機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-橋梁滑動(dòng)式掛籃設(shè)計(jì)【全套圖紙】.doc

I 橋梁滑動(dòng)式掛籃設(shè)計(jì)橋梁滑動(dòng)式掛籃設(shè)計(jì) 摘摘 要要 懸臂施工在大跨度及其他方法難以實(shí)施的環(huán)境中是經(jīng)常采用的施工的方 法，其中以掛籃為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的懸臂施工技術(shù)是重要技術(shù)之一。本課題以實(shí)際 工程為資料，進(jìn)行優(yōu)化的菱形掛籃設(shè)計(jì)。 本論文對(duì)懸臂施工技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，并對(duì)各種類型掛籃進(jìn)行比較說(shuō)明 以此選出方案菱形掛籃，然后根據(jù)菱形掛籃設(shè)計(jì)資料和分析理論進(jìn)行菱 形掛籃的設(shè)計(jì)和檢算。主要內(nèi)容包括菱形掛籃的模板系統(tǒng)、主桁系統(tǒng)、吊帶 和錨固系統(tǒng)及走形系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度和安全穩(wěn)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和檢算。其中利用 midas 有限元軟件進(jìn)行分部建模設(shè)計(jì)計(jì)算和部分進(jìn)行手算與之復(fù)核，應(yīng)用計(jì) 算機(jī)輔助軟件 cad 進(jìn)行整套圖紙繪制。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：懸臂施工；菱形掛籃；設(shè)計(jì)與計(jì)算 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 II Bridge sliding Wagon Design Abstract 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 construction 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. This word carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to 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 suspenders 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 calculate that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad. Keywords: the bracket construction ；diamond hangs the basket ；design and computatio III 主要符號(hào)表主要符號(hào)表 K 安全系數(shù) E 材料彈性模量 安全系數(shù) p 比例極限 E 拉伸彈性模量 -0. 2 壓縮屈服強(qiáng)度 b 抗拉強(qiáng)度 -1 疲勞極限 N 疲勞強(qiáng)度 電導(dǎo)率 IV 目目 錄錄 1 緒論緒論.3 1.1 橋梁掛籃施工的國(guó)內(nèi)外研究情況.3 1.2 橋梁掛籃施工種類與特點(diǎn).3 1.2.1 掛籃分類及組成.3 1.2.2 掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn).I 1.3 橋梁掛籃的施工工法及設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng).3 1.3.1 掛籃的主要組成.3 1.3.2 掛籃設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng).3 1.4 論文的提出與本文的組織.3 1.4.1 論文的提出及其本人所做的主要工作.3 1.4.2 本設(shè)計(jì)所選的方案及其說(shuō)明.3 1.4.3 論文主要內(nèi)容.3 2 掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容.3 2.1 菱形掛籃的設(shè)計(jì)資料.3 2.2 掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和檢算內(nèi)容.3 2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).3 2.2.2 結(jié)構(gòu)檢算.3 3 MIDAS 軟件簡(jiǎn)介軟件簡(jiǎn)介.3 4 掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算.3 4.1 底模系統(tǒng).3 4.1.1 荷載分析.3 4.1.2 底模設(shè)計(jì)與檢算.3 4.2 側(cè)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)與檢算.3 4.2.1 下部側(cè)模設(shè)計(jì)與檢算.3 4.2.2 上部側(cè)模設(shè)計(jì)與檢算.3 4.3 內(nèi)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)與檢算.3 4.3.1 內(nèi)豎向模板設(shè)計(jì)與檢算.3 4.3.2 內(nèi)膜頂模設(shè)計(jì)與檢算.3 