菱形掛籃的設計制作應用

菱形掛籃的設計、制作、應用1工程概況1.1橋型布置巴陽2號特大橋起訖里程為K182+600～K183+177，全長577m，采用雙向分離式，左右線橋凈距0.5~18.0m。左線橋平面部分位于直線、部分位于R=3000m的圓曲線上，橋面縱坡部分為R=9700m的凸曲線、部分為+0.5%和-2.45%雙向坡，橋面橫坡為單向2%；右線橋平面部分位于直線、部分位于R=4200m的圓曲線上，橋面縱坡部分為R=10000m的凸曲線、部分為+0.5%和-2.35%雙向坡，橋面橫坡為單向2%。本橋主跨為100+180+100m的預應力混凝土混凝土持續(xù)剛構，左右線引橋均為4×30(云陽岸)，2×30m(萬州岸)預應力混凝土持續(xù)T梁。1.2箱梁構造巴陽2號特大橋主橋采用單箱單室變高度截面，為三向預應力構造。箱梁頂板高12.1m，底板寬7m，外翼板懸臂長2.55m。箱梁0號段長15m(涉及墩兩側(cè)各外伸2.25m)，每個“T”構縱橋向分為20個對稱梁段，梁段數(shù)及梁段長度從根部至跨中分別為5×3.5m＋8×4m＋7×4.5m，累計懸臂總長81.0m。1號~20號梁段采用掛籃懸臂澆注施工，懸臂澆注梁段最大控制重量2332.5KN(未考慮施工荷載)，掛籃設計自重1000KN。全橋共有6個合攏段(兩幅橋)，分別是4個邊跨合攏段和2個中跨合攏段，合攏段長度均為3m，邊跨現(xiàn)澆段長8.36m。箱梁根部斷面梁高10.5m，跨中及邊跨支架現(xiàn)澆段梁高3m(箱梁高均以腹板外側(cè)為準)，從中跨跨中至箱梁根部，箱高以半立方拋物線變化。從1號梁段至6號梁段腹板厚70cm，從6號梁段至13號梁段腹板厚60cm，從13號梁段至21號梁段腹板厚50cm，邊跨21梁段號至23號梁段腹板厚60cm，腹板變厚處設50cm漸變段過渡。每號梁段的腹板上設有抗剪齒口。箱梁底板厚除0號梁段為150cm外，其它梁段底板從箱梁根部截面的120cm厚漸變至跨中及邊跨合攏段截面的36cm厚。1.3預應力束布置每個T構懸臂澆筑段設預應力鋼束80束，其中肋板束40束，頂板束40束，另外尚有預備束4束。箱梁懸澆完畢后，未運用的頂板預備束孔應灌漿填塞。中跨持續(xù)底板束36束，頂板束2束；每邊跨持續(xù)底板束16束，頂板束4束。鋼束均采用OVM15系列錨具或其它合格產(chǎn)品，用配套系列千斤頂對稱張拉。箱梁腹板上設有豎向預應力筋，采用精扎螺紋粗鋼筋，箱梁頂板上設有橫向預應力束。2掛籃的現(xiàn)狀分析與選型研究2.1掛籃分類掛籃是大跨徑箱梁懸臂澆筑法施工的重要設備,在施工中受深水、高墩、峽谷及氣候等影響小，能夠充足運用有限的空間，多次重復使用，容易掌握施工工藝和確保施工質(zhì)量，在施工中對節(jié)段的施工誤差能夠不停地進行調(diào)節(jié)，從而確保懸澆施工的精度。掛籃按構造形式可分為桁架式(涉及平弦無平衡重式,菱形,弓弦式等)、斜拉式(涉及三角斜拉式和預應力斜拉式)、型鋼式及混合式四種；掛籃按抗傾覆方式可分為壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種；掛籃按走行辦法可分為一次走行到位和兩次走行到位兩種；而按其移動方式可分為滾動式、滑動式和組合式三種。幾個流行的掛籃構造的重要特點2.1.1平行桁架式掛籃平行桁架式掛籃的上部構造普通為一等高桁梁，其受力特點是：底模平臺及側(cè)模支架所承荷重均由前后吊桿垂直傳至桁架節(jié)點和箱梁底板上，故又稱吊籃式構造，桁架在梁頂用壓重或錨固或兩者兼之來解決傾覆穩(wěn)定問題,桁架本身為受彎構造。