輕型螺形掛籃大跨度懸澆施工工法

1、輕型螺形掛籃大跨度懸澆施工工法背景01020304目錄原理技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)與現(xiàn)有技術(shù)對比工法應(yīng)用及效益CONTENTS工法技術(shù)背景01項(xiàng)目技術(shù)背景成果技術(shù)原理成果主要用途促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步項(xiàng)目技術(shù)背景掛籃作為大跨度連續(xù)懸澆梁橋施工設(shè)備，怎樣做到施工安全、方便、快捷、經(jīng)濟(jì)、且通用性強(qiáng)力學(xué)性能突出，是現(xiàn)代掛籃設(shè)計(jì)考慮的關(guān)鍵要點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋澆筑梁段的寬度、長度、重量，因橋梁跨度、梁體設(shè)計(jì)等諸多原因會(huì)發(fā)生變化，而不論梁體發(fā)生何種變化，用于懸澆梁體施工的掛籃結(jié)構(gòu)上也相應(yīng)需要變更。人們期望掛籃能夠適應(yīng)大部分常規(guī)梁型的變化，滿足懸澆施工的需要，無需改造甚至重新制造，實(shí)現(xiàn)掛籃的多次重復(fù)利用。常規(guī)掛籃的使用現(xiàn)狀

2、施工不便安全隱患經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低通用性差常規(guī)掛籃設(shè)計(jì)思路一般沿用以往的結(jié)構(gòu)和連接形式，無法高效率的進(jìn)行掛籃安裝和行走。部分掛籃在設(shè)計(jì)過程中并未規(guī)范化的對待掛籃重要節(jié)點(diǎn)，施工必須的安全防護(hù)措施缺乏。掛籃設(shè)計(jì)未能切實(shí)的做到量身定制，沒有考慮制造工藝難度，至使掛籃的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)偏低。掛籃的通用性差，沒有考慮其后續(xù)利用，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，造成資源的不合理浪費(fèi)。常規(guī)掛籃在連續(xù)梁施工過程中，完全針對不同梁型進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，無論是從順橋向和橫橋向的結(jié)構(gòu)尺寸，還是掛籃所承受的荷載來說，在特定的箱梁施工完畢后，掛籃作為臨時(shí)施工設(shè)備往往只能報(bào)廢處理，資源嚴(yán)重浪費(fèi)，或者經(jīng)過改造后用于下一種梁型，通用性差；因此，能否將掛籃結(jié)構(gòu)部件

3、的連接方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其在順橋向和橫橋向上的高度適應(yīng)性；并將掛籃的主要承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以具備較強(qiáng)的力學(xué)性能，是掛籃標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)需要考慮的兩個(gè)重點(diǎn)。優(yōu)化思路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查研究了國內(nèi)外近百座各種跨度等級(jí)的預(yù)應(yīng)力混凝土橋，統(tǒng)計(jì)其梁型數(shù)據(jù)，最終得出一套通用性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。橫向連接縱向適應(yīng)結(jié)構(gòu)承載掛籃橫向連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化主橫梁均為格構(gòu)式橫梁，配合獨(dú)立連接機(jī)構(gòu)，連接點(diǎn)均可自由調(diào)節(jié)，通過調(diào)整橫聯(lián)銷軸設(shè)置在連接銷孔群內(nèi)的位置，可調(diào)整兩個(gè)或多個(gè)螺形桁架之間間距，以此適用于不同寬度的橋面布置需求。順橋向結(jié)構(gòu)布置前吊點(diǎn)與前支點(diǎn)預(yù)留施工空間達(dá)到5.5米，可滿足最大5米節(jié)段的懸澆粱體施工；可涵蓋

4、目前所有預(yù)應(yīng)力混凝土橋的懸澆需要。掛籃載荷等級(jí)劃分荷載等級(jí)節(jié)段重t160最大節(jié)段長m 懸澆主跨備注常用主桁承載力優(yōu)化針對掛籃的主桁架系統(tǒng)通過拓?fù)鋬?yōu)化理論，利用評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算得到一個(gè)內(nèi)接于費(fèi)波納茨螺線的一種新型結(jié)構(gòu)形式的掛籃。該掛籃結(jié)構(gòu)形式一方面降低初始安裝距離，以適應(yīng)較短0#塊施工，另一方面優(yōu)化后的單榀螺形主桁架懸澆承載力達(dá)到320噸，可覆蓋所有梁型節(jié)段施工載荷需要。輕載中載3.5444.53.554100150200250200常用重載260常用特重載320不常用原理技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)02成果結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)理論綜述關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)改革創(chuàng)新項(xiàng)點(diǎn)掛籃設(shè)計(jì)演化第一代 抽屜掛籃第二代 弓弦掛籃第三代 變幅掛籃第四

5、代 螺線掛籃螺形主桁架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)ba螺線N6aba+b=N46a4b螺線掛籃N5N7PN37N2中支點(diǎn)3錨固點(diǎn)aN10拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型min f (x)s.t. gi (x) 0,i 1,., pgi (x) 0,i p 1,., mxL x xU螺形主桁架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)懸澆節(jié)段重320t時(shí)掛籃自重荷載系數(shù)為0.25，材料利用率較高。螺線掛籃自重79.14t。通用性較強(qiáng)，零號(hào)塊長818m，懸澆跨徑100270m，節(jié)段荷載160320t的公路、鐵路橋梁均可使用，完全可以滿足80%常規(guī)懸臂現(xiàn)澆橋梁施工。螺形掛籃結(jié)構(gòu)組成主桁系統(tǒng)錨固系統(tǒng)行走系統(tǒng)平臺(tái)欄桿懸吊系統(tǒng)底籃系統(tǒng)粱體適應(yīng)性設(shè)計(jì)針對不同方向的變化

