1、需要全套設計請加需要全套設計請加 174320523174320523 各專業都有各專業都有 橋梁施工臨時結構設計 temporary structural design for bridge construction 2010 屆 土木工程 學院 專 業 土木工程 學 號 學生姓名 指導教師 完成日期 2010 年 6 月 6 日 畢業設計成績單畢業設計成績單 學生姓名學號 20060387 班級土 0601-11專業土木工程 畢業設計題目橋梁施工臨時結構設計 指導教師姓名王國安 指導教師職稱講師 評 定 成 績 指導教師 得分 評閱人得分 答辯小 組組長 得分 成績： 院長(主任) 簽字：

2、 年 月 日 畢業設計任務書畢業設計任務書 題目橋梁施工臨時結構設計 學生姓名學號 20060387 班級土 0601-11 專業土木工程 承擔指導任務單位土木工程學院 導師 姓名 王國安 導師 職稱 講師 一、設計內容 運用有限元軟件結合手工計算，對掛籃進行設計計算并繪制施工詳圖。 1. 熟悉懸臂施工和掛籃的類型、特點 2. 熟悉有限元軟件并對菱形掛籃進行建模 3. 對掛籃進計計算 4. 數據處理、相關的手算 5. 繪圖、成文 二、基本要求 熟練掌握掛籃的設計過程，能夠比較熟練的應用有限元軟件對菱形掛籃進行模型建立、結 構計算和數據的分析處理。完成 1 萬字以上的設計說明書一份，繪制不少于

3、5 張 a3 圖紙(包含 手工繪圖)，翻譯與橋梁相關的外文文獻不少于 3000 漢字。 三、技術指標 采用菱形掛籃。 四、參考文獻 1. 橋梁工程 王序森，唐寰澄編著 中國鐵道出版社 1995.12 2. 橋梁懸臂施工與設計 雷俊卿主編 人民交通出版社 2000.05 3. 橋梁施工臨時結構設計 陳偉，李明主編 中國鐵道出版社 2002 4. 橋梁施工及組織管理 黃繩武主編 人民交通出版社 1993.03 5. 橋梁懸臂施工與設計 雷俊卿主編 人民交通出版社 2000.05 五、進度計劃 第 1-2 周：收集參考文獻，閱讀參考文獻，并進行英文翻譯，寫出開題報告，熟悉有限元 計算軟件。 第 3-

4、6 周：菱形掛籃主桁架的設計計算 第 7-10 周：其他細部結構的設計計算 第 11-13 周：繪圖、整理、答辯 教研室主任簽字時間 年 月 日 畢業設計開題報告畢業設計開題報告 題目橋梁施工臨時結構設計 學生姓名學號 20060387 班級土 0601-11專業土木工程 一、設計背景和應用現狀 1縱觀人類歷史和社會的發展，土木工程行業的發展是社會進步的一個標志之一。橋 梁建設的發展是土木行業發展的一個重要表現，但其施工的技術和質量關乎橋梁建設的經 濟性和安全性，因此橋梁施工臨時結構的設計在施工中得到了重視并且其設計方法和手段 得到了很大的提高。 2目前，橋梁的施工方法和手段在不斷的發展和創新

5、。其中，比較常用的橋梁上部結 構施工方法總體上分為現場澆筑法和預制安裝法。具體又分為：固定支架就地澆筑法；懸 臂施工法；轉體施工法；頂推施工法；逐孔施工法；橫移施工法；提升與浮運施工法。各 種施工方法都有其優缺點，但在其他方法不能滿足或耗費太大是，首選懸臂施工法并且在 國內外許多大橋中都有成功的范例。懸臂施工中最常用的臨時結構一般為掛藍施工，如黃 河大橋的掛藍施工，南京賽虹橋的掛藍施工等。掛藍的結構類型有三角形，菱形，弓線形， 斜線形等，但菱形掛藍有其獨特的優點，在此只研究菱形掛藍。 二、設計進行的主要工作與任務 1 熟悉懸臂施工和掛藍的類型和特點； 2 熟悉有限元軟件并對掛藍進行建模； 3

6、對掛藍進行計算； 4 數據處理、相關的手算； 5 繪圖、成文。 三、設計所采用的方法和手段 1 采用菱形掛藍； 2 運用有限元理論對掛藍進行計算與分析； 3 大部分采用手算并與軟件建模分析進行復核； 四、設計要達到的預期結果和目的 1 掌握橋梁施工臨時結構設計及菱形掛藍設計的總過程和方法； 2 掌握信息收集和外文翻譯的相關能力； 3 希望對所學知識和技能有一個全面的提高。 指導教師簽字時 間 年 月 日 畢業設計開題報告畢業設計開題報告 題目橋梁施工臨時結構設計 學生姓名學號 20060387 班級土 0601-11專業土木工程 五、設計要達到的預期結果和目的 1.掌握橋梁施工臨時結構設計及菱

7、形掛藍設計的總過程和方法； 2.掌握橋梁施工臨時結構設計及菱形掛藍設計的總過程和方法； 3.掌握信息收集和外文翻譯的相關能力； 4.希望對所學知識和技能有一個全面的提高。 六、進度計劃 第 1-2 周：收集參考文獻，閱讀參考文獻，并進行英文翻譯，寫出開題報告，熟 悉有限元計算軟件； 第 3-6 周：掛籃的設計計算以及施工工藝； 第 7-10 周：掛籃的建模計算及檢算； 第 11-13 周：繪圖、整理、答辯。 指導教師簽字時 間 年 月 日 摘 要 隨著橋梁建設的快速發展，橋梁施工的技術得到很大提高。懸臂施工在大跨度 及其他方法難以實施的環境中是經常采用的施工的方法，其中以掛籃為臨時結構的 懸臂

