11特宽轻型挂篮设计Word文件下载.docx

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悬臂浇筑的设备主要是挂篮，挂篮的性能、指标直接影响到悬臂浇筑施工的安全、浇筑块段的质量、操作人员的劳动强度以及工程成本等。

由于本桥挂篮设计具有以下几个特点：

、重量必须满足桥梁设计者对挂篮重量的限制要求，阿磨江大桥主桥挂篮的限制重量不能超过120吨；

、所施工的块段的横向宽度为22.5米的单箱单室，翼缘板宽度达到5.15米；

、挂篮必须满足能在半径为8000米的平曲线上前移及进行其它工序的施工；

、挂篮施工操作必须简便；

挂篮必须做到结构简单、受力明确、能够满足多种类型悬浇块段施工；

、能够满足重达300吨悬浇块段的施工。

2、挂篮性能指标：

根据挂篮设计任务及特点研制的挂篮具有主桁杆件能够反复拆卸，同时能够满足长度顺桥向长在4.5米以内，横断面宽在22.5米范围内各种悬浇块段的施工。

本挂篮具有以下技术指标：

设计承载能力：

300吨

前端臂长：

5.5米

后端臂长：

6.5米

高度：

4.5米

两片主桁宽度：

11.6米

挂篮本身重量：

95.78吨（包括模板、小型施工用具）

主桁前端最大下挠度：

13.93毫米

行走方式：

千斤顶顶推或用导链牵引

本挂篮（包括模板、小型施工用具）重量/梁段的重量=95.78/300=0.319

3、挂篮总体构造设计：

挂蓝由主桁系统、底篮系统、悬吊系统、后锚系统、模板系统、牵引系统等部分组成。

挂篮总体长度为13.57米，悬臂段长6.07米，简支段长7.50米。

挂篮主要受力构件由两片菱形桁架组成，而每片桁架由五根特制杆件主拼而成。

为了满足阿磨江大桥的施工，两片主桁的宽度有11.6米。

底篮前横梁长为22.20米，梁高1.50米。

底篮后横梁长为24.20米，梁高2.0米。

底篮纵梁计算长度有5.5米。

挂篮总体布置图如下：

4、主桁构造设计：

主桁为菱形桁片，一个挂蓝由两个菱形桁架片通过主桁前、中横梁、上节点横向联系、后节点横向联系连接。

主桁桁架片由5根特制杆件组成，每根主桁杆件由2根槽内加焊20毫米厚钢板的[32a型钢通过10㎜钢板连接组成，是挂蓝主要的承重结构。

挂蓝两片主桁桁架片之间加设了横向联系，以减少负荷后侧向变形，增加整体稳定性。

主桁前横梁采用梁杆构造设计形式，主要作用是前吊带传来的力传递到主桁桁架片上。

主桁前横梁长为14.20米，宽为0.50米，计算梁高为1.50米。

主桁前横梁由两片桁片加工而成，单片桁片上弦为1根I45a型钢，下弦为2根[14a，斜杆及竖杆均为两根[14a。

两桁片通过平联板连接。

主桁前横梁两端的直杆直接从主桁桁架片中穿过，斜杆支撑在工字钢的位置为前吊带安装的位置。

主桁中横梁采用梁杆构造设计形式，主要作用：

在浇筑混凝土时将后吊带传来的力传递到主桁桁架片上；

同时，在挂篮前移时，将底篮重量通过后吊带传到主桁桁架片上。

主桁前横梁长为24.20米，宽为0.60米，计算梁高为1.50米。

主桁中横梁由两片桁片加工而成，单片桁片上弦为1根I32a型钢，下弦为两根[14a，斜杆及竖杆均为两根[14a。

主桁中横梁两端的直杆中心线与主桁桁架片的中心线重合，外端斜杆中心线和工字钢中心线的交点为后吊带悬挂位置。

5、底篮系统构造设计：

底蓝由前横梁、后横梁、纵梁等组成。

底篮前后横梁通过纵梁连接在一起，纵梁与底篮前后横梁的连接采用销接结构，这样混凝土及施工荷载通过纵梁传到底篮前、后横梁的力就比较明确。

（1）底蓝前横梁为桁架梁，由两片桁片加工而成，单片桁片上弦为1根I45a型钢，下弦为两根[14a，斜杆及竖杆均为两根[14a。

底篮前横梁长为22.20米，宽为0.5米，计算梁高为1.50米。

挂篮前横梁构造图如下,在图中D-10为纵梁固定的构件，D-11为前吊带固定的构件。

（2）底蓝后横梁为桁架梁，由两片桁片加工而成，单片桁片上弦为1根I45a型钢，下弦为两根[14a，斜杆及竖杆均为两根[14a。

底篮前横梁长为24.20米，宽为0.5米，计算梁高为2.0米。

挂篮后横梁构造图如下,图中单位以毫米计。

在距底篮后横梁端头0.5米的E-18为固定后吊带的构件；

