挂篮施工方案.docx

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挂篮施工方案

纳雍特大桥挂篮施工方案

1、工程概况

上部结构为：

左幅（14*30）米预应力T梁+（1-106+1-200+1-106）米预应力混凝土连续钢构+（8*30）米预应力T梁，全长1087.606米，起点桩号为K120+238.64，终点桩号K121+326.286；左幅（13*30）米预应力T梁+（1-106+1-200+1-106）米预应力混凝土连续钢构+（7*30）米预应力T梁，全长1023.62米，起点桩号为K120+273.68，终点桩号K121+297.3。

上部构造为变截面的单箱单室断面，箱顶宽12.0m，底宽6.5m；箱梁高度（梁高以裸箱梁低侧腹板箱梁顶面到箱梁底面的距离设计）在各墩与箱梁相接的根部断面梁高为12.5m，现浇段和合拢段梁高均为4.5米，其余梁底下缘按1.6次方抛物线变化，0号梁段总长16.0m，在与墩身对应的14.0m范围内等梁高（为12.5m），两边各1.0m范围内位于抛物线上。

箱梁顶板跨中厚度：

墩身范围内的0号梁段为50cm、从墩与箱梁相接处的根部到DM04截面顶板跨中厚度为90-30cm（按直线变化）、梁端支承截面为120cm外，其余为30cm，箱梁顶面设单向2%的横坡。

箱梁底板厚度：

墩身范围内的0号梁段为160cm，合拢段为32cm，根部至合拢段按1.6次方抛物线有140cm渐变至32cm，梁端支承面70cm，边跨现浇段DM23-XJ02断面为32-70cm，按直线变化。

箱梁腹板厚：

墩身范围内的0号梁段为90cm，根部0号梁段-8号梁段为75cm，9号梁段从DM09到DM10为75-65cm，10号梁段-16号梁段为65cm，17号梁段从DM17到DM18为65-50cm，18号梁段-XJ03为50cm，从XJ03到XJ06为50-120cm。

在每个0号梁段对应墩壁设有2道横隔板，在箱梁两端支承处各设置一道横隔板，并在横隔板上均设有人洞。

2、箱梁悬臂浇筑施工

2.1施工工艺流程

2.2挂篮设计

2.2.1设计依据

（1）、200米预应力混凝土连续梁施工设计图

（2）、《钢结构设计规范》（GBJ17—88）

2.2.2主要技术性能

（1）、适应最大梁段重287T

（2）、适应最大段段长4.5m

（3）、梁高变化范围12.5m-4.5m

（4）、最大梁宽：

顶板12m，底板6.5m

（5）、走行方式：

无平衡重滑行

（6）、挂篮自重：

68T

2.2.3挂篮受力计算

详见后附的《挂篮验算书》。

2.3挂篮加工、拼装预压

2.3.1挂篮加工技术要求

（1）、挂篮部件多为组焊件，要制定合理的加工工艺，减小焊接变形和焊接残余应力。

各种变形不得超过《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）的有关规定。

（2）、焊条选用：

Q235母材采用E420焊条，16Mn母材采用E506焊条。

（3）、销座等重要部件必须保证焊接质量，焊后按技术要求进行探伤或抗拉试验。

（4）、除图中另有要求外，各部件的表面光洁度要求均为25。

（5）、加工下料前应仔细核对设计图，并在加工过程中随时组拼各部件，出现问题及时纠正。

（6）、构件底面涂一层防锈漆，层面涂橘黄色护面漆。

（7）、挂篮出厂前要进行试拼装，并通过验收合格方可投入使用。

2.3.2挂篮预压

挂篮是施工悬臂梁的主要设备，它即是施工梁段的承重结构，又是施工梁段的工作面，为了检验挂篮的安全性，测量挂篮的弹性变形值，挂篮必须进行预压。

（1）、挂篮预压的目的

检验挂篮的安装质量，安全性能，消除挂篮的非弹性变形，测出挂篮的弹性变形，为箱梁各段支设模板提供预拱度依据。

（2）、预压方案

采用预压三角形主桁架的办法进行。

a、挂篮三角形主构架为挂篮的主要承重构件，由于挂篮采用钢吊带,挂篮受力后产生的非弹性变形及弹性变形量主要由三角形主构架的非弹性变形量和弹性变形量组成，故须在挂篮拼装前对三角形主构架进行预压。