見圖4－1。圖4－1平行桁架式掛籃圖4－2平弦無平衡重掛籃2.1.2平弦無平衡重掛籃平弦無平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎上，取消壓重，在主桁架上部增設前后上橫桁，根據(jù)需要沿主桁縱向滑移，并在主桁橫移時吊底模平臺及側(cè)模架。由于掛籃上部荷載作用在主桁架上的力臂減小，大大減小了傾覆力矩，故不需要平衡壓重，其主桁后端則通過梁體豎向預應力筋錨固于主梁頂板上。見圖4－2。2.1.3菱形掛籃菱形掛籃可認為是在平行桁架式掛籃的基礎上簡化而來的，其上部構造為菱形，前部伸出兩伸臂小梁，作為掛籃底模平臺和側(cè)模前移的滑道，其菱形構造后端錨固于箱梁頂板上，無平衡壓重，并且構造簡樸，故大大減輕本身靜荷載。見圖4－3。圖4－3菱形掛籃2.1.4滑動斜拉式掛籃滑動斜拉式掛籃在力學體系方面有較大突破，其上部采用斜拉體系替代梁式或桁架式構造的受力，而由此引發(fā)的水平分力，通過上下限位裝置(或稱水平制動裝置)固定，主梁的縱向傾覆穩(wěn)定由后端錨固壓力維持。其底模平臺后端仍吊掛錨固于箱梁底板之上，見圖4－4。圖4－4滑動斜拉式掛籃2.2掛籃的選擇對現(xiàn)有掛籃的施工特點、操作工藝、用料狀況等進行了分析和研究，結(jié)合巴陽1號、2號橋的具體狀況進行了比選，參考了國內(nèi)近年來使用的掛籃，最后決定采用菱形桁架式掛籃，菱形掛籃主要有下列優(yōu)點：菱形掛籃主桁架桿減少，傳力簡潔，受力明確，錨桿及吊桿采用精軋螺紋鋼制作，成本低，加工簡樸，安裝方便，易于操作。菱形掛籃主桁含有一定的通用性，能夠適合于本橋澆筑段長度有變化的特點。菱形掛籃支腿高，通行方便，施工作業(yè)空間大。主桁斜拉桿截面有增大的空間，能提高掛籃的整體剛度。主桁梁加載實驗用千斤頂即可進行，辦法簡樸，省時省工，又能減少實驗費用。3掛籃的設計3.1設計原則⑴滿足鋼構造強度、變形規(guī)定；⑵含有可操作性，材料節(jié)省；⑶荷載考慮要偏大，構件設計尺寸要足夠，從而確保整個掛籃系統(tǒng)偏于安全。3.2設計根據(jù)3.2.1最重梁段及其基本參數(shù)根據(jù)設計圖紙?zhí)峁┑膮?shù)，最重梁段及其基本參數(shù)見表4－1。巴陽2號特大橋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（cm）1#233.253.510.20～9.757089.71117.8～114.36#224.84.08.04～7.587086.46100.4～96.514#167.934.54.82～4.466064.5968.7～64.220#126.624.53.14～3.025046.5541.9～37.5表4－13.2.2規(guī)范規(guī)定3.2.2.1設計辦法巴陽2號特大橋掛籃的設計按照“正常使用極限狀態(tài)法”——即正常使用的某項規(guī)定限值，本設計取構造撓度δ＝20ｍｍ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組合。3.2.2.2鋼材強度A3鋼：取允許應力f=190N/mm2=190 MPaE=2.06×105mMPaP=7850kg/m3精扎螺紋鋼Ф32抗拉強度бb=1000MPa,E=2.06E5MPa伸長率δs≥7％3.2.2.3構造變形的規(guī)定按“有重軌的工作平臺架”，允許變形為L/600，由于為懸臂構造。