(杜家河)雙幅連續(xù)組合剛構(gòu)特大橋斜拉輕型掛籃方案研究

1、斜拉輕型掛籃研究十三局集團公司第三工程公司黃延項目部洛川二四年六月二十九日目錄1、斜拉掛籃概況2、設(shè)計需要考慮的因素3、設(shè)計基本數(shù)據(jù)4、結(jié)構(gòu)材料5、結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸6、結(jié)構(gòu)荷載的確定7、錨點設(shè)計8、底模前后橫梁設(shè)計9、移籃支架設(shè)計10、掛籃移動11、斜拉掛籃設(shè)計施工要點12、結(jié)論13、附圖懸臂灌注混凝土所需要的掛籃，目前市場以菱形掛籃和三角形掛籃居多，其設(shè)計加工制造和應(yīng)用已非常成熟，基本可以“拿來”應(yīng)用。黃延高速公路杜家河特大橋設(shè)計為雙幅連續(xù)組合剛構(gòu)橋，全長，兩臺四墩，共計個構(gòu)，需要套只掛籃。梁段長度為、，最重梁段。斜拉掛籃以其重量輕為其顯著特點，其主要缺點為力學(xué)模型復(fù)雜、施工操作難度大。所

2、以要研究斜拉掛籃，主要基于以下因素：型鋼價格居高不下，原材料價格在元/；節(jié)余材料；提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力；培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計人才；為以后結(jié)構(gòu)設(shè)計提供經(jīng)驗。杜家河特大橋總體布置圖一、 斜拉掛籃概況斜拉掛籃利用箱梁本身承載，將梁體作為掛籃結(jié)構(gòu)的一部分，斜拉掛籃分承重部分和掛籃移動兩部分。承重部分由斜拉帶、底縱梁、底前后橫梁組成，掛籃移動部分由上桁架、走行軌、吊帶構(gòu)成。掛籃走行方式為"抱"式，由掛籃移動系統(tǒng)吊著底模、側(cè)模移動。底縱梁由根槽鋼組成。底前后橫梁分別由根根扣焊而成。掛籃移動支架每根桿件由根組成，移動支架上后橫梁由根組成，上前橫梁由根組成，斜拉帶由根鋼帶（穿透底板部分為根精軋螺紋鋼、

3、中間加轉(zhuǎn)換連接；）斜拉輕型掛籃一套重，菱形掛籃一套重，一套減輕。二、 設(shè)計需要考慮的因素2、 滿足鋼結(jié)構(gòu)強度、變形要求；3、 具有可操作性，材料節(jié)??；4、 充分利用箱梁砼，使其作為吊籃系統(tǒng)一部分；5、 荷載考慮要偏大，構(gòu)件設(shè)計尺寸要足夠，從而確保整個吊籃系統(tǒng)偏于安全；6、 翼板和側(cè)模系統(tǒng)同菱形掛籃，由墩身模板（高）和新加工高翼緣板模板組成。三、設(shè)計基本數(shù)據(jù)1、 最重梁段及其基本參數(shù)根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁┑膮?shù)，最重梁段及其基本參數(shù)見下表。最重梁段及其基本參數(shù)表梁號重量(T)梁長度（m）高度（m）腹板厚（cm）體積（m3）底板厚（m）5#178.546.847.3336068.70.7330.7721

4、0#175.154.7655.1816067.350.4770.51818#126.653.23.22460、4048.70.3220.3210#梁段 5#梁段2、規(guī)范規(guī)定a)、設(shè)計原則本吊籃設(shè)計按照“正常使用極限狀態(tài)法”即正常使用的某項規(guī)定限值，本設(shè)計取結(jié)構(gòu)撓度為規(guī)定限值。按正常使用極限狀態(tài)只考慮荷載短期效應(yīng)組合；b)、鋼材強度A3鋼：取允許應(yīng)力f=190N/mm2=190MPa E=2.06*105mMPa P=7850kg/m3 精扎螺紋鋼32 抗拉強度b=1000MPa, E=2.06E5MPa 伸長率s7c)、結(jié)構(gòu)變形的規(guī)定：按“有重軌的工作平臺架”，允許變形為 L/600，由于為懸