在距底篮后横梁端头5.6米的E-18为固定箱顶吊带的构件，箱顶吊带中心线与其相对应底篮后横梁竖杆中心线重合；

E-15为固定箱内吊带的构件，箱内吊带中心线与其相对应底篮后横梁竖杆中心线重合。

（3）底蓝纵梁A、B两种，均为桁架梁。

A纵梁上弦为1根I20a，下弦及竖杆、斜杆均为2根[8，梁的设计计算高度为1.0米；

B纵梁上弦为1根I20a，下弦及竖杆、斜杆均为2根[8，梁的设计计算高度为0.7米。

纵梁A主要作用是支撑箱梁肋板、箱梁顶板、翼缘板混凝土的重量，纵梁B主要作用是支撑箱梁底板混凝土的纵梁。

纵梁构造图如下：

6、悬挂系统构造设计：

悬挂系统主要是由吊带及升降动力机械组成，主要作用是升降底篮系统，调整底篮系统标高，使悬臂浇筑的块段顶面高程到达设计要求。

（1）升降动力：

主要采用的动力机械为32吨的螺旋千斤顶。

（2）吊带：

前吊带、后吊带、箱顶后吊带及箱内后吊带均为16Mn钢，箱内后吊带截面为19×

7cm，其吊带孔直径为96毫米；

前吊带截面为16×

4cm，箱顶后吊带及后吊带截面为16×

2cm，三者的吊带孔直径均为71毫米。

7、后锚系统构造设计：

后锚系统由锚固扁担梁、支撑扁担梁、锚杆及千斤顶组成，锚固扁担梁置于主桁后节点板尾部，下端通过锚杆及连接器锚固于竖向预应力筋或预埋钢筋上。

锚杆通过预埋在梁段内的竖向预应力钢筋及原设计竖向预应力钢筋进行锚固。

在浇注混凝土之前，通过后锚梁反力系统使行走小车脱离轨道上翼缘，靠锚杆来平衡浇注混凝土产生的倾覆力矩。

本挂篮设计的后锚系统的锚固扁担梁用I32工字钢加工而成，长1.1米，支撑扁担梁用[25的槽钢加工而成，按长度划分有1.1米、0.9米两种。

当千斤顶的起顶长为1.1米的支撑槽钢时，通过调整锚杆上的螺母使主桁桁架片尾端的标高达到要调整的位置。

每片主桁桁架片有4根锚杆，一个挂篮一共有8根锚杆。

锚杆为φ32的精扎螺纹钢，通过连接器与原有的竖向预应力钢筋或埋设的预应力钢筋连接。

后锚系统构造如下图：

8、行走系统构造设计：

行走系统包括前行走轮、行走小车、轨道。

前行走轮下面放置走棍（φ50mm），通过走棍的滚动使挂蓝前移。

在挂篮行走之前，拆除主桁后锚系统的锚杆，此时，挂篮尾端所受到的上拔力完全由行走小车承担，行走小车的轮子紧贴轨道翼缘。

挂蓝前移时，由手拉葫芦或大行程液压千斤顶牵引前进，并在每片主梁后端设两个10吨限速、限位、止滑葫芦。

行走轨道用I32工字钢加工而成，根据长度划分有2.0米和3.0米两种，安装在轨道固定梁之上。

在挂篮前移时，通过轨道反扣梁平衡行走小车传来的上拔力。

行走小车轮子与轨道腹板有5㎜的距离，同时，为了满足在半径为8000米的平弯块段上的施工，两个行走轨道之间设有一个可以转动的小角度。

行走系统构造示意图如下图。

三、挂篮设计控制计算

1、挂篮设计荷载取值：

为了使挂篮的构造设计达到经济和合理，首先要确定合理的设计荷载，根据相关规范及标准，确定挂篮的设计荷载如下：

混凝土的容重：

26.0KN/m3

混凝土的膨胀系数：

0.05

震捣对模板产生的荷载：

4.0KN/㎡

施工机具及人群荷载：

2.5KN/㎡

挂蓝底模、侧模板、堵头模板的重量按实际确定。

2、计算假设：

为了方便及简化挂篮的设计计算，对挂篮的控制设计做了以下假设：

（1）、所用的材料必须服从虎克定律；

（2）、吊带只承受拉力，不承受弯矩；

（3）、混凝土重量由纵梁均匀承受，再通过重量传到底篮前、后横梁上；

（4）、前横梁系统是由主桁前横梁、底篮前横梁通过吊带连成整体，支点作用在主桁片前端；

（5）、后横梁系统是由主桁中横梁、底篮后横梁通过吊带连成整体，在浇筑混凝土时，支点分别为主桁片立柱、箱内后吊带锚固点及箱顶后吊带锚固点；

（6）、后横梁系统是主桁中横梁、底篮后横梁通过吊带连成整体，在挂篮前移时，支点作用在主桁片立柱；

（7）、主桁计算时，支点分别为前行走轮及后锚梁位置，受到从前横梁、后横梁系统传来的荷载。

3、纵梁控制计算：

纵梁的主要作用是将荷载传递到底篮前、后横梁上，其承受一定范围内混凝土重量。

在最不利荷载作用下,纵梁杆件的应力及最大挠度值：

I20工字钢最大应力：

=64.917Mpa

I20工字钢最小应力：

=-42.107Mpa

