悬灌挂篮设计及计算
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悬浇箱梁挂篮设计与验算挂篮设计验算1、荷载计算荷载按1#块箱梁混凝土进行计算,混凝土总计20.8m3,考虑箱梁混凝土为预应力钢筋混凝土,比重按2.5t/m3进行验算。
箱梁自重:20.8m3⨯2.5t/m3×9.8=509.6KN1#块箱梁底面积:4×3.5=14m2取定型钢模自重:2.0KN/m2×14m2=28 KN取混凝土振捣产生荷载:2.0KN/m2×14m2=28 KN取施工荷载:2.5KN/m2×14m2=35KN取保险系数:1.4荷载总计:840.84KN2、底平台纵梁验算因腹板位置荷载集中,在腹板下布置2根纵梁,间距为0.6m,箱室区按0.7m 间距布置;翼板区按0.85m、0.9m间距布置;合计11根则每根槽钢所受荷载为840.84KN/11=76.44 KN,槽钢跨度为3.5m,槽钢线荷载为q=21.84 KN/m;根据资料,[22槽钢几何参数:Wx=217.6cm3,Ix=2571.4cm4;钢管跨中弯矩:M=ql2/8=33.44KN·m支点剪力:Q=ql/2=38.22KN槽钢弯曲应力:σ=M/W=153.7Mpa<[σ]=215 Mpa 【满足要求】槽钢挠度:f=5ql4/(384EI)=5×21.84×103×3.54/(384×210×109×2571.4×10-8)=7.90mm<[f]=L/400=8.75mm 【满足要求】3、后下、前下、前上横梁验算横梁采用2根9m[40c槽钢双拼,顶面采用缀板焊接连接,吊点位置均采用10mm厚钢板加劲肋。
根据资料,[40c槽钢几何参数:Wx=985.6cm3,Ix=19711.2cm4,A=91.05cm2;1#块箱梁自重:20.8m3⨯2.5t/m3×9.8=509.6KN;悬挂部分贝雷片(12片)自重:270kg⨯12⨯9.8=31.752KN;[40c槽钢自重:71.47 kg /m⨯9m⨯2⨯9.8=12.61KN;定型钢模自重:2.0⨯14=28KN;[22槽钢自重:28.45 kg /m⨯6m⨯11⨯9.8=18.40KN;侧模板定型钢模自重:2.0⨯36.4=72.8KN;取保险系数:1.4;荷载总计:942.43KN;单条大梁受力:942.43KN/4=235.61 KN,则槽钢所收的线荷载为q=235.61 KN/8=29.45 KN/m;槽钢最大跨度为2m;槽钢跨中弯矩:M= ql2/8=29.45 KN/m×22/8=14.725 KN·m支点剪力:Q=ql/2=29.45 KN/m×2/2=29.45 KN槽钢毛截面惯性矩:Ix=19711.2cm4截面面积:A=91.05cm2;净截面抵抗矩:Wx=985.6cm3;弯曲强度:σw=M/W x=14.725 /985.6=14.94Mpa<[σw] =215MPa 【满足要求】剪切强度:τ=3×Q/(2×A)=4.85Mpa<[τ]=125Mpa 【满足要求】挠度:f=5ql4/(384EI)=5×29.45×103×24/(384×210×109×19711.2×10-8) =0.15mm<[f]=L/400=5mm 【满足要求】5、后上横梁验算横梁采用2根9m[40c槽钢双拼,顶面采用缀板焊接连接,吊点位置均采用10mm厚钢板加劲肋。
国道主干线广州绕城公路南段S01合同段施工设计(46+67+46)米连续刚构箱梁悬浇板梁挂篮计算书计算:复核:审核:中铁大桥局集团三公司技术发展中心二00九年四月S01合同段(46+67+46)米连续刚构箱梁悬浇板梁挂篮计算书一、工程概况:国道主干线广州绕城公路南段S01合同段G匝道桥跨度为46+67+46m,梁体为单箱、变高度、变截面结构,箱梁顶宽10.1m,箱梁底宽 5.8m,顶板厚度25cm,底板厚度25至40cm,按曲线变化,腹板厚55至47.5、47.5至40.0、按折线变化。
中支点处梁高4.0m,至跨中梁高1.8m。
