PAGE某大橋掛籃設計方案目錄設計說明工程概述設計依據設計概要總體構造設計特點設計計算主要施工步驟制作與拼裝試載要求存在問題1.工程概述某長江大橋位于xx縣城上游8.0公里，大橋為雙塔雙索面斜拉橋，公路等級為四車道高速公路，設計車速80km/h，主橋橋面寬24.5m，橋面橫坡為2%，橋面縱坡為0.3%。主梁為整體開口梁板式斷面，梁高（中心線處）2.965m，標準截面縱向每隔8m設一道橫隔板。主梁為Π型斷面，標準節段長8m，肋寬為1.8m。由于塔下梁段承受較大的軸力肋板寬加寬至2.4m。為了保證在正常運營狀態下，過渡墩的支座不出現上拔力，在邊跨要進行壓重。為了滿足邊跨壓重要求，加厚邊跨斷面的肋寬，其中，5個節段的肋板加厚至3.9m，7個節段的肋板加厚至5m，最邊上兩個節段采用實心板梁。標準節段（1.8m肋寬）及肋加寬節段主梁橫斷面如圖一所示：圖一標準節段及肋加寬節段斷面（單位cm）2.設計依據《xx長江大橋施工設計》施工圖。項目設計委托書《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GBJ5025-2001）《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》（JTJ025-86）《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規程》（JGJ82-91）《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）3.設計概要本掛籃為大型前支點掛籃，設計承載砼重量4864KN。設計將其安全與可靠性放在首要位置，承載平臺，牽索系統，錨固系統均給予了充分的安全儲備。為保證施工質量，設計承載平臺剛度大，并在適當位置配置錨桿，以減少箱梁縱橫向變形及“錯臺”量；長大構件分段制作以滿足運輸及現場拼裝的要求；滿足澆筑、移動及調整等使用功能方面的要求。本掛籃適用于主梁中跨JB2#～29#節段、主梁邊跨JA2#～27#節段澆筑。4．總體構造掛籃由承載平臺、牽索系統、行走系統、定位系統、錨固系統、模板系統、操作平臺及預埋件系統等組成。（見圖二）4．1承載平臺承載平臺是掛籃的主體結構，由支承懸澆荷載及模板體系的平面剛架和掛腿組成。平面剛架由兩主縱梁、兩次縱梁、三橫梁、六分配梁組成。兩側主縱梁前端開槽，在主縱梁上設置承力面。4．2牽索系統牽索系統的功能是在掛籃懸澆施工時將斜拉索與掛籃連接起來形成前支點；在懸澆完成后，將斜拉索與掛籃分離，實現索力的轉換。牽索系統由張拉機構及斜拉索冷鑄錨組成。張拉機構中的張拉千斤頂通過撐腳固定在墊塊總成上。墊塊總成可沿主縱梁頭部導軌上下滑動并鎖定，因而前支點空間位置可調整。4．3行走系統行走系統實現掛籃空載前移功能，由牽引機構及行走反滾輪組成。牽引機構由兩臺YC70X150千斤頂通過兩根精軋螺紋鋼筋，同步牽引掛腿下部行走滑靴帶動掛籃前移，行走滑靴在主梁頂面輔設的滑軌上滑動。掛籃行走時由行走反滾輪平衡前傾力。4．4定位系統定位系統實現掛籃澆筑前的定位，由主縱梁前錨桿組、止推機構及后支點千斤頂組成。掛籃由前錨桿組提升到位，放置在主縱梁尾部的后支點千斤頂調整掛籃前端的豎向標高，止推機構承受斜拉索張拉力中的水平分力。由于掛籃的自重及構造尺寸都較大，再加上本橋主梁斷面的構造特點，使得掛籃橫橋向定位的調整較困難，因此在掛籃前移時，應盡量保證掛籃整體同步平移，并不斷觀測，隨時糾正掛籃的偏位。