三角形主构架预压荷载为77t，计算如下:

F前吊×4.8m=1#梁段重×1.7m+（部分挂篮+施工荷载）×2.4m

梁段重287T

部分挂篮+施工荷载=1/2滑行梁+内模+外模及底模+底模架+前下横梁+3T

=2.7+11.5+11.3+5.7+0.8+3=32T

F前吊=118T

F预压=（F前吊+顶横梁+前吊带）÷2×1.25

=（118+3.4+1.2）÷2×1.25=77T

b、预压时先将每片三角形主构架拼装成型，将两片三角形主构架相对平放在地面上，前支点用螺栓固定，并用φ32精轧钢加力锚固,后端用扁担梁锚固，然后用6根φ32精轧钢施加100t力后锚固,在前支点处拼装扁担梁，扁担梁用φ32精轧螺纹钢筋连接，用一台YC60A型千斤顶通过2根精轧钢顶压扁担梁，将荷载传递给两片三角形主构架，以达到预压目的，预压方案见下《主构架试压方案示意图》。

c、加载前测量两个三角架的间距，每级加载结束后测量间距，卸载时按照加载荷载分级卸载，每卸载一级测量间距，加载及卸载应缓慢、均匀、平稳进行。

预压完成后计算出非弹性变形值及弹性变形值，并根据挂篮的弹性变形值控制每个节段的施工标高。

d、预压注意事项。

预压场地必须平整，确保三角形主构架水平放置于水平面上。

在预压过程中，设专人测量三角形主构架变形量，并注意观察构件的受力情况，构架内及千斤顶后严禁站人。

2.4现场拼装和挂篮行走

2.4.1挂篮拼装预压

0#段张拉结束后，即可在其顶面拼装挂篮。

拼装挂篮的顺序是：

第一步,铺设轨道，将轨道底部与竖向预应力筋锚固。

第二步,在轨道上安装前支座和后支座及后钩板,然后组装主构架。

第三步,安装横向连接系，将两片主构架连成整体。

第四步,安装后扁担梁,并用粗钢筋将主构架后端锚固在梁上。

第五步,吊装前顶横梁,安装前后吊带及内外模滑行梁。

第六步,安装底模系统及内外模，调整标高，提起并锚固前后吊装置，拼装工作结束。

挂篮拼装完好，为消除非弹性变形以及测量弹性变形，需要对拼装好的挂篮进行预压，预压采用千斤顶加载，通过预埋在承台上的精轧钢，用钢绞线将承台与挂篮的底横梁连接，用千斤顶在挂篮上张拉到设计吨位，测量同0#段预压工序。

悬臂浇筑施工各梁段的基本流程是：

底模、外模标高和中心线定位→安装调整模板→绑扎底板钢筋、安装底板预应力管道→绑扎腹板钢筋→安装腹板预应力管道→内模定位→绑扎顶板钢筋及安装顶板预应力管道→对称浇筑梁段混凝土→养护、拆模、梁端凿毛→预应力张拉封锚压浆→移动挂篮到下一梁段。

2.4.2挂篮行走

挂篮行走时，T构两端同步进行。

行走程序如下：

铺设轨道并与竖向预应力筋锚固。

放松前后吊带将底模架下落，并用倒链挂在外模走行梁上，拆除后吊带，解除挂篮后锚筋，在挂篮前端轨道上安装2个10T倒链（一个挂篮），记好前支座前端位置，用倒链牵引挂篮，使挂篮、底模架、外侧模和内模一齐前移直达前端标定位置（移动时后端设15t倒链作保险），安装后吊带将底模吊起将外侧模就位，按测量要求调整底模及外模标高、中心线、挂篮移动即告完成。

