掛籃設(shè)計(jì)說(shuō)明書

設(shè)計(jì)說(shuō)明1、工程概況高巖嘴特大橋是滬蓉國(guó)道主干線支線重慶忠線至墊江高速公路第九合同段上的一座持續(xù)剛構(gòu)橋。高巖嘴大橋主橋?yàn)?0m+110m+60m預(yù)應(yīng)力混凝土持續(xù)剛構(gòu)橋，主橋長(zhǎng)230.00m。全幅橋采用分離式直腹板的單箱單室箱梁構(gòu)造，箱梁頂板寬度為12.0m，底板寬6.2m，翼緣板懸臂2.9m。0＃塊梁高6m，邊、中跨合攏段梁高2.5m。上部箱梁采用雙懸臂掛籃逐塊對(duì)稱施工，墩頂0＃塊長(zhǎng)11m，每個(gè)“T”分為12對(duì)梁段，其中，1＃～6＃塊件長(zhǎng)為3.5m，7＃～12＃塊件長(zhǎng)為4.5m。箱梁1?！?2＃段均為掛籃懸澆，13＃段為中跨合攏段，14＃段為邊跨合攏段，15＃塊為邊跨現(xiàn)澆段。懸澆最大重量分別為1417KN（1＃塊3.5m長(zhǎng)）和1300KN（7＃塊4.5m長(zhǎng)）。箱梁設(shè)計(jì)為縱向、橫向和豎向預(yù)應(yīng)力體系。在主墩處箱梁設(shè)兩道橫隔板，在邊跨端部各設(shè)一道橫隔板。主橋箱梁采用掛籃懸臂澆注，先在牛腿支架上澆注0號(hào)塊，然后在0號(hào)塊上拼裝掛籃。一種主墩上采用一對(duì)掛籃對(duì)稱澆注。本橋箱梁懸澆采用后支點(diǎn)掛籃施工。掛籃采用專門為本橋新設(shè)計(jì)、加工的斜拉式掛籃，該掛籃設(shè)計(jì)最大承載能力為KN。為了確保高巖嘴大橋箱梁懸澆安全、順利進(jìn)行，現(xiàn)特根據(jù)高巖嘴大橋的實(shí)際狀況，吸取了國(guó)內(nèi)外多個(gè)掛籃的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了本斜拉式掛籃。現(xiàn)將掛籃設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算成果等編制成文獻(xiàn)，以供審查、加工、安裝和使用。2、設(shè)計(jì)根據(jù)本掛籃重要根據(jù)下列文獻(xiàn)、原則及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)：——《忠墊高速公路A9合同段設(shè)計(jì)圖》——《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-）——《鋼構(gòu)造工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205-95)——《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-）3、掛籃的構(gòu)造及特點(diǎn)本掛籃高4m，長(zhǎng)12m，前端懸臂長(zhǎng)6.7m，后端錨固長(zhǎng)5.3m，能適應(yīng)大多數(shù)橋梁，如持續(xù)剛構(gòu)橋、斜拉橋等懸臂澆注的需要。澆注的混凝土重量通過(guò)斜拉桿傳遞到立柱，斜拉桿與立柱、縱梁都采用銷接，受力明確，安裝、運(yùn)輸都十分方便。3.1、承重桁架系統(tǒng)為了使掛籃含有較好的通用性，適應(yīng)不同的橋梁使用，本掛籃重要構(gòu)件分為原則構(gòu)件和非原則構(gòu)件。本掛籃重要的承重構(gòu)件是由兩片斜拉桁架構(gòu)成原則構(gòu)件，每片斜拉桁架由縱梁、立柱、斜拉桿銷結(jié)而成，同類型的橋梁可直接使用，不需改制。兩片桁架之間間距為580cm，用前、后橫梁連接，同時(shí)前、后橫梁又作為吊桿的支點(diǎn)。前、后橫梁為非原則構(gòu)件，根據(jù)橋梁的寬度需改制立柱和縱梁采用40＃槽鋼加10mm厚的16Mn鋼板焊接組拼成矩形截面，使其含有承載力強(qiáng)，抗扭性能好的特點(diǎn)。斜拉桿采用30mm厚的16Mn整體鋼板，與立柱、斜拉桿用φ100mm銷子拴接。使桿件受力明確，安裝、拆卸也非常方便。前、后上橫梁設(shè)計(jì)為非原則構(gòu)件，每座橋在使用本掛籃時(shí)，需根據(jù)該橋箱梁截面的寬度重新設(shè)計(jì)。