5、臂結(jié)構(gòu)。取2L/600=L/300 L懸臂長度；d)、受彎構(gòu)件的計算內(nèi)容、強度M/r.W=M/1.05Wf r截面塑性發(fā)展系數(shù)1.05、局部穩(wěn)定配置加勁肋解決；、整體穩(wěn)定（不考慮）；e)、拉彎和壓彎構(gòu)件計算內(nèi)容、強度： -N/An±M/Rw=-N/An±M/1.05Wf、穩(wěn)定性： N/A+mxM/PW(1-0.8N/Nex)= N/A+1.0M/1.05W(1-0.8N/Nex) Nex歐拉臨界力Nex=2EA/2四、結(jié)構(gòu)材料a)、A3工字鋼、槽鋼、扁鋼；b)、32精扎螺紋鋼五、結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸、梁段均需進行結(jié)構(gòu)力學(xué)檢核，以確定最不利荷載對結(jié)構(gòu)的影響。不同梁段結(jié)構(gòu)基本尺寸

6、見下圖。5#梁段10#梁段 18#梁段六、結(jié)構(gòu)荷載的確定1、 荷載及其組合（按規(guī)范要求）序號荷載重量（T）分配系數(shù)最終重量（T）（1）模板及其支架自重201.224（2）砼自重178.51.2214.2（3）人員、材料、機具21.42.8（4）振搗產(chǎn)生的荷載1.21.41.68（5）其它荷載313（6）砼的側(cè)壓力（7）傾倒砼產(chǎn)生的水平荷載振搗荷載對水平模板：2.0KN/ m2 取：0.6m*5m*2*2KN/m2=12KN 12KN*1.4=16.8KN2、 規(guī)范要求：計算強度 （1）+（2）+（3）+（4）+（5）=24+214.2+2.8+1.68+3=245.68T250T驗算剛度 （1

7、）+（2）+（5）=24+214.2+3=241.2T242T綜上：荷載取250T3、 吊籃結(jié)構(gòu)兩種受力情況對于5#、10#、18#梁段，由于梁段長度不同，斜拉桿位于320cm處，故斜拉桿受力狀況不同，應(yīng)取最不利荷載位置。見圖。顯然，10#梁段對斜拉桿最不利，5#梁段對底縱梁受力最不利。 1)、5#梁段L400cm q=250T/4m=62.5T/m底縱梁：12根36b槽鋼W=12*702.9=8434.8cm3=12*68.03=816.36cm2斜拉帶：采用4根200×30mm鋼板和32精軋螺紋鋼鋼板=4*60=240cm2 32精鋼=4*8.04=32.12cm2（200cm）

8、底縱梁max=109Mpa斜拉帶 maxMpa32精鋼 maxMPa梁段支座反力 REACTION SOLUTIONS PER NODE NODE FX FY 下1 0.75102E+06 0.85714E+06 上57 -0.75102E+06 0.16429E+07掛籃最大變形DMX=9mm2)、10#梁段L500cm q=250T/5m=50T/m底縱梁maxMpa斜拉吊帶max102MPa32精鋼maxMPa梁段支座反力 REACTION SOLUTIONS PER NODE NODE FX FY 下1 0.14000E+07 0.50000E+06 上57 -0.14000E+070

9、.20000E+07掛籃最大變形DMX=20mm變形稍大，可采取在施工梁段時，對吊帶進行補強，以解決此問題。七、錨點設(shè)計經(jīng)比較，梁段為上下支座反力控制值。梁段支座反力 REACTION SOLUTIONS PER NODE NODE FX FY 下1 0.14000E+07 0.50000E+06 上57 -0.14000E+070.20000E+07上錨點采用根鋼棒，下錨點采用2根鋼棒規(guī)范規(guī)定螺栓的承載能力設(shè)計值計算式：抗拉：bt=1/4pide2.fbt抗剪：bv=nv.1/4pid2.fbvde螺栓的有效直徑=60/85mmnv受剪面數(shù)8/2fbt=170Mpafbv=130Mpa1pi

10、.36=28.27cm22=52.81cm21、上錨點bt=1/4pide2.fbt28.27×170=48Tbv=nv.1/4pid2.fbv=28.27×130=37Tt=200/8=25Tv=140/8=17.5T根據(jù)規(guī)范有： vt（）2 ( ) 2bvbt 17.5 25= ( ) 2+ ( )2 37 48 = 0.2237 + 0.2713 =0.70412、下錨點bt=1/4pide2.fbt52.81×170=90Tbv=nv.1/4pid2.fbv=52.81×130=69Tt=50/2=25Tv=140/2=70T根據(jù)規(guī)范有： vt（