梁体悬浇部分采用板梁挂篮施工。
二、计算工况1.工况1,施工1#节段时,梁长L=4m,砼重80.9t;2.工况2,挂篮走行,挂篮只承受模板及施工荷载。
三、荷载1.混凝土自重:取2.6t/m3。
2.施工荷载:200kg/m23.模板及支架荷载:内模及底模150kg/m2,外模及排架400kg/m24.挂篮主纵梁、上下横梁及下纵梁自重按均布力加在各自构件上计算。
5.混凝土胀模系数取1.05。
6.混凝土浇注时的冲击系数取1.1。
7.挂篮走行时的动力系数取1.2。
四、纵梁线荷载箱梁断面砼分块图示如下荷载计算表五、建模计算:采用sap2000有限元分析软件对挂篮结构进行建模、约束边界条件、加载。
挂篮悬浇时模型如下:六、计算结果及结果分析:计算结果在EXCELL文件中,见下表。
挂蓝计算表(一)七:挂篮抗倾覆计算11#节段(4.0米)砼时锚力最大,每根主梁后锚力N =33.0倾覆弯矩1266.0 3.525232.7.M P l N l t m =⨯=⨯=⨯=,后锚共设4根Φ32精轧螺纹筋,其抗力达到436144u N t =⨯=(按螺纹钢与混凝土粘结力2.0MPa,锚筋长度1.8米计算) 2144 3.525507.6.r u M N l t m =⨯=⨯= 抗倾覆系数为507.6 2.182232.7r M k M ===>,满足规范要求。
(二)悬臂灌注一般梁段1、STJ-GL110G型弓弦式挂篮挂篮按箱梁结构尺寸和悬灌分段长度设计。
考虑至挂篮应具有一定的通用性,按悬灌分段长度为4m设计,按1079KN外荷检算,其构造如图2所示。
(1)桁架:主要用万能杆件和槽钢拼成。
桁片与箱梁腹板和肋板位置相对应,由弧杆、腹杆和弦杆拼成,杆端铰接,其余节点用节点板螺栓联结;桁片由前横梁、后锚梁和平面联结系联结。
为消除桁架拼装时的非弹性变形,对桁架施工预应力,使弦杆上翘,同时也改善了桁架的受力状况。
(2)吊杆:用Ⅳ级钢筋,连接桁架前横梁和模板支承梁,安装时按设计预留上拱度,然后拧紧螺母。
(3)后锚栓:用Ⅳ级钢筋,包括桁架、外模、内模和底模后锚栓,除桁架后锚栓预留千斤顶调升高位置外,其余均加预应力,使模型产生预压弹性变形,以防止漏浆。
(4)模型:外模与底模采用铺有2.5mm厚喷塑钢板的木模板,喷塑钢板与木模用平头螺栓联接,用环氧树脂胶抹平,外模支架为钢支架。
风模采用铺有钢板的木模板。
内模支架为可调钢支架以适应箱梁截面的变化。
内、外模支架由纵梁承托,底模前横梁由吊杆与桁架前横梁相连,底模后横梁由锚栓联于梁体,横梁上铺纵梁,纵横梁铰接并垫有调整底模的楔块。
(5)走行系统:桁架走行系统由弦杆下的船型支点和铺设于箱梁顶的轨道组成,外模与底模同步进行,利用外模支架下的纵梁作滑道,内模走行时以支架下的纵梁作滑道。
3、操作要点(1)拼装挂篮:在0号段上拼装两组挂篮桁架,两组挂篮桁架的弦杆铰接,弧杆用拉杆铰接,锚固后安装滑道,将外模与底模联结,拆模落于外模滑道上滑出就位,绑扎底板、腹板和肋板钢筋,安制孔管,滑出内模就位,继续作业。
(2)挂篮走行:一个梁段施工完毕,将内模滑道支撑于箱梁底板上,底模前端吊在内模滑道上,外模支撑在底模上,拆除桁架前端吊杆,松后锚栓,滑移桁架就位(1号段施工完毕后即分开两组桁架,分别滑移到位后接长弦杆和弧杆并施加预应力),滑出外模滑道并就位,将联结好的外模和底模滑出就位,绑扎底板、腹板和肋板钢筋,安制孔管,滑出内模滑道并就位,将内模滑出就位,继续作业。
挂篮设计计算书一、以悬浇段7#块腹板为荷载进行下纵梁设计。
通过分析中间板带受力最大,因此以0.9m宽的板带作为计算单元进行下纵梁设计。
