连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算.doc

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石家庄铁道大学毕业设计

连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算

ContinuousbeamcantileverpouringCradledesignandcalculation

2016届土木工程学院

专业土木工程

学号20120216

学生姓名王申

指导教师葛俊颖

完成日期2015年6月14日

毕业设计成绩单

学生姓名

王申

学号

20120216

班级

土1201-6

专业

土木工程

毕业设计题目

连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算

指导教师姓名

葛俊颖

指导教师职称

副教授

评定成绩

指导教师

得分

答辩小组组长

得分

成绩：

院长（主任）签字：

年月日

毕业设计任务书

题　目

连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算 

学生姓名

王申

学号

20120216

班级

土1201-6

专业

土木工程

承担指导任务单位

土木工程学院

导师

姓名

葛俊颖

导师

职称

副教授

一、基本资料

某双线铁路箱梁桥桥跨布置48m+80m+48m，预应力混凝土连续梁桥。

主梁采用单箱单室变高度预应力混凝土箱梁，梁底曲线采用二次抛物线。

箱梁顶板宽13米，底板宽6.7米，梁高变化范围7.0—4.0米。

1#块底板底板厚100cm，腹板厚100cm，顶板厚50cm。

挂篮适应最大梁段长4.0米。

二、设计技术指标

（1）混凝土自重γ＝26kN/m3；

（2）钢弹性模量Es＝2.1×105MPa；

（3）模板的允许挠度为1.5mm；

（4）临时结构简化为简支梁后的允许挠度为L/400。

（5）荷载系数

考虑箱梁混凝土浇注时胀模等因素的超载系数：

1.05；

浇筑混凝土时的动力系数：

1.2；

浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：

2.0；

（6）作用于挂篮主桁的荷载

箱梁荷载：

箱梁荷载取1#块计算；

施工机具及人群荷载：

2.5kPa；

模板自重取0.7kN/m2。

三、设计内容

1.计算书主要须设计验算：

（1）挂篮内模设计计算

（2）挂篮底模设计计算

（3）底横梁及吊杆设计计算

（4）侧模桁架设计计算

（5）导梁的设计计算

（6）主桁架设计计算

（7）后锚设计计算

（8）螺栓及节点板设计计算

2.绘图、文字整理。

3.答辩。

四、设计要求

1.学习使用teklaXsteel软件；

2.学习使用有限元分析软件midascivil；

3.利用钢结构设计原理及理论设计挂篮；

4.计算部分包括手工理论计算和有限元分析；

5.出图利用Xsteel和AutoCAD；

6.论文不少于1.5万字；

7.图纸不少于5张，其中至少1张手工图.

8.完成毕业设计说明书的编写；

9.完成规定的英文翻译；

五、进度计划

第1周-第2周：

查阅文献、外文翻译；

第3周-第8周：

毕业实习、学习Xsteel软件、学习midas/civil软件使用，挂篮设计；

第9周-第14周：

结构计算，画图；

第15周-第15周：

文整、答辩。

六、主要参考文献

1、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）

2、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）

3、《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）

4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

5、《客运专线铁路桥涵施工技术指南》（TZ213-2005）

6、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

7、张志国，张庆芳主编：

《钢结构》，中国铁道出版社

8、葛俊颖主编：

《桥梁工程》，中国铁道出版社

2016年3月15日

毕业设计开题报告

题　目

连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算

学生姓名

王申

学号

20120216

班级

土1201-6

专业

土木工程

1、研究背景。

伴随着中国的快速发展城市化进程的推进，交通运输的需求量逐步加大，为了节约土地资源，以桥代路的方式被逐渐推广，对于桥梁建造的速度要求越来越高；同时近年来随着桥梁结构多样化、复杂化的发展，所在的地理位置和自然条件的千差万别，不同的桥梁所采用的施工工艺也不尽相同，在施工中投入的临时结构设备也存在着种类和形式上的变化和发展。

在桥梁施工过程中，考虑到气候、交通、环境等各方面的影响，多采用悬臂施工法，而悬臂施工法最主要的临时结构就是挂篮系统。

本次设计的连续梁桥的挂篮是临时结构当中相当重要的一部分，在桥梁施工当中有着不可替代的作用，挂篮设计的合理与否将关系到整个桥梁的施工质量。

2、国内外研究现状。

挂篮悬臂浇筑施工方法又称迪维达克施工方法，悬臂浇筑法施工从60年代由前西德首先使用以来，先后由各国借鉴运用，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。

日本预应力混凝土工业协会《关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告》指出，1972年后建造的跨径大于100m以上的桥梁近200座，其中悬臂法施工的桥梁占87%以上，而采用悬臂浇筑法施工占80%左右。

这充分表明了悬臂施工方法在当代以及今后桥梁施工当中将处于非常重要的地位，挂篮作为悬臂灌筑施工的主要设备现已有很多类型，有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品，这为施工过程带来很大的便利。

