某大橋三角形掛籃檢算方案

PAGE187PAGE2210.附件：三角形掛籃檢算方案10.1.三角形掛籃結(jié)構(gòu)形式，主要性能參數(shù)及特點(diǎn)10.1.1.掛籃總體結(jié)構(gòu)掛籃由三角形主桁架、底模平臺(tái)、模板系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及走行系統(tǒng)六大部分組成。詳見附圖1.《三角形掛籃設(shè)計(jì)圖》。主桁架：主桁架是掛籃的主要受力結(jié)構(gòu)。由3榀三角主桁架、橫向聯(lián)結(jié)系組成。3榀主桁架中心間距為6.95m，高3.428米，每榀桁架前后節(jié)點(diǎn)間距均為4.8m，總長(zhǎng)10.32m。桁架主桿件采用槽鋼焊接的格構(gòu)式，節(jié)點(diǎn)采用承壓型高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)。橫向聯(lián)結(jié)系設(shè)兩道，其中一道聯(lián)結(jié)于兩榀主桁架的豎桿上，其作用是保證主桁架的橫向穩(wěn)定。另一道聯(lián)結(jié)系聯(lián)結(jié)主桁架后斜桿上，用于增強(qiáng)主桁架的橫向穩(wěn)定并強(qiáng)制兩榀主桁架同步行走。底模平臺(tái)：底模平臺(tái)直接承受梁段混凝土重量，并為立模，鋼筋綁扎，混凝土澆筑等工序提供操作場(chǎng)地。其由底模板、縱梁和前后橫梁組成。底模板采用大塊鋼模板；縱梁采用雙槽鋼或單工字鋼，橫梁采用槽鋼組焊。前后橫梁中心距為5.0m，縱梁與橫梁螺栓聯(lián)接。模板系統(tǒng):外側(cè)模的模板采用大塊鋼模板拼組，內(nèi)模采用組合鋼模板拼組。外模板長(zhǎng)度均為4.2m。內(nèi)模板為抽屜式結(jié)構(gòu),可采用手拉葫蘆從前一梁段沿內(nèi)模走行梁整體滑移就位。懸吊系統(tǒng)：懸吊系統(tǒng)用于懸吊底模平臺(tái)、外模和內(nèi)模。并將底模平臺(tái)、外模、內(nèi)模的自重、梁段混凝土重量及其它施工荷載傳遞到主構(gòu)架和已成梁段上。懸吊系統(tǒng)包括前上橫梁、底模平臺(tái)前后吊帶（桿）、外模走行梁前后吊桿、內(nèi)外模走行梁前后吊桿、墊梁、扁擔(dān)梁及螺旋千斤頂。底模前后橫梁各設(shè)6個(gè)吊點(diǎn)，其中前后橫梁的中間4個(gè)吊點(diǎn)均采用吊帶，由Q345鋼板制成。兩側(cè)的吊點(diǎn)采用Φ32精軋螺紋鋼筋。底模平臺(tái)前端懸吊在掛籃前上橫梁上，前上橫梁上設(shè)有由墊梁、扁擔(dān)梁和螺旋千斤頂組成的調(diào)節(jié)裝置，可任意調(diào)整底模標(biāo)高。底模平臺(tái)后端懸吊在已成梁段的底板上和翼緣板上。外模走行梁和內(nèi)模走行梁的前后吊桿均采用單根Φ32精軋螺紋鋼筋。其中外模走行梁前吊點(diǎn)與走行梁銷接，以避免吊桿產(chǎn)生彎曲次應(yīng)力。錨固系統(tǒng)：錨固系統(tǒng)設(shè)在3榀主桁架的后節(jié)點(diǎn)上，共2組，每組錨固系統(tǒng)包括2根后錨上扁擔(dān)梁、4根后錨桿、2根后錨分配梁、3根后錨下扁擔(dān)梁及6根豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。其作用是平衡澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的傾覆力矩，確保掛籃施工安全。錨固系統(tǒng)的傳力途徑為主桁架后節(jié)點(diǎn)→后錨上扁擔(dān)梁→后錨桿→后錨分配梁→后錨下扁擔(dān)梁→豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。走行系統(tǒng):走行系統(tǒng)包括墊枕、軌道、前支座、后支座、內(nèi)外走行梁、滾輪架、牽引設(shè)備。掛籃走行時(shí)前支座在軌道頂面滑行，聯(lián)結(jié)于主構(gòu)架后節(jié)點(diǎn)的后支座反扣在軌道翼緣下并沿翼緣行走。