取2L/600=L/300＝6000mm/300＝20mm，L——懸臂長度；3.2.2.4受彎構件的計算內(nèi)容①強度M/r.W=M/1.05W≤fr——截面塑性發(fā)展系數(shù)＝1.05②局部穩(wěn)定——配備加勁肋解決；③整體穩(wěn)定（不考慮）；3.2.2.5拉彎和壓彎構件計算內(nèi)容①強度：-N/An±M/ Rw=-N/An± M/1.05W≤f②穩(wěn)定性：N/ΦA+Αβ mxM/PW(1-0.8N/Nex)=N/ΦA+1.0M/1.05W(1-0.8N/Nex)Nex——歐拉臨界力Nex=π2EA/λ23.2.3設計指標⑴最大變形最大變形量δ≤20mm⑵掛籃重量和最重梁段比值掛籃總重量與最重梁段重量的比值n＜0.45⑶構件、節(jié)點材料強度符合規(guī)范規(guī)定。⑷構造形式和基本尺寸根據(jù)最重梁段構造尺寸和施工需要，擬定掛籃基本構造尺寸。3.3掛籃設計中所采用的系數(shù)灌注混凝土時，梁段混凝土動力系數(shù)1.2；空載移動時掛籃動力系數(shù)1.3。灌注混凝土時的穩(wěn)定系數(shù)均不不大于1.5。掛籃行走時抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不不大于2。允許應力的提高系數(shù)1.3～1.5。構造的穩(wěn)定系數(shù)＞1.5。掛籃構件具用通用性,可全部或部分周轉(zhuǎn)性使用于其它橋梁，以減少攤銷費用。4掛籃設計計算與構造介紹4.1掛籃主桁尺寸的選擇掛籃主桁架尺寸選用原則重要基于下列四點:①滿足懸臂澆筑的規(guī)定，能夠適合不同長度的澆筑梁段。②滿足施工工作面的規(guī)定，使施工人員有作業(yè)空間。③各個桿件受力基本相等，即按等強度設計，這樣能夠優(yōu)化構造，節(jié)省鋼材及制造費用。④巴陽2號橋施工中掛籃澆筑分段長度為3.5m、4.0m、4.5m，因此每個桿件的水平方向投影長度為6m。4.2掛籃主桁各個桿件的內(nèi)力計算4.2.1荷載的擬定計算中，考慮主桁架的前支點承受荷載，為了安全考慮構造的變形，荷載的取值采用下列原則：單片主桁架的前吊點在正常工況下承當澆灌段梁重量的1/4，最不利工況（考慮混凝土澆筑時發(fā)生偏心）下承當澆灌梁重的1/3。根據(jù)掛籃所澆筑梁段的重量，對荷載進行了分類，見表4－2。前節(jié)點上的荷載取用100t，計算辦法采用理論力學中的力平衡法，計算成果如表4－3。掛籃所澆筑梁段主桁各個桿件承受的荷載表表4－2序號梁段編號重量（t）荷載歸類1/4荷載（t）1/3荷載（t）120120.62初載30.240.2214167.93中載425636224.8重載56.274.941233.25滿載58.377.85300超載75100主桁各桿件內(nèi)力表4－3桿件號N1N2N3N4N5內(nèi)力大?。╰）142.8-146.2-144.3167.8-135.34.2.2掛籃主桁桿件截面的選用設計截面時，針對每一根桿件設計不同的截面，在理論上是比較恰當?shù)?，但在實際施工過程中，由于截面變化而帶來的制造費用要高于采用不同截面節(jié)省下的費用，因此在設計時，采用相似的截面。根據(jù)前各個桿件軸力計算成果。，鋼板厚度δ=16～25mm時，屈服強度為f=325N/mm2。根據(jù)同類工程經(jīng)驗，剛度是受力主桁計算的重要控制因素，另外，為了制造方便，采用熱軋普通槽鋼型鋼。