PAGEPAGE19/11XX庫區還路工程S306線XX合同段XX大渡河大橋主梁掛籃方案設計四川XXXX庫區還路工程S306線XX合同段項目經理部2007年10月主梁懸澆掛籃方案設計說明一、工程概況XX大渡河大橋主橋為133m+255m+133m預應力混凝土連續剛構橋，其箱梁采用豎直腹板的單箱單室結構。箱梁頂面寬度為10.5m，底面寬度為6.5m，兩側翼緣懸臂寬2m。箱梁根部斷面高16.0m，跨中及邊跨現澆段梁高4.0m，箱高以1.5次拋物線變化。箱梁腹板在墩頂范圍內厚100cm，從箱梁根部至跨中梁段腹板厚由75cm、65cm、55cm組成。箱梁頂板除0號塊段兩橫隔板間厚150cm外，其余厚28cm。箱梁底板除0號塊段兩隔板間厚1.5m外，其余厚度從箱梁根部截面的150cm以2次拋物線變至跨中截面38cm厚。箱梁設計為縱向、橫向和豎向預應力體系。在主墩處箱梁設兩道橫隔板，在25號塊及邊跨端部各設一道橫隔板。箱梁0號梁段長15m，采用托架現澆施工。每個T構縱橋向劃分為30個對稱梁段，梁段數及梁段長度從根部至跨中分別為11×3.0m，9×4.0m，10×5.0m，累計懸臂總長126.5m。全橋共有3個合攏段(31號塊)，分別是2個邊跨合攏段和1個中跨合攏段，長度均為2m，邊跨現澆段(32號塊)長4.5m。主橋箱梁采用掛籃懸臂澆注，先在支架上澆注0號塊，然后在0號塊上拼裝掛籃。一個主墩上采用一對掛籃對稱懸臂澆筑施工，懸澆長度分3.0m、4.0m和5.0m三種規格，其最大重量分別為2777KN（1＃塊）、2626KN（12＃塊）和2150KN（21＃塊）。本橋箱梁懸澆采用后支點掛籃施工。掛籃采用現有成套設備--公司自行設計的菱形桁架式掛籃，該掛籃設計澆注混凝土重量為3000KN，先后在成南高速南充嘉陵江大橋、都汶高速廟子坪大橋、西攀高速回菁溝大橋中正常使用。為了保證該掛籃在XX大渡河大橋箱梁懸澆中安全、可靠、方便的投入使用，根據本橋的實際情況，對掛籃進行了適當修改，并全部進行了重新設計和驗算。現將計算結果和設計圖紙等編制成文件，以供審查、加工、安裝和使用。二、設計依據本掛籃主要依據下列文件、標準及規范進行設計：——《XX大渡河大橋》施工圖設計文件——《公XX涵設計通用規范》（XXTXX021-89）——《公XX涵鋼結構及木結構設計規范》（XXTXX025-86）——《鋼結構設計規范》（GBXX17-88）——《鋼結構工程施工及驗收規范》(GB50205-95)——《公XX涵施工技術規范》（XXTXX041-89）三、掛籃的構造及特點本掛籃高4m，前端懸臂長6m，后端錨固長5.5m，能適應大多數橋梁，如連續剛構橋、斜拉橋等懸臂澆注的需要。它吸收了國內外各類掛籃結構的優點，掛籃的主要桿件、前支點、后錨點都采用銷接，受力明確，不產生彎矩，安裝、運輸都十分方便。1、承重桁架系統為了使掛籃具有較好的通用性，適應不同的橋梁使用，本掛籃主要構件分為標準構件和非標準構件。本掛籃主要的承重構件是由兩片菱形桁架組成標準構件，每片桁架由五根受力桿件銷結而成。兩片桁架之間間距為580cm，用前、后橫梁連接，同時前、后橫梁又作為吊桿的支點。五根主要受力桿件均用14～20mm厚的16Mn鋼板焊接組拼成250×250mm的閉合矩形截面，使其具有承載力強，抗扭性能好的特點。設計了后錨點、前支點、上結點和前結點等四個主要結點，將五根桿件聯為整體。桿件與節點板的連接方式為銷結，使桿件受力明確，安裝、拆卸也非常方便。前、后上橫梁設計為非標準構件。本橋前上橫梁采用2□496×250。后上橫梁采用2m高的桁架，由匚20和匚16普通槽鋼加工。