8、施工技術是重要技術之一。本課題以實際工程為資料，進行優化的菱形掛籃設 計。 首先，對懸臂施工技術進行簡要說明，并對各種類型掛籃進行比較說明以此選 出方案菱形掛籃，然后根據菱形掛籃設計資料和分析理論進行菱形掛籃的設計 和檢算。主要內容包括菱形掛籃的模板系統、主桁系統、吊帶和錨固系統及走形系 統的強度、剛度和安全穩定進行設計和檢算。其中利用 midas 有限元軟件進行分部 建模設計計算和部分進行手算與之復核，應用計算機輔助軟件 cad 進行整套圖紙繪 制。 關鍵詞：懸臂施工 菱形掛籃 設計與計算 abstract along with the bridge constructions fast d

9、evelopment, the bridge constructions technology has the very big enhancement. the bracket construction in the great span and other methods implement with difficulty in the environment is the construction method which uses frequently, take hangs the basket as the temporary structure bracket construct

10、ion technique is one of important technical. this topic take the actual project as a material, carries on optimized the diamond to hang the basket design. first, carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to

11、 select the plan - - diamond by this to hang the basket, then hangs the basket design information and the analysis theory according to the diamond carries on the diamond to hang baskets design and to examine calculated. the primary coverage hangs baskets template system, the main spar system, the su

12、spenders and the anchor system including the diamond and loses shape systems intensity, the rigidity and safe carries on the design stably and examines calculated. and carries on the branch modelling design calculation and the part using the midas finite element software enters the expert to calcula

13、te that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad. key word: the bracket construction diamond hangs the basket design and computation 目 錄 第 1 章 緒論.1 1.1 橋梁掛籃施工歷史回顧.1 1.2 橋梁掛籃施工種類與特點.2 1.2.1 掛籃分類及組成.2 1.2.2 掛籃結構的主要特點.5 1.3 掛籃施工的發展方向.6 1.4 此設計所選方案和說明

14、.7 第 2 章 掛籃設計資料與計算原理及內容.8 2.1 菱形掛籃的設計資料.8 2.2 掛籃的結構設計原理和檢算內容.8 2.2.1 結構設計.9 2.2.2 結構檢算.9 第 3 章 掛籃模板系統設計與計算.11 3.1 底模系統.11 3.1.1 荷載分析.11 3.1.2 底模設計與檢算.11 3.2 側模系統設計與檢算.25 3.2.1 下部側模設計與檢算.25 3.2.2 上部側模設計與檢算.32 3.3 內膜系統設計與檢算.37 3.3.1 內豎向模板設計與檢算.37 3.3.2 內膜頂模設計與檢算.37 3.3.3 內模頂模支架設計與檢算.38 3.3.4 結論.42 3.4

15、 滑梁設計與計算.42 3.4.1 外模滑梁設計和驗算.42 3.4.2 內滑梁的設計與檢算.45 3.5 分配梁設計與檢算.45 3.5.1 分配梁截面選擇.45 3.5.2 分配梁建模與檢算.45 3.5.4 結論.45 第 4 章 菱形掛籃主桁系統設計與計算.49 4.1 掛籃主桁結構基本尺寸擬定.49 4.1.1 擬定主桁的基本尺寸.49 4.1.2 擬定主桁的截面尺寸.49 4.1.3 簡化計算模型.49 4.1.4 單片主桁節點和桿件單元編號.49 4.2 主桁前橫梁設計與檢算.50 4.2.1 前橫梁尺寸和截面擬定.50 4.2.2 前橫梁的建模計算.51 4.3 主桁檢算（手算

16、）.54 4.3.1 主桁模型的受力簡化.54 4.3.2 計算各桿件長度.55 4.3.3 計算單片的主桁桿件內力.55 4.3.4 主桁的各桿件檢算.56 4.4 主桁建模檢算.58 4.4.1 主桁的建模.58 4.4.2 建模求內力和變形以及應力.58 4.4.3 結論.58 第 5 章 掛籃懸吊錨固系統設計.61 5.1 錨固系統.61 5.1.1 主桁后錨.61 5.1.2 其他錨固.61 5.2 懸吊系統.61 第 6 章 結束語.62 參考文獻.63 致 謝.64 附錄 a 外文翻譯.65 附錄 b 圖紙.71 第 1 章 緒論 1.1 橋梁掛籃施工歷史回顧 懸臂澆筑法施工從

17、20 世紀 60 年代由前西德首先使用以來，發展至今，已成為 建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段。日本預應力混凝土工業協會關于預府力混 凝土長大橋梁的調查研究報告指出，1972 年后建造的跨徑大于 100m 以上的橋梁 近 200 座，其中懸臂法施工的橋梁占 87以上，而采用懸臂澆筑法施工占 80左右。 掛籃作為懸臂澆筑施工的主要設備已有多種類型，有些國家如日本、法國等已有定 型的系列化產品。我國從 80 年代開始使用這種技術以來，也已取得了巨大的成就。 縱觀國內外，掛籃施工的優秀實例有許多。最近幾年我國在懸臂掛籃施工中的 發展也非常快。我國的掛籃設計及制作已全部適應懸臂施工向高強、輕型、大跨發

