大跨度连续梁悬臂浇注挂篮的设计及施工(太仓).doc

大跨度连续梁悬臂浇筑挂篮的设计及施工 如皋水利建筑安装工程有限公司 1 引言 挂篮悬臂浇筑施工从20世纪60年代由前联邦德国首先使用以来，发展至今，已成为修建大、中跨径桥梁的一种有效施工手段，我国从20世纪80年代开始使用这种技术以来，已取得了巨大成就。挂篮设计的主要控制指标为：挂篮的总用钢量与最大块件重量之比值K1，主桁架用钢量与最大块件重量之比值K2。K1 值愈低，表示整个挂篮的设计愈合理，K1一般控制在0.3-0.5之内，K2 值愈低，表示挂篮承重构件的受力愈合理，使用材料愈节省。减轻挂篮自重所采用的手段有：优化结构形式、不设平衡重并改善滑移系统、改进力的传递系统等。 2 工程概述 如皋焦港河大桥85+135+85m三孔一联连续梁，2#墩“T”构采用挂篮悬浇施工，箱梁为单箱单室直腹板结构，箱梁顶板宽12.2m，底板宽7.0m，腹板厚度95-45cm，0#块最大梁高10.2m，跨中梁高5.83m，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R=497.368m。悬臂浇筑节块长度在4.0-5.0m，悬臂浇筑最大节段混凝土方量为115m3,最大悬浇重力3000KN,针对这种大吨位、大节段挂篮悬浇，必须对挂篮的每个结构进行严格的受力分析，以确保施工安全，同时尽量减轻挂篮自重，优化挂篮滑移系统，以使在施工中操作方便、快捷。 3 挂篮的设计及总体构思 3.1 挂篮的组成： 挂篮主要由三个系统组成：主桁承重系统、底篮和模板系统、走行系统。 （1）主桁承重系统：主桁与前后横梁、行走装置、锚固装置、悬吊分配梁等。 （2）底篮和模板系统：底篮、外模、内模、端模和工作平台等。 （3）走行系统：行走滑轨、滑梁小车、后锚等。 3.2 施工荷载分析： 3.2.1 荷载传递路径： 内顶板荷载 →内滑梁→前上横梁→ 主桁架 翼板荷载→外滑梁→前上横梁→ 主桁架 腹板荷载→ 加强型底纵梁→ 前、后下横梁→前上横梁→主桁架 底板荷载→普通底纵梁→ 前、后下横梁→主桁架 挂篮的设计顺序也是根据荷载的传递路径，一级一级的确定各级结构。先根据各自的荷载情况对内滑梁、纵梁、前、后下横梁、前、后上横梁等杆件进行设计，再设计主桁架并校核其刚度、前端的下挠度,随后再对锚固系统和走行系统进行设计。 3.2.2 基本设计参数 (1)混凝土自重：G砼=26kN/m3；弹性模量：E钢=2.1×105MPa；(2)材料允许应力：对于Q235材料，[τ]＝85MPa，[σ]＝140MPa；[τ]＝85MPa，[σ]＝140MPa。(3)挂篮系统设计计算采用专业结构设计软件。计算中考虑到各种系数如下： 考虑箱梁混凝土时膨胀等的超载系数：1.05；挂篮空载行走时冲击系数：1.3；混凝土时的系数：1.浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0。4.2 箱梁断面砼分块图示如下： 荷载分布表如下： 构件名称 底模支承桁A 底模支承桁B 外导梁 内导梁 各砼区域下构件数量 4 6 2 2 构件所在砼区域编号 A B C D 砼 荷 载 工况一 (4.0m长) 每个构件从属宽度m 2.32 4.68 5.20 4.97 从属面积m2 18.53 4.74 2.82 2.93 加载长度m 4.00 4.00 4.00 4.00 线荷载t/m 12.04 2.05 3.67 3.81 工况二 (4.5m长) 每个构件从属宽度m 2.32 4.68 5.20 4.97 从属面积m2 15.23 3.59 2.82 2.93 加载长度m 4.50 4.50 4.50 4.50 线荷载t/m 9.90 1.56 3.67 3.81 工况三 (5.0m长) 每个构件从属宽度m 2.32 4.68 5.20 5.60 从属面积m2 10.77 3.10 2.82 3.17 加载长度m 5.00 5.00 5.00 5.00 线荷载t/m 7.00 1.34 3.67 4.12 4.3 建模计算分析： 采用midas有限元分析软件对挂篮结构进行整体建模、约束边界条件、加载。挂篮悬浇时模型如下图： 各构件受力汇总表如下： 杆件受力计算表(一) 杆件名称 工况一 工况二 工况三 工况四(仅列出最不利杆件受力) 弯矩（t.m） 剪力 (t) 轴力(t) 弯矩（t.m） 剪力(t) 轴力 (t) 弯矩（t.m） 剪力 (t) 轴力(t) 弯矩（t.m） 剪力 (t) 轴力 (t) 菱形桁架 上弦杆 　 　 98.3 　 　 102.2 　 　 100.4 　 　 　 下弦杆 　 　 98.4 　 　 102.3 　 　 100.5 　 　 　 前腹杆 　 　 128.5 　 　 133.3 　 　 131.2 　 　 　 后