同時在兩端用20mm厚的鋼板將截面焊合，形成一種封閉性的箱形截面。主桁桿件材質(zhì)采用16Mn鋼材5.掛籃的構造形式5.1掛籃工作示意圖根據(jù)具體施工規(guī)定，掛籃工作時的截面如圖4－5所示。圖4－5掛籃工作示意圖5.2掛籃構造形式5.2.1掛籃構成菱形掛籃由菱形桁架、提吊系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、模板系統(tǒng)四大部分構成。5.2.2掛籃各部分構造A、主體桁架菱形桁架是根據(jù)懸臂灌注鋼筋混凝土施工工藝規(guī)定，分析國內(nèi)多個掛籃的施工特點，吸取有關掛籃的優(yōu)點，通過研究擬定的構造型式，主桁架為兩片分別豎于箱梁腹板位置，其間用2×18＃槽鋼和δ10mm鋼板組焊成橫向平面聯(lián)接系。每片主桁架的上下弦桿、斜桿及豎桿均采用槽鋼，再用δ20mm鋼板組焊成箱形截面，桿端采用φ96mm的（45#鋼）鋼銷栓與節(jié)點箱連接。桁架前端節(jié)點箱處放置一根前橫梁，前橫梁為三角式桁架梁，由2×22＃槽鋼和20mm厚的鋼板組焊成上、下弦桿；2×20＃槽鋼和厚20mm鋼板組焊成斜桿；2×18＃槽鋼和厚20mm鋼板組焊接成豎桿。橫梁下弦設立8個吊點，吊起3根由2Ⅰ40b工字鋼和厚20mm鋼板組焊成的傳力分派梁，其中中間傳力分派梁用4根直徑為32mmⅣ級精軋螺紋鋼懸吊，上下用螺母連接；2根外分派梁各用2根直徑為32mmⅣ級精軋螺紋鋼懸吊。前橫梁上弦與上節(jié)點箱用鋼銷栓聯(lián)接成直角三角形，形成穩(wěn)定的聯(lián)接體系。后橫梁的上弦座在上節(jié)點箱上，下弦固定在菱形桁架豎桿上，用鋼銷栓連接，構造截面與前橫梁相似。后橫梁下弦外側(cè)各設二個吊點（共4個吊點），4根吊桿，二個傳力分派梁，截面形式同上。傳力分派梁上設立穿心液壓自銷千斤頂14個，其中8個千斤頂用8根吊桿（直徑32mmⅣ級精軋螺紋鋼）吊起底模架；用4個穿心自錨液壓千斤頂通過4根吊桿（直徑32mmⅣ級精軋螺紋鋼）吊起外?；屏?，用2個穿心自錨液壓千斤頂通過2根吊桿（直徑32mmⅣ級精軋螺紋鋼）吊起內(nèi)?；屏?。前后橫梁和橫向水平聯(lián)接梁起到將兩片菱形桁架連成穩(wěn)定的整體構造的作用。B、前吊桿前吊桿的作用是將懸臂灌注的混凝土重量和模板及施工人員、機具重量傳至桁架上。前吊帶桿由直徑32mmⅣ級精軋螺紋鋼構成，調(diào)節(jié)螺母即可適應梁段的高度變化。C、后吊桿后吊桿的作用是將掛籃承受荷載的一部分傳至箱梁底板。4根直徑32mmⅣ級精軋螺紋鋼和后傳力分派梁連接在后橫梁下弦。2個傳力分派梁和4根吊桿(直徑32mmⅣ級精軋螺紋鋼)及2個穿心自錨式液壓千斤頂承受箱梁后段荷載。D、模板箱梁前側(cè)模板采用大塊鋼模板，用10#工字鋼和10#槽鋼及δ6鋼板制作而成，縱向長度4500mm，在梁高范疇內(nèi)分為3塊，方便梁高變化時進行調(diào)節(jié)。外側(cè)模支撐在外模走行梁上，走行梁前端通過吊桿懸吊在桁架橫梁上，后端通過吊桿懸吊在已完畢的箱梁頂板上（在澆筑頂板時設立預留孔），后吊桿與走行梁間設有后吊架，后吊架上裝有滾動軸承，掛籃行走時，外側(cè)模走行梁與外模一起沿后吊架滑行。內(nèi)模由內(nèi)模架、模板、橫豎帶及調(diào)節(jié)絲杠等構成。