4.3.3 內(nèi)模頂模支架 solidworks 圖示.I 4.4 分配梁設(shè)計(jì)與檢算.3 V 4.4.1 分配梁截面選擇.3 4.4.2 分配梁建模與檢算.3 第第 5 章章 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算菱形掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算.3 5.1 掛籃主桁結(jié)構(gòu)基本尺寸擬定.3 5.1.1 擬定主桁的基本尺寸.3 5.1.2 擬定主桁的截面尺寸.3 5.1.3 簡(jiǎn)化計(jì)算模型.3 5.1.4 單片主桁節(jié)點(diǎn)和桿件.3 5.2 主桁前橫梁設(shè)計(jì)與檢算.3 5.2.1 前橫梁尺寸和截面擬定.3 5.2.2 前橫梁的建模計(jì)算.3 5.3 主桁檢算（手算）.3 5.3.1 主桁模型的受力簡(jiǎn)化.3 5.3.2 計(jì)算各桿件長(zhǎng)度.3 5.3.3 計(jì)算單片的主桁桿件內(nèi)力.3 5.3.4 主桁的各桿件檢算.3 5.4 主桁建模檢算.3 5.4.1 主桁的建模.3 5.4.2 建模求內(nèi)力和變形以及應(yīng)力.3 6 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì).3 6.1 錨固系統(tǒng).3 6.1.1 主桁后錨.3 6.1.2 其他錨固.3 6.2 懸吊系統(tǒng).3 7 S OLIDWORKS 建模展示建模展示.3 8 總結(jié)總結(jié).3 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).3 致致 謝謝.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明.3 附錄附錄.3 1 緒論 1 1 緒論緒論 1.1 橋梁掛籃施工的國(guó)內(nèi)外研究情況橋梁掛籃施工的國(guó)內(nèi)外研究情況 懸臂澆筑法施工從 20 世紀(jì) 60 年代由前西德首先使用以來(lái)，發(fā)展至今， 已成為建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段1。日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會(huì) 關(guān)于預(yù)府力混凝土長(zhǎng)大橋梁的調(diào)查研究報(bào)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2,3。掛籃作為懸臂澆筑施工的主要設(shè)備已有 多種類型，有些國(guó)家如日本、法國(guó)等已有定型的系列化產(chǎn)品。我國(guó)從 80 年 代開始使用這種技術(shù)以來(lái)，也已取得了巨大的成就4。 縱觀國(guó)內(nèi)外，掛籃施工的優(yōu)秀實(shí)例有許多。最近幾年我國(guó)在懸臂掛籃施 工中的發(fā)展也非?？?。我國(guó)的掛籃設(shè)計(jì)及制作已全部適應(yīng)懸臂施工向高強(qiáng)、 輕型、大跨發(fā)展的需要，從 PC 連續(xù)梁或剛構(gòu)的懸臂施工掛籃最初是平行桁 架式，后來(lái)，逐漸發(fā)展為多樣化，結(jié)構(gòu)越來(lái)越輕型，受力越來(lái)越合理，施工 越來(lái)越方便,應(yīng)用也越來(lái)越廣泛5,6?，F(xiàn)將我國(guó)掛籃應(yīng)用的部分實(shí)例和技術(shù)指 標(biāo)列于附錄表 1.1。 1.2 橋梁掛籃施工種類與特點(diǎn)橋梁掛籃施工種類與特點(diǎn) 1.2.1 掛籃分類及組成掛籃分類及組成 目前，掛籃的型式很多，構(gòu)造上亦有差異，其常見(jiàn)分類方法有： 按掛籃使用材料分類：有萬(wàn)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7； 按主要承重結(jié)構(gòu)形式分類：桁架式(包括平弦無(wú)平衡重式、菱形、三角形、 弓弦式等)、拉式(包括三角斜拉式和預(yù)應(yīng)力斜拉式)、鋼板梁式及牽索式四種 8,9； 按受力原理分類：垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種； 按其抗傾覆平橫方式分類：壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種； 按其走行方法分類：一次走行到位和兩次走行到位兩種； 按其移動(dòng)方式分類：滾動(dòng)式、滑動(dòng)式和組合式三種。 掛籃通常都有以下幾個(gè)組成部分：承重結(jié)構(gòu)、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、走 行系統(tǒng)和工作平臺(tái)。承重結(jié)構(gòu)是掛籃的主要受力構(gòu)件，它承受施工設(shè)備和新 1 緒論 2 澆筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過(guò)支點(diǎn)和錨固裝置將荷裁傳到已施工完成 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的梁身上10。 掛籃的走行系統(tǒng)可用軌道或四氟乙烯滑板，牽引動(dòng)力一般用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)， 它包括前牽引裝置和尾索保護(hù)裝置。 