三角掛籃設(shè)計(jì)方案說明.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除三角掛籃設(shè)計(jì)方案說明武橋重工集團(tuán)股份有限公司2009年9月 1 工程概述衡酃路A標(biāo)段跨湘江主橋采用五跨變高度連續(xù)箱梁，跨度布置為63.5+3122+63.5m，由單幅橋梁組成。主橋上部結(jié)構(gòu)采用單箱雙室直腹板斷面，箱梁頂寬27.5m（其中酃湖側(cè)邊跨寬24m，蒸陽路側(cè)邊跨局部加寬至29.663m），底寬20.5m，箱梁根部斷面梁高6.8m，跨中梁高2.8m，梁底板下緣按拋物線變化。各單“T”箱梁除0號塊外分為16對梁段，箱梁縱向分段長度為633.0m+533.5m+534m，中跨、邊跨合攏段長度均為2.0m。主橋箱梁施工除0號塊與1號塊在墩頂托架上澆筑完成、邊跨現(xiàn)澆段在支架上澆筑完成外，其余從2號塊至16號塊均采用掛籃懸臂澆筑法施工。墩頂現(xiàn)澆段長度為15m，能滿足掛籃拼裝的要求。采用掛籃懸澆梁段的最大重量為377t。本工程的主要特點(diǎn)以及施工掛籃的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1） 本工程懸澆梁段較多且重量較大，掛籃前移次數(shù)多。在確保掛籃具備足夠的強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量降低掛籃的自重，保證掛籃前移方便快捷、安全可靠。（2） 本工程主橋橋面寬度不等。中跨箱梁頂寬均為27.5m，酃湖側(cè)邊跨箱梁頂寬寬24m，蒸陽路側(cè)邊跨箱梁頂寬由27.5m局部加寬至29.663m。本橋掛籃應(yīng)當(dāng)采用3種結(jié)構(gòu)尺寸以滿足3種不同的橋面寬度。針對上述特點(diǎn)，本橋8個(gè)掛籃的結(jié)構(gòu)形式均選用菱形桁架式。其中主橋中跨箱梁的6個(gè)施工掛籃采用同一種結(jié)構(gòu)尺寸；兩邊跨箱梁施工掛籃的外側(cè)結(jié)構(gòu)尺寸須調(diào)整，分別采用2種不同的結(jié)構(gòu)尺寸。2 掛籃設(shè)計(jì)總體構(gòu)思2.1 掛籃抗風(fēng)能力掛籃設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少迎風(fēng)面積，在風(fēng)力較大時(shí)掛籃固定的安全性。2.2 掛籃的運(yùn)輸與安拆掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，掛籃零部件須便于運(yùn)輸，且須保證其安裝快捷。掛籃拆除時(shí)，掛籃須具備能后退至0號塊再進(jìn)行拆除的功能。2.3 掛籃的加工掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，須便于加工，盡可能降低制作成本。掛籃選用的材料除銷子和錨桿之外全部選用普通碳素鋼Q235鋼。2.4 減輕掛籃自重（1） 掛籃主桁承重系統(tǒng)選用一種受力合理、安全可靠的輕型結(jié)構(gòu)。（2） 掛籃用材立足國內(nèi)生產(chǎn)的普通碳素鋼Q235鋼，便于加工。（3） 掛籃前移時(shí)尾部充分利用箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋平衡傾覆力矩以取消配重，從而減輕自重。2.5 縮短掛籃施工周期（1） 掛籃施工時(shí)，考慮各梁段全段面一次性澆注。（2） 底籃及模板系統(tǒng)采用垂直懸吊在主桁懸臂端。掛籃行走時(shí)，底籃、內(nèi)外模與主桁同步一次性就位，減少了施工工序，從而縮短施工周期。2.6 混凝土澆注質(zhì)量的保證模板設(shè)計(jì)注重混凝土的外觀質(zhì)量，以剛度為主來設(shè)計(jì)模板。