菱形挂篮设计方案

菱形挂篮设计方案菱形挂篮设计说明：富锦松花江公路大桥主桥（76m+3×150m+85m）主桥上部为变截面单箱单室预应力砼连续箱梁结构，箱梁悬浇长度为2.5-5m，底板宽5.85m，顶板宽11.25m，2#-18#梁段高度变化范围为3.5-8.77m。节段最大重量为168.19t，采用菱形挂蓝施工工艺。一、菱形挂蓝设计：在完成的0#块和1#块主梁顶面拼装挂篮，然后逐段进行悬臂浇筑，具体工艺方法如下：1、菱形挂篮结构介绍采用自行研究设计制作《菱形挂篮设计图纸》图附后。（1）主纵桁梁：主纵桁梁上挂篮的悬臂承重结构采用型钢加工制作。（2）行走系统：行走系统包括前后支脚、轨道，行走系统通过前后支脚与轨道滑动前移。（3）底篮：底篮直接承受悬浇梁段的施工重力，由下横桁梁和吊杆组成，主要横梁采用型钢结构，吊杆采用直径为32mm的精轧螺纹钢制作。（5）锚固系统：锚固系统是由精轧螺纹钢、螺母、分配梁和升降千斤顶等组成。2、菱形挂篮安装挂篮分体结构采用大吨位吊车运送到位，现场人工配合吊车进行组拼，挂篮拼装按墩横纵中心线对称组拼，安装后的挂篮底模系统处于松弛状态。完成墩顶0#、1#块施工后，根据整体布局及吊运状况，将挂篮主纵桁梁、横桁梁及底篮组拼成大件运抵工作墩位。二、2#段悬浇段菱形挂篮施工1、、2#段悬浇段菱形挂篮施工顺序挂篮对称平衡悬浇2#梁段的步骤：拼装挂篮主纵桁梁和底篮模板、布设轨道→安装主纵桁梁和后锚点、前支点→安装主横桁梁→安装前后吊杆和带千斤顶的横梁→主纵桁梁中部加锚并调整主纵桁梁和主横桁梁位置→吊挂两侧底篮→试压→调整底篮高程→安装外侧顶模→调整模板尺寸及标高→绑扎钢筋、架设预应力管道、安装内模、端模及堵头模→浇筑混凝土→养护至设计张拉强度→张拉锚固预应力钢束及压浆。2、挂篮预压为检验该挂篮的性能和安全，并消除结构的非弹性变形，预压采用编织袋装砂方案，测出挂篮弹性变形和非弹性变形，参数均合格后正式投入使用。3、浇筑混凝土时消除挂篮变形的措施施工中采用一次浇筑法，即一次浇筑箱梁混凝土，并在底板混凝土凝固前全部浇筑完毕，浇筑顺序从挂篮前端向后端浇筑，使挂篮前期挠度大，后期挠度小，也就是说挂篮的变形全部发生在混凝土塑性状态时间范围内，前期出现的变形在后期浇筑过程中完全弥补，从而避免了混凝土裂纹的产生。3、挂篮行走采用手拉葫芦牵引行走到预定位置。挂篮完成浇筑段后，继续进行其余梁段施工。其步骤为：放松底篮吊杆→分开后锚→铺设滑道→检测后锚杆和压轮并用带压力表的千斤顶检查拉杆的可靠性→布置拖移手拉葫芦和滑轮组→收紧滑轮组对称牵引两侧挂篮向前移一段梁长→到位后理顺前点和后锚点→调整前后吊杆和底篮。4、3#段—18#段悬浇段挂篮施工3#段—18#段段悬浇段的挂篮悬浇工艺与2#段相同，按顺序逐段悬浇施工。三、菱形挂篮计算书悬浇最长、最重梁段为13#梁段。梁段长度为5m，钢筋砼重量为168.19t，模板系统：35t，其他荷载（型钢、横梁、导梁、吊具、机具等）10t，施工荷载（包括施工人员、倾倒砼、振捣砼等）：5t，共计：218.2t≈220t。挂篮总重量75t,与梁段的质量比值为75t/168.19t=0.45.动载系数取1.2，计220×1.2=264t。（一）、菱形挂篮主桁架计算受力杆计算：P=264t/4=66t=660KNPD=P/sinα=660/（4/7.7）=1270.5KNPA=PD×cosα=1270.5×(6.5/7.7)=1072.5KNPE=PA/sinβ=1072.5/(6.0/7.2)=1287KNPB=PE×sinβ=1287×(4/7.2)=715KN最不利杆件为PD压力最大为1270.5KN，PE拉力最大为1287KN。[40a槽钢：A1=75.06×102mm2，Iy1=17600×104mm4，I1=592×104mm4，i1=28.1mm，Z0=24.9mm，b1=100mm。