掛籃走行由2臺(tái)YCL60型千斤頂牽引主桁架并帶動(dòng)底模平臺(tái)和外側(cè)模一同前移就位。走行過程中的抗傾覆力傳力途徑為主桁架后節(jié)點(diǎn)→后支座→軌道→墊枕→豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。內(nèi)模在鋼筋綁扎完成后采用手拉葫蘆沿內(nèi)模走行梁滑移就位。10.1.2.主要技術(shù)性能及參數(shù)：適應(yīng)最大梁段重：1650KN。適用施工節(jié)段長(zhǎng)：3.0－4.0m適用梁體寬度（底/頂）：14.5／20.65m適用梁高：2.2—4.2m適用最小曲線半徑：Rmin=1000m掛籃自重：635KN。走行方式：液壓千斤頂牽引。工作壯態(tài)傾覆穩(wěn)定系數(shù)：>2.0走行狀態(tài)傾覆穩(wěn)定系數(shù)：>2.0主構(gòu)架前節(jié)點(diǎn)最大彈性變形：17mm10.1.3.主要特點(diǎn)三角形主桁架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，重量輕、剛度大。主桁架采用高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)，非彈性變形可忽略不計(jì)。三角形掛籃重心低，掛籃的拼裝、使用、拆除安全、方便。操作方便、安全，施工人員站在梁頂即可完成各項(xiàng)操作。掛籃設(shè)計(jì)采用大型結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行整體三維空間分析，使用安全可靠。可進(jìn)行連體掛籃的施工。掛籃的外模板采用大塊鋼模板，可保證箱梁混凝土外觀質(zhì)量。可變寬輕型門式內(nèi)?？蚣?，最大限度的保證箱內(nèi)操作空間。底模平臺(tái)高度小，可用于施工期間需控制橋下通航、通車凈空的懸灌梁橋的施工。利用箱梁豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋作后錨,抗傾覆系數(shù)高,安全可靠。采用無(wú)平衡重液壓千斤頂牽引方式，走形平穩(wěn)、安全。10.2.掛籃設(shè)計(jì)10.2.1.設(shè)計(jì)依據(jù)《K84+800xx大橋設(shè)計(jì)圖》陜西省公路勘察設(shè)計(jì)院10.2.2.設(shè)計(jì)規(guī)范《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》TJT041-2000《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5007-2003《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工、及驗(yàn)收規(guī)程》JGJ82-91《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-200110.2.3.主要技術(shù)指標(biāo)梁段長(zhǎng)度：4.0m最重梁段重量：1650KN主構(gòu)架最大下?lián)现担?0mm前上橫梁、走行梁、底模平臺(tái)橫梁和縱梁剛度：支撐計(jì)算跨徑的1/400底模板、外模剛度：支撐計(jì)算跨徑的1/400內(nèi)模剛度：支撐計(jì)算跨徑的1/400工作狀態(tài)抗傾覆系數(shù)：>2.0走行狀態(tài)抗傾覆系數(shù)：>2.010.2.4.材料鋼材：Q235B：用于除銷軸、吊帶（桿）以外的其它構(gòu)件。Q345B用于吊帶40Cr號(hào)鋼：用于銷軸ZG275-500用于滾輪40Si2MnV(高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋)：用于吊桿及錨桿。連接材料：10.9S級(jí)鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)副E43XX焊條Er49-1CO2氣體保護(hù)焊絲10.2.5.