2.7 施工條件和作業(yè)環(huán)境的改善掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，考慮所處位置的箱梁頂面有寬敞的作業(yè)空間，便于放置多種機(jī)具和施工人員往返，改善施工人員的作業(yè)環(huán)境。2.8 通用性掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，考慮對其結(jié)構(gòu)作適當(dāng)處理，便可適應(yīng)各種跨徑和不同寬度的箱梁施工。3 掛籃主要技術(shù)參數(shù)3.1 根據(jù)菱形桁架輕型掛籃設(shè)計(jì)總體構(gòu)思，對掛籃進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：懸澆箱梁梁段最大重量：377t懸澆箱梁梁段最大分段長度：4.0m懸澆箱梁梁段高度變化：2.8m6.8m掛籃行走方式：自行（液壓穿心千斤頂頂推前移）提升模板方式；手動控制螺旋千斤頂或手拉葫蘆提升掛籃自重：123.8t（含外模板及內(nèi)模頂板）掛籃經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：123.8/377=0.33掛籃最大撓度：20mm工作縱坡：3.0%3.2 掛籃設(shè)計(jì)采用的基本參數(shù)和計(jì)算內(nèi)容3.2.1 荷載梁段混凝土重量：2.6t/m3施工機(jī)具及人群荷載：2.5kPa3.2.2 荷載系數(shù)有關(guān)荷載系數(shù)依據(jù)交通部頒發(fā)的公路橋涵設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，荷載系數(shù)取值如下：澆注混凝土?xí)r的動力系數(shù)：1.23.2.3掛籃設(shè)計(jì)的最大承載力懸澆箱梁梁段設(shè)計(jì)最大重量377t，考慮澆注混凝土?xí)r動力因素和掛籃施工安全方面的重要性，控制設(shè)計(jì)最大荷載： w=1.23377=452t。3.2.4 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算主桁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算：掛籃主桁為桁架結(jié)構(gòu)，桿件聯(lián)結(jié)分剛性和鉸接節(jié)點(diǎn)，對于前后橫梁桁片因采用焊接節(jié)點(diǎn)可處理為剛性節(jié)點(diǎn)。主桁桿件穩(wěn)定性分析：根據(jù)平面桿系計(jì)算出的內(nèi)力，對各桿件按受拉受壓分別進(jìn)行計(jì)算，壓桿采用相應(yīng)的屈曲長度kL，分別計(jì)算出平面內(nèi)和平面外的壓桿整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定，若各桿件能滿足穩(wěn)定性要求，則桁架整體穩(wěn)定也能滿足。底籃及其它構(gòu)件計(jì)算：底籃縱梁可視為在均布荷載作用下的簡支梁計(jì)算；底籃托梁可視為在均布荷載與集中荷載共同作用下的連續(xù)梁計(jì)算；吊桿與吊帶按受拉進(jìn)行計(jì)算。所有計(jì)算均根據(jù)不同的計(jì)算圖式與荷載組合，求得各構(gòu)件的最大應(yīng)力，在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下，經(jīng)多次調(diào)整結(jié)構(gòu)幾何尺寸，以達(dá)到在滿足規(guī)范要求的前提下，使結(jié)構(gòu)材料最省，重量最輕。4 掛籃的構(gòu)造及特點(diǎn)三角掛籃設(shè)計(jì)為桁架式整體移動掛籃，主要由主桁承重系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等部分組成。掛籃外形簡潔、輕巧，其各部件的受力明確。