內(nèi)模架吊在2根內(nèi)模走行梁上，走行梁前端吊在桁架橫梁和傳力分派梁上，后端吊在已完畢梁段頂板上（設立頂板預留孔），內(nèi)模架可沿走行梁滑行，模板除上下梗肋處用特制模板外，其它均采用組合鋼模板。底模由底模架和底模板構成。底模架用30#槽鋼和厚20mm鋼板作縱梁，2根30#工字鋼作前后橫梁，分別用前吊桿及后吊桿吊至桁架橫梁及箱梁底板上。為確保足夠的剛度，底模采用厚8mm鋼板和20#、30#槽鋼形成整體。底模長4.5m，可滿足4m梁段的需要，寬度比箱梁底寬少8mm，兩外邊沿固定5～6mm橡膠板，在澆筑砼時，外側(cè)模與底模夾緊，以防漏漿。E、走行系統(tǒng)走行系統(tǒng)分為菱形桁架走行系統(tǒng)、底模、外模走行系統(tǒng)及內(nèi)模走行系統(tǒng)四部分。菱形桁架走行系統(tǒng)，在兩片桁架下的箱梁頂面各鋪設兩根Ⅰ40a工字形軌道（軌道用鋼板組焊），軌道頂面放置前后支座，支座用螺栓與桁架節(jié)點箱連接。前支座沿軌道滑行，支座底部焊接不銹鋼板，走行軌道頂鋪設四氟滑板，走行時在滑板頂涂抹潤滑油，以減小摩擦系數(shù)。后支座以反扣輪的形式沿軌道頂板下緣滾動，不需加設平衡重，用兩個自錨液壓腿推動，菱形桁架即可向前移動。軌道長度按梁段劃分長度制作，分3m和4m兩種，每種3節(jié)，其中一節(jié)倒用。運用梁部豎向預應力筋將軌道底板錨固，掛籃懸臂灌注施工時，再用6根直徑32mm精軋螺紋鋼筋將軌道下鋼枕與掛籃后節(jié)點箱錨固，使后支座反扣輪不受力。底模、外模走行系統(tǒng)：底模、外模同時走行。脫模前用導鏈將底模架吊在外模走行梁上，解除后吊帶，脫模后，隨桁架一起向前走行。不需另配牽引動力。內(nèi)模走行系統(tǒng)：內(nèi)模脫模后，內(nèi)模架落在內(nèi)模走行梁上，用人工推動既可將內(nèi)模架移至下一種梁段。5.3掛籃受力主桁架的受力和變形分析5.3.1掛籃受力主桁架的平面分析根據(jù)本掛籃的受力特點，在計算分析中將其簡化為平面構造，采用平面桿件的有限元模式進行分析。桁架同澆筑模板連接的地方，采用鉸接的方式。5.3.2掛籃主桁架平面計算簡圖節(jié)點取為鉸接點基于下列考慮：實際構造是非常復雜的，完全按照構造的實際狀況進行力學分析是不可能的，也是不必要的，因此在計算過程中必須對實際構造進行簡化，略去不太重要的細節(jié)，顯示其基本特點，對于構造的連接，普通狀況下有兩種抱負狀況：鉸接點和剛結(jié)點。本工程中，節(jié)點實際狀態(tài)處在剛結(jié)點與鉸接點之間，鉸接程度稍大某些。但是桿件的位移是本次掛籃施工的控制性要素，位移大小，關系到懸臂施工過程控制的成敗，同時也關系到掛籃工作的安全與否，因此計算過程中，偏于安全考慮，節(jié)點形式取為鉸接節(jié)點。圖4－6掛籃主桁架平面計算簡圖5.3.3掛籃受力主桁架的荷載取值計算中，考慮主桁架的前支點承受荷載，為了安全考慮構造的變形，荷載的取值采用下列原則：單片主桁架的前吊點在正常工況下承當澆灌段梁重量的1/4，最不利工況（考慮混凝土澆筑時發(fā)生偏心）下承當澆灌梁重的1/3。根據(jù)掛籃所澆筑梁段的重量，滿載的時候為270.7t,超載時候為300t。5.3.4計算中的參數(shù)由于主桁架的各個桿件通過節(jié)點板，用銷釘連接起來。因此在計算中采用了桿件單元。彈性模量：；泊松比：；線膨脹系數(shù)：5.4掛籃分析的三維有限元模型5.4.1計算假定掛籃施工時整個構造由掛籃、待澆筑的混凝土和已澆筑的混凝土構成，整個構造的行為含有明顯的空間性。