因上橫梁懸挑長度較大，為保證承重架的整體性及前、后上橫梁的穩定，在其下弦桿的平面上設置平聯，平聯由單根∠125×125×10的角鋼構成剪刀撐，通過節點板與前、后上橫梁焊接。2、后錨系統承重桁架片的錨固系統，在澆注混凝土時，用后錨桿穿過預留孔，上端與掛籃后錨點連接，下端與混凝土箱梁頂板連接。后錨桿用材質為40CrNiMo的低合金鋼鍛件加工而成，直徑為70mm。3、底籃和吊帶系統腹板下底縱梁布置為2×5工45b，空箱下底縱梁采用7根工36b。前、后底橫梁采用鋼板加工的鋼箱橫梁，梁高50cm，采用12mm鋼板，梁寬25cm，采用22mm鋼板。前、后底橫梁上設置連接點，通過鋼銷與吊帶連接。底籃的錨固系統，是通過吊帶完成的。后下橫梁的錨固，是用吊帶的下端與后下橫梁銷接，上端穿過主梁底板和頂板的混凝土預留孔，錨固于底板和頂板上。前下橫梁的錨固，是用吊帶的下端與前下橫梁銷接，上端直接與掛籃的前上橫梁連接。采用液壓千斤頂來調節前、后底橫梁的高度，以實現準確的立模標高。主吊帶采用16Mn鋼板加工成標準節，然后用鋼銷連接到需要的長度，副吊帶采用φ32精軋螺紋鋼筋。4、行走系統軌道用鋼板加工成工字形截面，掛籃行走時，在后錨點上，用特制小輪反掛于行走軌道的上翼緣板，用兩臺60t液壓千斤頂驅動掛籃前移。行走軌道的固定，是通過預留孔安裝反壓梁進行固定。5、模板系統模板系統由內、外模板、滑梁及模板固定裝置組成，均采用大塊鋼模。澆注混凝土時，模板由內外滑梁支撐，而內外滑梁的錨固，則通過吊帶一端錨固于混凝土箱梁的頂板，一端錨固于掛籃前上橫梁。內外模板側模間由對拉螺桿承受澆注混凝土時的側向壓力。掛籃移動時，外模由外模滑梁支托隨同掛籃前移，內模滑梁同時被拉出。然后在適當的時候將內模順著內模滑梁拉出。四、掛籃計算概況1、設計荷載混凝土荷載掛籃及模板自重(約100t)人群及施工荷載：按《公XX涵施工技術規范》，取1.5kN/m2。2、計算方法及荷載組合本掛籃的計算，首先根據掛籃的設計圖紙建立空間模型，將各工況的荷載施加到掛籃的相應部位，采用SP2000軟件進行線性有限元法計算分析、Midas_Civil軟件驗算復核。分別計算以下四個控制工況：工況1：1＃塊件(長3.0m)的澆注。工況2：12＃塊件(長4.0m)的澆注。工況3：21＃塊件(長5.0m)的澆注。工況4：掛籃行走。本掛籃設計采用容許應力法，可不予計算荷載系數，但考慮承重架節點及連接件重量、模板重量偏差、砼膨模等因素，經綜合考慮采用以下荷載組合：1.5×掛籃承重架自重+1.1×模板自重+1.05×可變荷載五、掛籃強度計算(一)澆注混凝土階段計算為了符合施工實際情況，將掛籃荷載分為不變荷載和可變荷載兩部分，計算中按其相應的分布長度及大小布載。1、承重架自重：根據軟件自動計算。2、模板自重荷載(分布長度5.5m)腹板底縱梁：0.15×0.8=0.12kN/mm(底模單重按80kg/m2計)空箱中底縱梁：0.85×1.2=1.02kN/mm(底模單重按120kg/m2計)空箱邊底縱梁：14×1=14kN/mm(內側模單重按100kg/m2計)翼緣滑(縱)梁：(15+2.5)×1.8×60%=18.9kN/mm(翼緣模、外側模單重按180kg/m2計,平臺梁承擔40%)頂板滑(縱)梁：2.5×2=5kN/mm(內頂模、內模架單重按200kg/m2計)內側平臺縱梁：(1+1.5)×0.75+(15+2.5)×1.8×40%=14.48kN/mm(作業平臺按100kg/m2計、施工荷載1.5kPa)外側平臺縱梁：(1+1.5)×0.75=1.88kN/mm(作業平臺按100kg/m2計、施工