本橋前、后上橫梁采用20#和16＃普通槽鋼加工。由于本橋節(jié)段澆注長(zhǎng)度較大，最大為4.5m，留有1.2m操作空間，前、后橫梁間距達(dá)5.8m。為確保前、后上橫梁的穩(wěn)定，在其上下弦桿的水平面上，設(shè)立平聯(lián)。平聯(lián)由單根10＃槽鋼構(gòu)成，通過(guò)節(jié)點(diǎn)板與前、后上橫梁連接。3.2、后錨系統(tǒng)每片承重桁架片設(shè)兩道錨固梁進(jìn)行錨固。在澆注混凝土?xí)r，用后錨桿穿過(guò)預(yù)留孔，上端與掛籃后錨點(diǎn)分派梁連接，下端與混凝土箱梁頂板連接。后錨桿用φ32精軋螺紋鋼筋，錨固梁采用雙36＃工字鋼。3.3、底籃和吊帶系統(tǒng)在前、后底橫梁上布設(shè)I36工字鋼，作為澆注混凝土的底籃。前、后下橫梁采用雙36＃工字鋼構(gòu)成，在其之間焊接錨板，與吊桿連接。根據(jù)掛籃行走需要，后下橫梁用10＃槽鋼加強(qiáng)了剛度。底籃的錨固系統(tǒng)，是通過(guò)吊桿完畢的。后下橫梁的錨固，是用吊桿的下端與后下橫梁銷接，上端穿過(guò)主梁底板和頂板的混凝土預(yù)留孔，錨固于底板和頂板上。前下橫梁的錨固，是用吊桿的下端與前下橫梁銷接，上端直接與掛籃的前上橫梁連接。吊桿采用1φ32精軋螺紋鋼筋，采用液壓千斤頂來(lái)調(diào)節(jié)前、后底橫梁的高度，以實(shí)現(xiàn)精確的立模標(biāo)高。3.4、行走系統(tǒng)軌道用鋼板加工成工字形截面，掛籃行走時(shí)，在后錨點(diǎn)上，用特制小輪反掛于行走軌道的上翼緣板，用兩臺(tái)60t液壓千斤頂驅(qū)動(dòng)掛籃前移。行走軌道的固定，是通過(guò)預(yù)留孔安裝反壓梁進(jìn)行固定。3.5、模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由內(nèi)、外模板、滑梁及模板固定裝置構(gòu)成，外模采用大塊鋼模，內(nèi)模采用組合鋼模。澆注混凝土?xí)r，頂面模板由內(nèi)外滑梁支撐，而內(nèi)外滑梁的錨固，則通過(guò)吊帶一端錨固于混凝土箱梁的頂板，一端錨固于掛籃前上橫梁。底模由掛籃的底籃承受。內(nèi)外模板側(cè)模間由對(duì)拉螺桿承受澆注混凝土?xí)r的側(cè)向壓力。掛籃移動(dòng)時(shí)，外模由外?；褐须S同掛籃前移，內(nèi)?；和瑫r(shí)被拉出。然后在適宜的時(shí)候?qū)?nèi)模順著內(nèi)模滑梁拉出。4、受力計(jì)算4.1、設(shè)計(jì)荷載本掛籃設(shè)計(jì)考慮以下荷載：混凝土荷載掛籃自重掛籃自重＝掛籃重＋模板重人群及施工荷載按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，取1.5Kn/m2。風(fēng)荷載按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，計(jì)算縱橋向風(fēng)力，用公式：W=K1K2K3K4W0進(jìn)行計(jì)算。4.2、計(jì)算工況分別計(jì)算下列三個(gè)控制工況：工況1：1＃塊件(長(zhǎng)3.5m)的澆注。工況2：7＃塊件(長(zhǎng)4.5m)的澆注。工況3：掛籃行走。4.3、構(gòu)造計(jì)算根據(jù)掛籃的設(shè)計(jì)圖紙，建立空間模型，將各工況的荷數(shù)載加到掛籃的對(duì)應(yīng)部位，用構(gòu)造分析程序SP進(jìn)行電算。4.3.1、澆注混凝土?xí)r的計(jì)算為了符合施工實(shí)際狀況，把掛籃自重等其它荷載與混凝土荷載的重心聯(lián)系起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)精確地加載，在實(shí)際計(jì)算中，將掛籃、模板等其它荷載以混凝土重量為基數(shù)再乘以一種系數(shù)作總荷載，加到掛籃對(duì)應(yīng)部位進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)系數(shù)偏安全地取1.5，其構(gòu)成狀況約為：掛籃主體構(gòu)造重量取系數(shù)1.3,模板重量取系數(shù)1.15，人群和風(fēng)荷載取系數(shù)1.05。