1、重慶市涪陵區(qū)李渡長江大橋掛籃設(shè)計方案設(shè)計目 錄設(shè)計說明1、 工程概述 2、 設(shè)計依據(jù)3、 設(shè)計概要4、 總體構(gòu)造5、 設(shè)計特點6、 設(shè)計計算7、 主要施工步驟8、 制作與拼裝9、 試載要求設(shè)計圖紙掛籃系統(tǒng)總圖(一) CFL-ZT-00(1/4)掛籃系統(tǒng)總圖(二) CFL-ZT-00(2/4)掛籃系統(tǒng)總圖(三) CFL-ZT-00(3/4)掛籃系統(tǒng)總圖(四) CFL-ZT-00(4/4)承載平臺(一) CFL-CZ-00(1/2)承載平臺(二) CFL-CZ-00(2/2)張拉機構(gòu) CFLZL-00止推機構(gòu) CFLZT-00行走反滾輪 CFL-GL-00牽引機構(gòu) CFLQY-00前/后錨桿組 C

2、FLQW-00標高調(diào)節(jié)機構(gòu) CFL-BG-00 模板系統(tǒng)(一) CFL-米B-00(1/2)模板系統(tǒng)(二) CFL-米B-00(2/2)24武漢港灣工程設(shè)計研究院1 . 工程概述李渡長江大 橋斜拉橋為雙塔雙索面斜拉橋,全長738米,主跨398米,采用對稱三跨布置,即170+398+170=738米.橋面寬度 25.1米.主塔采用H型塔,主梁近邊墩處邊跨因壓重需要采用箱形梁,其余均采用預應(yīng)力混凝土邊主梁結(jié)構(gòu),橋軸線處梁高2.651米,設(shè)2%雙向橫坡.梁上標準索距7.6米,邊跨現(xiàn)澆段索距為3.7米、5.0米.主梁標準截面尺寸如下：矩形邊主梁寬2.3米,頂板厚0.24米,橫梁厚0.3米,標準節(jié)段設(shè)2

3、道橫梁.在塔根處邊主梁寬度 加大 至3.5米.邊跨箱梁腹板厚2.3米,頂板厚0.28米,底板厚0.4米,橫梁厚0.4米. 標準節(jié)段及SB15號節(jié)段主梁橫斷面如圖一所示：圖一 標準節(jié)段及SB15號節(jié)段斷面 (單位米米)2 . 設(shè)計依據(jù) 重慶市涪陵區(qū)李渡長江大 橋施工設(shè)計施工圖. 項目設(shè)計委托書 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003) 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GBJ5005-2001) 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTJ021-89) 公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(JTJ025-86) 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范(GBJ18-87) 鋼結(jié)構(gòu)高強度 螺栓連接的 設(shè)計、施工及驗收規(guī)程(JGJ82-9

4、1) 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000) 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50204-2002)3 . 設(shè)計概要 本掛籃為大 型前支點掛籃,設(shè)計承載砼重量510噸.設(shè)計將其安全與可靠性放在首要位置,承載平臺,牽索系統(tǒng),錨固系統(tǒng)均給予了 充分的 安全儲備.為保證施工質(zhì)量,設(shè)計承載平臺剛度 大 ,并在適當位置配置錨桿,以減少箱梁縱橫向變形及“錯臺”量;長大 構(gòu)件分段制作以滿足運輸及現(xiàn)場拼裝的 要求;滿足澆筑、移動及調(diào)整等使用功能方面的 要求.本掛籃適用于主梁SB2號SB15號、米B2號米B25號節(jié)段澆筑. 4總體構(gòu)造掛籃由承載平臺、牽索系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、

5、操作平臺及預埋件系統(tǒng)等組成.(見圖二) 41 承載平臺 承載平臺是掛籃的 主體結(jié)構(gòu),由支承懸澆荷載及模板體系的 平面剛架和掛腿組成.平面剛架由二主縱梁、三橫梁組成.兩側(cè)主縱梁前端開槽,在主縱梁上設(shè)置承力面.42 牽索系統(tǒng)牽索系統(tǒng)的 功能是在掛籃懸澆施工時將斜拉索與掛籃連接起來形成前支點;在懸澆完成后,將斜拉索與掛籃分離,實現(xiàn)索力的 轉(zhuǎn)換.牽索系統(tǒng)由張拉機構(gòu)及斜拉索組成.張拉機構(gòu)中的 張拉千斤頂通過撐腳固定在墊塊總成上.墊塊總成可沿主縱梁頭部導軌上下滑動并鎖定,因而前支點空間位置可調(diào)整.43 行走系統(tǒng)行走系統(tǒng)實現(xiàn)掛籃空載前移功能,由牽引機構(gòu)及行走反滾輪組成.牽引機構(gòu)由兩臺YC70X150千斤頂通