18、 展的需要，從 pc 連續梁或剛構的懸臂施工掛籃最初是平行桁架式，后來，逐漸發 展為多樣化，結構越來越輕型，受力越來越合理，施工越來越方便,應用也越來越廣 泛。現將我國掛籃應用的部分實例和技術指標列于表 1-1。 表 1-1 國內部分橋梁掛籃表 橋名 最大跨度/ 最大段重 掛籃類型掛籃主要特點 掛籃重/ 平衡重 掛籃總重/ 梁段 廣西柳州大 橋 124m/92t平行桁架式 萬能桿件作主桁，4 號段開始懸灌 75.7t/30t 105.7t/92t =1.15 福建烏龍江 大橋 144m/132t平行桁架式萬能桿件主桁90t/無 90t/120t =0.75 武漢江漢二 橋 135m/132t平

19、行桁架式 萬能桿件作主桁，3 號段開始懸灌 201.4t/86t 287.4t/132t =2.18 湖南常德原 水大橋 120m/160t平行桁架式 萬能桿件作主桁，1 號段開始懸灌 166t/無 166t/160t =1.04 廣西紅水河 鐵路斜拉橋 96m/100t平行桁架式 前后上橫桁吊掛底 模平臺抗傾覆，3 號 段開始懸灌 77t/無 77t/100t =0.77 三門峽黃河 公路大橋 160m/187.7t 平弦無平衡 重式 三角桁架，2 號段開 始懸灌 98t/無 98t/187.7t =0.54 續表 1-1 橋名 最大跨度/ 最大段重 掛籃類型掛籃主要特點 掛籃重/ 平衡重

20、掛籃總重/ 梁段 重慶長江北 大橋 /144t 三角型組合 梁式 三角桁架73.2t/40t 113.2t/144t =0.79 錢塘江二橋 （公路） 80m/190t 三角型組合 梁式 三角桁架，2 號段開 始懸灌 190t/160t =1.19 湖北沙洋漢 江橋 111m/100t 三角型組合 梁式 鋼斜拉桿拉住底模 架，2 號段開始懸灌 56t/50t 106t/100t =1.06 湖南珠海湘 江大橋 90m/101t滑動斜拉式 鋼斜拉桿拉住底模 架，1 號段開始懸灌 46.2t/無 31.5t/101t =0.31 湖北襄樊漢 江長虹大橋 100m/104.6t滑動斜拉式 鋼斜拉桿拉

21、住底模 架，1 號段開始懸灌 32.4t/無 32.4t/104.6t =0.31 江蘇南京草 場門大橋 60m/87t弓弦式 菱形型鋼桁架，2 號 段開始懸灌 43.6t/無 43.6t/87t =0.50 京九鐵路泰 和贛江特大 橋 80m/140t菱形 萬能桿件為主的曲 弦桁架，1 號段開始 懸灌 46.8t/無 46.8t/140t =0.331 虎門大橋輔 航道橋 270m/240.5t弓弦式 萬能桿件為主的曲 弦桁架，1 號段開始 懸灌 88.7t/無 88.7t/240.5t =0.37 義烏經發大 橋 82m/134t菱形 菱形型鋼桁架，2 號 段開始懸灌 42.6t/無 42

22、.6t/134t =0.318 吳忠黃河大 橋 90m/140t菱形 菱形型鋼桁架，2 號 段開始懸灌 63.8t/無 63.8t/140t =0.45 1.2 橋梁掛籃施工種類與特點 1.2.1 掛籃分類及組成 目前，掛籃的型式很多，構造上亦有差異，其常見分類方法有： (1)按掛籃使用材料分類：有萬能桿件、軍用梁、貝雷梁等制式桿件組拼和型鋼 加工制成兩種； (2)按主要承重結構形式分類：桁架式(包括平弦無平衡重式、菱形、三角形、弓 弦式等)、拉式(包括三角斜拉式和預應力斜拉式)、鋼板梁式及牽索式四種； (3)按受力原理分類：垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種； (4)按其抗傾覆平橫方式分類：壓

23、重式、錨固式和半壓重半錨固式三種； (5)按其走行方法分類：一次走行到位和兩次走行到位兩種； (6)按其移動方式分類：滾動式、滑動式和組合式三種。 掛籃通常都有以下幾個組成部分：承重結構、懸吊系統、錨固裝置、走行系統 和工作平臺。承重結構是掛籃的主要受力構件，它承受施工設備和新澆筑節段混凝 土的全部重量，并通過支點和錨固裝置將荷裁傳到已施工完成的梁身上。 掛籃的走行系統可用軌道或四氟乙烯滑板，牽引動力一般用電動卷揚機，它包 括前牽引裝置和尾索保護裝置。 為保證澆筑混凝土時掛籃有足夠傾覆穩定性，往往在掛籃的尾部設置后錨固， 一般通過埋在梁肋內的豎向預應力筋實現，當后錨能力不夠時也可采用尾部壓重

24、等措施。 掛籃的主要功能是支撐模板，承受新澆混凝土重量，由工作平臺提供張擰、灌 漿的場地，調整標高。因此掛籃不僅要求有足夠的強度保證，還要有足夠的剛度及 穩定性，自重輕，移動靈活，便于調整標高等。 幾種主要常用掛籃的結構形式如圖 1-1 至 1-6 所示。 1-1 平行桁架式掛籃 圖 1-1 平行靖架式掛籃 圖 1-2 平弦無平衡重掛籃 圖 1-3 三角型組合粱式掛籃 圖 1-4 弓弦式掛籃 圖 1-5 滑動斜拉式掛籃 圖 1-6 菱形桁架式掛籃 1.2.2 掛籃結構的主要特點 按主要承重結構形式分析掛籃結構的主要特點 (1)平行桁架式掛籃。平行桁架式掛籃的上部結構外形一般為一等高度桁梁，其