例如，1＃塊混凝土凈重1417KN，乘以1.5系數(shù)，掛籃計(jì)算總荷載為：P總=混凝土重1417+其它荷載1417×0.5=2125.5kN各工況控制節(jié)段的混凝土荷載和計(jì)算總荷載以下表所示：節(jié)段號(hào)節(jié)段長(zhǎng)（m）底板腹板頂板翼緣板合計(jì)體積m3體積m3體積m3體積m3體積m3重量KN重量KN重量KN重量KN重量KN乘1.5系數(shù)乘1.5系數(shù)乘1.5系數(shù)乘1.5系數(shù)乘1.5系數(shù)1＃塊件3.51214×26.54×254.5312364×2169104×21417468546×2253.5156×22125.57＃塊件4.514.310×26.55.1×251371.8260×2169132.6×21326557.7390×2253.5198.9×21989對(duì)各工況分別進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)成果進(jìn)行分析比較。計(jì)算成果表明，澆注混凝土?xí)r以工況2受力最大，為控制階段。下列列出工況1、工況2的計(jì)算成果，從下表能夠看出，計(jì)算全部通過(guò)。掛籃模型圖一掛籃模型圖二掛籃加載圖掛籃變形圖掛籃軸力圖掛籃彎矩圖掛籃重要構(gòu)造受力表（1#塊）桿件名稱軸力（KN）彎矩（KN-cm）應(yīng)力（KN/cm2）許用應(yīng)力（KN/cm2）備注斜拉桿715．89.9[20.0]16Mn鋼板立柱-877.8-3.37[14.5]雙40＃槽鋼加鋼板縱梁-564.029791.17.93[14.5]雙40＃槽鋼加鋼板前吊桿156.919.5[75.0]φ32精軋螺紋鋼筋滑梁吊桿61.17.6[75.0]φ32精軋螺紋鋼筋滑梁15036。157.62[14.5]雙40＃槽鋼底籃縱梁9844.3810.5[14.5]36＃工字鋼后下橫梁11237.511.65[14.5]前下橫梁8428.768.74[14.5]前上橫梁1598.98.35[14.5]斜拉銷子4.97[12.5]剪力吊帶銷子4.0[12.5]剪力主后錨桿156.919.51[75.0]主錨固梁582.992039710.58[14.5]前支點(diǎn)反力855.92掛籃重要構(gòu)造受力表（7#塊）桿件名稱軸力（KN）彎矩（KN-cm）應(yīng)力（KN/cm2）許用應(yīng)力（KN/cm2）備注斜拉桿842.411.7[20.0]16Mn鋼板立柱-1030.68-7.92[14.5]雙40＃槽鋼加鋼板縱梁-663.8835058.59.33[14.5]雙40＃槽鋼加鋼板前吊桿180.0522.39[75.0]φ32精軋螺紋鋼筋滑梁吊桿102.6812.77[75.0]φ32精軋螺紋鋼筋滑梁17927。829.09[14.5]雙40＃槽鋼底籃縱梁8408.28.72[14.5]36＃工字鋼后下橫梁8462.088.77[14.5]前下橫梁7793.048.08[14.5]前上橫梁1735.449.07[14.5]斜拉銷子5.36[12.5]剪力吊帶銷子4.58[12.5]剪力主后錨桿199.9624.87[75.0]主錨固梁25994.813.48[14.5]前支點(diǎn)反力978.02掛籃重要結(jié)點(diǎn)擾度表(cm)結(jié)點(diǎn)號(hào)ABC備注工況12.594.013.46前支點(diǎn)下橫梁中點(diǎn)腹板吊帶中點(diǎn)工況23.044.523.97注：上表為彈性變形，施工時(shí)另外考慮非彈性變形4.3.2、掛籃行走時(shí)的計(jì)算掛籃行走時(shí)，在后錨點(diǎn)處用特制小輪反掛于行走軌道的上翼緣板，用千斤頂驅(qū)動(dòng)邁進(jìn)。掛籃的前下橫梁仍由吊桿支撐不變，后下橫梁解除后內(nèi)錨固，由后上橫梁端部?jī)筛鯒U支撐。掛籃行走時(shí)的計(jì)算荷載，?。