當掛籃前端產生橫橋向偏移時，可在掛籃后橫梁與橋主梁主肋間設反向頂推予以調整；當掛籃掛腿中心線處產生橫橋向位移時，在掛籃掛腿與橋主肋間加反向頂推。4．5錨固系統錨固系統包括兩組主縱梁前/后錨桿組和兩組承重錨桿組。主縱梁前錨桿組設在主縱梁中部，其作用是將承載平臺承受的施工荷載傳遞到已澆梁段上，主縱梁后錨桿組設在主縱梁尾部，其作用是平衡掛籃斜拉索初張拉時產生的后傾力，同時，后錨桿組亦作為抗風安全錨固點，承重錨桿組的作用是將承載平臺承受的施工荷載傳遞到已澆梁段上，同時也增強了掛籃的橫橋向剛度。4．6模板系統模板系統由橫隔板底模及側模、主肋側模及底模、頂板底模、頂模拱架及支架、支撐等組成。橫隔板側模底部通過鉸接的方式與承載平臺相連，側模之間采用對拉螺桿連接，橫隔板側模采用可調撐桿支撐在承載平臺上，橫隔板底模位于承載平臺前橫梁之上，頂模采用拱架支撐，尾端用拉桿錨固在已澆節段，拱架通過鉸接固定在次縱梁的滑軌上。在掛籃前移前，松開對拉螺栓，將主肋側模及橫隔板側模放置于拱架及承載平臺上，并與頂模一起隨拱架下降至橫隔板底標高以下。掛籃前移到位后，再將拱架提升到設計標高位置，可調撐桿調整到位，立模，澆筑下一節段。拱架用千斤頂頂升到位，并用銷軸定位。因而可方便地立模、拆模并將模板系統整體移至下一待澆節段。5.設計特點本掛籃懸澆節段長度8m，現澆橋面寬27m，懸澆節段砼質量最大4864KN，其設計上具有如下特點：掛籃整體剛度好，滿足了抗傾、抗風穩定性要求。掛籃操作調整方便，平面及標高調整均采用國產通用設備。掛籃的主要組成部分承載平臺為平面剛架結構，構造簡單，受力明確，構件自重較輕。根據各構件受力特點，采用了不同的結構形式，在保證平臺剛度和強度的前提下，減輕了平臺的質量。掛籃結構主要采用普通型材制作。掛籃結構及部件采用拼裝式，可重復利用。模板系統主要由橫隔板及邊箱梁底模及側模、頂板底模及模板支撐等組成。大部分采用大模板結構，提高砼外觀質量，同時有效的控制橋形縮短施工周期。中部頂板底模采用拱架支撐，隨拱架在掛籃前移前下放至大橋橫隔板以下，掛籃前移到位后再將拱架提升至設計標高位置，后端頂模采用可調撐桿支撐在承載平臺上，尾端用拉桿連接在已澆節段，前移時收短撐桿，倒放即可，便于立模，拆模，模板整體移至下一待澆節段。6.設計計算6.1設計荷載砼荷載箱梁JB28#節段節段長6.64m，主肋2.4m寬，質量為398.7t；JA26#節段節段長5.1m，主肋5m寬，質量為486.4t掛籃系統自重人群及施工荷載取1.5kN/m2風荷載6.2計算工況工況Ⅰ：掛籃受水平力牽引前移，風垂直向下（風速13.6m/s）計算掛籃行走狀態的穩定性。工況Ⅱ：掛籃行走至新澆梁段最外沿，風垂直向上（風速25m/s），計算掛籃初就位狀態的穩定性。工況Ⅲ:JA15#節段，掛籃定位，初張拉設定索力值1684kN（單索），水平角度36.253°，未澆砼，風垂直向上吹(風速13.6m/s),計算掛籃初張拉狀態穩定性。工況Ⅳ：掛籃位于JB28#節段，砼質量398.7t，澆筑但未凝固，風垂直向下(風速13.6m/s)，設定索力為3850kN(單索)，水平角度26.177°，計算掛籃工作狀態的受力與變形。工況Ⅴ：掛籃位于JA26#節段，砼質量486.4t澆筑但未凝固，設定索力值為4000kN（單索），水平角度29.628°，風垂直向下(風速13.6m/s)，計算掛籃工作狀態的受力與變形。