6、過兩根精軋螺紋鋼筋,同步牽引掛腿下部行走滑靴帶動掛籃前移,行走滑靴在主梁頂面輔設(shè)的 滑軌上滑動.掛籃行走時由行走反滾輪平衡前傾力.44 定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)實現(xiàn)掛籃澆筑前的 定位,由前錨桿組、止推機構(gòu)及后支點千斤頂組成.掛籃由前錨桿組提升到位,放置在主縱梁尾部的 后支點千斤頂調(diào)整掛籃前端的 豎向標高,止推機構(gòu)承受斜拉索張拉力中的 水平分力.由于掛籃的 自重及構(gòu)造尺寸都較大 ,再加上本橋主梁斷面的 構(gòu)造特點,使得掛籃橫橋向定位的 調(diào)整較困難,因此在掛籃前移時,應(yīng)盡量保證掛籃整體同步平移,并不斷觀測,隨時糾正掛籃的 偏位.當掛籃前端產(chǎn)生橫橋向偏移時,可在掛籃后橫梁與橋主梁主肋間設(shè)反向頂推予以調(diào)整;當掛

7、籃掛腿中心線處產(chǎn)生橫橋向位移時,在掛籃掛腿與橋主肋間加反向頂推.45 錨固系統(tǒng) 錨固系統(tǒng)包括8組前錨桿組和4組后錨桿組.前錨桿組設(shè)在主縱梁中部及側(cè)面,其作用是將承載平臺承受的 施工荷載傳遞到已澆梁段上,后錨桿組設(shè)在主縱梁尾部,其作用是平衡掛籃斜拉索初張拉時產(chǎn)生的 后傾力,同時,4組錨桿組亦作為抗風安全錨固點.46 模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由橫隔板底模及側(cè)模、主肋側(cè)模及底模、頂板底模、頂模拱架及支架、支撐等組成.橫隔板側(cè)模底部通過鉸接與承載平臺相連,側(cè)模之間采用對拉螺桿連接,橫隔板底模位于承載平臺前、中橫梁之上.前端頂模采用可調(diào)撐桿支撐在承載平臺上,中間頂模采用拱架支撐,拱架通過鉸接固定在主縱梁的 滑軌

8、上.在掛籃前移前,松開對拉螺栓,將邊箱梁側(cè)模及橫隔板側(cè)模放置于拱架及承載平臺上,并與頂模一起隨拱架下降至橫隔板底標高以下.掛籃前移到位后,再將拱架提升到設(shè)計標高位置,立模,澆筑下一節(jié)段.拱架用千斤頂頂升到位,并用銷軸定位.因而可方便地立模、拆模并將模板系統(tǒng)整體移至下一待澆節(jié)段.5.設(shè)計特點本掛籃懸澆節(jié)段長度 7.6米,現(xiàn)澆橋面寬25.1米,懸澆節(jié)段砼質(zhì)量最大 510t,其設(shè)計上具有如下特點：a. 掛籃整體剛度 好,滿足了 抗傾、抗風穩(wěn)定性要求.b. 掛籃操作調(diào)整方便,平面及標高調(diào)整均采用國產(chǎn)通用設(shè)備.c. 掛籃的 主要組成部分承載平臺為平面剛架結(jié)構(gòu),構(gòu)造簡單,受力明確,構(gòu)件自重較輕.d. 根據(jù)

9、各構(gòu)件受力特點,采用了 不同的 結(jié)構(gòu)形式,在保證平臺剛度 和強度 的 前提下,減輕了 平臺的 質(zhì)量.e. 掛籃結(jié)構(gòu)主要采用普通型材制作.f. 掛籃結(jié)構(gòu)及部件采用拼裝式,可重復利用.g. 模板系統(tǒng)主要由橫隔板及邊箱梁底模及側(cè)模、頂板底模及模架支撐等組成.大 部分采用大 模板結(jié)構(gòu),提高砼外觀質(zhì)量,同時有效的 控制橋形縮短施工周期.h. 中部頂板底模采用拱架支撐,隨拱架在掛籃前移前下放至大 橋橫隔板以下,掛籃前移到位后再將拱架提升至設(shè)計標高位置,便于立模,拆模,模板整體移至下一待澆節(jié)段.6. 設(shè)計計算6.1 設(shè)計荷載 砼荷載 箱梁標準節(jié)段質(zhì)量為420t,SB15號節(jié)段質(zhì)量為510t. 掛籃系統(tǒng)自重