Iy=2Iy1=2×17600×104mm4=35200×104mm4Ix=2〔I1+A1（a/2）2〕=26593×104iy=（Ix/2A1）1/2=（35200×104/2×75.06×102）1/2=154IXIY,所以imin=（Ix/2A1）1/2=（26593×104/2×75.06×102）1/2=133λ=l/imin=7.7×103/133=57.9λX=l/ix=7.7×103/133=57.9λ1=l/（Iy/2）=7.7×103/（154/2）=25λ=（λX2+λ12）1/2=（57.92+252）1/2≈63，φ取0.87PD/φ2A1=1270.5×103/0.87×2×75.06×102=97.3Mpa215Mpa安全系数：η=215/（97.3×1.1）=2.01(1.1为动载系数)PE/φ2A1=1287×103/0.87×2×75.06×102=85.7Mpa215Mpa安全系数：η=215/（85.7×1.1）=2.28(1.1为动载系数)（二）、各杆连接处计算：1、钢销子计算：Q剪=τ×2A=0.6×315×106×2×3.14×502×10-6=2967KN1287KN(最大拉力)。安全系数：η=2967/（1287×1.1）=2.1(1.1为动载系数)2、A钢板（A、B、E杆连接板）计算：PA与B、E=［σ］×2A=215×106×2［(170×30)+(70×10)］×106=2494KN1287KN(最大拉力)。安全系数：η=2494/（1287×1.1）=1.8(1.1为动载系数)3、E杆连接处计算：PE=［σ］×2A=215×106×2［(75.06×102-100×10.5)+(240×10)］×10-6=3808KN1287KN(最大拉力)。安全系数：η=3808/（1287×1.1）=2.68(1.1为动载系数)（三）、上横梁计算：2Ⅰ45a，I=32200×104mm4，W=1430×103mm3。Mmax=423.5KN·mσ=Mmax/2W=149Mpa[σ]=215Mpa安全系数：η=215/（149×1.1）=1.4(1.1为动载系数)（四）、挂篮倾覆和锚固系统计算：后抱轮钢棒抗剪Q钢棒=τ·AQ=315MPa×2×3.14×0.12×0.6=4945.5×103N×0.6=296.7t110t为防止挂篮倾覆，挂篮走行到位后，施工时后锚点的反力最大为P=（220-12）/2=104t（拉力），其后部须上好4个后锚固扁担梁进行箱梁施工。8根32精轧螺纹钢，每根受力为PΦ32=ό·A32=380MPa×3.14×0.0322/4=305KN=30.5t,共计8×PΦ32=244t，后锚点安全系数η=244/104=2.35＞2。施工时倾覆力矩：M倾=(220-12)/2×6.5+1/2×(5+5)/6.5×6.52m=708.5t·mM抗倾=244×6+1/2×（12-2）/6×62=1494t·m抗倾安全系数η=1494/708.5=2.11＞2行走时倾覆力矩：挂篮走行时后锚点的反力最大为P=63t（拉力），轨道后锚点采用8根直径为25mm的精轧螺纹钢锚固轨道，每根受力为PΦ25=ό·A25=380MPa×3.14×0.0252/4=186.43KN=18.6t，共计8×PΦ25=148.8t，后锚点安全系数η=148.8/63=2.36＞2。M倾=63×6+1/2×12/6.5×6.52=417M抗倾=148.8×6m+1/2×12/6×62=925.8t·m安全系数η=925.8/417=2.22（五）、挂篮最大变形计算：吊带及横梁最大变形ΔL1=P·L/8EA=1100×103×13.8m/8×200GP×3.14×0.0322/4=15180×103/200×109×0.00643072=15180/200×103×6.43072=0.0118m=1.18cm＜2cmΔL2=2P2×0.732/3E·2I×(5.15+0.73)-2P1×5.152/16E·2I×1.17=2×550×103×0.732×(5.15+0.73)/3×200×109×2×32200×1012-2×550×5.152×(5.15+0.73)/16×200×109×2×32200×104×1012=0.0088=0.8cmΔL=ΔL1+ΔL2=1.98cm＜2cm经计算挂篮结构合格。