论连续箱梁菱形挂篮设计.doc

1、论连续箱梁菱形挂篮设计摘要：结合嘉绍大桥跨堤引桥连续箱梁菱形挂篮使用实践,本文主要介绍了菱形挂篮的结构设计要点。 关键词：菱形；挂篮；设计 中图分类号：S611 文献标识码： A 1、工程概况 嘉绍大桥跨堤引桥为（50+90+70）m 跨径布置的变截面预应力砼连续箱梁，箱梁高度在主墩墩顶处为 5.8m，接陆地区引桥侧梁端高度为3.0m，跨中及接水中区引桥侧梁端高度为 4.0m，梁底缘采用折线型变化。箱梁采用单箱双室斜腹板截面型式，分左右两幅布置，两箱中心距为 21.50m。每幅箱梁顶宽为 19.80m，翼缘悬臂长度为 3.20m。顶板设 2%的横坡，厚度为 28cm，底板厚为 3060cm。在

2、墩顶设 4.0m 厚中横梁和梁端设 1.65m 厚端横梁，其余位置均不设置横隔梁。 主桥最大悬臂长度 43.95m，分 10 个梁段，采用挂篮对称悬臂浇筑。各梁段有两种不同块段长度：1#7#块长 3.5m，8#10#块长 4.65m 2、挂篮结构形式比选 挂篮形式 结构特点 优点 缺点 贝雷桁架挂篮 结构简单，加工件少，拆除可做它用，运输方便， 杆件自重大，贝雷桁片变形较大 牵索挂篮 结构新颖，受力明确，自重轻 施工时较繁琐，适用于斜拉桥，有一定的局限性 三角挂篮 结构简单，受力明确，施工方便 多数需加配重平衡 菱形挂篮 结构新颖，受力明确，自重轻，施工方便 加工量大，加工精度要求高 梯形挂篮

3、 结构新颖，受力明确，施工方便 加工量大 根据混凝土悬臂浇筑工艺对挂篮设计的技术要求，以及对各种形式挂篮施工特点研究的同时考虑主桁的周转率，经过必选后决定：嘉绍大桥跨堤引桥连续箱梁施工采用菱形挂篮。 3、菱形挂篮设计原则 挂篮结构简单，自重轻，受力明确，结构变形小，前移及装拆方便，可重复利用。 4、结构构造 4.1 主桁结构 主桁：单片主桁为 2 根32a 槽钢，2 根槽钢背靠背通过连接板焊接成整体，主桁之间通过销子连接，槽内和销孔位置贴加劲板加强。 上前横梁：上前横梁采用桁架结构，其上弦杆为 2 根 I45a 工钢，总长为 16.02m，下弦杆、竖杆与斜杆为 4 根14a 槽钢，上下弦杆与斜

4、杆、竖杆通过节点板进行焊接连接。桁架高度为 1.5m。 上中横梁：上中横梁同时为立柱平联结构，主要为挂篮行走时底篮后横梁的承重结构，上弦杆、竖杆和斜杆为 414a 槽钢，下弦杆为2I32a 工钢，桁架中心高度 1.5m。 4.2 底篮结构 底篮结构包括前、后横梁以及纵梁。前、后横梁均为桁架结构，上弦杆为 2 根 I45a 工钢通过连接板焊接成整体，下弦杆、竖杆和斜杆为 4根14a 槽钢，桁架高度为 1.5m。纵梁分 A、B 两种型号，均为桁架结构，上弦杆为 I20a 工钢，下弦杆和斜杆为 2 根8 槽钢。A 型底篮纵梁设置在腹板底下，桁架中心高度为 1.0m，B 型底篮纵梁设置在非腹板下，桁架

5、中心高度为 0.7m。 4.3 悬吊系统 悬吊系统由前吊带和后吊带组成，前吊带包括底板吊带、翼缘板吊带，后吊带包括翼缘板吊带、行走吊带和箱内后锚带，一个挂篮共设置10 根吊带。底板吊带截面为 20cm4cm，翼缘板吊带、行走吊带截面为20cm2cm，箱内后锚带截面为 20cm5cm。 4.4 锚固系统 锚固系统分主桁后锚、轨道锚固以及吊带锚固。 主桁后锚设置在主桁后端，单片主桁由 4 根直径为 32mm 的精轧螺纹钢来锚固，提供挂篮块段悬臂浇注时的抵抗倾覆力。 轨道锚固须与主桁后锚结合考虑，为轨道固定和定位，挂篮后行走小车行走时前后轨道锚固筋的间距不得超过 2.0m。 4.5 行走系统 行走系