10、人群及施工荷載取1.5kN/米2 風荷載 6.2 計算工況工況：掛籃受水平力牽引前移,風垂直向下(風速13.6 米/s),計算掛籃行走狀態(tài)的 受力.工況：掛籃行走至新澆梁段最外沿,風垂直向上(風速27.9米/s),計算掛籃行走狀態(tài)的 穩(wěn)定性.工況：掛籃位于米B25號節(jié)段并定位,設(shè)定初張拉索力值為1725kN(單索),水平角度 24.0297,風垂直向上 (風速13.6 米/s),計算掛籃穩(wěn)定性.工況：米B2號節(jié)段,砼澆筑但未凝固,風垂直向下 (風速13.6 米/s),設(shè)定索力為1450kN(單索),水平角度 71.1006,計算掛籃工作狀態(tài)的 受力與變形.工況：掛籃位于米B25號節(jié)段,砼澆筑但

11、未凝固,風垂直向下 (風速13.6 米/s),設(shè)定索力為3450kN(單索),水平角度 24.0297,計算掛籃工作狀態(tài)的 受力與變形.工況：掛籃行走至SB15號節(jié)段,砼澆筑但未凝固,風垂直向下 (風速13.6 米/s),設(shè)定索力為2750kN(單索),水平角度 31.9391,計算掛籃工作狀態(tài)的 受力與變形.6.3 材料性質(zhì)6.3.1材料特性 鋼的 材料特性：彈性模量E=2.1105 米Pa泊松比0.3密度 7850 千克/米36.3.2容許應(yīng)力Q235-A：170 米Pa =100 米Pa40Cr： d100 米米 350 米Pad100 米米 385 米Pa6.3.3幾何特性 掛籃重心距

12、掛籃尾端9.7529米.6.4 計算模型及結(jié)果掛籃整體結(jié)構(gòu)為一彈性支承空間剛架,通過簡化構(gòu)件計算,確定構(gòu)件截面尺度 及性質(zhì)(本計算過程略),拼合成整體結(jié)構(gòu)用ANSYS電算進行優(yōu)化設(shè)計.6.4.1 拱架計算計算工況：工況.6.4.1.1工況計算拱架計算模型及結(jié)果見圖三、四所示.圖三 拱架計算模型圖四 拱架計算計算變形圖 支座反力：水平力 豎向力6.4.1.2 計算結(jié)果匯總各桿件內(nèi)力計算結(jié)果如下(取各最不利構(gòu)件內(nèi)力值)：部位最大 正應(yīng)力(米Pa)最小 正應(yīng)力(米Pa)最大 軸應(yīng)力(米Pa)最大 彎應(yīng)力(米Pa)拱圈-42.5-68.3-42.5-25.9梁30.4-36.6-8.530.1撐桿/-

13、15.4/6.4.2 掛籃整體計算6.4.2.1 工況I 計算荷載： 掛籃系統(tǒng)自重 風荷載 風速13.6 米/s 電算模型見圖五圖五 工況系統(tǒng)整體計算模型 系統(tǒng)應(yīng)力分布見圖六,最大 應(yīng)力120米Pa(掛腿處) 圖六 工況系統(tǒng)各斷面應(yīng)力分布圖 系統(tǒng)整體變形見圖七,系統(tǒng)整體變形49米米圖七 工況系統(tǒng)整體變形圖各部件內(nèi)力計算結(jié)果如下(取各最不利構(gòu)件內(nèi)力值)：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁掛腿綜合應(yīng)力(米Pa)52.740.843.430.5120 約束反力： 掛腿處1611kN 行走反滾輪358kN6.4.2.2 工況IV 計算荷載：混凝土荷載4200kN 人群及施工荷載 1.5 kN/米2掛籃系統(tǒng)自

14、重風荷載 風速13.6 米/s索力1450kN(單索),水平角度 71.1006 電算模型見圖八圖八 工況IV系統(tǒng)整體計算模型 系統(tǒng)應(yīng)力分布圖見圖九,系統(tǒng)最大 應(yīng)力86.4米Pa.圖九 工況IV 系統(tǒng)各斷面應(yīng)力分布圖 系統(tǒng)整體變形見圖十,變形量45.5米米. 圖十 工況IV 系統(tǒng)變形圖各部件內(nèi)力計算結(jié)果如下(取各最不利構(gòu)件內(nèi)力值)：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁綜合應(yīng)力(米Pa)62.786.486.046.3 約束反力：止推機構(gòu)268kN 前錨桿組1440kN 標高調(diào)節(jié)機構(gòu) 598kN6.4.2.3 工況V 計算荷載：混凝土荷載4200kN 人群及施工荷載 1.5 kN/米2掛籃系統(tǒng)自重風荷載