掛籃結(jié)構(gòu)示意圖見設(shè)計(jì)圖紙。4.1 掛籃主桁架承重系統(tǒng)三角斜拉式掛籃主承重系由主梁、格構(gòu)式主柱、斜拉帶組成三角架，三榀三角架由橫聯(lián)與前、中、后橫梁連結(jié)形成組合結(jié)構(gòu)。主梁斷面采用兩條工字鋼并在其上加蓋鋼板組焊而成的箱形截面。格構(gòu)式立柱由角鋼組焊而成。斜拉帶由兩條槽鋼組焊而成。橫聯(lián)設(shè)計(jì)為平面桁架結(jié)構(gòu)，由角鋼組焊而成。前橫梁斷面采用兩條工字鋼并在其上加蓋鋼板組焊而成的箱形截面。中、后橫梁斷面均采用由槽鋼組焊而成的箱形截面。斜拉帶與主梁和立柱采用由42CrMor制作的銷子聯(lián)接。此掛籃的主桁承重系統(tǒng)與其他類型掛籃的主承重系統(tǒng)相比，受力性能很好且變得均勻，結(jié)構(gòu)亦變得輕巧、簡潔，大大降低了掛籃主承重系統(tǒng)的重量；掛籃主桁架的運(yùn)輸與拆裝很方便。4.2 掛籃懸吊系統(tǒng)掛籃懸吊系統(tǒng)包括側(cè)模前懸吊、內(nèi)外側(cè)前懸吊和外側(cè)后懸吊。懸吊系統(tǒng)主要由鋼吊桿、調(diào)整梁和千斤頂組成。鋼吊桿選用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為785MPa的32精軋螺紋鋼，吊桿上端穩(wěn)固于前橫梁與中橫梁之上，下端通過自行加工的連接器懸掛底籃的托梁與側(cè)模分配梁。千斤頂置于調(diào)整梁與前橫梁、中橫梁之間，可自由調(diào)節(jié)底籃與內(nèi)外模板的高度。掛籃懸吊系統(tǒng)采用鋼吊桿（精軋螺紋鋼），將更加便利于掛籃的精確調(diào)整，同時(shí)降低了掛籃的自重。4.3 掛籃行走系統(tǒng)掛籃行走系統(tǒng)主要由液壓穿心千斤頂、行走小車、內(nèi)模行走滾輪、滑軌等組成。掛籃主桁架前支點(diǎn)下方設(shè)置滑船，由液壓穿心千斤頂頂推掛籃通過滑船在工字鋼滑軌上前移?；壴O(shè)計(jì)成兩段，分前移滑軌與行走滑軌。這樣更加便于裝拆，移動方便迅速。滑船在前移滑軌上滑移。掛籃后支點(diǎn)巧妙地設(shè)計(jì)行走小車，行走小車在行走滑軌上翼緣底面滾動前移。行走滑軌與前移滑軌通過壓在其上面的錨梁與箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋連接而錨固，這樣取消了掛籃尾部的配重，有效地減輕了掛籃自重，掛籃行走亦變得平穩(wěn)可靠。用于支撐內(nèi)模的工字鋼滑梁通過內(nèi)模行走滾輪，由掛籃主桁架牽引其同步前移。此掛籃的行走裝置與其他類型掛籃相比有著明顯的優(yōu)勢，掛籃的主承重系統(tǒng)與底籃及其他各部分均同步一次性就位，這樣減少了施工工序，縮短了施工周期。4.4 掛籃錨固系統(tǒng)掛籃的錨固系統(tǒng)包括主桁架的錨固與模板系統(tǒng)的錨固兩部分。在澆注箱梁砼時(shí)，掛籃單榀三角架尾部用5根32精軋螺紋鋼通過連接器與箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋連接進(jìn)行錨固。32精軋螺紋鋼上方設(shè)置千斤頂進(jìn)行錨固力的轉(zhuǎn)換并可調(diào)整掛籃懸臂端的撓度。模板系統(tǒng)前端由吊桿支承，后端則利用32精軋螺紋鋼錨固于已澆梁段前端。4.5 掛籃模板系統(tǒng)掛籃模板系統(tǒng)包括底籃、外模、內(nèi)模、端模和工作平臺等。模板設(shè)計(jì)均按全斷面一次性澆注箱梁混凝土考慮，整個(gè)模板系統(tǒng)均隨主桁行走一次到位。整個(gè)系統(tǒng)操作簡便，有效地縮短了模板移動和安裝周期，保證了混凝土的外觀質(zhì)量。底籃由前托梁、后托梁、縱梁組成，托梁與縱梁連接采用螺栓連接，底模平鋪于縱梁之上。前托梁通過10條32精軋螺紋鋼與前橫梁連接，精軋螺紋鋼與前托梁處的連接設(shè)計(jì)了專用的連接器，其連接穩(wěn)固可靠。