挂篮移动同时、同步进行，施工机械不得任意放置，尤其到最大悬臂时，施工人员上桥也需严格控制。

2.5钢筋绑扎及预应力孔道安装加固

绑扎底板、腹板钢筋及安装底板、腹板端头模板。

安装腹板纵向预应力管道、竖向预应力管道及竖向预应力粗钢筋并安装主梁梁部检查设备预埋件。

支设内模。

内模按照图纸尺寸进行加固。

绑扎顶板钢筋并安装顶板纵向预应力管道及竖向预应力张拉槽、安装顶板预埋件及预留孔。

2.6箱梁混凝土浇筑注意事项和测量工作

在混凝土施工过程中，必须从悬臂端开始浇筑，在根部与前端混凝土连接，两腹板应同时分层浇筑，浇筑顶板和翼缘板时应从外侧向内侧一次完成，T构两边要注意均衡作业，严格控制不平衡弯矩的产生，悬臂两端混凝土的累计浇筑量相差不得大于一个梁段的底板自重。

为了能正确合理地控制梁体挠度，在每梁段前端顶板横向布设三个测点。

施工中，及时观测挂篮走行前、挂篮走行后、浇筑前、浇筑后、张拉前、张拉后6个时态的挠度变化，将实测值及时反馈给计算机进行分析，以便调整计算参数，推算下一个梁段的预留量。

合拢前，相邻的两T构的最后2段，在立模时进行联测，以便互相协调，保证合拢精度。

浇筑混凝土时，注意预埋防撞护栏、泄水孔、伸缩缝、支座的预埋件，体外束减震装置及体外束转向块钢筋等预埋件的预埋，满足厂家相关要求，体外束转向块在底板束张拉后浇筑。

2.7梁段接缝处理

为了保证梁段接缝美观，挂蓝外模和底模与上一梁段搭接5cm，多了会影响底版整体线形，少了又有跑模的可能。

梁段浇筑混凝土终凝10h后，拆除端模板，并将接头面凿毛，并挂草帘加强养护，在下一梁段浇筑之前，用高压水冲洗表面，使端头混凝土面充分吸水和消除杂物，浇筑新混凝土时加强锚下混凝土振捣，防止接头上出现蜂窝麻面。

2.8挂篮拆除

2.8.1底模

底模拆除采用倒链配合钢绞线下放，四个点同时下放，下放一定高度用夹片将钢绞线固定，提升倒链，固定倒链与钢绞线，下放，循环施工，直至到底。

2.8.2侧模

侧模下放同底模

2.8.3挂篮主杆件

挂篮三角采用回退到0#段附近，采用塔吊拆除下放　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

挂篮杆件验算

1设计依据

（1）《纳雍特大桥设计图》；

（2）《托架、挂篮、横系梁支架设计图纸》；

（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

（4）《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTG025-86）；

（5）《公路桥涵施工技术规范》（JTGTF50-2011）；

（6）《钢结构设计规范》（GB50017—2003）

（7）其他相关设计资料。

2计算参数

（1）混凝土容重取26kN/m3，超灌系数：

1.05；

（2）模板自重取1.5kN/m2

（3）施工人员、施工料具堆放、运输荷载:

2.5kN/m2

（4）倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

2.0kN/m2

（5）振捣混凝土产生的荷载:

