掛籃設計計算(菱形掛藍)

1、 掛籃構造設計與安裝掛籃構造設計與安裝施工方案一.概述:下沙大橋主橋為五跨剛構連續(xù)梁組合體系，橋跨布置為127+3X232+127m。箱梁設計為兩獨立的單箱單室斷面，箱梁頂寬為16.6m，底寬為8m，懸臂長度4.3m， 頂板厚度為3045cm，底板厚度為30135cm，腹板厚度為45100cm，為減輕自重，箱梁頂面設置成2%的向外側的單向橫坡，主墩墩頂梁高為12.5m，在各跨跨中和邊跨現澆段梁高均為4m，其間梁底下緣以二次拋物線變化。單幅橋五跨連續(xù)梁剛構組合體系由四個托架澆注墩頂0#梁段，在四個主墩上按“T”利用掛籃分段對稱懸臂澆注各段箱梁，四個“T”的懸臂各分為27對梁段，其梁段數及梁段長度

2、從根部至跨中各為：10X3.0m、9X4.0m、8X5.0m。二掛籃設計及制作：根據設計要求，掛籃最大承載力不得小于最大節(jié)段重量（258t）的1.25倍（320t），掛籃自身重量及全部施工荷載重量之和應控制在120t以下，在確保承載力、剛度的情況下盡可能輕型化。掛籃總長14.15m，高6.0m，錨固在已澆好的箱梁上，懸臂長8m（包括工作平臺2m），其中新作掛籃自重119t，改造掛籃自重116t，具體見附表。掛籃主要由主桁架，行走及錨固系統(tǒng)，吊帶系統(tǒng)，底籃平臺系統(tǒng)，模板系統(tǒng)五大部分組成。掛籃型式及構造見附圖。經過計算，掛籃最大豎向變性為21mm。掛籃計算書附后。2.1 掛籃主桁架系統(tǒng)： 掛籃主桁

3、架由桿件、結點板、前、后橫梁桁片、上下平聯(lián)等組成（均采用Q345A材料制作）。主桁桿件采用鋼板組合梁制作，各桿件通過前掛點結點板、前支點結點板、立柱上結點板、后錨結點板連接組合成兩個菱形結構，再通過前、后橫梁桁片、上下平聯(lián)將兩個菱形結構連成一體，形成掛籃主桁架。為保證在現場能一次性安裝到位，掛籃主桁架制作完畢均須進行試拼，為保證結構的可靠性，主桁架各構件的焊縫均須進行超聲撥探傷檢查。2.2 掛籃行走及錨固系統(tǒng): 掛籃行走及錨固系統(tǒng)由滑船分配梁、滑船、行走鋼軌、頂推千斤頂及底座、夾具、后錨行走小車及拉桿、后錨主錨桿及連接器、蹬筋錨固分配梁等組成。主桁前支點結點板與滑船分配梁連成一體并通過滑船將力

4、傳給行走鋼軌，行走鋼軌與滑船之間摩擦系數盡可能減小，以減小頂推力量。在掛籃行走時，傾覆力通過后錨結點板上的后錨拉桿及行走小車傳至后錨行走鋼軌承受，掛籃由頂推千斤頂推滑船并通過后錨小車在鋼軌上滾動實現行走。掛籃錨固時，將掛籃后錨主錨桿通過連接器、蹬筋錨固分配梁錨固在已澆箱梁的豎向預應力鋼筋（精軋螺紋鋼）上，同時解除后錨小車受力。2.3 掛籃吊帶系統(tǒng):掛籃吊帶系統(tǒng)由前底模（內頂底模）吊帶分配梁（F12）、外模吊帶分配梁（F11）、后底模吊帶分配梁（F13）及分配梁吊帶、底模吊帶（桿），內、外模吊桿等組成。 掛籃底模吊帶通過前、后橫梁桁片上懸掛的F12、F13分配梁錨固，與底模銷接，前吊帶6根，行走