(一)设计荷载:1.砼自重:q1=γ(b1·h+b2·b)=26×(0.2×1.777+0.138×0.9)=12.46 KN/m2.施工荷载:q2=P1·b=2.5×0.9=2.25KN/m3.模板荷载:q3=P2·b=2.5×0.9=2.25KN /m4.砼振捣荷载:q4=P3·b=2.0×0.9=1.80KN /m则:q = q1+q2+q3+q4=18.76 KN /m说明:γ—砼容重;b1—腹板厚度;h—腹板高度;b2—底板厚度;b—板带宽度取0.9m;P1—施工荷载取2.5kn/m2;P2—模板荷载取2.5kn/m2;P3—砼振捣产生的竖向荷载取2.0kn/m2(二)下纵梁按简支梁计算,受力如图1所示图1 下纵梁计算简图M max=qa×(2l-a)/8=18.76×2.7×(3.7×2-2.7)/8=29.76KN•m 型钢选择:W=M max/〔σ〕=29.76×106/170=175.1 cm3选用I20a型钢:查表I20a型钢截面抵抗矩W x=236.9 cm3截面惯性矩I x=2369.0 cm4型钢刚度验算:f =qa3b(1-3a/l)/24EI=18.76×27003×1000×(1-3×2700/3700)/(24×2.1×105×2369×104)=3.7mm<3700/400=9.25 满足要求。
说明:E—弹性模量取2.1×105Mpa〔σ〕—允许应力取170kn/m2二、前后下横梁计算:(一)荷载1.砼荷载=V·γ/(l砼·2)=10.43×26/(6.36×2)=21.32 KN /m2.模板荷载=P2·b1/2=2.5×3.0/2=3.75 KN /m3.施工荷载=P1·b1/2=2.5×3.0/2=3.75 KN /m4.振捣荷载=P3·b1/2=2.0×3.0/2=3.00 KN /mΣ=31.82 KN /m说明:V—砼体积;γ—砼容重取26kn/m3;l砼—砼构件宽度;图2 下横梁计算简图M=αql2=0.136×31.82×2.592=29.03KN /mσ=M/W=29.03×103/(108.3×2)=134.0 N /mm2<170 N /mm2用2[16a型钢W x=108.3cm3说明:α—计算系数取0.136(二)后下横梁按行走时计算5.底模①面板:6.36×2.9×6×7.85=868.72 kg②C6.3:6.36×7×6.63+2.9×4×6.63=372.1 kg6.下纵梁:6I20a=4.5×27.91×6=753.57 kg7.下横梁:2[16a=9×17.32×4=623.52 kg8.δ20钢板:0.14×0.14×20×7.85×8=24.62 kgΣ=2642.53 kg=26.43 KN9.侧模支撑:I20a=4.0×27.91×2=223.28 kg10.〔6.3型钢平台:(9.0×4+1.0×40+0.6×20)×6.63=583.44kgφ16钢筋栏杆:9.0×2×1.578=28.5kg11.木板δ50:0.6×9.0×2×0.05×500=270 kgΣ=3747.75kg=37.48 KN取荷载总和的1/2即:37.48/2=18.74 KN则计算线荷载为:18.74/9=2.09 KN /m图3 木板受力计算简图M=ql2/8=2.09×8.52=18.88 KN·mσ=M/W=18.88×103/216.6=87.17N/mm2说明:σ—表示应力;W—抵抗矩2〕16a型钢查表为216.6cm2 三、前上横梁计算:(一)前上横梁受力由前下横梁计算简图图2所知:P A=31.5KNP B=74.98KN(二)前上横梁受力计算简图如图4所示:图4 上横梁计算简图M A=P A×0.95=29.93KN•mM中=48.81 KN•m(三)按强度选择型钢:W X=M/〔σ〕=287cm3实际选用2I20a型钢作挂篮前上横梁。
5.2。
2主桥其他梁段施工(挂蓝悬灌)方案、方法5.2.2。
1挂篮的拼装与使用挂篮我单位将委托铁道建筑研究设计院进行设计,并配合施工。
挂篮是悬臂浇筑的重要工具,是一个能够沿轨道行走的活动吊架,该桥设计为菱形垳架式,本挂篮锚固悬吊在已经张拉成型的0#梁段上。
在挂篮上进行下一个梁段的立模、绑扎钢筋、灌注混凝土和预应力筋的张拉等作业,完成一个循环后,新的梁段产生,挂篮前移固定在新的梁段上,如此循环直至连续梁完成.本种挂篮具有外形美观,受力明确,变形小,操作安全,移动方便的特点,并且施工作业面大。
