5)工形 (或雙槽鋼 )桿件兩個平行豎直面上，同心栓孔的錯孔公差為 (6)孔端距 (端部孔距桿端 ) 2.5 (7)孔群中心線與桿件中心線的最大偏差 1.5 徑公差 31.5 栓光桿部分的直徑公差為 30 0.1 部分的首 制件必須經(jīng)檢驗合格，確認(rèn)無誤后，方可批量生產(chǎn)。 3、焊條選用： 母材采用 條， 母材采用 條。 4、銷座等主要受力部件，必須保證其焊接質(zhì)量，焊后按技術(shù)要求進(jìn)行探傷或做張拉實驗。 5、各部件隨時加工，隨時組裝，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。 6、掛籃出廠需進(jìn)行出廠實驗。 桁架連接計算 主桁桿件的連接計算不計彎矩影響，只考慮軸向力的影響，如圖： 35 圖 5桁結(jié)構(gòu)圖 圖 5桁軸力云圖 在此處，主桁桿件的連接都是用的節(jié)點板和螺栓連接的，需要驗算螺栓數(shù)量是否達(dá)到要求。經(jīng)過 算分析得出，主桁桿件的最大軸力為 設(shè)計中，采用的是 普通螺栓，計算其抗剪承載力。 單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值： 2 (5式中 d螺栓公稱直徑； 36 螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值； 個螺栓的剪切面數(shù)。式中按算。 2 =1 32 10140422 =個螺栓承壓承載力設(shè)計值： (5式中 d螺栓公稱直徑； 栓的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值； t 在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度，節(jié)點板厚度 10桁桿件厚度 8t 取 8 =22 8 305 103- =個抗剪普通螺栓的承載力設(shè)計值按其抗剪承載力設(shè)計值和承壓承載力設(shè)計值的較小值采用，即 ),m m in =件一側(cè)所需的螺栓數(shù)量： N=此，每一側(cè)需要螺栓數(shù)最多為 10 個，而設(shè)計中的螺栓數(shù)達(dá)到了 16 個，所以螺栓數(shù)目足夠。 銷座計算 每個銷座承受 33t 荷載，材料 許應(yīng)力 w=210 =200 =120 =300 垂向需要凈面積： 24 033 2可 ) 端頭凈面積： 1 6 5 02 7 6 022069 再考慮到補(bǔ)強(qiáng)板說明安全。 承壓計算： 9622)1220( (滿足計算要求 ) 道和滑道連接板上的抗剪螺栓計算 由計算可知，在掛籃前移時后錨的上拔力為 144按一個墊梁連接板作用， 37 其上的螺栓數(shù)量為 6 個，螺栓直徑 20效截面面積 314抗剪能力為： 4 08563 1 4 F 籃走形計算 籃主桁以及下導(dǎo)梁的縱向移動 圖 5力圖 從計算數(shù)據(jù)中可以得出，后端反扣的最大拉力為 單片主桁向前頂推的頂推力為： F=此，采用 10t 的液壓千斤頂進(jìn)行頂推， 滑道梁采用 20 的圓鋼進(jìn)行錨固，可提供的錨固反力為 走行時穩(wěn)定系數(shù)為： K=2 滿足要求。 導(dǎo)梁和內(nèi)導(dǎo)梁在走形時受力計算 外導(dǎo)梁： 從設(shè)計尺寸中得出 ,每片側(cè)模架重量是 4模板總重量是 導(dǎo)梁單個支承點所受力 ）（F ，底模板總重量 籃構(gòu)架總重量 導(dǎo)梁受底籃的力 ）（F 。 38 圖 5導(dǎo)梁走形受力圖 圖 5導(dǎo)梁走形變形圖 從計算結(jié)果來看，撓度為 ，滿足要求。 