11、）2 ( ) 2bvbt 70 25= ( ) 2+ ( )2 69 90 = 1.029 + 0.0772 =1.052>1結(jié)果稍大，施工時可采取臨時補強，在完成梁段后，結(jié)構(gòu)完全可以滿足需要。綜上，斜拉掛籃承重結(jié)構(gòu)完全可以滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)要求。八、底模前后橫梁設(shè)計前后橫梁均采用×（）扣焊而成，x=2*(12651.7+5118.4)=2×17770.135540.2A=2*(68.09+45.62)=2×113.71227.42底橫梁為不均勻受力，腹板部分受力大，底板部分受力小，經(jīng)分割計算，橫梁受力和力學(xué)模型見圖。橫梁受力和力學(xué)模型圖橫梁最大變形橫梁最大應(yīng)力m

12、ax可以滿足要求。九、移籃支架設(shè)計移籃支架采用三角形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用×槽鋼扣焊。其力學(xué)模型和基本結(jié)構(gòu)見圖。×21.31=85.24cm2結(jié)構(gòu)最大變形DMX 19mm結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大應(yīng)力max66十、掛籃移動 吊籃分承重系統(tǒng)、走行系統(tǒng)，承重系統(tǒng)承受混凝土和模板及其它荷載，走行系統(tǒng)僅承受模板重量和翼緣板混凝土重量。 由于斜拉掛籃穿過底板和內(nèi)模，故施工中，掌握施工秩序是關(guān)鍵。其施工順序為：梁段預(yù)應(yīng)力張拉完成拆除側(cè)模、內(nèi)模、懸掛就位松開底后錨、拆除底模、懸掛就位錨固走行軌、松開移籃支架后錨利用倒鏈拉動移籃支架前移就位錨固移籃支架后錨測量定位、錨固底模后錨測量校模、側(cè)模就位固定鋼筋綁

13、扎、波紋管安裝內(nèi)?；凭臀话惭b斜拉吊帶安裝端頭板檢查混凝土灌注養(yǎng)護（3d）預(yù)應(yīng)力張拉、管道注漿下一循環(huán)。 從上可以看出，斜拉吊帶在內(nèi)模就位后安裝，否則將影響內(nèi)模就位，施工是一定注意。 斜拉掛籃其余施工方法同菱形掛籃。十一、斜拉掛籃設(shè)計施工要點1、 上錨點 每個錨座和箱梁頂板用4根60錨桿聯(lián)結(jié)，錨桿承受斜拉吊帶拉力和剪力，錨桿和梁頂預(yù)留孔間采取特殊措施實現(xiàn)密切，實現(xiàn)抗剪目的。2、 下錨點 每個錨座和箱梁底板用一根85錨桿聯(lián)結(jié)，錨桿承受底模拉力和因斜拉而產(chǎn)生的剪力，錨桿和梁頂板留孔間采取特殊措施實現(xiàn)密切，以實現(xiàn)抗剪之目的。3、 斜拉吊帶斜拉吊帶正面圖 斜拉吊帶側(cè)面圖 由于斜拉吊帶要穿過底板和實現(xiàn)底板標(biāo)高調(diào)整，穿過底板部分用精軋螺紋鋼，每個錨座用2根32精軋螺紋鋼筋，利用預(yù)埋50pvc塑料管方便施工，在螺紋鋼和鋼板吊帶之間設(shè)轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換器通過調(diào)整螺紋鋼實現(xiàn)底模標(biāo)高的調(diào)整。4、 移籃支架 移籃支架在掛籃前移時承受模板重量，掛籃就位灌注混凝土?xí)r承受側(cè)模和翼緣板混凝土重量。掛籃移動時，側(cè)模外傾，斜靠在移籃支架前后橫梁下垂的吊帶上，底模懸掛在移籃支架前后橫梁下垂吊帶上。掛籃移動時，支架前支點在走行軌上滑行，后錨點通過扣輪反扣走行軌前移，掛籃前移采用手動倒鏈。移籃支架就位后錨于