6、，主橫梁均為格構(gòu)式橫梁，配合單獨(dú)懸吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及單獨(dú)錨固點(diǎn)結(jié)構(gòu)，吊點(diǎn)和錨點(diǎn)位置均可自由調(diào)節(jié)，以適用于不同梁型在橋面寬度方向上的變化需求；通過調(diào)整橫聯(lián)銷軸設(shè)置在連接銷孔群內(nèi)的位置，可調(diào)整兩個(gè)或多個(gè)螺形桁架之間的間距，以適用于不同寬度的橋面布置；前吊點(diǎn)與前支點(diǎn)預(yù)留施工空間達(dá)到5.5米，可滿足最大5米節(jié)段的懸澆粱體施工；實(shí)現(xiàn)了掛籃在順橋向及橫橋向上的高度適應(yīng)性。掛籃行走方式優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)軌道與粱體預(yù)埋筋之間的錨固連接方式，同時(shí)優(yōu)化行走小車的結(jié)構(gòu)形式，在掛籃行走過程中避免了軌道錨梁的不斷拆卸和倒換，使得掛籃可一次性通過軌道錨固，行走時(shí)間由2個(gè)小時(shí)行走就位，降低至不到1個(gè)小時(shí)；前支點(diǎn)行走滑靴下放設(shè)置滑輪，在

7、軌道移動(dòng)時(shí)由拖拽，改進(jìn)為滑移；摩擦力大大降低，移動(dòng)過程僅需操作人員手動(dòng)即可一次性滑移就位，避免了油缸多次往復(fù)抽拉。行走方式的優(yōu)化大大提高了施工效率，降低了施工成本。螺形主桁架衍生設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)的對比03承載力行走方式結(jié)構(gòu)通用性結(jié)構(gòu)衍生作用同類型產(chǎn)品參數(shù)對比對比項(xiàng)目三角掛籃菱形掛籃 弓形掛籃標(biāo)準(zhǔn)化螺形掛籃經(jīng)濟(jì)系數(shù)0.320.30.40.254施工操作空間小大大大395512051201000承載能力行走時(shí)長弱4小時(shí)差較強(qiáng)3小時(shí)中較強(qiáng)4小時(shí)良強(qiáng)1小時(shí)優(yōu)結(jié)構(gòu)通用性安裝難易程度較復(fù)雜較簡單簡單較簡單結(jié)構(gòu)衍生無無可兼0#塊可兼顧橋面吊支架0#塊安裝空間要求高要求較高 要求較高要求低工法應(yīng)用及效益04第三

8、方評(píng)價(jià)市場推廣市場容量市場前景工法應(yīng)用螺形掛籃目前已運(yùn)用于 特大橋項(xiàng)目上，已于2018年10月 合攏完成所有掛籃澆筑工作。本橋除0#塊以外有13個(gè)懸澆段需要掛籃施工，項(xiàng)目部原計(jì)劃掛籃施工周期為8個(gè)月，合攏時(shí)間為2018年底，實(shí)際施工周期為6個(gè)月。工程效果表明，相較于傳統(tǒng)菱形掛籃，該工程采用的輕型螺形掛籃自重減輕了30%左右，同時(shí)可滿足多種跨徑和寬度的橋梁懸澆施工的需要，降低了橋梁設(shè)計(jì)及施工的成本。綜合測算，該掛籃技術(shù)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、受力明確、通用性強(qiáng)和可重復(fù)利用等特點(diǎn)，材料利用率高，可節(jié)約成本10%左右，表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益。工法應(yīng)用工法：輕型螺形掛籃大跨度懸澆施工工法專利：1. 實(shí)

9、用新型專利一種螺形掛籃（ZL.ZL201820872215.6）2. 發(fā)明專利輕型掛籃的施工方法（202010170085.3）（實(shí)質(zhì)審查階段）3. 實(shí)用新型專利輕型掛籃反力預(yù)壓裝置（202020301978.2）4. 實(shí)用新型專利輕型掛籃安全防護(hù)平臺(tái)（202020305804.3）論文：基于拓?fù)鋬?yōu)化的通用型螺線掛籃設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1. 本工法基于拓?fù)鋬?yōu)化理論，對掛籃受力主桁架進(jìn)行總體拓?fù)鋬?yōu)化得到了內(nèi)接于螺線的結(jié)構(gòu)形態(tài)，提出了由承重系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和模板系統(tǒng)等組成的輕型螺形掛籃體系，具體包括螺形主桁架組件、前懸吊組件、后錨固組件、行走組件、底籃組件、模板組件以及走道平臺(tái)組件等。2. 本工法中自主研制的輕型螺形掛籃結(jié)構(gòu)自重荷載系數(shù)在0.25左右，通過數(shù)值計(jì)算分析不同荷載作用下關(guān)鍵構(gòu)件的受力-變形關(guān)系、節(jié)點(diǎn)荷載系數(shù)等特性，表明在施工荷載作用下結(jié)構(gòu)整體及主桁桿件局部均不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，螺線掛籃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能滿足要求。3. 本工法通過螺形桁架、單獨(dú)懸吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及