為保證澆筑混凝土?xí)r掛籃有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設(shè)置后 錨固，一般通過(guò)埋在梁肋內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力筋實(shí)現(xiàn)，當(dāng)后錨能力不夠時(shí)也可 采用尾部壓重等措施。 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(tái)提供張 擰、灌漿的場(chǎng)地，調(diào)整標(biāo)高。因此掛籃不僅要求有足夠的強(qiáng)度保證，還要有 足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，移動(dòng)靈活，便于調(diào)整標(biāo)高等11,12。 幾種主要常用掛籃的結(jié)構(gòu)形式如圖 1.1 至 1.4 示。 圖 1.2 菱形式掛籃 圖 1.1 三角式掛籃 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1.2.2 掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 按主要承重結(jié)構(gòu)形式分析掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) a. 平行桁架式掛籃。平行桁架式掛籃。平行桁架式掛籃的上部結(jié)構(gòu)外形一般為一等高度桁 梁，其受力特點(diǎn)是：底模平臺(tái)及側(cè)模架所承重均由前后吊桿垂直傳至桁梁節(jié) 點(diǎn)和箱梁底板上，故又稱吊籃式結(jié)構(gòu)，桁架在梁頂用壓重或錨固或二者兼之 來(lái)解決傾覆穩(wěn)定問(wèn)題，桁架本身為受彎結(jié)構(gòu)13。 b. 平弦無(wú)平衡重掛籃。平弦無(wú)平衡重掛籃。平弦無(wú)平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上， 取消壓重，在主桁上部增設(shè)前后上橫桁，根據(jù)需要，其可沿主桁縱向滑移， 并在主桁橫移時(shí)吊住底模平臺(tái)及側(cè)模支架14。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(guò)梁體豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固于主梁項(xiàng)板上。 c. 菱形掛籃。菱形掛籃。菱形掛籃可以認(rèn)為是在平行桁架式技籃的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來(lái)， 其上部結(jié)構(gòu)為菱形，前部伸出兩伸臂小粱，作為掛籃底模平臺(tái)和側(cè)模前移的 圖 1.4 斜拉式掛籃 圖 1.3 拱形掛籃 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 滑道，其菱形結(jié)構(gòu)后端錨固于箱梁底板上，無(wú)平衡壓重，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故 自重大大減輕，是近年來(lái)常用的掛籃形式。 d. 三角形掛籃。三角形掛籃。三角形掛籃也是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來(lái)， 它與菱形技籃均屬于垂直吊桿式，主要區(qū)別在于主桁架的形狀，其承重結(jié)構(gòu) 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。 e. 弓弦式拄籃。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(rèn)是從平行桁架式掛籃演變而來(lái)，除具有桁高隨彎矩大小變化外，還可 在安裝對(duì)施加預(yù)應(yīng)力以消除非彈性變形 故也可取消平衡重，所以船重量 較輕； f. 滑動(dòng)斜拉式掛籃。滑動(dòng)斜拉式掛籃。滑動(dòng)斜拉式掛籃在力學(xué)體系方面有較大的突破，其 上部采用斜拉體系代替梁式結(jié)構(gòu)的受力，而由此引起的水平分力，通過(guò)上下 限位裝置(或稱水平制動(dòng)裝置)承受主梁的縱向傾覆穩(wěn)定由后端錨固壓力維 持。其底模平臺(tái)后端仍吊掛或錨固于箱梁底板之上。 g. 預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃。預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃。預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃的最大特點(diǎn)是利用梁體內(nèi)腹板 的預(yù)應(yīng)力筋拉住模板從而使得掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量變輕。 h. 三角型組合梁掛籃。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(chǔ)之 上，將受彎桁架改為三角行組合梁結(jié)構(gòu)。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(gòu)件實(shí)體型期。由于掛籃部結(jié)構(gòu)輕 盈除尾部錨固外。還需較大配重。其底模平臺(tái)及側(cè)模支架等的承重傳力與 平行桁架式掛籃基本相同。 i. 自承式掛籃。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(yù)應(yīng)力筋掛在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土?xí)r主梁和走行 桁架移至一邊，掛籃前行時(shí)再按上。