25、受力特點是：底模平臺及側模架所承重均由前后吊桿垂直傳至桁梁節點和箱梁底板 上，故又稱吊籃式結構，桁架在梁頂用壓重或錨固或二者兼之來解決傾覆穩定問題， 桁架本身為受彎結構。 (2)平弦無平衡重掛籃。平弦無平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎上，取消 壓重，在主桁上部增設前后上橫桁，根據需要，其可沿主桁縱向滑移，并在主桁橫 移時吊住底模平臺及側模支架。由于掛籃底部荷重作用在主桁架上的力臂減小，大 大減小了傾覆力矩，故不需平衡壓重其主桁后端則通過梁體豎向預應力筋錨固于 主梁項板上。 (3)菱形掛籃。菱形掛籃可以認為是在平行桁架式技籃的基礎上簡化而來，其上 部結構為菱形，前部伸出兩伸臂小粱，作為掛籃底模

26、平臺和側模前移的滑道，其菱 形結構后端錨固于箱梁底板上，無平衡壓重，而且結構簡單，故自重大大減輕，是 近年來常用的掛籃形式。 (4)三角形掛籃。三角形掛籃也是在平行桁架式掛籃的基礎上簡化而來，它與菱 形技籃均屬于垂直吊桿式，主要區別在于主桁架的形狀，其承重結構為三角形，其 它組成類似于菱形掛籃，屬于全錨式掛籃，自重輕。 (5)弓弦式拄籃。弓弦式桁架(又稱曲核桁架式)掛籃主格外形似弓形，故也可認 是從平行桁架式掛籃演變而來，除具有桁高隨彎矩大小變化外，還可在安裝對施加 預應力以消除非彈性變形 故也可取消平衡重，所以船重量較輕； (6)滑動斜拉式掛籃。滑動斜拉式掛籃在力學體系方面有較大的突破，其上

27、部采 用斜拉體系代替梁式結構的受力，而由此引起的水平分力，通過上下限位裝置(或稱 水平制動裝置)承受主梁的縱向傾覆穩定由后端錨固壓力維持。其底模平臺后端仍 吊掛或錨固于箱梁底板之上。 (7)預應力斜拉式掛籃。預應力斜拉式掛籃的最大特點是利用梁體內腹板的預應 力筋拉住模板從而使得掛籃結構簡化，重量變輕。 (8)三角型組合梁掛籃。三角型組合梁掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎之上，將 受彎桁架改為三角行組合梁結構。由于其斜拉桿的拉力作用，大大降低了主梁的彎 矩。從而使主梁能采用單構件實體型期。由于掛籃部結構輕盈除尾部錨固外。還 需較大配重。其底模平臺及側模支架等的承重傳力與平行桁架式掛籃基本相同。 (9

28、)自承式掛籃。自承式掛籃分為兩種，一種是模板支承在整體桁架上，桁架用 銷子和預應力筋掛在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土時主梁和走行桁架移至一邊， 掛籃前行時再按上。吊著空載的模板系統前移。另一種是將側模制成能承受巨大壓 力的剛性模板，通過梁上的水平及豎向預應力筋拉住模板來承受混凝土重，走行方 法與前者相同，由臨時吊車懸吊著模板系統前移到下一梁段。這種方法對跨度不很 大的等高度箱梁較為適宜。 (10)牽索式掛籃。在斜拉橋的施工中，利用斜拉主索牽掛掛籃，其承重結構不 再支承在己灌筑梁段頂面，而是懸掛于己成梁段的下面，通過牽索系統將掛籃前端 的垂直荷載直接傳到斜拉橋的主塔上，這是它的最大特點。 1.

29、3 掛籃施工的發展方向 (1)掛籃設備應系列化、規格化 掛籃作為 pc 連續梁(或則構)懸管理筑的一種常用設備，應用已很普遍；而日前 國內的并籃種類雖不少，但適應不同跨度和梁寬的系列化、規格化產品尚不多見， 多數施工單位都是對不同跨度和梁貿使用一種掛籃僅對其某些桿件的市置作些調 整，往往會田大馬拉小車影響作仆效率 c 產生這種現象的原因除產品開發滯后外， 還有擰籃在具體一個施工單位的利用率問題，為此建議成立掛籃系列產品租賃公司， 以便解決產品系列化、規格化和利用率的矛盾。此外，掛籃設計還應考慮 rj 梁懸灌 段灌筑的連續性，附設一些保證全天候作業的設施，供施工單位根據不同的需要選 用。 (2)

30、掛籃制作的工廠化 由于掛籃作業的安全性要求較高，一般來說，除一些可利用的常備式桿件外， 掛籃的主要受力部件特別是一些需作特殊處理的桿件，宜由具有一定資質的廠家 加工制作，并需作嚴格的檢測，以絕對保證高空作業的安全。 (3)掛籃施工作業的標準化和規范化 目前，我國橋梁施工規范對掛籃的作業做了一些規定，但尚不夠充分和完善； 而國內出現的幾起掛籃施工事故大多由于操作不當所致，建議在修訂橋梁施工規范 時對主要擰籃的操作要求予以進一步的補充和明確。 (4)掛籃設計形式的新動向 針對一般掛籃梁上結構占用懸灌作業場地的矛盾，國外有人設想將掛籃用箱 梁的縱向預府力筋預張拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁頂設專門