⑴挂篮的结构:挂篮适用最大梁段进行设计,为无平衡重自行式挂篮,自重77t,设计承受施工荷载300t(最大梁重190t)。
主要由主构架、行走及锚固装置、底模架、外侧模板、内侧模板、前吊及后吊装置、前上横梁等组成。
①主构架:是挂篮的主要受力系统,由两个三角桁架组成.前部安装前上横梁与吊带及前下横梁形成悬臂吊架,悬吊挂篮模板和梁段钢筋混凝土的部分重量,以实现悬臂灌注施工.②横梁系:横梁系由前上横梁,前下横梁、后上横梁、后下横梁组成,上横梁固定在主桁架上,前下横梁通过吊带吊于前上横梁上。
③悬吊系:挂篮的悬吊系统用于悬吊和升降底模、工作平台等,以适应连续梁高度的变化。
由吊带、千斤顶、手拉葫芦、吊带座等组成。
通过紧固端部螺母来改变吊带的长度,以实现底模及工作平台的升降,灌注混凝土时,利用千斤顶调整由于主桁架的下挠引起的整个挂篮的一部分下挠.同时,悬吊内模综梁于上横梁和以成型梁段顶板上,实现内模的升降和前移.④行走系:是挂篮前后移位的主要装置,是依靠2个手拉葫芦,通过滑槽和滑槽内的滑轨间的相对滑动实现的.⑤模板系:由底模、外模、内模、端模等组成。
⑵挂篮拼装以0#段作为挂篮的起步梁段。
利用缆索在其上拼装,按走行及锚固系统、主构架、前上横梁、底模架的顺序安装.安装采用吊机配合人工进行。
拼装程序:找平铺轨、安装轨道、安装前后两个支座、吊装主垳架、上横联、主构架下玄杆与轨道固定、吊装前上横梁、安装后吊带、吊装底模架、吊装内模走行梁,安装后吊杆,前吊用钢丝绳和倒链、由0#段拖出外侧模、调整立模标高、加固和绑扎钢筋预应力筋管道、安装端头模板,浇筑下一梁段。
连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算方案第1章绪论1.1研究背景和意义随着我国经济的迅速发展,交通运输方面对于桥梁建造的速度要求越来越高;同时近年来随着桥梁结构多样化、复杂化的发展,所在的地理位置和自然条件的千差万别,不同的桥梁所采用的施工工艺也不尽相同,在施工中投入的临时结构设备也存在着种类和形式上的变化和发展。
其中本次设计的连续梁桥的挂篮是临时结构当中相当重要的一部分,在桥梁施工当中有着不可替代的作用。
悬臂施工具有很大的优势:不需要大量的施工机械和临时设备;不影响桥下通航通车;施工受季节、河道水位影响小。
悬臂施工的主要施工工具为挂篮,因此挂篮设计的合理与否将关系到整个桥梁的施工质量。
1.2国内外研究现状挂篮悬臂施工在我国的桥梁施工当中运用广泛,悬臂浇筑法施工从60年代由前西德首先使用以来,先后由各国借鉴运用,发展至今,已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。
有一项数据:日本预应力混凝土工业协会《关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告》指出,1972年后建造的跨径大于100m以上的桥梁近200座,其中悬臂法施工的桥梁占87%以上,而采用悬臂浇筑法施工占80%左右。
这充分表明了悬臂施工方法在当代以及今后桥梁施工当中将处于非常重要的地位,挂篮作为悬臂灌筑施工的主要设备现已有很多类型,有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品,这为施工过程带来很大的便利。
我国自从80年代开始使用这种技术以来,已经取得了巨大的成就,但与其他在悬臂施工方面发展较快的国家相比仍然有着不小的差距。
因此,总结并比较各种类型挂篮的优劣,努力发展我国的悬臂施工工艺,对今后的应用及其发展有着重要的意义。
1.3 悬臂施工法的施工工艺用挂篮悬臂浇筑施工又称为迪维达克施工法,施工前需要首先将梁体进行施工设计分段,然后按照设计节段长度在桥墩两侧以挂篮为机具进行对称悬臂施工, 0号段在墩顶位置,其上可提供挂篮的安装和材料的堆放地,因此长度按两个挂篮的纵向安装长度而定,一般5~10m。