結(jié)構(gòu)計(jì)算采用大型結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行整體空間內(nèi)力分析?？傮w計(jì)算圖示見圖1。總體計(jì)算圖式三維效果圖見附圖2。圖1.掛籃總體計(jì)算圖式圖2.掛籃總體計(jì)算圖式三維效果圖10.2.6.計(jì)算成果10.2.6.1.最重梁段荷載作用下的變形見圖3。圖3.總變形圖圖中可以看出掛籃最大綜合變形位于底模平臺(tái)，最大值為21.6mm.2.2.6.2.主桁架及前上橫梁變形值見圖4。中間主桁架前節(jié)點(diǎn)位移值邊主桁架前節(jié)點(diǎn)位移值圖4.主桁架及前上橫梁變形值計(jì)算表明在最重梁段荷載作用下中間主桁架前節(jié)點(diǎn)撓度值f1=17.1mm，邊主桁架前節(jié)點(diǎn)撓度至為f2=13.6mm,前上橫梁跨中撓度值f2=20.2mm。主桁架和前上橫梁剛度符合要求。10.2.6.3.最重梁段荷載作用下主桁架各桿件軸力值見圖5。圖5.主桁架各桿件軸力值主桁架中間豎桿BC軸力絕對(duì)值最大，最大軸力為Fx=926.6KN。10.2.6.4.最重梁段荷載作用下主桁架節(jié)點(diǎn)連接螺栓驗(yàn)算見附圖6。以軸力絕對(duì)值最大的桿BC進(jìn)行驗(yàn)算，由于節(jié)點(diǎn)采用雙節(jié)點(diǎn)板，故每側(cè)螺栓群實(shí)際承受剪力V=926.6/2=463.3KN，計(jì)算表明，受力最大的螺栓承受剪力51.5KN，而每個(gè)螺栓的抗剪承載力為113.1KN，螺栓群有較大的安全儲(chǔ)備。圖6.主桁架節(jié)點(diǎn)連接螺栓檢算10.2.6.5.最重梁段荷載作用下主桁架及前上橫梁應(yīng)力值見圖7。圖7.主桁架及前上橫梁應(yīng)力值計(jì)算表明在最重梁段荷載作用下考慮節(jié)點(diǎn)次應(yīng)力的情況下主桁架桿件最大拉應(yīng)力бl=107.4MPa，最大壓應(yīng)力бa=115.6MPa，考慮穩(wěn)定系數(shù)后最大壓應(yīng)力бa=135MPa。前上橫梁最大彎曲應(yīng)力бw=119.1MPa。主桁架和前上橫梁強(qiáng)度符合要求。10.2.6.6.最重梁段荷載作用下底模平臺(tái)變形值見圖8。圖中所示變形值已累加了主桁架、前上橫梁、吊桿的變形值，但此三項(xiàng)變形對(duì)底模平臺(tái)的影響可通過調(diào)整裝置消除。在扣除以上三項(xiàng)影響后，底模平臺(tái)最大撓度發(fā)生在中腹板下的縱梁跨中，最大值為8.9mm。相對(duì)撓度為8.9／5000＝1／562<1/400，底模板最大局部變形為1.0mm。底模平臺(tái)前后橫梁變形值均小于1.0mm。圖82a.底模平臺(tái)綜合變形值圖8b.不累加主桁架、前上橫梁、吊桿的變形時(shí)底模平臺(tái)變形值10.2.6.7.最重梁段荷載作用下底模平臺(tái)應(yīng)力值見圖9。圖9.底模平臺(tái)應(yīng)力值底模平臺(tái)最大應(yīng)力發(fā)生在邊縱梁跨中，最大應(yīng)力值為114MPa。10.2.6.8.最重梁段荷載作用下底模平臺(tái)吊帶(桿)應(yīng)力值見圖10。底模平臺(tái)吊桿最大應(yīng)力為21.8MPa與40Si2MnV(高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋)允許應(yīng)力[б]=375MPa相比較，吊桿應(yīng)力儲(chǔ)備較大。吊帶最大應(yīng)力值為36.8MPa,此項(xiàng)應(yīng)力未計(jì)入銷孔消弱及應(yīng)力集中的影響。圖10.底模平臺(tái)吊桿應(yīng)應(yīng)力值10.2.6..9.考慮吊帶帶銷孔消弱弱和應(yīng)力集集中后應(yīng)力力值見附圖圖11a和附圖111b。其中附圖11bb為局部放放大圖。