吊著空載的模板系統(tǒng)前移。另一種是將 側(cè)模制成能承受巨大壓力的剛性模板，通過(guò)梁上的水平及豎向預(yù)應(yīng)力筋拉住 模板來(lái)承受混凝土重，走行方法與前者相同，由臨時(shí)吊車懸吊著模板系統(tǒng)前 移到下一梁段。這種方法對(duì)跨度不很大的等高度箱梁較為適宜。 j. 牽索式掛籃。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(jié) 構(gòu)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(guò)牽索系統(tǒng) 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(diǎn)。 1.3 橋梁掛籃的施橋梁掛籃的施工工法及設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)工工法及設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng) 1.3.1 掛籃的主要組成掛籃的主要組成 a. 懸吊系統(tǒng)懸吊系統(tǒng),其作用是將底模板、張拉平臺(tái)的自重及其上的荷載傳遞到 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 主桁架。通常是以鉆有銷孔的鋼帶或兩端有螺紋的圓鋼組成，張拉平臺(tái)的懸 吊系統(tǒng)可用鋼吊帶、鋼絲繩、鏈條等組成15,16。 b. 錨固系統(tǒng)錨固系統(tǒng),為防止掛籃的前移和澆注混凝土?xí)r的傾覆失穩(wěn)，并確保施 工過(guò)程的安全。錨固系統(tǒng)的設(shè)置至關(guān)重要。故應(yīng)驗(yàn)算掛籃的傾覆穩(wěn)定性，其 穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于 2。 c. 行走系統(tǒng)行走系統(tǒng),掛籃走行系統(tǒng)分為桁架走行系統(tǒng)、底模、外模走行系統(tǒng)以及 內(nèi)模走型系統(tǒng)。掛籃的整體縱移可采用滾移或滑移等方式，其動(dòng)力可用電動(dòng) 絞車或油壓系統(tǒng)牽引移位，也可通過(guò)手動(dòng)葫蘆人工牽引就位。 d. 張拉平臺(tái)張拉平臺(tái),張拉工作平臺(tái)設(shè)在掛籃的主桁架前端，用于張拉縱向預(yù)應(yīng) 力鋼筋、管道壓漿等。操作時(shí)可用手動(dòng)葫蘆調(diào)整其高度。模板系統(tǒng)模板系統(tǒng) 由外側(cè)模、內(nèi)模和底模幾部分組成。外側(cè)模一般采用整體鋼制大模板，當(dāng)梁 高變化較大時(shí)，可沿梁高分為 3 塊左右，以隨梁高變化拆裝調(diào)整。內(nèi)模一般 通過(guò)模架放置在內(nèi)模走行梁上，走行梁前端吊在桁架橫梁上，后端吊在已澆 梁段頂板的預(yù)留孔上。底模有底模架、底橫梁和模板組成，通過(guò)底橫梁的前 后吊帶懸掛在掛籃主桁的前吊點(diǎn)和已澆梁段上，隨主桁一起前移17。 1.3.2 掛籃設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)掛籃設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng) a. 掛籃設(shè)備應(yīng)系列化、規(guī)格化掛籃設(shè)備應(yīng)系列化、規(guī)格化,掛籃作為 PC 連續(xù)梁(或則構(gòu))懸管理筑的 一種常用設(shè)備，應(yīng)用已很普遍；而日前國(guó)內(nèi)的并籃種類雖不少，但適應(yīng)不同 跨度和梁寬的系列化、規(guī)格化產(chǎn)品尚不多見(jiàn)，多數(shù)施工單位都是對(duì)不同跨度 和梁貿(mào)使用一種掛籃僅對(duì)其某些桿件的市置作些調(diào)整，往往會(huì)田大馬拉小 車影響作仆效率 c 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因除產(chǎn)品開發(fā)滯后外，還有擰籃在具體 一個(gè)施工單位的利用率問(wèn)題，為此建議成立掛籃系列產(chǎn)品租賃公司，以便解 決產(chǎn)品系列化、規(guī)格化和利用率的矛盾。此外，掛籃設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮 RJ 梁懸 灌段灌筑的連續(xù)性，附設(shè)一些保證全天候作業(yè)的設(shè)施，供施工單位根據(jù)不同 的需要選用18。 b. 掛籃制作的工廠化掛籃制作的工廠化,由于掛籃作業(yè)的安全性要求較高，一般來(lái)說(shuō)，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(zhì)的廠家加工制作，并需作嚴(yán)格的檢測(cè)，以絕對(duì) 保證高空作業(yè)的安全。 c. 掛籃施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化掛籃施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,目前，我國(guó)橋梁施工規(guī)范對(duì)掛籃的作 業(yè)做了一些規(guī)定，但尚不夠充分和完善；而國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的幾起掛籃施工事故大 多由于操作不當(dāng)所致，建議在修訂橋梁施工規(guī)范時(shí)對(duì)主要擰籃的操作要求 予以進(jìn)一步的補(bǔ)充和明確。