挂篮设计及计算1、挂篮设计要点:①质量小、结构简单、受力明确结构安全。
②运行方便,行走及悬吊系统安全可靠、坚固稳定。
③挂篮以刚度控制为主,重载作用下只发生弹性变化,变形小。
④工艺简单,现场装拆方便。
⑤尽量利用现有肇庆大桥,南充清泉寺大桥挂篮构件。
2、挂篮结构组成:由上纵梁,上、下横梁、三角及菱形承重架、底模平台、前后吊杆、底锚梁及后锚组成。
挂篮主要受力构件为上主纵梁,箱梁荷载及模板自重通过挂篮下纵梁传给前后横梁,通过前悬吊系统,传给上横梁,再传给纵梁,最后至已浇砼节段。
3、挂篮安装:所有挂篮构件在加工场地加工成散件,用吊车及平板车运输,塔吊现场拼装成形,在0#块张拉、灌浆完成后安装。
4、挂篮下纵梁设计对下纵梁分两种情况状况对型钢进行强度,刚度验算,下纵梁在箱梁腹板按30cm 间距布置。
其于位置按70cm 间距布置。
4.1以悬浇段1#块腹板为荷载进行下纵梁设计(节段长3.5m ,设计控制长度为4m )。
4.1.1设计荷载①砼自重:q 1=26×0.6×4.299=67kN/m②施工荷载q 2=2.5×0.6=1.5kN/m③模板荷载q 3=2.5×0.6=1.5kN/m④砼振捣荷载q 4=2×0.6=1.2kN/m则q= q 1+q 2+q 3+q 4=71.2kN/m按30cm 布置时q=71.2/2=35.6kN/m4.1.2下纵梁按简支梁计算,受力如图 Mmax=41ql 1 (l-l 2)=81×35.6×5.02=111.25kN.m Mmax=81ql 2=81×35.6×5.02=111.25kN.m 型钢选择 W=][max σM =36586190.1025.111cm mm N =⨯ (抗弯强度设计值f=190N/mm 2属于3号钢第3组级别)选用I36a 型钢 Wx=877.6cm 3 Ix=15796cm 4型钢刚度验算 f=mm l mm EI ql 5.1240091.810157961006.238450006.35538454544=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=满足要求选用[36a 型钢 Wx=659.7cm 3 Ix=11080cm 4f=12.7mm>L/400=12.5mm4.2以悬浇段箱梁1#块底板砼为计算荷载4.2.1设计荷载(按50cm 布置)(1)砼自重:q 1=26×0.60×0.5=7.80kN/m(2)施工荷载:q 2=2.5×0.5=1.25kN/m(3)模板荷载:q 3=2.5×0.5=1.25kN/m(4)砼振捣荷载:q 4=2.0×0.5=1.0kN/mq=q 1+q 2+q 3+q 4=11.30kN/m (@500)Q 1=13.56(@600) Q 2=15.82(@700) Q 3=18.08(@800) Q 4=22.6(@1000)4.2.2下纵梁验算取@1000 q=22.6kN/mMmax=ql 2/8=22.6×52/8=70.625kN.m取I36a 型钢 Wx=877.6cm 3 Ix=15796cm 4σ=][max W M =2236/190][/5.80106.87710625.70mm N mm N =<=⨯⨯σ (抗弯强度设计值f=190N/mm 2属于3号钢第3组级别) f=mm l mm EI ql 5.124007.510157961006.250006.22384538454544=<=⨯⨯⨯⨯⨯= 按@1000分布I36a 仍有富余,最大可按1.4m 布置。
有关各种挂篮计算一、挂篮验算复核1.验算依据(1)《钢结构设计规范》(GBJ17-88)(2)《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)(3)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)(4)禹城南互通立交桥主桥设计图纸2.结构参数(1)悬臂浇筑砼箱梁分段长度为: 1#-4#段3.5m,4#-8#段4.0m,合拢段2.0m。