現(xiàn)在看來，現(xiàn)有的分析，集中在對受力主桁架的平面桁架分析上，對掛籃各個構件的分析都是將其分離，然后對荷載進行預計，進而得出掛籃各個部分的受力與變形，用來指導設計和檢查。掛籃的受力和變形，不僅對于掛籃本身的剛度和強度比較重要，并且，在剛構橋的施工控制中，對于預拱度的設立也起非常重要的作用。因此對掛籃施工時候的構造，進行三維的整體性分析，非常必要和重要。對構造進行三維有限元分析的核心是對構造作出符合實際的模型簡化。以往的掛籃分析中，往往是將混凝土截面分塊，分別施加在掛籃上。同時對施工人群荷載簡樸地作用在節(jié)點上，沒有完全符合實際施工中的狀況，對于含有明顯空間和整體效應的掛籃施工時的構造就難以體現(xiàn)實際狀況了。另外，構造的各個部分的有限單元的類型、性質(zhì)及互相之間的連接等的簡化對分析成果也將產(chǎn)生很大影響。根據(jù)對掛籃設計和施工藍圖的認真研究，其三維有限元分析模型建立以下：①澆筑梁段為后張拉三向預應力混凝土，所受內(nèi)力以壓為主，質(zhì)量占整個構造的絕大部分。分析中采用8節(jié)點的三維塊體單元。②模板在構造中起著將混凝土的重量傳遞給掛籃的作用，質(zhì)量較小，厚度不大，分析中采用板殼單元。③掛籃的前端下橫梁，后端下橫梁以及前端上橫梁，設計中采用型鋼組合截面，重要為平面變形和受力，分析中，采用二維梁單元。④掛籃的后端主桁架和承重吊帶，截面變化不大，重要承當軸向荷載，兩端采用銷結(jié)的固定方式，計算中采用三維桿件單元模擬。⑤考慮到構造和荷載本身含有對稱性，可僅建立構造的二分之一模型分析，但為了整體分析掛籃構造的受力和變形，仍采用全模型進行計算。有限元模型共有9449個節(jié)點，18049個單元。5.4.2荷載及荷載工況構造上的荷載考慮有混凝土的自重（取重量最大的1號段進行分析）、施工的掛籃荷載以及施工中的人群荷載?？刂坪奢d工況有：荷載組合一：混凝土重量＋掛籃自重＋人群和施工機具重；荷載組合二：混凝土重量＋掛籃自重＋混凝土偏載＋人群和施工機具重；荷載組合三：混凝土重量＋動力附加荷載＋掛籃自重＋人群和施工機具重量；澆筑的混凝土梁段位于掛籃前端和后端、梁段后端進行固結(jié)約束。5.4.3分析內(nèi)容和辦法分析中對構造進行了靜力分析，采用ANSYS有限元軟件進行分析。分析用的力學模型及網(wǎng)格劃分見掛籃有限元分析三維模型及網(wǎng)格劃分。圖4－7掛籃有限元分析三維模型及網(wǎng)格劃分根據(jù)《鋼構造設計規(guī)范》中的吊梁的允許撓度，取桁架撓度允許值為1/600，即前吊點處的下?lián)隙戎挡徊徊淮笥?6.7mm。在控制荷載工況下掛籃受力主桁架撓度計算值表4－4載荷分類N1（t）N2（t）N3（t）N4（t）N5（t）掛籃下?lián)狭浚╩m）豎桿前移量（mm）1/4荷載（t）6897.8-100.2-100.4115.10-6.6-1.575.108.28-110.8-111.0127.40-7.3-1.61/3荷載（t）88129.34-132.5-132.0-152.30-8.8-210.144.-147.2-146.8169.50-9.7-2.2根據(jù)以上計算成果，能夠得出掛籃受力主桁架撓度符合規(guī)范規(guī)定。根據(jù)各個桿件的受力，對各個桿件進行了強度校核，拉桿的強度、壓桿的穩(wěn)定性檢核通過。5.4.4掛籃三維有限元計算成果分析5.4.4.1掛籃主桁架下?lián)戏治鰹榱嗽谟邢拊治鲋?