某长江大桥斜拉桥方案挂篮施工设计说明25页Word下载.docx

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前/后锚杆组CFL–QW-00

标高调节机构CFL-BG-00

模板系统

（一）CFL-MB-00（1/2）

模板系统

（二）CFL-MB-00（2/2）

1.工程概述

李渡长江大桥斜拉桥为双塔双索面斜拉桥，全长738米，主跨398米，采用对称三跨布置，即170+398+170=738米。

桥面宽度25.1米。

主塔采用H型塔，主梁近边墩处边跨因压重需要采用箱形梁，其余均采用预应力混凝土边主梁结构，桥轴线处梁高2.651米，设2%双向横坡。

梁上标准索距7.6米，边跨现浇段索距为3.7米、5.0米。

主梁标准截面尺寸如下：

矩形边主梁宽2.3米，顶板厚0.24米，横梁厚0.3米，标准节段设2道横梁。

在塔根处边主梁宽度加大至3.5米。

边跨箱梁腹板厚2.3米，顶板厚0.28米，底板厚0.4米，横梁厚0.4米。

标准节段及SB15#节段主梁横断面如图一所示：

图一标准节段及SB15#节段断面（单位mm）

2.设计依据

•《xx市xx区xxx长江大桥施工设计》施工图。

•项目设计委托书

•《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

•《钢结构工程施工质量验收规范》（GBJ5005-2001）

•《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）

•《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-87）

•《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）

•《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

•《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

3.设计概要

本挂篮为大型前支点挂篮，设计承载砼重量510吨。

设计将其安全与可靠性放在首要位置，承载平台，牵索系统，锚固系统均给予了充分的安全储备。

为保证施工质量，设计承载平台刚度大，并在适当位置配置锚杆，以减少箱梁纵横向变形及“错台”量；

长大构件分段制作以满足运输及现场拼装的要求；

满足浇筑、移动及调整等使用功能方面的要求。

本挂篮适用于主梁SB2#～SB15#、MB2#～MB25#节段浇筑。

4．总体构造

挂篮由承载平台、牵索系统、行走系统、定位系统、锚固系统、模板系统、操作平台及预埋件系统等组成。

（见图二）

4．1承载平台

承载平台是挂篮的主体结构，由支承悬浇荷载及模板体系的平面刚架和挂腿组成。

平面刚架由二主纵梁、三横梁组成。

两侧主纵梁前端开槽，在主纵梁上设置承力面。

4．2牵索系统

牵索系统的功能是在挂篮悬浇施工时将斜拉索与挂篮连接起来形成前支点；

在悬浇完成后，将斜拉索与挂篮分离，实现索力的转换。

牵索系统由张拉机构及斜拉索组成。

张拉机构中的张拉千斤顶通过撑脚固定在垫块总成上。

垫块总成可沿主纵梁头部导轨上下滑动并锁定，因而前支点空间位置可调整。

4．3行走系统

行走系统实现挂篮空载前移功能，由牵引机构及行走反滚轮组成。

牵引机构由两台YC70X150千斤顶通过两根精轧螺纹钢筋，同步牵引挂腿下部行走滑靴带动挂篮前移，行走滑靴在主梁顶面辅设的滑轨上滑动。

挂篮行走时由行走反滚轮平衡前倾力。

4．4定位系统

定位系统实现挂篮浇筑前的定位，由前锚杆组、止推机构及后支点千斤顶组成。

挂篮由前锚杆组提升到位，放置在主纵梁尾部的后支点千斤顶调整挂篮前端的竖向标高，止推机构承受斜拉索张拉力中的水平分力。

由于挂篮的自重及构造尺寸都较大，再加上本桥主梁断面的构造特点，使得挂篮横桥向定位的调整较困难，因此在挂篮前移时，应尽量保证挂篮整体同步平移，并不断观测，随时纠正挂篮的偏位。

当挂篮前端产生横桥向偏移时，可在挂篮后横梁与桥主梁主肋间设反向顶推予以调整；

当挂篮挂腿中心线处产生横桥向位移时，在挂篮挂腿与桥主肋间加反向顶推。

4．5锚固系统

锚固系统包括8组前锚杆组和4组后锚杆组。

前锚杆组设在主纵梁中部及侧面，其作用是将承载平台承受的施工荷载传递到已浇梁段上，后锚杆组设在主纵梁尾部，其作用是平衡挂篮斜拉索初张拉时产生的后倾力，同时，4组锚杆组亦作为抗风安全锚固点。

