連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃設計與計算

石家莊鐵道大學畢業(yè)設計連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃設計與計算Continuous beam cantilever pouring Cradle design and calculation2016 屆 土木工程 學院專 業(yè) 土木工程 學 號 20120216 學生姓名 王 申 指導教師 葛俊穎 完成日期 2015 年 6 月 14 日畢業(yè)設計成績單學生姓名 王申 學號 20120216 班級 土 1201-6 專業(yè) 土木工程畢業(yè)設計題目 連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃設計與計算指導教師姓名 葛俊穎指導教師職稱 副教授評 定 成 績指導教師 得分答辯小組組長 得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設計任務書題 目 連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃設計與計算 學生姓名 王申 學號 20120216 班級 土 1201-6 專業(yè) 土木工程承擔指導任務單位 土木工程學院 導師姓名 葛俊穎 導師職稱 副教授一、基本資料某雙線鐵路箱梁橋橋跨布置 48m+80m+48m，預應力混凝土連續(xù)梁橋。主梁采用單箱單室變高度預應力混凝土箱梁，梁底曲線采用二次拋物線。箱梁頂板寬 13 米，底板寬 6.7 米，梁高變化范圍 7.04.0 米。1#塊底板底板厚 100cm，腹板厚 100cm，頂板厚 50cm。掛籃適應最大梁段長 4.0 米。二、設計技術指標(1)混凝土自重 26kN/m 3；(2)鋼彈性模量 Es2.1105MPa；(3)模板的允許撓度為 1.5mm；(4)臨時結構簡化為簡支梁后的允許撓度為 L/400。(5)荷載系數(shù)考慮箱梁混凝土澆注時脹模等因素的超載系數(shù)：1.05；澆筑混凝土時的動力系數(shù)：1.2；澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0；(6)作用于掛籃主桁的荷載箱梁荷載：箱梁荷載取 1#塊計算；施工機具及人群荷載：2.5kPa；模板自重取 0.7kN/m2。三、設計內(nèi)容 1.計算書主要須設計驗算：（1）掛籃內(nèi)模 設計計算（2）掛籃底模設計計算（3）底橫梁及吊桿設計計算（4）側模桁架設計計算（5）導梁的設計計算（6）主桁架設計計算（7）后錨設計計算（8）螺栓及節(jié)點板設計計算2.繪圖、文字整理。3.答辯。四、設計要求1.學習使用 tekla Xsteel 軟件；2.學習使用有限元分析軟件 midas civil；3.利用鋼結構設計原理及理論設計掛籃；4.計算部分包括手工理論計算和有限元分析；5.出圖利用 Xsteel 和 AutoCAD；6.論文不少于 1.5 萬字；7.圖紙不少于 5 張，其中至少 1 張手工圖.8.完成畢業(yè)設計說明書的編寫；9.完成規(guī)定的英文翻譯；五、進度計劃第 1 周-第 2 周：查閱文獻、外文翻譯；第 3 周-第 8 周：畢業(yè)實習、學習 Xsteel 軟件、學習 midas/civil 軟件使用，掛籃設計；第 9 周-第 14 周：結構計算，畫圖；第 15 周-第 15 周：文整、答辯。六、主要參考文獻1、 鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范(TB10002.2-2005)2、 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范 （TB10002.3-2005 ）3、 鐵路橋涵施工規(guī)范(TB10203-2002)4、 鋼結構設計規(guī)范 （GB50017-2003）5、 客運專線鐵路橋涵施工技術指南 （TZ213-2005）6、 公路橋涵施工技術規(guī)范 （JTJ041-2000）7、張志國，張慶芳主編：鋼結構 ，中國鐵道出版社8、葛俊穎主編：橋梁工程 ，中國鐵道出版社2016 年 3 月 15 日畢業(yè)設計開題報告題 目 連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃設計與計算學生姓名 王申 學號 20120216 班級 土 1201-6 專業(yè) 土木工程1、研究背景。伴隨著中國的快速發(fā)展城市化進程的推進，交通運輸?shù)男枨罅恐鸩郊哟?，為了?jié)約土地資源，以橋代路的方式被逐漸推廣，對于橋梁建造的速度要求越來越高；同時近年來隨著橋梁結構多樣化、復雜化的發(fā)展，所在的地理位置和自然條件的千差萬別，不同的橋梁所采用的施工工藝也不盡相同，在施工中投入的臨時結構設備也存在著種類和形式上的變化和發(fā)展。在橋梁施工過程中，考慮到氣候、交通、環(huán)境等各方面的影響，多采用懸臂施工法，而懸臂施工法最主要的臨時結構就是掛籃系統(tǒng)。本次設計的連續(xù)梁橋的掛籃是臨時結構當中相當重要的一部分，在橋梁施工當中有著不可替代的作用，掛籃設計的合理與否將關系到整個橋梁的施工質(zhì)量。 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。掛籃懸臂澆筑施工方法又稱迪維達克施工方法，懸臂澆筑法施工從 60 年代由前西德首先使用以來，先后由各國借鑒運用，發(fā)展至今，已成為修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(yè)協(xié)會關于預應力混凝土長大橋梁的調(diào)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。這充分表明了懸臂施工方法在當代以及今后橋梁施工當中將處于非常重要的地位，掛籃作為懸臂灌筑施工的主要設備現(xiàn)已有很多類型，有些國家如日本、法國等已有定型的系列化產(chǎn)品，這為施工過程帶來很大的便利。我國自從 20 世紀 80 年代開始使用這種技術以來，已經(jīng)取得了巨大的成就，從最初的平行桁架式逐漸發(fā)展為多樣化，從最初的壓重式到現(xiàn)在的錨固式結構越來越輕型，受力越來越合理，施工越來越方便，應用也越來越廣泛。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，基礎建設的投入加大，橋梁不斷地涌現(xiàn)。但與其他在懸臂施工方面發(fā)展較快的國家相比仍然有著不小的差距。因此，總結并比較各種類型掛籃的優(yōu)劣，努力發(fā)展我國的懸臂施工工藝，對今后的應用及其發(fā)展有著重要的意義。3、設計內(nèi)容。本次設計的主要內(nèi)容是掛籃設計。掛籃是懸臂澆筑施工的主要臨時結構。掛籃設計主要內(nèi)容包括：（1）根據(jù)橋梁跨度，計算施工荷載并確定掛籃的類型。（2）擬定掛籃桿件的尺寸，節(jié)點板細部尺寸，確定受力模型。（3）力學檢算：主桁架平面受力計算橫聯(lián)受力計算節(jié)點計算（4）修改并確定最終各零件的尺寸和連接節(jié)點尺寸。