后托梁設(shè)10根后錨桿將其錨固于前段已澆混凝土的箱梁底板上面。后托梁兩端設(shè)兩條32精軋螺紋鋼與中橫梁連接，主要供移籃使用。前托梁采用兩條槽鋼并在其上加蓋鋼板組焊而成的箱形截面，后托梁采用由槽鋼及鋼板組焊而成的桁架結(jié)構(gòu)，縱梁采用工字鋼加工而成，箱梁腹板下方的縱梁加密布置，底模采用12mm厚鋼板平鋪于縱梁之上。外模翼緣板設(shè)計(jì)成桁架式，腹板段設(shè)計(jì)成平面板。面板選用=6mm厚Q235鋼板，橫肋選用槽鋼8，縱肋選用6mm扁鋼，背楞選用雙槽鋼12，單塊模板共設(shè)置5組。單塊模板翼緣下方共布置三條工字鋼縱梁，縱梁用于支撐模板，前端懸于主桁前分配梁，后端懸吊于已澆箱梁翼板上，掛籃前移時(shí)后端懸吊于主桁后分配梁，外模吊桿均采用32精軋螺紋鋼。內(nèi)模由頂板、支撐架組成。內(nèi)模頂板由=5mm的鋼板、L7537536角鋼及-5375扁鋼組焊而成。內(nèi)模支撐架由槽鋼8組焊而成，共設(shè)置4組，由縱向角鋼L6336336連接成整體。單室內(nèi)模頂板由兩塊組成，當(dāng)箱梁腹板厚度變化時(shí)，可在內(nèi)模頂板中間位置處采用木模進(jìn)行調(diào)整。箱梁腹板處內(nèi)?？刹捎媚灸；蚍謮K鋼模。拆模時(shí)在內(nèi)模頂板橫肋上設(shè)置活動鉸來實(shí)現(xiàn)。模板高度的變化通過增減塊板來調(diào)節(jié)。外模與內(nèi)模在箱梁腹板段設(shè)置對拉桿，對拉桿選用18園鋼，兩端車牙，由螺栓固定。箱梁腹板段對拉桿每層間距為1m至1.2m,每層對拉桿共設(shè)置5根。在外模下方可通過千斤頂由頂桿固定側(cè)模于底籃工作平臺。端模采用分塊鋼模以適用箱梁腹板厚度和孔道位置的變化。在底籃兩側(cè)、前后端設(shè)置固定工作平臺，在內(nèi)外模和箱梁前端設(shè)置懸吊工作平臺，便于箱梁任何位置的操作。5 掛籃壓載試驗(yàn)掛籃在墩頂梁段安裝完成后，需對其進(jìn)行模擬壓載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)掛籃實(shí)際承載能力和安全可靠性，并獲得彈性和非彈性變形參數(shù)，為掛籃施工和箱梁線型控制提供數(shù)據(jù)，同時(shí)檢驗(yàn)掛籃的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和掛籃的加工質(zhì)量。試驗(yàn)加載過程須模擬掛籃施工過程的受力情況，加載的方式可根據(jù)項(xiàng)目部的實(shí)際情況確定，在加載過程中可分四級加載和兩級卸載，第4級為掛籃最大試驗(yàn)荷載。6 掛籃的施工使用6.1 施工順序 掛籃前移就位后，調(diào)整其平面位置及標(biāo)高。 綁扎底板與腹板鋼筋，安放豎向預(yù)應(yīng)力筋及底板縱向預(yù)應(yīng)力管道；綁扎頂板鋼筋，安放縱向預(yù)應(yīng)力管道及橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；安裝端模。 澆注梁板混凝土。 梁段混凝土養(yǎng)生。 梁段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%后，張拉縱向、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束及豎向預(yù)應(yīng)力筋；縱向、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束及豎向預(yù)應(yīng)力筋壓漿。 掛籃前移就位。6.2 掛籃前移6.2.1掛籃前移基本流程如下：(1) 新澆節(jié)段砼達(dá)90%強(qiáng)度并張拉完預(yù)應(yīng)力筋。 (2) 放松模板系統(tǒng)的前后吊桿，使其下降1