(2)箱梁底板宽6.9m,顶板宽13.5m。
(3)箱梁高度变化范围:4.2m~2.0m,中间按二次抛物线变化。
3.设计荷载:(1)悬臂浇筑砼结构最大重量111t(1#块)(2)挂篮总重46t(包括箱梁模板)(3)人群及机具荷载取2.5KPa。
(4)风荷载取800Pa。
(5)荷载组合:①砼重+挂篮自重+人群机具+动力附加系数(强度、稳定)②砼重+挂篮自重+人群机具 (刚度)③砼重+挂篮自重+风荷载 (稳定)(6)荷载参数:①钢筋砼比重取值为2.6t/m3;②超载系数取1.05;③新浇砼动力系数取1.2;④挂篮行走时的冲击系数取1.1;⑤抗倾覆稳定系数不小于2.0;⑥前后托架刚度取L*0.3%;⑦16Mn钢容许弯曲应力取1.3[бw]=1.3×210=273MPa。
A3钢容许弯曲应力取1.3[бw]=1.3×145=188.5MPa。
4.挂篮结构材料挂篮主桁架和前后横梁材料为16Mn钢,销子材料为45号钢,纵梁、托梁、分配梁等材料为组合型钢(A3)。
二、纵梁计算1、普通纵梁(箱梁两腹板中间段)受力分析2、普通纵梁(箱梁两腹板中间段)强度计算(图1示)R A=qcb/L R B=qca/LM max=qcb[d+cb/(2L)]/L=8415.9×10-3×3500×2500×[750+3500×2500/(2×5000)]/5000=2.4×107N.mm纵梁选用[22a槽钢,其截面特性为:W x=2.176×105mm3I x=2.3939×107mm4σ= M max/ W x=110.3MPa<188.5MPa3、普通纵梁刚度计算当x=d+cb/L=2500时(弯矩最大处),挠度最大。
1.概述本挂篮适用于***** 连续梁悬臂浇筑施工。
通行车辆为地铁B 型车辆,四辆编组,设计最高行车速度120KM/H;结构设计使用年限为100 年。
连续梁为单箱单室直腹板截面,梁顶U 型挡板采取二次浇筑施工。
箱梁顶板宽9.84 米,底板宽5.84 米,最大悬浇梁段长4 米,0#段长度10 米,合龙段长度2 米。
最重悬浇梁段为4#段,砼重115吨(含齿块)。
挂篮总体结构见图。
图 1.1 挂篮总体- 1 -图 1.2 挂篮总体结构挂篮主桁架采用菱形挂篮结构,主桁架前支点至顶横梁4.9 米,距离后锚结点3.6 米,结构中心线高度3.6 米。
底篮前后吊点采用钢板吊带,前后共设置8 个吊点;外模吊点采用用Φ32 精轧螺纹钢筋。
底模最外侧悬吊点为行走及后退状态吊点,此吊点不参与施工状态受力计算。
吊带截面规格为30×150mm钢板,材料采用低合金高强度结构钢(材质Q345B),吊杆规格为PSB785精轧螺纹钢筋。
内模板采用木模板及支架施工。
2.设计依据及主要参数2.1设计依据(1).《钢结构设计规范》 ( GB 50017-2003)(2). 《公路桥涵施工技术规范》 ( JTG-TF50-2011)(3). 《铁路桥涵工程施工安全技术规程》 (TB 10303-2009\J 946-2009 )(4). 《机械设计手册》第四版(5). 《建筑施工手册》2.2.结构参数(1). 悬臂浇筑砼箱梁最大段长度为4m。
(2). 双榀桁架适用最大悬浇梁段重1170KN。
2.3. 计算荷载(1). 箱梁悬臂浇筑砼结构最大重量1170KN(2). 挂篮及防护网总重按照550KN(包括模板) 计算(3). 人群及机具荷载取2500Pa(4). 风荷载取800Pa(5). 荷载参数:1).钢筋混凝土比重取值为26KN m 3;2).混凝土超灌系数取1.05 ;3).新浇砼动力系数取1.2 ;4).抗倾覆稳定系数不小于2.2 ;5).施工状态结构刚度取L/400, 非施工状态临时荷载刚度取L/200.(6). 最不利工况:浇筑4#梁段状态荷载组合Ⅰ:砼重×超灌系数×动力系数+挂篮自重+人群机具+风荷载荷载组合Ⅱ:砼重×超灌系数+挂篮自重+人群机具+风荷载荷载组合Ⅰ用于主桁架结构强度及稳定性计算,荷载组合Ⅱ用于主桁架挠度计算2.4. 钢材设计标准强度(GB 50017-2003)3. 主桁架结构计算我们分别针对4#施工状态和行走状态(后退状态),对挂篮整体结构建模计算。