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 d. 掛籃設(shè)計(jì)形式的新動(dòng)向掛籃設(shè)計(jì)形式的新動(dòng)向 (1) 針對(duì)一般掛籃梁上結(jié)構(gòu)占用懸灌作業(yè)場(chǎng)地的矛盾，國(guó)外有人設(shè)想將 掛籃用箱梁的縱向預(yù)府力筋預(yù)張拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁頂設(shè)專 門為滑移掛籃而用的結(jié)構(gòu)，待完成滑移作業(yè)后將這部分結(jié)構(gòu)后移，騰出作業(yè) 場(chǎng)地。對(duì)此有必要作進(jìn)一步的探討與研究 (2) 針對(duì)彎梁橋，國(guó)內(nèi)有關(guān)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(zhuǎn)動(dòng)，其組合位移便形成了沿橋梁的 曲線走形。掛籃前移時(shí)，是用錨固于梁頂?shù)纳蠙M梁維持大梁穩(wěn)定的，掛籃轉(zhuǎn) 動(dòng)是靠頂推掛籃后端實(shí)現(xiàn)的。這種掛籃的出現(xiàn)，為彎橋的懸灌開辟了一條新 的路徑。 1.4 論文的提出與本文的組織論文的提出與本文的組織 1.4.1 論文的提出及其本人所做的主要工作論文的提出及其本人所做的主要工作 本題目來(lái)自工程實(shí)際，以現(xiàn)有的橋梁掛籃為模型進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)過(guò) 程中掛籃的可靠性和安全性作為重點(diǎn)考慮的方面。本設(shè)計(jì)內(nèi)容具有很高的實(shí) 用價(jià)值，涉及到機(jī)械、力學(xué)和液壓設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，學(xué)生通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)， 能夠?qū)⒋髮W(xué)中學(xué)到的機(jī)械、力學(xué)和液壓設(shè)計(jì)方面的知識(shí)很好的用到實(shí)際工程 中，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的技能。橋梁掛籃施工技術(shù)是一項(xiàng)比較復(fù)雜 的技術(shù)，重點(diǎn)在于掛籃的設(shè)計(jì)和安全性，本設(shè)計(jì)針對(duì)特高橋和一些有特殊要 求的現(xiàn)澆橋梁設(shè)計(jì)掛籃，主要內(nèi)容有根據(jù)橋梁尺寸設(shè)計(jì)掛籃結(jié)構(gòu)、利用相關(guān) 軟件做掛籃強(qiáng)度計(jì)算、繪制三維張配體、繪制二維零件圖、繪制三維零件圖、 制作三維裝備及其工作原理動(dòng)畫、撰寫論文。 1.4.2 本設(shè)計(jì)所選的方案及其說(shuō)本設(shè)計(jì)所選的方案及其說(shuō) 明明 結(jié)合對(duì)比前邊提到的方案 本課題選擇菱形掛籃方案進(jìn)行 設(shè)計(jì)計(jì)算。 菱形桁架為菱形掛籃的主 要承重結(jié)構(gòu)，菱形桁架前端伸 出作為掛籃底模的懸掛平臺(tái)， 后端錨固在箱梁頂板上，無(wú)平 衡壓重，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力明確，圖 1.7 菱形掛籃施工圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 是近年來(lái)常用的掛籃形式19。 優(yōu)點(diǎn)：菱形掛籃外形美觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，桿件受力明確，計(jì)算簡(jiǎn)便。作業(yè) 面開闊，便于構(gòu)造鋼筋分片吊裝，混凝土運(yùn)輸車可直接從兩片桁架中間通過(guò)， 運(yùn)至施工的梁段；能加快梁段施工速度20。梁段循環(huán)周期平均為 6 至 8 天， 是雙線鐵路橋梁懸灌法施工較短的循環(huán)周期。利用桁梁前后支座，使桁架在 軌道上走行，無(wú)需平衡重，操作方便，移動(dòng)靈活、平穩(wěn)。外模、底模隨桁架 一次到位，縮短了掛籃移動(dòng)時(shí)間，移動(dòng)一次只須 2 至 4 小時(shí)。 掛籃自重較 輕。桁架縱向安裝尺寸，只要有 12m 梁段長(zhǎng)度即可安裝兩套掛籃，起步時(shí)不 需要兩套掛籃聯(lián)體，拼裝速度快，一套掛籃 2 至 3 天即可拼裝就位。掛籃所 用材料均為常用材料，加工制造簡(jiǎn)單。掛籃剛度大，變形小。適用范圍廣， 適合于鐵路單、雙線箱型連續(xù)梁懸灌施工，桁間聯(lián)結(jié)系稍加改動(dòng)也可用于公 路橋的懸灌施工21。 缺點(diǎn)：其鉚釘孔預(yù)留位置較多，且預(yù)留孔要求位置精度高22。 1.4.3 論文主要內(nèi)容論文主要內(nèi)容 論文主要內(nèi)容背闊，掛籃種類介紹、掛籃安裝施工設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、菱形 掛籃具體結(jié)構(gòu)組成介紹、菱形掛籃各個(gè)部分受力計(jì)算檢驗(yàn)。 