2.0kN/m2

3、荷载组合：

荷载组合Ⅰ：

混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮（支架）自重+人群和机具荷载；

荷载组合Ⅱ：

混凝土重量+超载+挂篮（支架）自重+人群和机具荷载；

荷载组合Ⅲ：

挂篮自重+冲击附加荷载；

荷载组合Ⅰ用于挂篮（支架）承重系统强度和稳定性计算；荷载Ⅱ用于刚度计算（稳定变形）计算；荷载组合Ⅲ用于挂篮系统行走计算。

本检算书采用容许应力法，荷载的计算只是计算实际发生的荷载，而不再选择荷载系数。

4挂篮受力分析

（1）挂篮构造

采用三角形挂篮，由底模架、侧模架、内模架、前悬吊、后悬吊、主构架、走行锚固等部分组成。

（2）计算模型

采用Midas软件建立挂篮整体计算模型，选取1号节段作为计算。

荷载形式：

腹板及底板混凝土荷载以压力荷载的形式施加在底模系统上，翼板混凝土及侧模以节点荷载的形式施加在外模滑梁上，顶板混凝土及内模架以节点荷载的形式施加在内模滑梁上。

边界条件：

主构件前后支点及底模架后支点约束其竖向线位移。

（3）主构架杆件受力计算

主构架采用2[30b型钢组焊而成。

组合应力：

最大组合应力为188MPa，接近1.3[σ]=1.3×140=182MPa。

应力偏大。

将主构架杆件水平杆及竖杆2[30b上的连接缀板换成通长的10mm厚钢板，已增加杆件的承载能力，同时还能提高主构架的刚度，减小挂篮的弹性变形。

加固后杆件最大组合应力为135MPa。

（4）主构架杆件连接板螺栓群受力计算

主构架杆件采用螺栓群连接，见下图。

主构架杆件所受内力如下图所示：

受力最大的杆件为竖杆，N=330kN。

选择竖杆端部连接螺栓群进行计算。

螺栓选用摩擦型高强螺栓，8.8级，M30

构件材性：

Q235

摩擦面的抗滑移系数为0.45

受剪面数目为2个

由GB50017--2003第68页7.2.2得：

单个螺栓受剪承载力Nvb=226.8KN

螺栓群受力V=330KN

（0,0）处螺栓受剪力最大：

受到V产生的剪力Nv=V/15=22KN

Nv<=Nvb满足!

（5）上横梁受力

最大组合应力97MPa，能通过！

（6）下横梁应力

最大组合应力129MPa，能通过！

（7）侧模滑梁

最大组合应力101MPa，能通过！

（8）底板部位底模架

最大组合应力143MPa，能通过！

（9）吊带及销轴计算：

吊带轴力：

箱梁内的吊带为30mm厚、宽150mm的Q345B钢板，销孔直径是52mm。

吊带承受的竖向拉力最大为245kN。

1、吊带净截面面积A：

A＝30mm×（150mm－52mm）＝2940mm2

2、吊带净截面平均应力σ0：

σ0＝245kN/2940mm2＝83MPa<200MPa可以通过

3、孔壁承压应力：

采用经验公式计算，钢销直径是52mm，那么孔壁承压应力是：

σb＝245kN/（52mm×30mm）＝157MPa<345MPa满足要求！

4、销轴抗剪：

销轴直径为50mm，材质为40cr，抗剪强度为[τ]=400MPa。

所受剪应力

<[τ]=400MPa。

满足要求！

（10）浇筑混凝土时后锚固计算：

后锚是挂篮在整个施工过程中至关重要的受力环节，是保证挂篮安全施工的重要措施，后锚的安全度大小直接决定了挂篮施工的安全度大小，因此后锚历来被设计者所重视，需要有足够的安全系数，一般大于2.5。

从主构架的计算结果可知，主构架后锚力大小是753kN。

从设计图中可以看出，后锚是用六根后锚扁担通过六根φ32的精扎螺纹钢锚固在走行轨道上的，而走行轨道则是通过混凝土梁的竖向预应力筋锚固在箱梁上。

单根Ф32精轧螺纹钢筋

，后锚精轧螺纹钢承受的最大拉力为735/6=122.5kN。

倾覆稳定系数：

550/122.5＝4.5＞2.0。

满足要求！

（11）走行状态下抗倾覆计算：

挂篮空载前移时主要利用主桁后勾勾住轨道翼缘，实现无平衡重行走，轨道利用预埋精轧螺纹钢筋紧固在梁面上。

挂篮前移时的抗倾覆能力取决于竖向筋的抗拉力和后勾板的抗剪力，因此对二者进行计算。

根据第Ⅲ类荷载组合分析，挂篮的倾覆力主要来源于挂篮自重及附加冲击荷载。

因此倾覆力=1.3×162.8=211.6kN

1）竖向精轧螺纹钢抗拉力

竖向筋抗拉力（两根） 

[N]=930×2×804.2=1495.8kN

 安全系数：

k=1495.8/211.6=7.0>1.5满足要求！

2）后勾板抗剪

后支座板每侧由8块筋板共同抗剪。

安全系数：

k=120/8.3=14>1.5满足要求！

（12）挂篮变形：

挂篮最大变形为27mm，位于底模纵梁上。

在施工前挂篮需加载预压，准确确定挂篮的弹性变形量，在主梁立模时应考虑此变形。