6、统由前支腿滚动支腿、行走轨道和后锚行走小车三部分组成。4.6 模板系统 模板系统包括底模、外侧模和内模，含模板的悬吊系统和行走系统，挂篮前移时模板及纵梁同挂篮一起行走。 4.7 张拉平台及安全防护设施 在底篮两侧及前端设置防护栏杆及防护网，在主桁上特别是底板吊带处设置安全防护栏及防护网，确保施工安全，底篮腹板外侧设置安全通道，支承于底篮前后横梁，安全通道外侧设置防护网。 图 4-1 挂篮侧面布置图 图 4-2 挂篮横断面布置图 5、挂篮结构计算 5.1 参数取值 按照公路桥涵钢结构及木结构设计规范取值：A3 钢材的允许拉、压应力为 140Mpa，弯应力为 145Mpa，剪应力为 85Mpa，节

7、点销子的孔壁承压应力为 210Mpa；16Mn 钢的允许拉、压应力为 200Mpa，弯应力为210Mpa，剪应力为 120Mpa，节点销子的孔壁承压应力为 300Mpa；45 号钢的允许拉、压应力为 210Mpa，弯应力为 220Mpa，剪应力为 125Mpa。挂篮的允许最大变形为 20mm，施工时抗倾覆安全系数为 2，行走时抗倾覆安全系数为 2。 5.2 荷载 箱梁块段荷载：最大重量为 196.82t，当混凝土浇筑完成后，初凝前该块段箱梁混凝土完全作用在挂篮上。 挂篮自重：77.19t。 模板自重：底模板采用大块钢模重 90kg/m2，外侧模采用桁架式结构重量 230kg/m2，内模采用落地

8、式支架重 120kg/m2。 施工人员、机具荷载：按 1.5KN/m2 计。 振捣砼产生的荷载：按 2.0KN/m2 计。 倾倒砼产生的荷载：按 2.0KN/m2 计。 5.3、荷载组合与分配 混凝土浇筑时荷载包括：箱梁块段混凝土自重、挂篮自重、振捣混凝土产生的荷载、施工机具及人群荷载。 行走时荷载包括：底模、外侧模、前横梁、中横梁、纵梁、底篮前横梁、底篮后横梁。 荷载分配：箱梁翼缘板荷载通过外侧支架传递至纵梁上；箱梁中部顶板荷载通过内模支架传递至底板并用底板荷载一起传至纵梁；腹板荷载直接传至腹板底纵梁；纵梁将荷载传至底篮前横梁和后横梁，底篮通过吊带将荷载传至中横梁和前横梁，最终传至挂篮主桁架

9、上。 主桁架计算：将吊带及横梁的支点反力作用于主桁上，验算主桁主梁、斜拉带、立柱等各杆件的强度和刚度及主梁后锚的受力，主桁计算时应特别注意主梁支点处的局部应力情况。 抗倾覆稳定性验算：由主梁后锚筋实际能承受的力与主桁计算得到的后锚力来验算挂篮的抗倾覆性。 计算成果： 构件名称 最大应力 （MPa） 最大累计变形 （mm） 最大应力 （MPa） 最大累计变形 （mm） 最大应力 （MPa） 最大累计变形 （mm） 底篮纵梁 107.7 18.3 103.8 18.9 24.5 38.8 底篮前横梁 80.0 17.9 92.4 18.1 17.7 4.6 底篮后横梁 95.2 3.1 77.7

10、3.0 67.2 36.6 主桁 70.1 7.4 76.5 8.4 96.3 2.3 翼缘板吊带 93.0 10.9 115.6 14.2 23.7 3.4 行走吊带 5.8 2.4 6.5 2.7 38.8 12.6 箱内后锚带 59.2 0.3 47.2 0.2 底板吊带 38.8 16.3 37.5 17.1 7.6 4.4 上中横梁 20.0 2.4 21.7 2.8 76.9 12.6 上前横梁 69.5 15.2 66.9 15.9 17.9 4.2 最大累计变形 18.3mm 18.9mm 38.8mm 工作状态 挂篮悬浇状态（1#块） 挂篮悬浇状态（9#块） 挂篮行走状态 结

11、束语 嘉绍大桥跨堤引桥连续箱梁菱形挂篮结构合理、自重较轻，行走安全稳定，箱梁施工质量良好。 在挂篮的设计中应根据实际情况和工程特点选择合理的挂篮形式，在保证挂篮的强度和刚度的前提下，为减少挂篮自重，挂篮各杆件所用材料应尽量选择高强轻质钢材。同时在施工中不断总结经验，使挂篮设计得到更好的优化。 参考文献： 1嘉绍至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥跨堤引桥施工图设计 2JTJ 025-86公路桥涵钢结构及木结构设计规范 3JTJ 0412000公路桥涵施工技术规范 4 钢结构设计手册 （第三版）中国建筑工业出版社 5GB 500172003 钢结构设计规范 6 预应力高强精轧螺纹粗钢筋设计施工暂行规定交通部公路规划设计院