2 掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容 8 2 掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容 2.1 菱形掛籃的設(shè)計(jì)資料菱形掛籃的設(shè)計(jì)資料 臨時(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般都要根據(jù)具體 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)資料和施工現(xiàn)場(chǎng)的條件來(lái)確 定一種較為優(yōu)化的施工方案23。此設(shè) 計(jì)為公路橋梁懸臂施工的臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 根據(jù)設(shè)計(jì)條件選菱形掛籃作進(jìn)行懸臂施 工。圖紙截面資料如圖 2.1 所示。 根據(jù)圖紙和相關(guān)資料可知此掛籃的 功能需滿足以下要求： a.需完成施工梁段為 3m、3.5m、4m； b. 需完成施工梁段的梁高為 0.66m 至 0.35m； c.需完成施工的橋面寬為 7.15m； d. 需要有一定的施工空間，以便施工； e. 有足夠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定安全系數(shù)，達(dá)到相應(yīng)規(guī)范要求。 2.2 掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和檢算內(nèi)容掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和檢算內(nèi)容 2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括設(shè)計(jì)依據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)和其他要求。具體如下： a. 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù) (1) 橋梁施工圖設(shè)計(jì)文件； (2) 現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范； (3) 現(xiàn)行鐵路（公路）橋涵設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范； (4) 現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范； b. 梁段細(xì)部情況梁段細(xì)部情況 (1) 掛籃的主要技術(shù)指標(biāo) (2) 可灌梁段的最大重量:根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件確定； (3) 可灌梁段最大長(zhǎng)達(dá):根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件確定； (4) 梁高變化范圍:根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件確定； 圖 2.1 橋梁截面圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 (5) 掛籃自重：一般最大梁重的 0.350.45t； (6) 主桁最大變形:20mm； (7) 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):走行時(shí)2.0;澆注混凝土?xí)r2.0； (8) 主桁前節(jié)點(diǎn)離梁段端面距離0.5m； (9) 主桁桿件安全系數(shù):1.2； (10) 掛籃走行方式:分次或一次行走完成。 c.菱形掛籃設(shè)計(jì)的其他說(shuō)明菱形掛籃設(shè)計(jì)的其他說(shuō)明 菱形掛籃主桁系統(tǒng)主要由菱形主桁結(jié)構(gòu)，橫向聯(lián)接系和前橫聯(lián)組成。菱 形主桁架一般由型鋼或鋼板焊接成箱型結(jié)構(gòu)，桿端采用節(jié)點(diǎn)銷子連接，也可 以焊接，主桁的前端點(diǎn)一般放置前橫梁。菱形主桁架立柱和后斜桿之間應(yīng)可 設(shè)置一道橫向聯(lián)接系，保證整個(gè)掛籃懸灌時(shí)柱桁架受力均勻，以及掛籃走行 時(shí)的穩(wěn)定性和一致性24。 2.2.2 結(jié)構(gòu)檢算結(jié)構(gòu)檢算 結(jié)構(gòu)檢算的內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)檢算依據(jù)、荷載組合和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算圖示 等。具體說(shuō)明見(jiàn)下： a. 結(jié)構(gòu)檢算的依據(jù)結(jié)構(gòu)檢算的依據(jù) (1) 澆筑混凝土?xí)r的沖擊系數(shù):1.2。 (2) 空載走行式的沖擊系數(shù):1.3。 (3) 掛籃總重控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，允許最大變形（包括吊帶變形的總和） 20mm。 (4) 自錨系統(tǒng)的安全系數(shù):2.0。 (5) 澆注混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):2.0。 (6) 荷載組合 1） 荷載組合?；炷磷灾?動(dòng)力沖擊荷載+掛籃自重+人群和施工機(jī) 具荷載。 2） 荷載組合?；炷磷灾?掛籃自重+人群和施工機(jī)具荷載（計(jì)算剛 度） 。 3） 掛籃自重+沖擊附加荷載+風(fēng)載（計(jì)算走行） 。 b.b. 