31、為滑移掛籃而 用的結構，待完成滑移作業后將這部分結構后移，騰出作業場地。對此有必要作進 一步的探討與研究 針對彎梁橋，國內有關單位已研制出一種斜拉組合式掛籃，這種彎梁施工用 掛籃既能縱向走形，又可橫向轉動，其組合位移便形成了沿橋梁的曲線走形。掛籃 前移時，是用錨固于梁頂的上橫梁維持大梁穩定的，掛籃轉動是靠頂推掛籃后端實 現的。這種掛籃的出現，為彎橋的懸灌開辟了一條新的路徑。 1.4 此設計所選方案和說明 根據以上論述和具體的施工條件，此設計確定選菱形為主桁結構的掛籃進行實 際施工和設計。其中的計算方法和分析原理橋梁臨時結構設計相應的標準和規范， 大部分采用手算并與用有限元軟件進行建模分析計算的

32、結果相比較和復合。 有限元分析的方法是一種結構設計進行電算的有效和適用的方法，與之相關的 軟件有許多，如 ansys 軟件，midas 軟件等。此掛籃的設計主要用 midas 軟件進行建 模與分析計算。 第 2 章 掛籃設計資料與計算原理及內容 2.1 菱形掛籃的設計資料 臨時結構的設計一般都要根據具體項目的設計資料和施工現場的條件來確定一 種較為優化的施工方案。此設計為公路橋梁懸臂施工的臨時結構設計，根據施工條 件優選菱形掛籃作進行懸臂施工。圖紙截面資料如圖 2-1 所示。 圖 2-1 橋梁截面圖 根據圖紙和相關資料可知此掛籃的功能需滿足以下要求： 需完成施工梁段為 3m、3.5m、4m；

33、需完成施工梁段的梁高為 0.66m 至 0.35m，腹板厚為 0.8m 至 0.5m； 需完成施工的橋面寬為 11.46m； 需要有一定的施工空間，以便施工； 有足夠的強度，剛度和穩定安全系數，達到相應規范要求。 2.2 掛籃的結構設計原理和檢算內容 2.2.1 結構設計 結構設計主要包括設計依據、主要技術指標和其他要求。具體如下： 設計依據 橋梁施工圖設計文件； 現行鋼結構設計、施工技術規范； 現行鐵路（公路）橋涵設計、施工技術規范； 現行鋼結構施工及驗收規范； 梁段細部情況。 掛籃的主要技術指標 可灌梁段的最大重量:根據橋梁設計文件確定； 可灌梁段最大長達:根據橋梁設計文件確定； 梁高變化

34、范圍:根據橋梁設計文件確定； 掛籃自重：一般最大梁重的 0.350.45； 主桁最大變形:20mm； 抗傾覆穩定系數:走行時大于 2.0;澆注混凝土時大于 2.0； 主桁前節點離梁段端面距離0.5m； 主桁桿件安全系數:大于 1.2； 掛籃走行方式:分次或一次走行完成。 菱形掛籃設計的其他說明 菱形掛籃主桁系統主要由菱形主桁結構，橫向聯接系和前橫聯組成。菱形主桁 架一般由型鋼或鋼板焊接成箱型結構，桿端采用節點板栓接，也可以焊接，主桁的 前端點一般放置前橫梁。菱形主桁架立柱和后斜桿之間應可設置一道橫向聯接系， 保證整個掛籃懸灌時柱桁架受力均勻，以及掛籃走行時的穩定性和一致性。 2.2.2 結構檢

35、算 結構檢算的內容主要包括結構檢算依據、荷載組合和結構簡化計算圖示等。具 體說明見下： 結構檢算的依據 澆筑混凝土時的沖擊系數:1.2。 空載走行式的沖擊系數:1.3。 掛籃總重控制在設計范圍內，允許最大變形（包括吊帶變形的總和） 20mm。 自錨系統的安全系數:2.0。 澆注混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩定系數:2.0。 荷載組合 荷載組合。混凝土自重+動力沖擊荷載+掛籃自重+人群和施工機具荷載 （計算強度） 。 荷載組合。混凝土自重+掛籃自重+人群和施工機具荷載（計算剛度） 。 掛籃自重+沖擊附加荷載+風載（計算走行） 。 掛籃檢算的結構受力簡化和傳力過程 根據梁段的細部情況，梁截面可分為底

36、板、腹板、頂板和翼板進行荷載計算， 底板和腹板荷載由底模系統承擔，頂板荷載由內膜系統承擔，翼板荷載由外膜系統 承擔，通過前后吊桿吊帶傳遞到前上橫梁和已澆梁段上。各個部分傳遞到前上橫梁 的所有荷載都傳遞到主桁架上。主桁架再通過前支點和后錨點把力傳遞到已澆梁段 頂板。懸吊系統部分在整個掛籃受力中起到力系轉換的作用。掛籃傳力過程示意圖 如圖 2-2 所示。 圖 2-2 掛籃傳力過程示意圖 掛籃結構計算可以整體建模計算，也可以分部建模計算，此設計采用分部建模 計算和小部分采用手算與之進行復核。本設計除面板的檢算采用建筑施工計算手 冊（第二版） （江正榮編著）上的大模板設計規范外，其他設計的檢算采用橋梁