，比較客觀地模擬混凝土澆筑時的力學狀態(tài)，在分析中對混凝土的彈性模量分別采用了：110-6E,110-5E,110-4E,510-4E,110-3E,110-2E,110-1E，E。掛籃主桁架下?lián)隙戎悼梢妶D《掛籃主桁架前吊點下?lián)现蹬c彈性模量的關系圖》。彈性模量只有原來的110-6E時，能夠認為所計算的混凝土段處在的澆筑過程中，此時掛籃主桁架下?lián)蠟?.1mm＜[δ]=16.7mm。在彈性模量在取0.1E時，計算出的變形值（3.04mm）同取E時的變形值（3.00mm）靠近了。圖4－8掛籃主桁架前吊點下?lián)现蹬c彈性模量的關系圖混凝土梁段位于掛籃前端和后端時的前吊點下?lián)嫌嬎惴謩e為5.7mm和5.9mm，滿足剛度規(guī)定，考慮人群荷載全部集中在模板的前端以及掛籃的大部分重量集中在前吊點上時的最不利狀況，下?lián)现禐?.028mm＜[δ]=16.7mm。5.4.4.2掛籃各個桿件的強度分析根據(jù)各個桿件的受力狀況，對各個桿件進行了強度校核，拉桿的強度、壓桿的穩(wěn)定檢算以及節(jié)點板的驗算，均通過?；炷炼味瞬考s束對計算成果的影響有限元分析中，由于對主梁的端部采用的是3個方向上鉸接，與實際的約束狀況沒有完全相符，因此分析了鉸接，固接以及從0號段延長真實約束。對比前吊點的位移值發(fā)現(xiàn)，成果相差不大（成果見表4－4）。計算中采用鉸接約束是可行的。前吊點在不同約束狀況下的位移值表4－5約束形式鉸接固接真實約束位移值（mm）3.13.03.05.4.4.3結(jié)論通過對掛籃的平面和三維分析，能夠得出下列結(jié)論：a.菱形掛籃的主桁架設計合理，各個桿件之間受力比較均勻，有助于節(jié)省材料。b.平面和三維分析的各項成果表明，掛籃構造的各項指標均滿足有關規(guī)定。c.掛籃主桁架的前吊點的下?lián)鲜钦麄€掛籃構造剛度的控制因素，是主梁懸臂澆筑的線性控制中重要的參數(shù)。d.平面計算模型的計算成果精度上是可靠的，相對三維的分析成果，對應數(shù)值較大，成果相對保守。在掛籃的平面計算中，必須對的預計主梁重量對掛籃主桁架的奉獻。e.三維有限元分析較為真實地反映了掛籃施工時的受力和變形狀況?？朔似矫骅旒芊治龅木窒扌?，在重要工程的掛籃分析中，有必要對掛籃構造進行三維有限元分析。6掛籃的現(xiàn)場實驗驗證為確保懸臂灌注施工安全，檢查掛籃受力狀況，必須測定掛籃彈性及非彈性變形。在掛籃使用之邁進行荷載實驗，掛籃荷載實驗分為檢查菱形架受力狀況的菱形架預拉實驗和檢查掛籃整體受力狀況的等載實驗兩部分。6.1掛籃菱形架預拉實驗6.1.1實驗目的檢查單片菱形架最大工作荷載下的變形和整體穩(wěn)定性,并測試掛籃的重要技術參數(shù)和使用性能。圖4－9掛籃菱形架預拉實驗裝置圖6.1.2實驗原理運用千斤頂施加預應力將兩片菱形架對拉，測量對拉點的變形，并與設計計算值相對比。本實驗拉力定為菱形架工作時的最大拉力120t。6.1.3實驗方案將兩片菱形架平放在平臺上，兩片菱形架根部運用6根直徑32mm精軋螺紋鋼共預拉120t，菱形架的前吊點處采用8根鋼絞線一端固定，一端張拉。6.1.4實驗環(huán)節(jié)①按荷載分級校頂。②將組裝好的兩片菱形架平放在平臺上，安裝實驗裝置。③將錨固端的精軋螺紋鋼每根預拉20t，然后錨固。④分級張拉并測量前吊點的位移。⑤張拉到120t時持荷60分鐘，觀察菱形架的變形和焊縫狀況。⑥分級放張，測量放張后的位移量。實驗成果可見表4－6。