⊕旎@自重＋模板重）×1.2沖擊系數(shù)4.3.3、掛籃的傾覆驗(yàn)算4.3.3.1、掛籃澆注狀態(tài)以工況2計(jì)算，此時(shí)前端承受混凝土荷載，前吊帶豎向力累計(jì)為565.46KN，對(duì)前支點(diǎn)取矩：總傾覆力矩為:M傾＝565.46×580＝327966.8KN.cm后端錨固，采用2×8根精軋羅紋鋼筋作錨桿，直徑φ32mm，[σ]=750Mpa,按每根承受650KN計(jì)算：M抗傾＝16×650×500＝500KN.cm抗傾覆安全系數(shù)K=M抗傾/M傾=500/327966.8=15.854.3.3.2、掛籃行走狀態(tài)以工況3計(jì)算，此時(shí)掛籃前端承受底籃重量，前支點(diǎn)豎向力累計(jì)為172.88KN，總傾覆力矩為:M傾＝172.88×580×1.2＝120324.48KN.cm行走小車極限承載力按4×500KN計(jì)：M抗傾＝4×500×460cm＝90KN.cm抗傾覆安全系數(shù)K=M抗傾/M傾=90/120324.48＝7.65、掛籃的加工、安裝本掛籃采用工廠制作，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝。由于掛籃承受荷載大，又長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)使用，因此掛籃全部構(gòu)件應(yīng)按正式構(gòu)造的原則制作。必須選擇有資質(zhì)的正規(guī)廠家承當(dāng)掛籃加工，并在制作中把好質(zhì)量關(guān)，選用優(yōu)質(zhì)鋼材，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量及機(jī)加工件的加工質(zhì)量。掛籃焊縫全部采用持續(xù)焊縫，焊縫高不不大于板高80%，焊縫質(zhì)量達(dá)成二級(jí)焊縫質(zhì)量原則，銷子及螺母應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)解決錨板與連接器焊接后要進(jìn)行預(yù)拉，以檢查焊接質(zhì)量。本掛籃鋼板和型鋼全部選用16Mn材質(zhì)。加工完畢后，應(yīng)刷二道防銹漆防銹。本圖作重于構(gòu)造設(shè)計(jì)，加工單位應(yīng)根據(jù)機(jī)械加工的規(guī)定，作出對(duì)應(yīng)的機(jī)械加工圖，然后才干進(jìn)行加工。材料數(shù)量表中的部件尺寸重要作為統(tǒng)計(jì)材料數(shù)量的，不能作為加工下料尺寸，由于本掛籃設(shè)計(jì)時(shí)間短，部件尺寸難免有錯(cuò)誤。因此，經(jīng)理部和加工單位應(yīng)有專人復(fù)核圖紙，全部部件應(yīng)1:1放大樣，以放大樣的尺寸作為加工件的尺寸進(jìn)行加工，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。掛籃拼裝時(shí)，必需運(yùn)用塔吊配合進(jìn)行。拼裝的次序是：軌道及錨固→前支點(diǎn)→主縱梁→后錨點(diǎn)及進(jìn)行錨固→立柱→斜拉桿→后上橫梁→前上橫梁→平聯(lián)→前吊桿→后吊桿→后下橫梁→前下橫梁→底縱梁→內(nèi)外滑梁→內(nèi)外模板。特別要注意，拼裝立柱和斜拉桿后，由于橫梁還沒(méi)有拼裝，構(gòu)造容易傾倒，因此應(yīng)采用方法臨時(shí)穩(wěn)固。掛籃拼裝完畢后，必須按圖紙認(rèn)真檢查，特別是各個(gè)結(jié)點(diǎn)、銷子、螺栓、錨桿的連接狀況，確保穩(wěn)妥可靠。拼裝完畢后，應(yīng)按掛籃的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行試壓，并觀察各控制點(diǎn)擾度。在掛籃整個(gè)使用過(guò)程中，每移動(dòng)一次，都要進(jìn)行全方面檢查，確保萬(wàn)無(wú)一失。掛籃所使用的預(yù)留孔，必須按圖精確埋設(shè)，并保持孔道垂直，避免錨桿出現(xiàn)斜置、受彎現(xiàn)象。同時(shí)要高度重視掛籃行走時(shí)的安全，軌道一定要用錨梁牢