37、 工程 （中鐵二局股份有限公司 2009 年編著 ）的相應規范。 底模系統 后吊桿前吊桿 待澆梁段 腹板混凝 土 待澆梁段 底板混凝 土 待澆梁段頂板 混凝土 待澆梁段 翼板混凝 土 內外模系統 主桁前 橫梁 后吊桿 主桁系統 已澆梁 段底板 前吊桿 后錨點前支點 已澆梁 段頂板 第 3 章 掛籃模板系統設計與計算 3.1 底模系統 3.1.1 荷載分析 為了方便計算，把混凝土的自重進行分塊劃分并計算相應部分荷載。分塊如圖 3-1 所示。 圖 3-1 箱梁荷載分布圖 取單位長 1m 計算其相應面積均布荷載，梁段為預應力鋼筋混凝土，所以混凝土 容重取,每塊荷載計算如下： 3.1.2 底模設計與檢

38、算 底模受力荷載計算 3 =26kn/m 2 v1 0.20.421 268.073kn/m 2 qh v4 0.680.380.90.382.6 26 61.6 qh 2 v3 260.6617.160kn/mqh 2 11.475kn/m 考慮增大系數 1.2，底模承受 v2 和 v3 荷載，因此底模兩邊承受的荷載較中部 大，現分別計算如下： 2 12 1.21.2 181.298217.558kn/m v qq 2 23 1.21.2 17.16020.592kn/m v qq 擬定模板規格和尺寸 采用厚度為 5mm 的鋼組合模板，模板加勁肋采用 8#槽鋼，根據施工梁段最大 長和橫向寬度

39、，取底模縱向長為 4200mm,橫向寬為 6000mm根據模板大小，現初 步擬定間距為:中部縱向間距 420mm,中部橫向間距最大為 320mm。邊部縱向間距 210mm 邊部橫向間距 180mm. 鋼模板面板檢算 底模邊部的面板的檢算 底模邊部的面板的檢算以最不利情況下的三面固定，一面簡支進行檢算，面板 示意圖如下圖 3-2 所示。 圖 3-2 底模邊部模板面板示意圖 采用大模板計算法，計算長寬比，即， 根據此長寬比值由建筑施工計算手冊的附錄（附表 2-19）查表 q=0.217 n/mm2 180mm 180 0.857 210 x y l l 0.0693 , o x mk 0.0567

40、 o y mk 強度檢算： 取 1mm 寬面板條作為計算單元，荷載 q 為： 0.217610.2176n/mmq 求支座彎矩： 022 . .0.07500.2176 180-488.58n mm o x m xx mkql 022 . .0.07500.2176210-544.10n mm o y m yy mkql 面板的載面系數： 223 11 1 54.17mm 66 wbh 彎曲應力為： max max 544.10 130.48mpa 4.17 m w 求跨中彎矩： 22 . .0.0138 0.2176 18097.29n mmmx xx mkql 22 . .0.0289 0

41、.2176 210277.33n mmmy yy mkql 鋼板的泊松比 u=0.3，故需換算為： ( ) 97.290.3 277.33180.49n mm v xy x mmum ( ) 277.330.3 97.29306.52n mm v yx y mmum 其彎曲應力為： max max 306.52 73.56mpa181mpa 4.17 m w 故面板強度滿足要求。 剛度驗算： 353 6 22 2.1 105 2.4 10 n mm 12(1 0.3 )12(1) o eh b u 0.00196fk 0.0138, x mk0.0289, y mk 0 44 0.2176 1

42、80 0.001960.186 mm max5 2.4 10 f ql wk b 0.18611 180968500 w l 故剛度滿足要求。 底模中部的面板的檢算以最不利情況下的三面固定，一面簡支進行檢算，面 板示意圖如圖-3 所示。 圖 3-3 底模邊部模板面板示意圖 采用大模板計算法，計算長寬比，即 根據長寬比，由建筑施工計算手冊的附錄（附表 2-19）查表，得 強度檢算： 取 1mm 寬面板條作為計算單元，荷載 q 為： 0.0206 10.0206n/mmq q=0.0206n /mm2 320mm 320 0.762 400 x y l l 0.0750 , o x mk0.057

43、2, o y mk 0.0209, y mk 0.0331, x mk 0.00219 f k 。 求支座彎矩： 022 . .0.0750 0.0206 320158.21n mm o x m xx mkql 022 . .0.0750 0.0206 210207.86n mm o y m yy mkql 面板的載面系數： 223 11 1 54.17mm 66 wbh 彎曲應力為： max max 207.86 49.89mpa 4.17 m w 求跨中彎矩： 22 . .0.0331 0.0206 32069.82n mmmx xx mkql 22 . .0.0209 0.206 420

44、75.95n mmmy yy mkql 鋼板的泊松比 u=0.3，故需換算為： ( ) 69.820.3 75.9592.61n mm v xy x mmum ( ) 75.950.3 69.8296.89n mm v yx y mmum 其彎曲應力為： max max 96.89 23.25mpa181mpa 4.17 m w 故面板強度滿足要求。 剛度驗算： 353 6 22 2.1 105 2.4 10 n mm 12(1 0.3 )12(1) o eh b u 44 max 5 0.206 320 0.002190.197 mm 2.4 10 f o ql wk b 0.19711 3