掛籃檢算的結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)化和傳力過(guò)程掛籃檢算的結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)化和傳力過(guò)程 根據(jù)梁段的細(xì)部情況，梁截面可分為底板、腹板、頂板和翼板進(jìn)行荷載 計(jì)算，底板和腹板荷載由底模系統(tǒng)承擔(dān)，頂板荷載由內(nèi)膜系統(tǒng)承擔(dān)，翼板荷 載由外膜系統(tǒng)承擔(dān)，通過(guò)前后吊桿吊帶傳遞到前上橫梁和已澆梁段上。各個(gè) 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(guò)前支點(diǎn)和 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 后錨點(diǎn)把力傳遞到已澆梁段頂板。懸吊系統(tǒng)部分在整個(gè)掛籃受力中起到力系 轉(zhuǎn)換的作用25。掛籃傳力過(guò)程示意圖如圖 2.2 所示。 掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算可以整體建模計(jì)算，也可以分部建模計(jì)算，此設(shè)計(jì)采用分 部建模計(jì)算和小部分采用手算與之進(jìn)行復(fù)核。本設(shè)計(jì)除面板的檢算采用建 筑施工計(jì)算手冊(cè)（第二版） （江正榮編著）上的大模板設(shè)計(jì)規(guī)范外，其他設(shè) 計(jì)的檢算采用橋梁工程 （中鐵二局股份有限公司 2009 年編著 ）的相應(yīng) 規(guī)范。 圖 2.2 掛籃傳力過(guò)程示意圖 底模系統(tǒng) 后吊桿前吊桿 待澆梁腹 板混凝土 tu 土 待澆梁底 板混凝土 待澆梁段頂板 混凝土 待澆梁翼 板混凝土 內(nèi)外模系統(tǒng) 主桁前 橫梁 后吊桿 主桁系統(tǒng) 已澆梁 段底板 前吊桿 后錨點(diǎn)前支點(diǎn) 已澆梁 段頂板 3 midas 軟件簡(jiǎn)介 11 3 midas 軟件簡(jiǎn)介軟件簡(jiǎn)介 MIDAS/CIVIL 是基于對(duì)預(yù)應(yīng)力箱梁、懸索橋、斜拉橋、結(jié)構(gòu)水化熱等 土木建筑分析中各種功能進(jìn)行綜合分析考慮而開發(fā)的最先進(jìn)的土木結(jié)構(gòu)分析 系統(tǒng)。 主要功能;結(jié)構(gòu)的靜力分析、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析、結(jié)構(gòu)的 非線性分析、預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析、混凝土收縮、徐變分析、施工過(guò)程的體系轉(zhuǎn) 換、活載效應(yīng)分析影響線、汽車荷載、火車荷載、人群荷載等。 建模分析過(guò)程: 前處理創(chuàng)建有限元模型、材料、截面定義、節(jié)點(diǎn)、單元建立、邊界、 荷載條件定義; 求解定義分析選項(xiàng)和求解控制、求解 solve; 結(jié)果查看荷載組合功能、結(jié)果的圖形顯示、結(jié)果的列表顯示; 設(shè)計(jì)驗(yàn)算。 圖 3.1 midas 軟件界面截圖 圖 3-2 施工階段信息輸入窗 口 圖 3-3 預(yù)應(yīng)力特性數(shù)據(jù)輸入界面圖 3-4 以軌道為實(shí)例進(jìn)行分析圖 圖 3-5 數(shù)據(jù)分析曲線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 3.2 特征功能窗口 圖 3.3 載荷分析窗口 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 3.4 軌道分析 圖 3.5 軌道分析結(jié)果 4 掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4 掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 底模系統(tǒng)底模系統(tǒng) 4.1.1 荷載分析荷載分析 為了方便計(jì)算，把混凝土的自重進(jìn) 行分塊劃分并計(jì)算相應(yīng)部分荷載。分塊 如圖 4.1 所示。 取單位長(zhǎng) 1m 計(jì)算其相應(yīng)面積均布荷 載，梁段為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，所以混 凝土容重取,每塊荷載計(jì)算如下： 4.1.2 底模設(shè)計(jì)與檢算底模設(shè)計(jì)與檢算 a. 底模受力荷載計(jì)算底模受力荷載計(jì)算 考慮增大系數(shù) 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(xiàn)分別： 2 12 1.21.2 181.298217.558kN/m V qq 2 23 1.21.2 17.16020.592kN/m V qq b. 擬定模板規(guī)格和尺寸擬定模板規(guī)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(jù)施工梁段最大長(zhǎng)和橫向 寬度，取底?？v向長(zhǎng)為 4200mm,橫向?qū)挒?6000mm根據(jù)模板大小，現(xiàn)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。 