回箐沟特大桥挂篮设计说明书知识交流.docx

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回箐沟特大桥挂篮设计说明书知识交流

设计说明

1、工程概况

西攀路回箐沟特大桥主桥为95m+170m+95预应力混凝土连续刚构桥，其箱梁采用直腹板的单箱单室结构。

箱梁顶面宽度为22.5m,底面宽度为13.0m,两侧翼缘悬臂长4.75m。

梁高由根部10.5m按1.5次抛物线变化至3.5m。

箱梁顶板除0号块两横隔板间厚0.5m外，其余厚30cm箱梁底板0号块两隔板间厚1.5m，其余厚度按2.2次抛物线由1.2m变化至0.36m。

腹板厚度分1.2m、0.75m、0.65m、0.55m四个梯度变化。

箱梁设计为纵向、横向和竖向预应力体系。

在主墩处箱梁设两道2.5m厚横隔板，在边跨端部各设一道1.2m厚横隔板。

主桥箱梁采用挂篮悬臂浇注，先在托架上浇注0号块，然后在0号块上拼装挂篮。

一个主墩上采用一对挂篮对称浇注。

箱梁1#~30#段均为挂篮悬浇，31#段为合拢段，32#段为边跨支架现浇段。

悬浇长度分2.2m、2.5m和3n三种规格，其最大重量分别为2297KN（1#块）、2136KN（11#块）和2033KN（21#块）。

本桥箱梁悬浇采用后支点挂篮施工。

挂篮采用现有成套设备——公司自行设计的菱形桁架式挂篮，该挂篮设计浇注混凝土重量为3000KN在国道317（213线）都汶路E合同段庙子坪岷江大桥改制加工、使用。

为了保证该挂篮在回箐沟特大桥箱梁悬浇中安全、可靠、方便的投入使用，现特根据回箐沟特大桥的实际情况，对挂篮进行了适当修改，并全部进行了重新设计和验算。

现将计算结果和设计图纸等编制成文件，以供审查、加工、安装和使用。

2、设计依据

本挂篮主要依据下列文件、标准及规范进行设计：

――《国道108线西攀路C11合同段回箐沟特大桥》设计图纸

——《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）

――《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

——《钢结构设计规范》（GBJ17-88）

——《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）

——《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）

3、挂篮的构造及特点

本挂篮高4m前端悬臂长6m后端锚固长5.5m，能适应大多数桥梁，如连续刚构桥、斜拉桥等悬臂浇注的需要。

它吸收了国内外各类挂篮结构的优点，挂篮的主要杆件、前支点、后锚点都采用销接，受力明确，不产生弯矩，安装、运输都十分方便。

3.1、承重桁架系统

为了使挂篮具有较好的通用性，适应不同的桥梁使用，本挂篮主要构件分为标准构件和非标准构件。

本挂篮主要的承重构件是由两片菱形桁架组成标准构件，每片桁架由五根受力杆件销结而成。

两片桁架之间间距为1235cm用前、后横梁连接，同时前、后横梁又作为吊杆的支点。

五根主要受力杆件均用14〜20m厚的16Mr钢板焊接组拼成250X250mr的闭合矩形截面，使其具有承载力强，抗扭性能好的特点。

设计了后锚点、前支点、上结点和前结点等四个主要结点，将五根杆件联为整体。

杆件与节点板的连接方式为销结，使杆件受力明确，

安装、拆卸也非常方便。

前、后上横梁设计为非标准构件，每座桥在使用本挂篮时，需根据该桥箱梁截面的宽度重新设计。

前、后上横梁采用16＃和20＃

普通槽钢加工。

由于本桥较宽，为保证前、后上横梁的稳定，在其上下弦杆的水平面上，设置上、下平联。

上、下平联由单根/125X125X10的

角钢构成，通过节点板与前、后上横梁焊接。

3.2、后锚系统

承重桁架片的锚固系统，在浇注混凝土时，用后锚杆穿过预留孔，上端与挂篮后锚点连接，下端与混凝土箱梁顶板连接。

后锚杆

用材质为40CrNiM0的低合金钢锻件加工而成，直径为70mm

3.3、底篮和吊带系统

在前、后底横梁上布设136工字钢，作为浇注混凝土的底篮。

前、后底横梁采用钢板加工的矩型横梁，梁高50cm采用12mr钢板,梁宽25cm采用22m钢板。

前、后底横梁上设置连接点，通过钢销与吊带连接。

底篮的锚固系统，是通过吊带完成的。

后下横梁的锚固，是用吊带的下端与后下横梁销接，上端穿过主梁底板和顶板的混凝土预留孔，锚固于底板和顶板上。