45、201624500 w l 故剛度滿足要求。 綜上所述，初步擬定滿足要求，并有較大富足，具體布置見圖紙。 底模縱梁設計計算 尺寸初步擬定 底模邊部采用 hn4501509/14，型鋼兩邊各焊接厚 8mm 的鋼板，中部采用 采用相同型號的工字鋼工 45015011.5，但不需要焊接鋼板。初步布置如圖 3-4 所示。 荷載計算 底模鋼模板和加勁肋的重量計算： 2 3 9 4.27 68.05/100/ 4.2 60.390.886kn/m g q 2 1 1.21.2 0.886217.6218.7kn/m bg qqq 2 2 1.21.2 0.88620.621.7kn/m zg qqq 一根

46、邊梁的線荷載計算： 1 218.7 0.1532.8kn/m b q 一根中梁的線荷載計算： 1 21.70.715.2kn/m z q 邊梁檢算 邊梁的受力簡化圖示如圖 3-5 所示。 圖 3-5 邊梁計算簡圖（力單位：kn） 利用 midas 建模計算其內力，撓度圖、彎矩圖和剪力圖如圖 3-63-8 所示。 圖 3-4 底模縱梁布置圖（單位:mm） 圖 3-6 邊梁撓度圖 圖 3-7 邊梁彎矩圖 圖 3-8 邊梁剪力圖 由 midas 軟件計算得， 最大彎矩： max 142.2kn mm 最大剪力： max 80.2knn 最大位移：7.4mm 支座反力： 12 70.1kn,80.2k

47、n rr ff 邊梁自重：。2 3.46.8kng 截面特性計算如下: 面積：, 42 =1.475 10 mma x 軸慣性矩： 84 3.5623 10 mm x i h=450,， 8 63 x x 3.5623 10 1.6 10 mm /2450/2 i w h 63 s =150 14 218+2118 2+9105.5=1.0143 10 mm 強度檢算： 彎曲正應力 max 33 max 6 114.2 1010 71.38mpa181mpa 1.6 10 m w 剪切應力 36 max max 8 80.2 101.0143 10 =9.13mpa181mpa 3.5623

48、1025 ns ib 強度滿足要求。 剛度檢算： max 6000 7.4mm12mm 500500 l 剛度滿足要求。 中梁檢算 底模中梁受力圖簡化如圖 3-9，其內力由 midas 建模計算，結果如圖 3-103-13 所示。 6000 8001000 圖 3-9 底模中梁受力簡化圖（長度單位:mm,力單位：kn/m） 圖 3-10 底模中梁荷載反力圖 圖 3-11 底模中梁自重+荷載反力圖 由 midas 軟件計算得，最大彎矩,最大剪力, max 65.7kn mm max 35.3knn 最大位移，支座反力。邊梁自重3.8mm 12 33.2kn,35.3kn rr ff 。截面特性計

49、算如下:2 2.44.8kng 面積,x 軸慣性矩 42 =1.024 10 mma 84 3.224 10 mm x i h=450mm, 8 63 x x 3.224 10 1.43 10 mm /2450/2 i w h 強度檢算： /s =385mm x i 圖 3-12 底模中梁彎矩圖 圖 3-13 底模中梁剪力圖 彎曲正應力 max 33 max 6 65.7 1010 45.9mpa181mpa 1.43 10 m w 剪切應力 3 max max 35.3 10 =7.9mpa181mpa 385 11.5 ns ib 強度滿足要求。 剛度檢算： max 6000 3.8mm1

50、2mm 500500 l 剛度滿足要求。 綜上所述，底模縱向梁設計滿足要求，具體尺寸見掛籃圖紙。 (5)底模前端橫梁設計與檢算 按照經驗，底模前端橫梁試選為焊接箱型截面，尺寸初步擬定如下圖 3-14 底模前橫梁承受底模縱向梁傳來的力，并將力傳給吊帶。底模兩邊需要一定的 空間來作為空間平臺，先取兩邊各伸出 1.4m。又前面計算出的縱梁的支座反力作為 荷載施加于前橫梁，工作平臺采用木板平鋪于工字鋼梁上，工字鋼支撐于前后橫梁 上，其作用于橫梁的力近似等于 4.51.4=6.3 kn。所以底模前橫梁的受力計算簡化 如下圖 3-15 所示。 圖 3-14 底模前橫梁截面圖（單位:mm） 圖 3-15 底

51、模前橫梁受力簡圖（力單位：kn） 圖 3-16 底模前橫梁反力 圖 圖 3-17 底模前橫梁自重反力圖 圖 3-18 底模前橫梁彎矩圖 圖 3-19 底模前橫梁剪力圖 由 midas 軟件建模計算得，結果圖如圖 3-163-20 所示。 最大彎矩: max 87.5kn mm 最大剪力： max 401.2knn 懸臂最大位移：3.7mm 腹板處最大位移：0.26mm 支座反力： 12 492.6kn,171.3kn rr ff 橫梁自重：。2 4.32 3.631.6kng 截面特性計算如下: 面積,x 軸慣性矩 42 =2.1408 10 mma 84 7.7775 10 mm x i h

52、=500, 8 63 x x 7.7775 10 3.11 10 mm /2500/2 i w h 63 230 22 2422 12 226 226/21.84 10 mms 強度檢算： 彎曲正應力 max 33 max 6 87.5 1010 28.2mpa181mpa 3.11 10 m w 剪切應力 圖 3-20 底模橫梁位移圖 36 max max 8 401.2 101.84 10 =39.56mpa181mpa 7.7775 1024 ns ib 強度滿足要求。 剛度檢算： max 1500 0.26mm3mm 500500 l 剛度滿足要求。 綜上所述，初步擬定橫梁截面和尺寸滿