5、用后吊帶2根，錨固用吊桿7根（錨固在箱梁底板上），內、外模吊帶前、后端均由精軋螺紋鋼作為吊桿，前端錨固在F12、F11分配梁上，后端錨固在已澆箱梁上。2.4 掛籃底籃平臺系統(tǒng): 掛籃底籃平臺系統(tǒng)由前、后托梁，縱向分配梁，底模板，底籃兩側操作平臺，底籃前端操作平臺，底籃后端操作平臺等組成。底籃平臺懸吊于主桁架上，前托梁通過鋼吊帶懸吊在主桁架的F12分配梁上，掛籃行走時，后托梁通過兩根鋼吊帶懸吊在主桁架的、F13分配梁上。砼澆注時，后托梁錨固于已澆箱梁底板上。 底籃前、后托梁由雙肢H600X200型鋼焊接而成，縱向分配梁由6根H600X200和6根H400X200型鋼組成，底模板由8mm鋼板和10

6、槽鋼組成。操作平臺由各種型鋼和鋼板組成。2.5 掛籃模板系統(tǒng)：掛籃內、外模系統(tǒng)均由模板、骨架，長、短滑梁、長、短托梁等組成。掛籃行走時，一并移動。掛籃內、外模板均由定型大塊鋼模制成，內、外模板通過25對拉螺桿對拉連成一體，內頂板底模由三塊模板組成，支架橫梁上設夾板連接鋼帶，便于箱梁腹板厚度變化。外模板長、短滑梁由I56工字鋼制成，前端由短托梁支承懸掛于F11分配梁上，后端由長托梁支承，行走時模板外側通過長托梁懸掛于F13分配梁上，模板內側通過長滑梁上的滑梁小車錨固在已澆箱梁上，砼澆注時模板內、外側均通過長托梁利用精軋螺紋鋼作為吊桿錨固在已澆箱梁上。內模板滑梁由I56工字鋼制成，前端由型鋼吊架支

7、承懸掛于F12分配梁上，后端行走時模板通過滑梁上的滑梁小車錨固在已澆箱梁上，砼澆注時模板后端由吊架支承，利用精軋螺紋鋼作為吊桿錨固在已澆箱梁上。內側模板通過絞接臂與頂板底模連接在一起，拆模時利用葫蘆對拉側模，使之沿絞接臂轉動脫模。堵頭模板利用0#塊堵頭模板。三掛籃安裝及施工規(guī)程：3.1 掛籃安裝施工工藝流程：掛籃制作完畢應及時進行檢測，并進行試拼。軌道安裝、錨固主桁架安裝及錨固主桁前、后橫梁桁片安裝外模板系統(tǒng)安裝底籃系統(tǒng)安裝內模系統(tǒng)安裝各工作平臺安裝調試3.2 掛籃安裝： 首先在0#塊的腹板位置放出掛籃主桁中心線，然后安裝行走鋼軌（長軌和短軌）和滑船，在掛籃后錨位置焊接一反力架（錨固在箱梁上）

8、，作為掛籃的臨時錨固點。然后安裝主桁桿件，上、下平聯(lián)及各節(jié)點板和后錨系統(tǒng)、行走小車。主桁架安裝完畢，將掛籃推至0#塊邊緣，錨固在箱梁上，然后拆除后錨小車和長軌，進行掛籃各分配梁和模板系統(tǒng)的安裝以及另一側掛籃主桁架的安裝。模板系統(tǒng)安裝順序：首先進行外模系統(tǒng)的安裝，在鋼圍堰上搭設拼裝平臺，在其上進行外模板的拼裝及滑梁的安裝，拼裝完畢，利用布設在0#塊上的兩臺卷揚機及滑車組將模板提起安裝到位，后端錨固在箱梁上，前端通過精軋螺紋鋼吊桿掛在F11分配梁上。底模系統(tǒng)的安裝利用兩臺5t卷揚機及布設在掛籃主桁上的滑車將底模提升到位，前端通過鋼板吊帶錨固在F12分配梁上。后端通過鋼板吊帶錨固在F13分配梁上。底