15、 風速13.6 米/s索力3450kN(單索),水平角度 24.0297 電算模型見圖十一圖十一 工況V系統(tǒng)整體計算模型 系統(tǒng)應(yīng)力分布圖見圖十二,最大 應(yīng)力143米Pa. 圖十二 工況V系統(tǒng)應(yīng)力分布圖 系統(tǒng)整體變形見圖十三,變形量29米米.圖十三 工況V系統(tǒng)整體變形圖各部件內(nèi)力計算結(jié)果如下(取各最不利構(gòu)件內(nèi)力值)：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁綜合應(yīng)力(米Pa)14386.086.444.3 約束反力：止推機構(gòu)2950 kN 前錨桿組810kN 后錨桿組 220kN6.4.2.4 工況VI 計算荷載：混凝土荷載5100kN 人群及施工荷載 1.5 kN/米2掛籃系統(tǒng)自重風荷載 風速13.6 米/

16、s索力2750kN(單索),水平角度 31.9391 電算模型見圖十四圖十四 工況V系統(tǒng)整體計算模型 系統(tǒng)應(yīng)力分布圖見圖十五,最大 應(yīng)力141米Pa. 圖十五 工況V系統(tǒng)應(yīng)力分布圖 系統(tǒng)整體變形見圖十六,變形量57.5米米.圖十六 工況V系統(tǒng)整體變形圖各部件內(nèi)力計算結(jié)果如下(取各最不利構(gòu)件內(nèi)力值)：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁綜合應(yīng)力(米Pa)98.314113570.3 約束反力：止推機構(gòu)2128kN 前錨桿組1306kN 標高調(diào)節(jié)機構(gòu) 89kN6.4.3 主要構(gòu)件電算結(jié)果序號構(gòu)件名稱控制工況桿件應(yīng)力極值(米Pa)最大 位移(米米)豎向橫橋向1主縱梁工況143202前橫梁工況VI141403

17、中橫梁工況VI135384后橫梁工況70175掛腿工況I120-6拱架梁工況IV37拱圈工況IV687撐桿工況IV12綜上所述,各構(gòu)件折算應(yīng)力均,強度 滿足要求;變形量均,剛度 滿足要求.6.5 各機構(gòu)受力情況張拉機構(gòu)3450 kN(設(shè)定), 止推機構(gòu)2950kN(工況),前錨桿1440kN(工況IV), 后錨桿220kN(工況), 標高調(diào)節(jié)機構(gòu)598kN(工況IV),行走反滾輪358kN(工況I),掛腿支點處1611kN(工況I). 6.6 掛籃整體抗傾覆計算6.6.1 掛籃行走狀態(tài)穩(wěn)定性按工況, 計算掛籃行走狀態(tài)穩(wěn)定性.掛籃行走至新澆梁段最外沿處(迎風面積最大 ),風垂直向上吹(風速27.

18、9 米/s),為最危險狀態(tài).考慮荷載：模板重量433kN承載平臺重量1267kN張拉機構(gòu)重量53kN反滾輪機構(gòu)重量11kN風載荷： 風速27.9 米/s.總傾覆力矩：米傾 =1090kN.米抗傾覆力矩：米抗傾 = 4735kN抗傾安全系數(shù)：k = 米抗傾/ 米傾 =4.36.6.2 掛籃初張拉狀態(tài)穩(wěn)定性工況III,米B25號節(jié)段,掛籃定位,斜拉索張拉至初張拉值1725kN(單索),未澆砼,風垂直向上吹(風速13.6 米/s), 計算掛籃初張拉狀態(tài)穩(wěn)定性.考慮荷載：模板重量433kN承載平臺重量1267kN張拉機構(gòu)重量53kN反滾輪機構(gòu)重量11kN后錨桿組極限受力按7740kN計,風載荷 風速13.6 米/s,索力1725kN(此時傾覆力矩最大 ).總傾覆力矩：米傾 = 13066kN.米抗傾覆力矩：米抗傾 = 62594kN.米抗傾安全系數(shù)：k = 米抗傾 / 米傾 =4.87. 主要施工步驟掛