[8槽钢最大应力：

=73.369Mpa

[8槽钢最小应力：

=-67.403Mpa

纵梁最大挠度：

4.72㎜（向下）

纵梁的计算简图如下：

4、前横梁系统控制计算：

前横梁系统主要包括底篮前横梁、主桁前横梁以及前吊带组成。

前横梁系统所受到的荷载主要是从纵梁上传来的，验算前横梁系统主要有两种工况，一是浇筑最重悬浇块段，前横梁系统受到从纵梁上传来的荷载值总和达到最大（最不利荷载）时；

二是在挂篮前移时。

两种工况的计算简图如下所示。

在最不利荷载作用下,前横梁系统杆件应力及最大挠度值：

主桁前横梁I45工字钢最大应力：

=29.381Mpa

主桁前横梁I45工字钢最小应力：

=-105.712Mpa

主桁前横梁[14槽钢最大应力：

=99.531Mpa

主桁前横梁[14槽钢最小应力：

=-99.529Mpa

吊带最大应力：

=86.111Mpa

吊带最小应力：

=71.657Mpa

底篮前横梁I45工字钢最大应力：

底篮前横梁I45工字钢最小应力：

底篮前横梁[14槽钢最大应力：

底篮前横梁[14槽钢最小应力：

前横梁系统最大挠度：

14.32㎜（向下）

在挂篮前移时,前横梁系统杆件应力及最大挠度值：

=7.365Mpa

=-11.082Mpa

=11.996Mpa

=-11.996Mpa

=6.717Mpa

=5.826Mpa

=-8.143Mpa

=13.401Mpa

=-13.402Mpa

2.72㎜（向下）

5、后横梁系统控制计算：

后横梁系统主要包括底篮后横梁、主桁中横梁以及后吊带组成。

后横梁系统所受到的荷载主要是从纵梁上传来的，验算前横梁系统主要有两种工况，一是浇筑最重悬浇块段，前横梁系统受到从纵梁上传来的荷载值总和达到最大（最不利荷载）时；

浇筑混凝土工况下，后横梁系统计算简图

在最不利荷载作用下,后横梁系统杆件应力及最大挠度值：

主桁中横梁I45工字钢最大应力：

=10.426Mpa

主桁中横梁I45工字钢最小应力：

=-18.173Mpa

主桁中横梁[14槽钢最大应力：

=26.728Mpa

主桁中横梁[14槽钢最小应力：

=-16.242Mpa

后吊带应力：

=15.974Mpa

箱顶后吊带应力：

=43.186Mpa

箱内后吊带应力：

=81.875Mpa

底篮后横梁I45工字钢最大应力：

=60.551Mpa

底篮后横梁I45工字钢最小应力：

=-134.374Mpa

底篮后横梁[14槽钢最大应力：

=116.527Mpa

底篮后横梁[14槽钢最小应力：

=-116.628Mpa

后横梁系统最大挠度：

4.92㎜（向下）

挂篮前移工况下，后横梁系统的计算简图

=30.610Mpa

=-49.369Mpa

=90.742Mpa

=-91.790Mpa

=28.429Mpa

=23.281Mpa

=-14.429Mpa

=40.222Mpa

=-35.991Mpa

21.45㎜（向下）

6、主桁控制计算：

挂篮有两片主桁桁架片，每片桁架片前端都承受从前横梁系统上传来的荷载，每片桁架片立柱同时也承受从后横梁系统上传来的荷载。

每片主桁桁架片前端受到从前横梁系统传来最不利荷载为1053KN,当主桁桁架片前端受到最不利荷载时，桁架片立柱受到从后横梁系统上传来的荷载为51KN；

也就是整个挂篮前端受到1053×

2＝2106KN，立柱处受到51×

2＝102KN时为最不利荷载。

主桁计算简图如下图所示。

主桁桁架片杆件最大应力：

=79.218Mpa

主桁桁架片杆件最小应力：

=-94.630Mpa

主桁桁架片最大挠度：

13.93㎜（向下）

四、结束语

这种挂篮已经在云南元江至磨江高速公路12标的阿磨江大桥上成功应用，结果反应，该挂篮使用非常方便，效果良好。

本挂篮吊带在原设计中，主要考虑到用直径为32的精扎螺纹钢作为吊带，不过某些地方，业主监理单位考虑到施工中的安全方面的因素，建议用钢板制作的吊带作为挂篮吊带，这使挂篮在吊带构造的重量有所增加。

追求科技创新，力求达到施工设备设计的标准化、模块化，是现有施工企业努力发展的方向。

挂篮设计将向轻型、高效方向发展，满足将来大跨度桥梁悬臂施工发展。