6.3材料性質6.3.1材料特性鋼的材料特性：彈性模量E=2.1×105MPa泊松比μ＝0.3密度ρ＝7850kg/m36.3.2容許應力Q235-A：[σ]＝170MPa[τ]=100MPa40Cr：d>100mm[σ]＝350MPad<100mm[σ]＝385MPa6.3.3幾何特性承載平臺各截面面幾何屬性性序號名稱截面積腹板翼板寬度高度慣性矩Ix慣性矩Iy單位cm2mmmmmmcm4cm41主縱梁1150.412201.72.081708133471640112前橫梁774.312161.01.836514844122812443中橫梁325.66100.81.4103566003157354后橫梁246.1680.81.48851582993375次縱梁246.16100.81.04861722489526分配梁147.0145211605606850014207掛腿橫向547.21012/141.21.20213701522113858448前錨桿Φ80mm/根共8根9后錨桿Φ80mm/根共4根10承重錨桿Φ32mm/根共8根6.4計算算模型及結結果掛籃整體結構為為一彈性支支承空間剛剛架，通過過簡化構件件計算，確確定構件截截面尺度及及性質（本本計算過程程略），拼拼合成整體體結構用ANSYYS電算進行行優化設計計。6.4.1拱拱架整體計算計算工況：按工工況Ⅴ。6.4.1.11拱架計算拱架計算模型及及結果見圖圖三、四所所示。圖三拱架計算算模型圖四拱架計算算計算變形形圖6.4.1.22計算結果果匯總各桿件內力計算算結果如下下（取各最最不利構件件內力值）：：拱圈梁撐桿應力極值（MPPa）-88.5101-30.1變形（mm）3.73.8/系統整體變形：：3.8mmm系統統最大應力力：101MMPa支座反力：水平平力H=2884.066KN豎向力VA=VVB=2112.833KN6.4.2掛掛籃整體計計算6.4.2.11工況Ⅰ計算荷載：掛掛籃系統自自重風荷載風速速13.66m/s電算模型見圖五五系統應力分布見見圖六系統整體變形見見圖七圖五工況Ⅰ系系統整體計計算模型圖六工況Ⅰ系統各斷面應力力分布圖圖七工況Ⅰ系統整體變形圖圖各部件內力計算算結果如下下（取各最最不利構件件內力值）：：主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁次縱梁分配梁掛腿綜合應力（MPPa）36.840.136.730.212.716.8119系統整體變形：：59.4mmm系統統最大應力力：119MPa（掛掛腿處）約束反力：掛掛腿處1193..8kN↑行走反反滾輪406..57kN↓6.4.2.22工況Ⅳ計算荷載：JBB28#節段混凝土荷荷載39887kN人群及施工荷載載1..5kNN/m2掛籃系統自重風荷載風速速13.66m/s索力3850kkN（單索索），水平平角度266.1777°電算模型見圖八八系統應力分布圖圖見圖九系統整體變形見見圖十圖八工況Ⅳ系系統整體計計算模型圖九工況Ⅳ系統各斷斷面應力分分布圖圖十工況Ⅳ系系統變形圖圖各部件內力計算算結果如下下（取各最最不利構件件內力值）：：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁次縱梁分配梁綜合應力（MPPa）83.979.675.51445．