我国自从20世纪80年代开始使用这种技术以来，已经取得了巨大的成就，从最初的平行桁架式逐渐发展为多样化，从最初的压重式到现在的锚固式结构越来越轻型，受力越来越合理，施工越来越方便，应用也越来越广泛。

随着我国经济的发展，基础建设的投入加大，桥梁不断地涌现。

但与其他在悬臂施工方面发展较快的国家相比仍然有着不小的差距。

因此，总结并比较各种类型挂篮的优劣，努力发展我国的悬臂施工工艺，对今后的应用及其发展有着重要的意义。

3、设计内容。

本次设计的主要内容是挂篮设计。

挂篮是悬臂浇筑施工的主要临时结构。

挂篮设计主要内容包括：

（1）根据桥梁跨度，计算施工荷载并确定挂篮的类型。

（2）拟定挂篮杆件的尺寸，节点板细部尺寸，确定受力模型。

（3）力学检算：

主桁架平面受力计算

横联受力计算

节点计算

（4）修改并确定最终各零件的尺寸和连接节点尺寸。

（5）将确定的数据输入到Xsteel中建立3D模型。

（6）编写计算书并输出施工图

4、设计方案及预期达到的目标。

采用承载力极限状态法，按照“根据桥梁施工图及相关规范初拟结构布置形式及相应尺寸—荷载计算—建模计算分析或简单手算—根据计算结果对所拟定的结构进行修改、完善—再次检算”的思路进行结构设计，并最终确定设计方案。

通过挂篮的设计与计算，熟悉挂篮的构造施工过程和方法，巩固和深化所学的基础课程，专业基础课和专业课知识。

熟练掌握AutoCAD、Midas等工程软件，培养工程意识，能熟练应用相关的专业知识和软件辅助解决工程中的实际问题。

提高读取资料的能力，同时锻炼搜集有效资料的能力，掌握本专业的相关技术规范。

5、计划进度。

第1周-第2周：

查阅文献，复习相关课程，完成开题报告和外文翻译；

第3周-第5周：

完成毕业实习并交上实习报告

第6周-第8周：

学习Xsteel软件、学习Midascivil软件使用，进行挂篮设计；

第9周-第14周：

使用Midas软件进行挂篮结构计算，使用Teklastructures软件绘制挂篮详图、并出图辅助CAD生成最终图纸。

第15周-第15周：

文整、答辩。

2016年3月21日

摘要

随着桥梁建设的飞速发展，桥梁的施工技术得到显著提高。

在大跨度桥梁及其他方法难以实施的环境中经常采用悬臂浇筑施工的方法，从而使悬臂浇筑施工过程中临时结构的设计更为重要。

悬臂浇筑法施工是连续梁桥施工最常用的施工方法之一，而挂篮系统是悬臂法施工所用的重要施工机具。

本课题以跨度为48m+80m+48m预应力混凝土连续梁桥为背景，以实际工程为资料，研究设计了施工所用的挂篮用Midas软件分别对底横梁、底模桁架、外模桁架、外模吊梁、内模吊梁、前上横梁和主桁杆进行建模加载计算，随后进行整体建模计算，挂篮所承受的荷载以及模板、受压稳定，抗倾覆系数、螺栓连接等计算采用手算。

经过反复的设计验算挂篮结构的强度、刚度、稳定性均达到了规范的要求。

并且结构强度都充分利用，使结构满足了经济型的要求。

设计方案完成后，在teklastructures（Xsteel）软件中将设计方案的模型建立出来，并生成结构各构件和零件的图纸，对于细部的构件可以采用AutoCAD辅助绘图，最终画出详细的施工图。

关键词：

悬臂浇筑施工；挂篮；Midas；Teklastructures

Abstract

Withtherapiddevelopmentofbridgeconstruction,bridgeconstructiontechnologyhasbeengreatlyimproved.Cantilevercastingconstructioninthelargespanandothermethodsdifficulttoimplementtheenvironmentisoftenusedintheconstructionofthemethod,sothatthecantileverconstructionofthetemporarystructureofthedesignismoreimportant.Cantilevercastingconstructionisoneofthecommonmethodsusedintheconstructionofcontinuousbeambridge,andthehangingbasketisaconstructionequipmentusedintheconstructionofthecantilevermethod.

Thistopictospancontinuousbeambridge48m+80m+48mprestressedconcreteasthebackground,takestheactualprojectdata,researchanddesignoftheconstructionofhangingbasketusingMidassoftwarerespectivelyofbeambottom,bottommouldtruss,mouldtruss,outermoldhangingbeamandaninnermouldhangingbeam,afrontupperbeamandtrussrodloadmodelingcalculation,followedbytheoverallmodelingcalculation,hangingbasketbeartheloadaswellasthetemplateandcompressionstabilityagainstoverturningcoefficientandboltconnectingthe