9、模系統(tǒng)的安裝首先進行兩根內滑梁的安裝，內滑梁前端通過精軋螺紋鋼吊桿錨在F12分配梁上。后端通過精軋螺紋鋼吊桿錨在箱梁上。然后在滑梁上安裝內模橫梁、絞臂及頂板模板支架，然后將內側模板頂節(jié)通過絞臂安裝到位，接著將第二、三節(jié)及承托模板對接安裝到位。3.3 掛籃荷載試驗模板系統(tǒng)安裝完畢后，進行各操作平臺的安裝，完成掛籃的安裝。掛籃安裝完畢,為了保證掛籃結構的可靠性和了解掛籃施工中的彈性變形，以及消除掛籃的非彈性變形，在使用前必須對掛籃進行預壓，對拼裝好的掛籃按設計最大荷載加安全系數1.25倍進行試壓，并將測試結果中的掛籃的豎向位移，撓度曲線提供給大橋施工控制小組。荷載試驗采用“堆載法”。3.3.1經過

10、計算，掛籃最不利工況為5m梁段的起始節(jié)段，即箱梁第20號梁段，因此荷載試驗僅根據20號梁段的荷載進行加載、觀測。3.3.2 荷載試驗采用分級加載（1.25倍安全系數），除17#墩北面掛籃最大加載量為255t（砼方量78.34m3）外，其余掛籃均為245t（砼方量75.25m3）。 為了給施工控制小組提供盡可能類似懸澆施工時各工況的掛籃彈性變形，掛籃加載擬將幾個特征節(jié)段的重量作為加載量，分級加載如下（9級）：第一級為底板重量：20#塊：45t*1.25=56t；11#塊：67t*1.25=84t；1#塊：80t*1.25=100t。第二級為底板加腹板重量：20#塊：119t（101t）*1.25

11、=149t（126t）；11#塊：158t*1.25=198t；1#塊：206t*1.25=258t。第三級為底板加腹板加頂板重量：20#塊：204t（196t）*1.25=255t（245t）；11#塊：238t*1.25=298t；1#塊：258*1.25t=323t。括號內為數字17#墩南面及18#墩梁段重量。3.3.3 荷載試驗材料采用袋裝砂和其它輔助材料，模擬砼澆注時的工況進行加載，利用塔吊和桅桿吊作為起重機械。3.3.4 荷載試驗觀測內容、成果：在需測試的構件上貼上應力、應變片，調試完畢，再開始按分級要求進行加載。1）掛籃主桁各桿件的應力；2）掛籃后錨桿應力；3）掛籃吊帶應力；4）

12、掛籃的豎向彈性變形、撓度曲線。3.4掛籃施工規(guī)程：掛籃拼裝試壓完畢，在0#塊或已澆箱梁上移動時，移動步驟如下：a. 將掛籃前支點用千斤頂頂起，然后利用液壓油缸將軌道經過反復幾次移動至待澆箱梁位置，并將軌道找平。b. 前支點下落，前支點滑船落至軌道面，利用錨固梁錨住軌道梁（利用預埋的粗鋼筋，下同），然后拆除后錨，將掛籃上拔力轉為由后錨行走小車承受。c. 利用液壓油缸，將掛籃頂推前移，反復幾次，直至下一梁段施工位置。d. 安裝掛籃后錨桿，利用后錨千斤頂將掛籃上拔力轉為后錨桿承受。掛籃后錨必須錨固可靠。e. 根據施工控制小組提供的立模標高調校模板高程及平面位置。掛籃計算書N5 H16.26N1 7.