268.8系統整體變形：：28.4mm系統統最大應力力：83.99MPa約束反力：前錨錨桿組：805..97kN↑中橫梁錨錨桿組：11113..4kN↑頂升升機構：726..78kN↓止推推機構：34555.1kNN←6.4.2.33工況Ⅴ計算荷載：JAA26#節節段混凝土荷荷載48664kN人群及施工荷載載1..5kNN/m2掛籃系統自重風荷載風速速13.66m/s索力4000kkN（單索索），水平平角度299.6288°電算模型見圖十十一系統應力分布圖圖見圖十二二系統整體變形見見圖十三圖十一工工況Ⅴ系統整體體計算模型型圖十十二工況Ⅴ系統應力力分布圖圖十三工況況Ⅴ系統整體體變形圖各部件內力計算算結果如下下（取各最最不利構件件內力值）：：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁次縱梁分配梁綜合應力（MPPa）871079917.4117106系統整體變形：：42mm系統最大應力：：117MPPa約束反力：前錨錨桿組：8810.665kN↑中橫梁錨錨桿組：1417..3kN↑頂升機構構：903..3kN↓止推機構構：34777kN←6.4.3主主要構件電電算結果序號構件名稱控制工況桿件應力極值（MPa）最大位移（mmm）豎向橫橋向1主縱梁工況Ⅳ83.99.9—2前橫梁工況Ⅴ10635.1—3中橫梁工況Ⅴ1063.4—4后橫梁工況Ⅰ29.814.3—5次縱梁工況Ⅴ11722.5—6分配梁工況Ⅴ1065.57掛腿工況I11314.9-8拱架梁工況Ⅴ1013.8—拱圈工況Ⅴ-88.53.7—撐桿工況Ⅴ-30.1——綜上所述，各構構件折算應應力均≤[σ]，強度滿滿足要求；；變形量均均≤，剛度滿滿足要求。6.5各機構受受力情況（單單邊）張拉機構:34450kkN（設定）,止推機構:34477kNN（工況Ⅴ）,←前錨桿:6733.43kkN（工況況Ⅳ）,↑頂升機構:7335.022kN（工況Ⅴ），↓行走反滾輪:3342.771kN（工況I），↓掛腿支點處:11137..9kN(工況I).↑6.6掛籃整整體抗傾覆覆計算6.6.1掛籃籃行走狀態穩穩定性工況Ⅱ，計算算掛籃行走走狀態穩定定性。掛籃籃行走至新新澆梁段最最外沿處（迎迎風面積最最大），風風垂直向上上吹（風速速25m/s），為最危險險狀態。考慮荷載：模板板重量6884kN承載平臺重量11079..8kN張拉機構重量553.5kN反滾輪機構重量量11kN風載荷：風速速25m/s。總傾覆力矩：MM傾=22511.35kkN.m抗傾覆力矩：MM抗傾=62337.744kN.m抗傾安全系數：：k=M抗傾傾/M傾=2.86.6.2掛籃籃初張拉狀狀態穩定性性工況Ⅲ，JA115#節段，掛籃籃定位，斜斜拉索張拉拉至初張拉拉值16883.3kkN（單索），未未澆砼，風風垂直向上上吹(風速13..6m/s)),計算掛籃籃初張拉狀狀態穩定性性。考慮荷載：模板板重量6884kN承載平臺重量11079..8kN張拉機構重量553.5kN反滾輪機構重量量11kN后錨桿組極限受受力按77740kNN計，風載荷風速速13.66m/s，索力1683..3kN（此時傾覆力力矩最大）。總傾覆力矩：MM傾=235580.66kN.mm抗傾覆力矩：MM抗傾=922206.443kN..m抗傾安全系數：：k=M抗傾/M傾=3.97.主要施工工步驟掛籃施工中，均均處于兩種種狀態：行行走狀態和和澆筑狀態態。7.1行走狀態態脫模；放松張拉千斤頂頂并拆除張張拉千斤頂頂與斜拉索索的連接；；拆除止推機構，接接長鋼板滑滑道；拆除后錨桿組；；放松前錨桿組，掛籃下降降（3500mm），掛腿落至至鋼板滑道道上；安裝頂升機構千