挂篮设计计算书一、工程概况:XX主桥为(30m+50m+30m)三跨预应力混凝土连续箱梁,桥梁全长110m。
本桥桥面全宽26m,分两幅,中央分隔带2米,每幅桥采用单箱单室断面,箱梁顶板宽12.65米,底板宽7.0米,箱梁顶面设2%单项横坡。
墩顶0号梁段长10.0米,四个“T构”的悬臂各分为5对梁段,累计悬臂总长76米。
本次设计的挂篮为全新设计,承受荷载100KN,最大节段长度4.0m,共计有4套8个头。
二、挂蓝主要组成结构:1、主桁系统:横向由两片贝雷片组成一片主桁,一个头共两片主桁组成;2、前、后上横梁:由型钢和钢板构成。
3、内、外模系统:由内、外模板及其支架组成;4、底模平台及其吊挂系统:由前下横梁、后下横梁、纵梁和底模组成的底模平台和其前、后吊挂锚固系统组成;5、平衡及锚固系统:由锚固构件、滚轴等组成,以便挂篮在灌注砼和空载行走时,具有必要的稳定性。
7、走行系统:由P43轨道、锚固构件及预埋件组成。
具体请详见挂蓝总布置图三、计算工况:节段施工一般分为以下步骤:①挂篮空载走行就位。
②立模。
③绑扎钢筋并浇注混凝土。
④混凝土养生达到设计强度后,按设计顺序张拉预应力钢筋或钢束,拆模。
步骤①和步骤③为施工最不利,故根据设计图的要求及挂蓝的施工工序,挂篮计算共分以下3个计算工况:工况1,施工2#节段时,梁长L=3.5m,砼重900KN;工况2,施工4#节段时,梁长L=4.0m,砼重950KN;工况3,挂篮走行,挂篮只承受模板及施工荷载。
四、设计相关说明:4.1、设计相关参数1、材料容重:钢筋混凝土26.5kN/m3,钢材78.5kN/m32、材料的弹性模量:Q235钢材 2.1×105 MPa;Q345钢材 2.1×105 MPa;精轧螺纹钢筋 2.0×105 MPa;3、本设计容许应力Q235钢[σ]=170MPa [τ]=100MPa节点销子的孔壁承压容许应力[σbs ]=210MPa Q345钢[σ]=270MPa [τ]=120MPa节点销子的孔壁承压容许应力[σbs ]=300MPa 45号钢[σ]=210MPa [τ]=125MPa精轧螺纹钢筋按现场提供的钢筋容许应力计:本挂蓝[σ]=785MPa4、挂蓝质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.3-0.5G,挂蓝总重控制在设计限重之内。
5.2.2主桥其他梁段施工(挂蓝悬灌)方案、方法5.2.2.1挂篮的拼装与使用挂篮我单位将委托铁道建筑研究设计院进行设计,并配合施工。
挂篮是悬臂浇筑的重要工具,是一个能够沿轨道行走的活动吊架,该桥设计为菱形垳架式,本挂篮锚固悬吊在已经张拉成型的0#梁段上。
在挂篮上进行下一个梁段的立模、绑扎钢筋、灌注混凝土和预应力筋的张拉等作业,完成一个循环后,新的梁段产生,挂篮前移固定在新的梁段上,如此循环直至连续梁完成。
本种挂篮具有外形美观,受力明确,变形小,操作安全,移动方便的特点,并且施工作业面大。
⑴挂篮的结构:挂篮适用最大梁段进行设计,为无平衡重自行式挂篮,自重77t,设计承受施工荷载300t(最大梁重190t)。
主要由主构架、行走及锚固装置、底模架、外侧模板、内侧模板、前吊及后吊装置、前上横梁等组成。
①主构架:是挂篮的主要受力系统,由两个三角桁架组成。
前部安装前上横梁与吊带及前下横梁形成悬臂吊架,悬吊挂篮模板和梁段钢筋混凝土的部分重量,以实现悬臂灌注施工。
②横梁系:横梁系由前上横梁,前下横梁、后上横梁、后下横梁组成,上横梁固定在主桁架上,前下横梁通过吊带吊于前上横梁上。
③悬吊系:挂篮的悬吊系统用于悬吊和升降底模、工作平台等,以适应连续梁高度的变化。
由吊带、千斤顶、手拉葫芦、吊带座等组成。