（5）將確定的數(shù)據(jù)輸入到 Xsteel 中建立 3D 模型。（6）編寫計算書并輸出施工圖4、設計方案及預期達到的目標。采用承載力極限狀態(tài)法，按照“根據(jù)橋梁施工圖及相關規(guī)范初擬結構布置形式及相應尺寸荷載計算建模計算分析或簡單手算根據(jù)計算結果對所擬定的結構進行修改、完善再次檢算”的思路進行結構設計，并最終確定設計方案。通過掛籃的設計與計算，熟悉掛籃的構造施工過程和方法，鞏固和深化所學的基礎課程，專業(yè)基礎課和專業(yè)課知識。熟練掌握 Auto CAD、Midas 等工程軟件，培養(yǎng)工程意識，能熟練應用相關的專業(yè)知識和軟件輔助解決工程中的實際問題。提高讀取資料的能力，同時鍛煉搜集有效資料的能力，掌握本專業(yè)的相關技術規(guī)范。5、計劃進度。第 1 周-第 2 周：查閱文獻，復習相關課程，完成開題報告和外文翻譯；第 3 周-第 5 周：完成畢業(yè)實習并交上實習報告第 6 周-第 8 周：學習 Xsteel 軟件、學習 Midas civil 軟件使用，進行掛籃設計；第 9 周-第 14 周：使用 Midas 軟件進行掛籃結構計算，使用 Tekla structures 軟件繪制掛籃詳圖、并出圖輔助 CAD 生成最終圖紙。第 15 周-第 15 周：文整、答辯。2016 年 3 月 21 日摘 要隨著橋梁建設的飛速發(fā)展，橋梁的施工技術得到顯著提高。在大跨度橋梁及其他方法難以實施的環(huán)境中經(jīng)常采用懸臂澆筑施工的方法，從而使懸臂澆筑施工過程中臨時結構的設計更為重要。懸臂澆筑法施工是連續(xù)梁橋施工最常用的施工方法之一，而掛籃系統(tǒng)是懸臂法施工所用的重要施工機具。本課題以跨度為 48m+80m+48m 預應力混凝土連續(xù)梁橋為背景，以實際工程為資料，研究設計了施工所用的掛籃用 Midas 軟件分別對底橫梁、底模桁架、外模桁架、外模吊梁、內(nèi)模吊梁、前上橫梁和主桁桿進行建模加載計算，隨后進行整體建模計算，掛籃所承受的荷載以及模板、受壓穩(wěn)定，抗傾覆系數(shù)、螺栓連接等計算采用手算。經(jīng)過反復的設計驗算掛籃結構的強度、剛度、穩(wěn)定性均達到了規(guī)范的要求。并且結構強度都充分利用，使結構滿足了經(jīng)濟型的要求。設計方案完成后，在 tekla structures（Xsteel）軟件中將設計方案的模型建立出來，并生成結構各構件和零件的圖紙，對于細部的構件可以采用 AutoCAD 輔助繪圖，最終畫出詳細的施工圖。關鍵詞：懸臂澆筑施工；掛籃；Midas； Tekla structuresAbstractWith the rapid development of bridge construction, bridge construction technology has been greatly improved. Cantilever casting construction in the large span and other methods difficult to implement the environment is often used in the construction of the method, so that the cantilever construction of the temporary structure of the design is more important. Cantilever casting construction is one of the common methods used in the construction of continuous beam bridge, and the hanging basket is a construction equipment used in the construction of the cantilever method.This topic to span continuous beam bridge 48m+80m+48m prestressed concrete as the background, takes the actual project data, research and design of the construction of hanging basket using Midas software respectively of beam bottom, bottom mould truss, mould truss, outer mold hanging beam and an inner mould hanging beam, a front upper beam and truss rod load modeling calculation, followed by the overall modeling calculation, hanging basket bear the load as well as the template and compression stability against overturning coefficient and bolt connecting the calculation by hand. The strength, rigidity and stability of the hanging basket structure have reached the standard requirements through repeated design. And structural strength are fully utilized, so that the structure can meet the requirements of economic type.After the completion of the design scheme, in the Tekla structures Xsteel software will design the model built, and generates the structural components and parts drawings. For details of the members can use AutoCAD drawing, the final draw detail drawings.Key words：The cantilever construction; Cradle; Midas; Tekla structures目 錄第 1 章 緒論 .11.1 掛籃的研究背景及意義 .11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .11.3 掛籃分類 .21.4 菱形掛籃 .21.4.1 承重系統(tǒng) .21.4.2 走行系統(tǒng) .31.4.3 模板系統(tǒng) .31.4.4 懸吊系統(tǒng) .31.4.5 錨固系統(tǒng) .41.4.6 張拉操作平臺 .41.5 工程軟件簡介 .41.5.1 Tekla Structur