荷載1.5kPa)2、可變荷載工況1(荷載長度3m)：(1)腹板底縱梁(荷載寬度0.15m、共10根)：計60.6kN/m砼自重：0.15×15.48×26=60.37kN/m(腹板共重1811kN)施工荷載：0.15×1.5=0.23kN/m(2)空箱底縱梁(荷載寬度0.85m、共7根)：計34.8kN/m砼自重：0.85×1.44×26=31.82kN/m(頂板共重668kN)施工荷載：0.85×1.5=1.28kN/m振搗荷載：0.85×2=1.7kN/m(3)翼緣縱梁荷載(荷載寬度2m)：計35.6kN/m砼自重：2×0.55×26=28.6kN/m(翼緣板共重172kN)施工荷載：2×1.5=3kN/m振搗荷載：2×2=4kN/m(4)頂板縱梁荷載(荷載寬度2.5m)：計41.25kN/m砼自重：2.5×0.5×26=32.5kN/m(翼緣板共重195kN)施工荷載：2.5×1.5=3.75kN/m振搗荷載：2.5×2=5kN/m校核砼自重：分解結果2846kN，較設計重量2777kN大2.5%，可以采用。工況2(荷載長度4m)：(1)腹板底縱梁(荷載寬度0.15m、共10根)：計42.9kN/m砼自重：0.15×10.94×26=42.67kN/m(腹板共重1707kN)施工荷載：0.15×1.5=0.23kN/m(2)空箱底縱梁(荷載寬度0.85m、共6根)：計23.31kN/m砼自重：0.85×0.92×26=20.33kN/m(頂板共重488kN)施工荷載：0.85×1.5=1.28kN/m振搗荷載：0.85×2=1.7kN/m(3)翼緣縱梁荷載(荷載寬度2m)：計35.6kN/m(同工況一、翼緣板共重229kN)(4)頂板縱梁荷載(荷載寬度2.5m)：計41.25kN/m(同工況一、翼緣板共重260kN)校核砼自重：分解結果2684kN，較設計重量2626kN大2.2%，可以采用。工況3(荷載長度5m)：(1)腹板底縱梁(荷載寬度0.15m、共9根)：計27.37kN/m砼自重：0.15×6.96×26=27.14kN/m(腹板共重1221kN)施工荷載：0.15×1.5=0.23kN/m(2)空箱底縱梁(荷載寬度0.85m、共6根)：計15.14kN/m砼自重：0.85×0.55×26=12.16kN/m(頂板共重365kN)施工荷載：0.85×1.5=1.28kN/m振搗荷載：0.85×2=1.7kN/m(3)翼緣縱梁荷載(荷載寬度2m)：計35.6kN/m(同工況一、翼緣板共重286kN)(4)頂板縱梁荷載(荷載寬度2.5m)：計41.25kN/m(同工況一、翼緣板共重325kN)校核砼自重：分解結果2197kN，較設計重量2150kN大2.2%，可以采用。3、計算結果經對各工況分別進行計算分析，結果見下列表1～表5。計算結果表明，掛籃各構件均滿足規范要求。掛籃模型圖表1：各工況計算控制荷載統計表工況編號節段號節段長度（m）掛籃自重(KN)模板自重(KN)施工活載(KN)合計設計砼體積(m3)總荷載設計砼重乘1.5乘1.1乘1.05重量KN工況11＃塊段3314.6631.83009.9106.8471.9695.03160.44327.327771.56工況212＃塊段4314.6631.82890.3101.0471.9695.03034.84201.726261.60工況321＃塊段5314.6631.82454.482.7471.9695.02577.13744.021501.74掛籃加載圖掛籃軸力圖掛籃彎矩圖表2：掛籃軸心受力構構件復核統統計表構件(荷載)