4．6模板系统

模板系统由横隔板底模及侧模、主肋侧模及底模、顶板底模、顶模拱架及支架、支撑等组成。

横隔板侧模底部通过铰接与承载平台相连，侧模之间采用对拉螺杆连接，横隔板底模位于承载平台前、中横梁之上。

前端顶模采用可调撑杆支撑在承载平台上，中间顶模采用拱架支撑，拱架通过铰接固定在主纵梁的滑轨上。

在挂篮前移前，松开对拉螺栓，将边箱梁侧模及横隔板侧模放置于拱架及承载平台上，并与顶模一起随拱架下降至横隔板底标高以下。

挂篮前移到位后，再将拱架提升到设计标高位置，立模，浇筑下一节段。

拱架用千斤顶顶升到位，并用销轴定位。

因而可方便地立模、拆模并将模板系统整体移至下一待浇节段。

5.设计特点

本挂篮悬浇节段长度7.6m，现浇桥面宽25.1m，悬浇节段砼质量最大510t，其设计上具有如下特点：

a.挂篮整体刚度好，满足了抗倾、抗风稳定性要求。

b.挂篮操作调整方便，平面及标高调整均采用国产通用设备。

c.挂篮的主要组成部分承载平台为平面刚架结构，构造简单，受力明确，构件自重较轻。

d.根据各构件受力特点，采用了不同的结构形式，在保证平台刚度和强度的前提下，减轻了平台的质量。

e.挂篮结构主要采用普通型材制作。

f.挂篮结构及部件采用拼装式，可重复利用。

g.模板系统主要由横隔板及边箱梁底模及侧模、顶板底模及模架支撑等组成。

大部分采用大模板结构，提高砼外观质量，同时有效的控制桥形缩短施工周期。

h.中部顶板底模采用拱架支撑，随拱架在挂篮前移前下放至大桥横隔板以下，挂篮前移到位后再将拱架提升至设计标高位置，便于立模，拆模，模板整体移至下一待浇节段。

6.设计计算

6.1设计荷载

•砼荷载箱梁标准节段质量为420t，SB15#节段质量为510t。

•挂篮系统自重

•人群及施工荷载取1.5kN/m2

•风荷载

6.2计算工况

工况Ⅰ：

挂篮受水平力牵引前移，风垂直向下（风速13.6m/s），计算挂篮行走状态的受力。

工况Ⅱ：

挂篮行走至新浇梁段最外沿，风垂直向上（风速27.9m/s），计算挂篮行走状态的稳定性。

工况Ⅲ：

挂篮位于MB25#节段并定位，设定初张拉索力值为1725kN（单索），水平角度24.0297°

，风垂直向上（风速13.6m/s），计算挂篮稳定性。

工况Ⅳ：

MB2#节段，砼浇筑但未凝固，风垂直向下（风速13.6m/s），设定索力为1450kN（单索），水平角度71.1006°

，计算挂篮工作状态的受力与变形。

工况Ⅴ：

挂篮位于MB25#节段，砼浇筑但未凝固，风垂直向下（风速13.6m/s），设定索力为3450kN（单索），水平角度24.0297°

工况Ⅵ：

挂篮行走至SB15#节段，砼浇筑但未凝固，风垂直向下（风速13.6m/s），设定索力为2750kN（单索），水平角度31.9391°

6.3材料性质

6.3.1材料特性

•钢的材料特性：

弹性模量E=2.1×

105MPa

泊松比μ＝0.3

密度ρ＝7850kg/m3

6.3.2容许应力

Q235-A：

[σ]＝170MPa[τ]=100MPa

40Cr：

d>

100mm[σ]＝350MPa

d<

100mm[σ]＝385MPa

6.3.3几何特性挂篮重心距挂篮尾端9.7529米。

6.4计算模型及结果

挂篮整体结构为一弹性支承空间刚架，通过简化构件计算，确定构件截面尺度及性质（本计算过程略），拼合成整体结构用ANSYS电算进行优化设计。

6.4.1拱架计算

计算工况：

工况Ⅳ。

6.4.1.1工况Ⅳ计算

拱架计算模型及结果见图三、四所示。

图三拱架计算模型

图四拱架计算计算变形图

•支座反力：

水平力

竖向力

6.4.1.2计算结果汇总

各杆件内力计算结果如下（取各最不利构件内力值）：

部位

最大正应力（MPa）

最小正应力（MPa）

最大轴应力（MPa）

最大弯应力（MPa）

拱圈

-42.5

-68.3

-25.9

梁

30.4

-36.6

-8.5

30.1

撑杆

/

-15.4

6.4.2挂篮整体计算

6.4.2.1工况I

•计算荷载：

挂篮系统自重

•风荷载风速13.6m/s

•电算模型见图五

图五工况Ⅰ系统整体计算模型

•系统应力分布见图六，最大应力120MPa（挂腿处）

图六工况Ⅰ系统各断面应力分布图

•系统整体变形见图七，系统整体变形49mm

图七工况Ⅰ系统整体变形图

各部件内力计算结果如下（取各最不利构件内力值）：

主纵梁

前横梁

中横梁

后横梁

挂腿

综合应力（MPa）

52.7

40.8

43.4

30.5

120

•约束反力：

挂腿处1611kN↑行走反滚轮358kN↓

6.4.2.2工况

混凝土荷载4200kN

人群及施工荷载1.5kN/m2

挂篮系统自重

风荷载风速13.6m/s

索力1450kN（单索），水平角度71.1006°

•电算模型见图八

图八工况

系统整体计算模型

•系统应力分布图见图九，系统最大应力86.4MPa。

图九工况

系统各断面应力分布图

•系统整体变形见图十，变形量45.5mm。

图十工况

系统变形图

62.7

86.4

86.0

46.3

止推机构268kN←前锚杆组1440kN↑

标高调节机构598kN↓

6.4.2.3工况

索力3450kN（单索），水平角度24.0297°

•电算模型见图十一

图十一工况

•系统应力分布图见图十二，最大应力143MPa。

图十二工况

系统应力分布图

•系统整体变形见图十三，变形量29mm。

图十三工况

系统整体变形图

143

44.3

止推机构2950kN←前锚杆组810kN↑

后锚杆组220kN↓

6.4.2.4工况

混凝土荷载5100kN

索力2750kN（单索）