前下横梁的锚固，是用吊带的下端与前下横梁销接，上端直接与挂篮的前上横梁连接。

采用液压千斤顶来调节前、后底横梁的高度，以实现准确的立模标高。

主吊带采用16M钢板加工成标准节，然后用钢销连接到需要的长度，畐U吊带采用©32精轧螺纹钢筋。

3.4、行走系统

轨道用钢板加工成工字形截面，挂篮行走时，在后锚点上，用特制小轮反挂于行走轨道的上翼缘板，用两台60t液压千斤顶驱动挂篮前移。

行走轨道的固定，是通过预留孔安装反压梁进行固定。

3.5、模板系统

模板系统由内、外模板、滑梁及模板固定装置组成，均采用大块钢模。

浇注混凝土时，模板由内外滑梁支撑，而内外滑梁的锚固，则通过吊带一端锚固于混凝土箱梁的顶板，一端锚固于挂篮前上横梁。

内外模板侧模间由对拉螺杆承受浇注混凝土时的侧向压力。

挂篮移动时，外模由外模滑梁支托随同挂篮前移，内模滑梁同时被拉出。

然后在适当的时候将内模顺着内模滑梁拉出。

4、受力计算

4.1、设计荷载

本挂篮设计考虑如下荷载：

•混凝土荷载

•挂篮自重

挂篮自重=挂篮重+模板重=100+40=140t

•人群及施工荷载

按《公路桥涵设计通用规范》，取1.5Kn/m2。

•风荷载

按《公路桥涵设计通用规范》，计算纵桥向风力，用公式：

W=K1K2K3K4W0

进行计算。

4.2、计算工况分别计算以下四个控制工况：

工况1:

1#块件（长2.2m）的浇注。

工况2:

11#块件（长2.5m）的浇注。

工况3:

21#块件（长3m）的浇注。

工况4:

挂篮行走。

4.3、结构计算

根据挂篮的设计图纸，建立空间模型，将各工况的荷数载加到挂篮的相应部位，用结构分析程序SP2000进行电算。

4.3.1、浇注混凝土时的计算为了符合施工实际情况，把其它荷载与混凝土荷载的重心联系起来，以实现准确地加载，在实际计算中，将挂篮、模板等其他荷载以混凝土重量为基数再乘以系数作总荷载，加到挂篮相应部位进行计算。

系数偏安全地取1.5，其组成情况约为:

挂篮主体结构重量取系数1.25,模板重量取系数1.15，人群和风荷载取系数1.1。

例如，21#块混凝土净重2032.576KN,乘以1.5系数，挂篮计算总荷载为：

P总=混凝土重2032.576+其它荷载1016.288=3048.864kN

各工况控制节段的混凝土荷载和计算总荷载如下表所示:

各控制节段重量表

节段号

节段长

（m

底板

腹板

顶板

翼缘板

合计

体积m3

重量KN

乘1.5系数

1#块件

34.634

29.659

13.2

10.835

88.328

900.484

771.134

343.2

281.71

2296.568

1350.726

1156.761

514.8

422.565

3444.852

11#块件

2.5

31.501

22.962

15.375

12.313

82.151

819.026

597.012

399.75

320.138

2135.926

1228.539

895.518

599.625

480.207

3203.889

21井块件

27.708

17.203

18.49

14.775

78.176

720.408

447.278

480.74

384.15

2032.576

1080.612

670.9171

721.11

576.225

3048.864

对各工况分别进行计算，然后对结果进行分析比较。

计算结果表明，浇注混凝土时以工况3和工况1受力最大，为控制阶段。

以

F列出了工况3的计算图示和各工况的计算结果，从下列表格可以看出，计算全部通过。

挂篮模型图挂篮加载图

挂篮主要结构受力表

工况1:

杆件名称

轴力

（KN

弯矩

（KN-cm）

应力

（KN/cm）

许用应力

（KN/cm）

备注

1#主杆

852.68

4.71

[20.0]

25X25矩

2#主杆

-688.28

4.33

[20.0]

形截面，

3#主杆

-697.72

3.79

[20.0]

16Mn钢板,

4#主杆

-733.12

4.62

[20.0]

单根杆件。

5#主杆

718.57

4.53

[20.0]

主杆销子

5.43

[12.5]

45#钢

主杆孔壁

9.69

[30.0]