計(jì)計(jì)算表明，銷銷孔應(yīng)力集集中嚴(yán)重，最最大應(yīng)力達(dá)達(dá)到493..4MPaa，說明銷銷軸與銷孔孔接觸點(diǎn)附附近吊帶已已局部屈服服。但屈服服范圍很小小，考慮到到材料屈服服后的應(yīng)力力重分配，吊吊帶是足夠夠安全的。圖11a圖11b10.2.6..10.最重梁段荷荷載作用下下掛籃前支支座和后錨錨反力值見見圖12。圖12.掛籃前支座和后后錨反力值值前支座反力R11=9822KN，后錨反反力R2==486KKN。10.2.6..11.梁段荷載載作用下掛掛籃前支座座應(yīng)力值見見圖13。前支座采用殼單單元實(shí)體建建模進(jìn)行線線彈性分析析。圖13.掛籃前支座VVonMMisessStrress按線彈性分析的的前支座應(yīng)應(yīng)力集中較較為明顯，最最大等效VonMisees應(yīng)力達(dá)到到了208MMPa，但低于Q2355B的屈服應(yīng)應(yīng)力，考慮慮到應(yīng)力重重分配，前前支座在最最重梁段荷荷載作用下下是安全的的。10.2.6..12.最重梁段荷荷載作用下下掛籃后錨錨抗傾覆系系數(shù)的計(jì)算算后錨計(jì)算反力RR2=486KN，平均分分配于6根精軋螺螺紋鋼筋，6根精軋螺紋鋼筋總屈服力R=3600KN，故工作狀態(tài)抗傾覆系數(shù)K1=3600／486＝7.410.2.6..13.最重梁段荷荷載作用下下掛籃后錨錨下扁擔(dān)梁梁應(yīng)力見圖圖14后錨下扁擔(dān)梁采采用殼單元元實(shí)體建模模進(jìn)行線彈彈性分析，重重點(diǎn)考察腹腹板開孔后后的應(yīng)力集集中情況。由圖中看出，腹腹板開孔后后應(yīng)力集中中明顯，但但數(shù)值不大大，最大等等效VonMisees應(yīng)力為161MMPa，說明后后錨下扁擔(dān)擔(dān)梁是安全全的。圖14.掛籃后錨下扁擔(dān)擔(dān)梁VonnMissesSStresss10.2.6..14.外模走行行梁在4..0m長(zhǎng)梁梁段荷載作作用下的變變形和應(yīng)力力見圖15和圖16。工作狀態(tài)外模走走行梁在支支撐外模的的范圍內(nèi)最最大撓度為為3.1mmm，最大大彎曲應(yīng)力力為54.22MPa。圖15.工作狀態(tài)態(tài)外模走行行梁變形值值圖16.工作狀態(tài)態(tài)外模走行行梁應(yīng)力值值10.2.6..15.外模走行行梁在走形形狀態(tài)最不不利工況下下的變形和和應(yīng)力見附附圖17和圖18。圖17.走行狀態(tài)態(tài)外模走行行梁變形值值圖18.走行狀態(tài)態(tài)外模走行行梁應(yīng)力值值走行狀態(tài)外模走走行梁最大大撓度為116.6mmm，最大大彎曲應(yīng)力力為88.55MPa。外模走走行梁為剛剛度控制，強(qiáng)強(qiáng)度儲(chǔ)備較較大。10.2.6..16.內(nèi)模走行行梁在4..0m長(zhǎng)梁梁段荷載作作用下的變變形和應(yīng)力力見圖19和圖20。工作狀態(tài)內(nèi)模走走行梁在支支撐內(nèi)模的的范圍內(nèi)最最大撓度為為7.9mmm，最大大彎曲應(yīng)力力為123MMPa。圖19.工作狀態(tài)態(tài)內(nèi)模走行行梁變形值值圖20.工作狀態(tài)態(tài)內(nèi)模走行行梁應(yīng)力值值10.2.6..17.掛籃走行行狀態(tài)最不不利工況下下后錨抗傾傾覆系數(shù)的的計(jì)算掛籃走行狀態(tài)最最不利工況況下后錨反反力R=1884KN。根據(jù)走走行狀態(tài)的的后錨反力力傳理途徑徑，最不利利時(shí)有一根根精軋螺紋紋鋼筋承受受，一根精精軋螺紋鋼鋼筋的屈服服力為6000KN，走行狀狀態(tài)抗傾覆覆系數(shù)K22=600／184＝3.3。10.2.6..18.掛籃走行行狀態(tài)軌道道應(yīng)力見附附圖21軌道采用實(shí)體單單元實(shí)體建建模進(jìn)行線線彈性分析析，在軌道道翼緣施加加2倍的最大大后錨反力力。重點(diǎn)考考察在保證證后錨抗傾傾覆安全系系