53、足要求。 3.2 側模系統設計與檢算 3.2.1 下部側模設計與檢算 考慮梁段高度的變化，將側模分為上下兩塊鋼模板組成，以便完成變高度施工。 上部模板包括翼緣部分的斜模板，并用斜支架支撐翼緣模板。先對下部模板進行設 計檢算。 (1)荷載計算 振動產生的荷載（水平方向）: 2 4.0kn/m 混凝土對模板產生的側壓力計算： 梁段最大梁高 6.793m，采用坍落度為 30mm,混凝土澆注速度。2.5m/hv 取 f1,f2中最小值，即 2 f=45.221kn/m 總設計值： 2 45.221 1.24 1.459.865 kn/m qd p 2 45.221 1.254.265 kn/m gd

54、p (2)側模面板設計檢算 側模同樣采用 6mm 厚的組合鋼板，選用 8#槽鋼作為加勁肋，外加縱向肋為 14# ，大豎肋選用 20#槽鋼，鋼板加勁肋的間距為:420mm420mm。 1 2 1012 2 0.22 200 0.22 261 1.02.545.221kn/m 25 15 ftv 2 2 26 6.793176.618kn /mfh 采用大模板計算法，計算長寬比，即，根據此比值由建筑施工 420 1 420 x y l l 計算手冊的附錄（附表 2-19）查表 ， 0.0600 o x mk 0.0227 x mk ， 0.0168 y mk0.00160fk 強度檢算： 取 1m

55、m 寬面板條作為計算單元，荷載 q 為： 0.0599 10.0599n/mmq 求支座彎矩： 022 . .0.0600 0.0599 420633.982 n m o x m xx mkql 022 . .0.0550 0.0599 420581.150 n m o y m yy mkql 面板的載面系數： 223 11 1 56mm 66 wbh 彎曲應力為： max max 633.982 105.66mpa 6 m w 求跨中彎矩： 22 . .0.0227 0.0599 420239.86n mmx xx mkql 22 . .0.0168 0.0599 420177.52n mm

56、y yy mkql 鋼板的泊松比 u=0.3，故需換算為： ( ) 239.860.3 177.52293.12n m v xy x mmum ( ) 177.520.3 239.86249.48n m v yx y mmum 其彎曲應力為： max max 293.12 48.85 mpa181mpa 6 m w 故面板強度滿足要求。 剛度驗算：（偏于安全，用強度設計值進行剛度檢算） 353 6 22 2.1 106 0.82 10 n m 12(1 0.3 )12(1) o eh b u 44 max 6 0.0599 420 0.00160.36mm 0.82 10 f o ql wk

57、b 0.3611 4201000400 w l 故剛度滿足要求 (3)側模縱肋設計檢算 縱向肋的間距為 420mm,采用 14# 截面，豎向大肋間距最大為 2000mm.檢算 如下： 59.8650.4225.14kn/m qd q 縱向肋計算受力見圖 3-21 所示。 圖 3-21 外模縱向肋受力簡圖(長度單位:mm,力單位： kn/m) 圖 3-22 外模縱向肋變形圖 圖 3-24 外模縱向肋剪力圖 圖 3-23 外模縱向肋彎矩圖 圖 3-25 外模縱向肋自重反力圖 由 midas 軟件建模計算，結果如圖 3-223-27 所示，得 最大彎矩： max 6.9n mm 最大剪力：, max

58、 25.9knn 最大位移：，0.88mm 支座反力：。 123 21.8kn,42.2kn43.0kn rrr fff， 橫梁自重：。2 0.50.31.3kng 截面特性計算如下: 面積,x 軸慣性矩 32 =4.216 10 mma 74 1.2086 10 mm x i h=140, 7 63 x x 1.2086 10 1.7 10 mm /2140/2 i w h 圖 3-26 外模縱向肋剪應力圖 圖 3-27 外模縱向肋彎曲應力圖 53 52.4 21.48 10 mms 強度檢算： max 13.6mpa180mpa max 39.4mpa310mpa 強度滿足要求。 剛度檢算

59、: 剛度滿足要求。 綜上所述，外模縱向肋設計滿足要求，并且有很大富余。 (4)側模豎肋設計檢算 先假定橫向拉桿的間距:780mm,820mm,1800mm,懸臂 150mm。其中受力最大的 豎向大肋的荷載計算如下： 59.86510.7101.77kn/m qd q 豎肋受力計算簡圖如下圖 3-28 所示。 用 midas 軟件建模計算的結果如下面圖 3-293-32 所示。 由 midas 軟件建模計算得，最大彎矩,最大剪力 max 29.1kn mm ,最大位移，支座反力 max 107.8knn2.3mm 。截面特性查表得， 1234 53.8kn,49.6kn182.5kn75.4kn

60、 rrrr ffff， 如下: 面積,x 軸慣性矩 32 =3.2837 10 mma 74 1.910 10 mm x i 0.8811 0.0004 mm0.002mm 2000500500 f l 圖 3-28 豎肋受力計算簡圖（力單位：kn/m） 圖 3-29 豎肋支座反力圖 圖 3-30 豎肋變形圖 圖 3-31 豎肋剪力圖 h=200, 7 53 x x 1.910 10 1.91 10 mm /2200/2 i w h 53 1.147 10 mms 強度檢算： max 71.1mpa180mpa max 152.1mpa310mpa 強度滿足要求。 剛度檢算： 面板位移+縱肋位