巴陽2號大橋掛籃菱形架對拉實驗數(shù)據(jù)表表4-6序號加載（t）油表讀數(shù)（Mpa）掛籃下?lián)狭浚╩m）備注理論計算實測112.110.3252.602.33103.207.54204.4010.85305.6012.36406.8113.3743.37.304.2514.3856.78.765.5515.5958.18.945.69161064.79.786.3316.31167.710.166.5916.5127511.097.32171377.511.387.5617.5148211.927.9917.81586.312.438.4118.31690.212.898.7818.51710014.109.7219.51812016.5611.6621.3菱形架塑性變形8.9從實驗數(shù)據(jù)上能夠看出菱形架的塑性變形為8.9mm，在120t荷載的狀況下菱形架的總體變形為21.3mm，減去塑性變形，菱形架的彈性變形為12.4mm，與理論計算11.66mm相差不大。在荷載為120t時菱形架穩(wěn)定，焊縫無開裂現(xiàn)象。6.2掛籃整體等載預拉實驗6.2.1實驗目的⑴檢查掛籃在等效荷載狀況下的承載力和整體穩(wěn)定性。⑵測量掛籃在等效荷載的狀況下的彈性變形和塑性變形。在測試中使掛籃的重要技術參數(shù)和使用性能初步得到驗證。6.2.2實驗原理運用預埋在墩身上的三角形支架作為反力承重構造，在掛籃底模上布置預應力鋼束，運用千斤頂進行預拉，預拉總拉力為掛籃的最大承重加上施工荷載，最大梁段重量為233t，施工荷載考慮30t，加上沖擊荷載及偶然荷載，因此本實驗拉力定為300t。6.2.3實驗方案反力架布置及埋設在墩身上設計拉力為600t，在300t的荷載變形為2mm，在澆筑墩身混凝土之前埋設預埋件，墩身澆筑完畢后焊接支架，要確保焊縫質(zhì)量。圖4-10掛籃整體等載預拉實驗裝置圖鋼束布置按最大節(jié)段的受力狀態(tài)在每側(cè)掛籃底模布置2排共12束鋼束，每束2根，每根的設計拉力為12.5t，累計300t。在每側(cè)掛籃的底模上最大節(jié)段端部位置等距布置6個標高觀察點。圖4-11底模張拉鋼束布置示意圖6.2.4實驗環(huán)節(jié)安裝實驗設備。測量張拉前標高。對稱張拉25%N，測量并統(tǒng)計標高。對稱張拉50%N，測量并統(tǒng)計標高。對稱張拉75%N，測量并統(tǒng)計標高。張拉100%N，補齊應力損失，持荷30分鐘，觀察桿件和焊縫的受力狀態(tài)，測量并統(tǒng)計標高。分級兩側(cè)對稱放張，放張次序為100%N—75%N—50%N—25%N—0，放張完畢后測量并統(tǒng)計標高。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，在加載300t時掛籃的彈性變形量為14mm，與理論計算12mm相差不大。塑性變形量為9mm，總變形量為23mm，從實驗數(shù)據(jù)上能夠看出在加載早期的塑性變形較大，加載到一定程度變形呈線性增加，即為彈性變形，表達塑性變形消除。在實驗過程中桿件和焊縫無變形和開裂現(xiàn)象。6.3安全確保方法有參加實驗人員均應佩帶安全帶，安全帶末端應系在梁端的預埋鋼筋上，決不可系在掛籃和模板上。在實驗過程中，掛籃后錨、底部受力托架處均派專人看守，發(fā)現(xiàn)異常狀況及時報告，底部受力托架看守人員應特別注意安全，安全帶應系在可靠的地方，并佩帶對講