吊带（短）

266.96

8.56

[20.0]

16Mn

吊带（长）

209.02

6.70

[20.0]

钢板

吊带销子

6.76

[12.5]

45#钢

吊带孔壁

13.26

[30.0]

杆件名称

轴力

（KN

弯矩

（KN-cm）

应力

（KN/cm）

许用应力

（KN/cm）

备注

吊带分配梁

-7153.39

3.89

[14.5]

36b工字钢

前上横梁［20

-1489.50

3.90

[14.5]

前上横梁［16

297.80

5.92

[14.5]

后上横梁［20

541.16

1.42

[14.5]

后上横梁［16

-7.63

0.15

[14.5]

前下横梁

-21129.08

6.46

[21.0]

16Mn钢板，

矩形截面

后下横梁

21128.44

6.46

[21.0]

顶板滑梁

9812.33

5.26

[14.5]

翼缘板滑梁

7691.86

5.66

[14.5]

腹板纵梁

7682.27

8.34

[14.5]

36b工字钢

底板纵梁

8814.09

9.57

[14.5]

后锚点反力

-503.31

10.02

[46.5]

后横梁支点反力

474.04

7.90

[20.0]

后锚固吊带

前支点反力

962.17

杆件名称

轴力

（KN

弯矩

（KN-cm）

应力

（KN/cm）

许用应力

（KN/cm）

备注

1#主杆

944.62

5.22

[20.0]

25X25矩

2#主杆

-762.49

4.80

[20.0]

形截面，

3#主杆

-772.95

4.20

[20.0]

16Mn钢板,

4#主杆

-812.16

5.12

[20.0]

单根杆件。

5#主杆

796.04

5.01

[20.0]

主杆销子

944.62

6.02

[12.5]

45#钢，剪切

主杆孔壁

944.62

10.74

[30.0]

吊带（短）

279.80

8.97

[20.0]

16Mn

吊带（长）

206.67

6.62

[20.0]

钢板

吊带销子

279.80

4.98

[12.5]

45#钢，剪切

吊带孔壁

279.80

7.52

[30.0]

吊带分配梁

-7424.17

4.03

[14.5]

36b工字钢

杆件名称

轴力

（KN

弯矩

（KN-cm）

应力

（KN/cm）

许用应力

（KN/cm）

备注

前上横梁［20

-1628.12

4.25

[14.5]

前上横梁［16

252.20

5.01

[14.5]

后上横梁［20

599.65

1.57

[14.5]

后上横梁［16

-8.46

0.17

[14.5]

前下横梁

-18210.13

5.56

[21.0]

16Mn钢板，

后下横梁

17296.00

5.29

[21.0]

矩形截面

顶板滑梁

13281.35

7.12

[14.5]

双40#

翼缘板滑梁

10409.14

5.59

[14.5]

槽钢

腹板纵梁

7739.72

8.40

[14.5]

36b工字钢

底板纵梁

7550.05

8.20

[14.5]

后锚点反力

-557.56

11.10

[46.5]

后横梁支点反力

359.46

5.99

[20.0]

后锚固吊带

前支点反力

1065.91

杆件名称

轴力

（KN

弯矩

（KN-cm）

应力

（KN/cm）

许用应力

（KN/cm）

备注

1#主杆

1226.57

6.78

[20.0]

25X25矩

2#主杆

-990.09

6.24

[20.0]

形截面，

3#主杆

-1003.66

5.46

[20.0]

16Mn钢板,

4#主杆

-1054.64

6.64

[20.0]

单根杆件。

5#主杆

1033.66

6.51

[20.0]

主杆销子

1226.57

7.81

[12.5]

45#钢

主杆孔壁

1226.57

13.94

[30.0]

吊带（短）

341.33

10.94

[20.0]

16Mn

吊带（长）

239.95

7.69

[20.0]

钢板

吊带销子

341.33

6.04

[12.5]

45#钢

吊带孔壁

341.33

8.89

[30.0]

吊带分配梁

-8782.50

4.77

[14.5]

36b工字钢

杆件名称

轴力

（KN

弯矩

（KN-cm）

应力

（KN/cm）

许用应力

（KN/cm）

备注

前上横梁［20

-1751.42

4.57

[14.5]

前上横梁［16

412.79

8.21

[14.5]

后上横梁［20

779.53

2.04

[14.5]

后上横梁［16

-11.01

0.22

[14.5]

前下横梁

-20199.51

6.17

[21.0]