13、34 N3N4H26.39GN2 L1L2 R1R2主桁計算簡圖（）主桁一、 荷載待澆砼重： 3m段：257.5t；4m段：233.7t；5m段：203.7t模板桁架重： 70t工作平臺重： 10t前點板計算荷載對5m段： G=1/2×1/2×（203.7+70+10）=70.9t對4m段： G=（233.7+70+10）×1/2×(2.5/6) =65.4t對3m段： G=（257.5+70+10）×1/2×1/3 =56.3t二、 幾何及斷面特性后錨點與前支點間距：L1=6.15m前支點與前結點間距：L2=6.00m立柱高：H=H

14、1+H2=1.8+2.2=4.00m2#桿截面積：A2=2502-(250-28)×210=15880mm24#桿截面積：A4=2502-(250-28)×210+10×(250-28)=18100mm21#、3#、5#桿截面積: A1=A3=A5=2502-2102=18400mm2三、 桿件受力最不利工況是澆筑5m段時，即計算荷載G=70.9t后錨點受力：R1=L2/L1×G=6.0/6.15×70.9 =69.2t前支點受力：R2=G+R1=69.2+70.9 =140.1t2#桿受力：N2=L1/H×R1=6.15/4.0&#

15、215;69.2 =106.4t2=N2/A1=106.4t/15880mm2=66.8MPa（壓）1#桿受力：N1= N2*(H2+L12)1/2/L1= 106.4×(42+6.152)1/2/6.15 =126.9t 1=N1/A4=126.9t/18400mm2 =69.0MPa(拉)4#桿受力：N4=N2*(H22+L22)1/2/L2 =106.4t×(2.22+62)1/2/6=113.3t4=N4/A2=112.2t/18100mm2=62.6MPa(壓)3#桿受力：N3=R2-N4*H2/(H22+L22)1/2 =140.1-113.3×2.2

16、/(2.22+62)1/2=101.1t 3=N5/A5=101.1t/18400mm2=54.9MPa(壓)5#桿受力：N5=N4*(H12+L22)1/2/(H22+L22)1/2 =113.3×(1.82+62)1/2/(2.22+62)1/2=111.1t 5=N5/A3=111.1t/18400mm2 =60.4MPa(拉)主桁受力表受力（噸）后錨前支點1#桿2#桿3#桿4#桿5#桿5m段69.2140.1126.9106.4101.1113.3111.14m段63.8129.2117.098.193.2104.5102.43m段54.9111.2100.884.580.3

17、90.088.2驗算桿取1#拉桿及4#壓桿16Mn鋼的抗拉、抗壓強度設計值f=300MPa取安全儲備系數K=1.5，容許應力=f/K300/1.5=200MPa對1#拉桿4=54.9MPa<200MPa=對4#壓桿按穩(wěn)定計算,取穩(wěn)定系數=0.8,則N/A=62.6MPa<f=0.8×300=240Mpa滿足穩(wěn)定要求。（）桿件端部栓孔驗算1#桿，孔板厚t=（12+12+20）×2=88mm 孔徑D=101mm栓孔受擠壓力：=P/tD=126.9t/(88×101mm2) =142.8MPa< 200MPa=（）結點板及銷子一、 前結點板驗算4#桿處

18、孔：孔板厚t=（16+25）×2=82mm 孔徑D=101mm栓孔擠壓力=P/tD=113.3t/(82×101mm2)=136.8MPa< =200MPa銷子剪力：=P/(nv*D2/4)=113.1/(2××1012/4)=70.7MPa<b=186MPa吊帶處孔：孔板厚t=（25+10）×2=70mm 孔徑D=D1+D2=51+61=112mm栓孔擠壓力=P/tD=70.9t/(70×112)mm2 =90.4MPa<=200aMPa銷子剪力= P/(nv*(D12+D22)/4) =70.9t/(2×

19、;×(512+612)/4)mm2 =71.4MPa<b=186MPa二、 前支點板驗算2#桿處：板厚t=（16+25）×2=82mm 孔徑D=101mm栓孔擠壓力=P/tD=106.4t/(82×101mm2) =128.5MPa<=200MPa銷子剪力：= P/(nv*D2/4)= 106.4t/(2××1012/4) =66.4MPa<b=186Mpa三、 后錨結點板驗算1#桿處栓孔：孔板厚t=82mm 孔徑 D=101mm栓孔擠壓力 = P/tD=126.9t/(82×101)mm2 =153.2MPa &l