名稱規格材質工況1工況2工況3Nmax截面積

(mm22)σN

(Mpa)細長比折減

系數φ[σN]

(Mpa))主桁后錨點2φ70錨桿40CrNiMMo898.81016.11029.51029.54580224.8835主桁前支點-1775.77-1998.66-202420241號桿件□250x2500x20((14)16Mn1531.71728.71751.21751.215880110.32002號桿件□250x2500x20((14)16Mn-1227.33-1385.66-1403.66-1403.6615880-88.4590.7151433號桿件□250x2500x2016Mn-1314.33-1479.11-1497.99-1497.9918400-81.4460.8011604號桿件□250x2500x20((14)16Mn-1310.44-1479.22-1498.44-1498.4415880-94.4730.6231255號桿件□250x2500x2016Mn1280.81445.81464.61464.61840079.6200前外主吊點■130x24吊吊帶16Mn304.2331.6305.4331.62592127.9200前內主吊點■130x24吊吊帶16Mn303.8328.1299.2328.12592126.6200后外主錨點■130x24吊吊帶16Mn385.2323.8235.5385.22592148.6200后內主錨點■180x68吊吊帶16Mn842.4672.4455.2842.47412113.7200翼緣梁后錨Φ32精軋螺紋鋼40SiMnMMoV138.3150.8157157804.2195.2675頂板梁后錨Φ32精軋螺紋鋼40SiMnMMoV107.8122.2129.4129.4804.2160.9675翼緣梁前吊Φ32精軋螺紋鋼40SiMnMMoV100.8125.8157157804.2195.2675頂板梁前吊Φ32精軋螺紋鋼40SiMnMMoV65.894.7130.7130.7804.2162.5675表3：掛籃受彎構件復復核統計表表構件

(荷載)

名名稱規格材質彎矩(KN.m)剪力(KN)變形工況1工況2工況3MmaxσM

(Mpa)[σM]

(Mpa))工況1工況2工況3QmaxτQ

(Mpa)[τQ]

(Mpa)(mm)前上橫梁2□496x230016Mn308.6350365.4365.460.1210420.8473.2478.1478.115.91201.5前下橫梁□496x230016Mn63.773.260.773.224.1210236.7265.8240.4265.817.61201.2后下橫梁□496x230016Mn382309.4207382125.7210537.9428.3288.8537.935.71202.4腹板底縱梁工45aA3208.7184.7129.6208.7145.81.3*1455131.810976.3131.829.78511.4箱體底縱梁工36aA3132.5101.679.7132.5150.91.3*1455118.472.765.1118.438.18513.7翼緣滑梁2匚40aA3209.9245.4264.1264.1150.21.3*1455137.2149.6155.9155.922.18514.1頂板滑梁2匚40aA3161199.8221.5221.5126145106.9121.3128.7128.718.38511.8表4：掛籃銷接構件復復核統計表表構件(荷載)

名稱規格材質τmax截面積

(mm22)τN

(Mpa)[σN]