內(nèi)導(dǎo)梁： 從設(shè)計尺寸中得出，每片內(nèi)模架重量是 模板總重量是 導(dǎo)梁單個支承點所受力 （F 圖 5導(dǎo)梁走形受力圖 39 圖 5導(dǎo)梁走形變形圖 從模型計算結(jié)果來看，撓度變形為 ，滿足設(shè)計要求。 籃下橫梁、底模以及側(cè)模系統(tǒng)在下導(dǎo)梁上滑移 走行裝置由軌道、鋼 (木 )枕、前后支座、手動葫蘆或 斤頂?shù)冉M成。軌道由 2 20 鋼板栓接而成。豎向預(yù)應(yīng)力筋用連接器接長后，通過錨軌扁擔(dān)將軌道錨固。軌道根據(jù)梁段不同分 2m 兩種。 前后支座各兩個，前支座支承在軌道頂面，走行時下墊 20 圓鋼 筋。后支座以后鉤板的形式沿軌道下緣滾動，不需要加設(shè)平衡重， 4 個手動葫蘆或 2 臺 000千斤頂牽引前支座，使整個掛籃向前移動。 移到設(shè)計位置 前支座處壓力很大，因此，在支座下的墊枕一定按設(shè)計數(shù)量墊夠，并空出預(yù)留孔的位置。后支座拉力很大，因此，軌道與豎向預(yù)應(yīng)力筋的聯(lián)結(jié)一定要牢固可靠。 固 掛籃在灌注混凝土?xí)r，后端利用 12 根 32 精軋螺紋鋼錨固在滑行軌道上，軌道錨固在已成梁段的豎向預(yù)應(yīng)力筋上，在錨固時，利用千斤頂將后支座反扣裝置脫離軌道 2 厘米，然后錨固。 40 第 6 章 結(jié)論 計總結(jié) 本文所設(shè)計的連續(xù)梁橋懸臂施工掛籃以 60m+2 64m+60m 的三跨連續(xù)梁為工程背景，設(shè)計過程遵循 “根據(jù)橋梁施工圖及相關(guān)規(guī)范初擬結(jié)構(gòu)布置形式及相應(yīng)尺寸 荷載計算 建模計算分析或簡單手算 根據(jù)計算結(jié)果對所擬定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改、完善 再次檢算 ”的設(shè)計思路，經(jīng)過多次試算，確定最終的設(shè)計方案，并且所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性方面全都滿足了規(guī)范要求，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度運用比較充分，滿足了安全、經(jīng)濟(jì)、適用以及拆裝方便的設(shè)計原則，初步達(dá)到了設(shè)計目的。 通過上述設(shè)計計算過程，我們可以知道，在設(shè)計過程中，參照設(shè)計規(guī)范確定相 關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)，既可以滿足設(shè)計使用的要求也可降低工作量，減小設(shè)計難度，因此，對于不能直接確定的數(shù)據(jù)，要嚴(yán)格按照相關(guān)的設(shè)計規(guī)范取值；既定的設(shè)計流程是前人工作經(jīng)驗和智慧的結(jié)晶，按照既定的流程去設(shè)計，可以確定整體的設(shè)計框架，進(jìn)一步在里面填充內(nèi)容，不但思路清晰而且文章結(jié)構(gòu)規(guī)整，符合要求，有助于提升文章檔次。 籃設(shè)計中存在的問題及其反思 掛籃的計算模型本身是模擬計算，雖然可以通過軟件近似模擬，且都能滿足工程要求，但是距實際結(jié)構(gòu)的受力還是有一些差距，在以后的學(xué)習(xí)工作中應(yīng)該注重模型的建立要接近真實的受力情況，并且要 嘗試通過多種方式建立不同的計算模型來驗證同一結(jié)果，不但要保證計算的準(zhǔn)確性，還要總結(jié)出相關(guān)模型各自的優(yōu)劣，便于以后直接確立正確的計算模型。 在進(jìn)行掛籃設(shè)計時，可以按各部分的受力以及掛籃的傳力過