3 =26kN/m V4 0.680.380.90.382.6 26 61.6 qh 2 V3 260.6617.160kN/mqh 2 11.475kN/m 圖 4.1 箱梁荷載分布圖 圖 4.2 底模邊部模板面板示意圖 （4.1） 2 V1 0.20.421 268.073kN/m 2 qh （4.2） （4.3） （4.4） （4.5） （4.6） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 c c 鋼模板面板檢算鋼模板面板檢算 （1） 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(jiǎn)支進(jìn)行檢算， 面板示意圖如下圖 3.2 所示。 采用大模板計(jì)算法，計(jì)算長(zhǎng)寬比即， 根據(jù)此長(zhǎng)寬比值由建筑施工計(jì)算手冊(cè)的附錄（附表 2-19）查表 強(qiáng)度檢算： 取 1mm 寬面板條作為計(jì)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(shù)： 彎曲應(yīng)力為： 223 11 1 54.17mm 66 Wbh 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 0.2176 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(yīng)力為： max max 306.52 73.56MPa181MPa 4.17 M W 故面板強(qiáng)度滿足要求。 180 0.857 210 X Y L L 0.0693 , O X MK 0.00196fK 0.0138, X MK 0.0567 O Y MK 0.0289, Y MK (4.7) (4.8) (4.9) (4.10) (4.11) (4.12) (4.13) (4.14) (4.15) (4.16) (4.17) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 剛度驗(yàn)算： 353 6 22 2.1 105 2.4 10 N mm 12(1 0.3 )12(1) O Eh B u 0 44 0.2176 180 0.001960.186 mm max5 2.4 10 f ql WK B 0.18611 180968500 W L 故剛度滿足要求。 (2) 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(jiǎn)支進(jìn)行檢算，面板 示意圖如圖 4.3 所示。 采用大模板計(jì)算法，計(jì)算長(zhǎng)寬比，即 根據(jù)長(zhǎng)寬 比，由建筑施工計(jì)算手冊(cè)的附錄（附表 2-19）查表，得 強(qiáng)度檢算： 取 1mm 寬面板條作為計(jì)算單元，荷載 q 為： 0.0206 10.0206N/mmq 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(shù)： 223 11 1 54.17mm 66 Wbh 彎曲應(yīng)力為： max max 207.86 49.89MPa 4.17 M W 320 0.762 400 X Y L L 0.0750 , O X MK0.0572, O Y MK 0.0209, Y MK 0.0331, X MK 0.00219 f K 。 圖 4.3 底模邊部模板面板示意圖 (4.18) (4.19) (4.20) (4.21) (4.22) (4.23) (4.24) (4.25) (4.26) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 求跨中彎矩： 22 . .0.0331 0.0206 32069.82N mmMX XX MKql 22 . .0.0209 0.206 42075.95N 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(yīng)力為： max max 96.89 23.25MPa181MPa 4.17 M W 故面板強(qiáng)度滿足要求。 剛度驗(yàn)算： 353 6 22 2.1 105 2.4 10 N mm 12(10.3 )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 3201624500 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。 c.底?？v梁設(shè)計(jì)計(jì)算底模縱梁設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 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(hào)的工字鋼工 45015011.5，但不需要焊接鋼板。初步 布置如圖 4.4 所示。 (2) 荷載計(jì)算 底模鋼模板和加勁肋的重量計(jì)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 圖 4.4 底?？v梁布置圖（單位:mm） (4.27) (4.28) (4.29) (4.30) (4.31) (4.32) (4.33) (4.34) (4.35) (4.36) (4.37) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 2 2 1.21.2 0.88620.621.7kN/m zg qqq 一根邊梁的線荷載計(jì)算： 1 218.7 0.1532.8kN/m b q 一根中梁的線荷載計(jì)算： 1 21.70.715.2kN/m z q 1） 邊梁檢算 邊梁的受力簡(jiǎn)化圖示如圖 4.5 所示。 利用 midas 建模計(jì)算其內(nèi)力，撓度圖、彎矩圖和剪力圖如圖 4.64.8 所 示。 圖 4.7 邊梁彎 矩圖 面上每點(diǎn)