20、t;=200MPa銷子剪力= P/(nvD2/4)= 126.9t/(/4×1012×2)mm2 =79.3 MPa <b=186MPa四、 立柱上結點板驗算1#桿處栓孔：與上面相同=153.2MPa <200MPa=79.3MPa<186MPa=b（）后錨系統(tǒng)一、 錨桿分配梁F7分配梁所受彎矩M=1/4*PL=1/4×69.2t×0.5m =8.65t·m分配梁材料為228c查表得其抵抗矩 w=2×392.6cm3=785.2cm3忽略栓孔及加強板對分配梁的影響，梁最大應力=M/W=8.65t·m/785

21、.2cm3 =110MPa<=170MPa二、 主錨桿G45一根主錨桿受力P=R1/2=69.2t/2=34.6t =P/(D2/4)=34.6t/(/4×702mm2) =90.0MPa<=523MPa三、 連接器J1最不利受力為栓孔處 栓孔厚度t=60mm 孔徑 D=65.5mm栓孔擠壓力=P/tD=34.6t/(60×65.5)mm2=88.0MPa<=523MPa四、蹬筋錨固分配梁F8分配梁F8所受彎矩M=1/4PL=1/4×34.6t×400mm =3.46t·m分配梁F8材料為228c查表得其抵抗矩 w=2

22、5;392.6cm3=785.2cm3忽略栓孔及加強板對分配梁的影響，梁最大應力=M/W=3.46t·m/786.2cm3=88.1MPa<=170MPa五、連接器J2 、J3最不利受力為栓孔處栓孔厚度t=40mm 直徑D=55.5mm栓孔受力F=P/2=34.6t/2=17.3t栓孔擠壓力=F/tD=17.3t/40×55.5mm2 =77.9MPa<=523MPa六、預埋錨筋錨筋為直徑32mm的精軋螺紋鋼，設計強度為f=750Mpa允許應力為=f/K=750/1.5=500MPa錨筋應力為=F/(D2/4)=17.3t/(×322/4)mm2 =2

23、15MPa<=500MPa（）滑船行走系統(tǒng)一、分配梁F1、F2分配梁F1、F2所受彎矩M=1/4PL=1/4×(140.1/2)t×0.8m =14t·m分配梁F1、F2材料為236c查表得其抵抗矩 w=2×746.1cm3=1492.2cm3忽略栓孔及加強板對分配梁的影響，梁最大應力=M/W=14t·m/1492.2cm3=93.8MPa<=170MPa二、滑船最不利受力為滑船與分配梁F2連接處 板厚t=30×2=60mm 孔徑D=101mm 栓孔擠壓力=P/tD=35t/60×101mm2=57.8MPa&l

24、t;=200MPa（）已澆砼受力砼受力部位示意圖如圖，砼受力可以簡化為三部分（1） 掛籃后錨施加的拉力P1（2） 掛籃前支點滑船施加的壓力P2（3） 掛籃其它部位施加的拉力P3當澆砼1#塊，即3m段時（力作用在0#塊）P1=R1=L2/L1×G=6/6.15×56.3=54.9tP2=R2=(L1+L2)/L1×G=(6+6.15)/6.15×56.3=111.2tP3=G掛籃+P1-P2=168.8+54.9-111.2=112.5t當澆砼11#塊，即4m段時（力作用在10#塊）P1=R1=6/6.15×65.4=63.8tP2=R2=(6+6.15)/6.15×65.4=129.2tP3=G掛籃+P1-P2=156.9+63.8-129.2=91.5t當澆砼20#塊，即5 m段時(力作用在19#塊)P1=69.2tP2=140.1tP3=141.9+69.2-140.1 =71.0t已澆砼受力表作用力（噸）0#塊10#塊19#塊后P154.963.869.2前P2+P3223.7220.9211.1（）掛籃豎向變形計算掛籃豎向彈性變形f包括掛籃主桁架和底籃吊帶變形的總和。N5，N1，H1=1.8H2=2.2N4， G，=1N2，L1=6.15 L2=6R1，R2， 一掛籃主桁豎向變形計算：(1)