(Mpa))備注承重架鋼銷Φ100鋼銷40Cr1751.27854111.5178受剪面n=2承重架孔壁100*4116Mn1751.24100213.6300受剪面n=2后錨連接器鋼銷銷Φ70鋼銷40Cr1029.53848133.8178受剪面n=2后錨連接器孔壁壁70*3216Mn1029.52240229.8300受剪面n=2長吊帶鋼銷Φ60鋼銷40Cr385.2282768.1178受剪面n=2長吊帶孔壁60*3416Mn385.22040188.8300受剪面n=1后內吊帶鋼銷Φ70鋼銷40Cr842.43848109.4178受剪面n=2后內吊帶孔壁70*6016Mn842.44200200.6300受剪面n=1表5：掛籃主要結點擾擾度表(mm)結點號ABC備注工況119.024.624.3主桁前結點下橫梁中點腹板前吊點工況221.427.627.2工況321.727.427.0注：上表為彈性性變形，施施工時另外外考慮非彈彈性變形(二)掛籃行走階段計計算掛籃行走時，在在后錨點處處用特制小小輪反掛于于行走軌道道的上翼緣緣板，用千千斤頂驅動動前進。掛掛籃的前下下橫梁仍由由吊帶支撐撐，后下橫橫梁則鋼絲絲繩滑車組組支撐。滑滑車組固定定端固定在在后上橫梁梁的端部。因此，掛籃行走走時的計算算，僅需驗驗算鋼軌、特制小輪及拉桿、鋼絲繩的強度即可。計算荷載考慮內側模與掛掛籃分離行行走，故行行走荷載不不計內側模模重量，其余均與掛掛籃澆注砼砼階段的承承重架及模模板自重相相同。承重架自重：根根據軟件自自動計算。模板自重(分布布長度5..5m)腹板底縱梁：00.15××0.8=00.12kN/mmm(底模單重重按80kg/mm2計)空箱底縱梁：00.85×1..2=1..02kNN/mm((底模單重重按1200kg/mm2計)翼緣滑梁：(115+2..5)×1..8=311.5kNN/mm((翼緣模、外外側模單重重按1800kg/mm2計)頂板滑梁：2..5×2==5kN//mm(內頂模、內內模架單重重按2000kg/mm2計)平臺縱梁：(11+1.55)×0..75=1.888kN/mmm(作業平臺臺按1000kg/mm2計、施工工荷載1.5kkPa)計算荷載組合取取：掛籃承重型型鋼×1.5＋模模板重×1.22計算結果(1)底平臺總總荷載(吊桿軸力力和)：(76.4+29.66+53.88+24.44+109..7)×2=5877.8kNN(2)后吊點鋼鋼繩：選用用2φ21.55破斷拉力：1888.699×2×14000MPa××0.855/10000=4449.1kkN，安全系數：4449.1//76.44=5.99…滿足要求求。(3)后下橫梁：：M=186.55kN.m、Q=755.2均小于砼砼灌注工況況，變形38.1mmm/11200=11/2944，滿足要要求。(4)2匚16桁桁架后上橫橫梁：Fmax=2.11mm；Nmaxx=1200.1kN，σ=27.44MPa<<<[σ]=1445MPaa…滿足要求求。(5)軌道錨點點反力：R=2799kN六、掛籃的傾覆驗驗算1、掛籃澆注狀態態以工況2作控制制計算，此此時前端承承受混凝土土荷載，前前吊帶豎向向力合計為為19500.6KN。總傾覆力矩為::M傾＝1760.4×66＝105662KN..m后端錨固，采用用2×4根40CrrNiMoo錨桿，直直徑φ50，[σs]=6500MpaM抗傾＝8×3..14×0.022^2×6500000×5.355＝349442KN..cm抗傾覆安全系數數K=M抗傾/MM傾=439442/105662=3.3>[[2]2、掛籃行走狀態態以工況4計算，此此時掛籃前前端承受底底籃重量，前前吊帶豎向力力合計為4435KN，總傾覆力矩為::M傾＝435×6＝26610KNN.m行走小車極限承承載力按4×6000KN計：M抗傾＝4×6000×（5.35＋0.744）＝170016KNN.m抗傾覆安全系數數K=M抗傾/MM傾=170116/2610＝6.9七、掛籃的加工、安安裝本掛籃主體部分分全部完好好，可以直直接使用。掛掛