16Mn钢板，

矩形截面

后下横梁

12029.49

3.67

[21.0]

顶板滑梁

17429.03

9.35

[14.5]

翼缘板滑梁

12177.71

6.53

[14.5]

腹板纵梁

6476.82

7.04

[14.5]

36#工字

钢

底板纵梁

6335.88

6.88

[14.5]

后锚点反力

-724.01

14.41

[46.5]

后横梁支点反力

249.67

4.16

后锚固吊带

前支点反力

1384.03

挂篮主要结点扰度表（cm）

结点号

备注

工况1

1.07

1.80

1.44

A—前结点

工况2

1.19

1.88

1.57

B—下横梁中点

工况3

1.54

2.34

2.00

C—腹板吊带中点

注：

上表为弹性变形，施工时另外考虑非弹性变形

432、挂篮行走时的计算

挂篮行走时，在后锚点处用特制小轮反挂于行走轨道的上翼缘板，用千斤顶驱动前进。

挂篮的前下横梁仍由吊带支撑，后下横梁则钢丝绳滑车组支撑。

滑车组固定端固定在后上横梁的端部。

因此，挂篮行走时的计算，仅需验算钢轨、特制小轮及拉杆、钢丝绳的强度即可。

计算荷载，取（挂篮自重+模板重）X1.2冲击系数

433、挂篮的倾覆验算

1417KN

433.1、挂篮浇注状态

以工况3计算，此时前端承受混凝土荷载，前吊带竖向力合计为

总倾覆力矩为：

M倾=1417X600=850200KN.cm

M抗倾=8X12.56X65X550=3592160KN.cm

抗倾覆安全系数

K=M抗倾/M倾=3592160/850200=4.23

4.3.3.2、挂篮行走状态

以工况4计算，此时挂篮前端承受底篮重量，前支点竖向力合计为350KN，

总倾覆力矩为:

M倾=350X600X1.2=252000KN.cm

行走小车极限承载力按4X600KN计：

M抗倾=4X600X（550+50）=1440000KN.cm

抗倾覆安全系数

K=M抗倾/M倾=1440000/252000=5.7

5、挂篮的加工、安装

本挂篮主体部分全部完好，可以直接使用。

前、后上横梁采用20#和16#槽钢加工。

吊带采用16Mn钢板加工。

由于本挂篮承受

荷载大，并长时间反复使用，故要求以上加工件应在有能力的厂家加工。

应严格按照图纸要求，控制加工精度，控制焊接质量。

挂篮拼装时，必需利用塔吊配合进行。

拼装的顺序是：

轨道一前支点-后锚点-2#杆件一1#杆件-3#杆件一上结点-后锚杆锚固一4#杆件一5#杆件一前结点一后上横梁一前上横梁f吊带f前下横梁f后下横梁f底纵梁。

特别要注意，由于各杆件是销接的，在拼装过程中容易转动倒下伤人，应采取措施临时稳固。

4＃、5#杆件为悬臂端，在拼装时一

定要将后锚点可靠锚固，避免结构倾覆。

挂篮拼装完成后，必须按图纸认真检查，特别是各个结点、销子、螺栓、锚杆的连接情况，保证稳妥可靠。

拼装完成后，应按挂篮的设计荷载进行试压，并观测各控制点扰度。

在挂篮整个使用过程中，每移动一次，都要进行全面检查，确保万无一失。

挂篮所使用的预留孔，必须按图准确埋设，并保持孔道垂直，避免锚杆出现斜置现象。

挂篮行走时，轨道一定要牢牢固定在箱梁顶面。

固定的方法是利用箱梁腹板的竖向精轧螺纹钢筋，用连接套接长，双25#槽钢组

合成短横梁，将轨道压稳。

行走时，一个挂篮需设三道压梁。

行走以液压千斤顶驱动，一台挂篮配两台60t千斤顶。

在行走船与轨道

表面之间涂抹黄油，减少摩擦。

本桥主吊带采用了钢板吊带，翼缘板、顶板处的副吊带采用了精轧螺纹钢筋，施工时要求对所有的精轧螺纹钢筋要特别加以保护，不得碰撞、搭铁；凡用连接套的地方，必须用红油漆作好标记，以保证锚固长度相等。

使用千斤顶的地方都设计了双螺帽，上螺帽作顶升用，下螺帽作承重用。

顶升后一定要将下螺帽拧紧。

挂篮拆除后，所有配件应妥善保管，作为设备在下一个桥上使用。

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