通过紧固端部螺母来改变吊带的长度,以实现底模及工作平台的升降,灌注混凝土时,利用千斤顶调整由于主桁架的下挠引起的整个挂篮的一部分下挠。
同时,悬吊内模综梁于上横梁和以成型梁段顶板上,实现内模的升降和前移。
④行走系:是挂篮前后移位的主要装置,是依靠2个手拉葫芦,通过滑槽和滑槽内的滑轨间的相对滑动实现的。
⑤模板系:由底模、外模、内模、端模等组成。
⑵挂篮拼装以0#段作为挂篮的起步梁段。
利用缆索在其上拼装,按走行及锚固系统、主构架、前上横梁、底模架的顺序安装。
安装采用吊机配合人工进行。
拼装程序:找平铺轨、安装轨道、安装前后两个支座、吊装主垳架、上横联、主构架下玄杆与轨道固定、吊装前上横梁、安装后吊带、吊装底模架、吊装内模走行梁,安装后吊杆,前吊用钢丝绳和倒链、由0#段拖出外侧模、调整立模标高、加固和绑扎钢筋预应力筋管道、安装端头模板,浇筑下一梁段。
挂篮预压:预压试验目的是为了检查挂兰加工及安装质量,消除非弹性变形,测定弹性变形,为各梁段箱梁立模的抛高量提供依据。
⑶试验方法挂兰平躺,两片桁架相对,前支点用螺栓固定,后端用扁担梁锚固。
在前端点处拼装扁担梁,扁担梁用Φ32精轧螺纹钢筋连接,利用一台YCW150型千斤顶顶压扁担梁,其作用力通过Φ32精轧螺纹钢筋传递给挂兰的主桁架,达到预压目的。
实测桁架弹性变形量:每加减一级荷载测量一次主桁架前端两个结点间的距离;检验菱形桁架、销座、销子和吊带等主要的受力结构的加工和受力情况。
⑷挂篮走行首先在梁段顶面找平并测量好轨道位置,铺设垫枕和轨道,将底模用倒链吊挂在外模走行梁上,松开主构架后锚点,用倒链牵引前支座使挂篮、底模架、外侧模一起向前移动至下一节梁段位置并重新锚固。
安装吊带,将模架吊起。
走行梁就位后调整好外模板和底模标高,内模在底板和腹板钢筋绑扎完成后拖出,最后封端模。
⑤挂篮使用注意事项挂篮的安装运行及使用均为高空作业,要采取全面的安全保证措施;现场技术人员必须检查挂篮的位置、前后吊带、吊架及后锚杆等关键受力部位的情况,发现问题及时解决。
检查预留孔位置的准确性及孔洞是否垂直;浇筑混凝土前后吊带用千斤顶顶紧,且三处受力均匀,以防承重后与已浇筑梁段产生错台;施工中加强观测标高,轴线及挠度等,整理出挠度曲线。
5.2.2.2正常段施工工悬灌梁正常段施工工艺流程5.2.2.3正常段(1#-7#梁段)施工方法⑴挂蓝安装将梁面挂篮走行轨道下用砂浆精确找平,安放垫枕,上铺轨道并切上紧螺帽。
放松挂篮后锚点及轨道上精轧螺纹钢筋,放松底模及外侧模和内模通过纵梁悬吊于挂篮上横梁。
倒链钩在前端轨道及挂篮前支点,两端同时进行走行。
走行速度均匀一致,两挂篮走行距离相差不大于30cm。
走行到位后,调整底模板及侧模到位,并上紧挂篮上精轧螺纹。
⑵安装钢筋每梁段底腹板钢筋的安装按照施工顺序由下而上对称安装。
特别注意普通钢筋与预应力钢筋的施工顺序避免相互干扰。
底板及腹板钢筋安装完成后,将内模由已经灌注梁段腹内拖出,按照标高调整到位,加固牢靠。
模板清理干净涂刷隔离剂,准备安装顶板钢筋。
顶板钢筋的安装注意顶板横向预应力钢绞线的线型控制,必须严格按照设计位置安装,各种定位钢筋安装牢固,防止钢筋变形。
⑶灌注混凝土各梁段混凝土的灌注,均采用一次灌注。
灌注过程要保持两端混凝土的对称平衡,两端不平衡重量按照不得超过设计要求。
⑷张拉及压浆正常段张拉顺序为先纵向,后横向,再竖向。
养生待混凝土强度达到设计强度的90%以上时施加预应力。
张拉作业采用两端张拉,应力和应变双控,控制伸长值在规定允许的范围内。
张拉前,检查千斤顶、油表的标定是否有效,以便确定张拉力与油压之间的对应关系。
张拉作业完成后采用砂轮机切除端头钢绞线,进行封锚。
纵向预应力筋使用前必须做张拉锚固试验,主要观察锚下混凝土有无开裂现象,如有问题及时解决。
钢绞线张拉顺序为先腹板后顶板,先下部后上部,先中间后两边,对称张拉。
横向预应力筋张拉锚定后按照设计要求封锚,封锚时将被可断割断的顶板钢筋连接起来,保证梁体悬臂板连接部位的强度。
水泥浆按照设计配合比进行制备,控制水泥浆的泌水率、流动性、膨胀率、收缩率等指标符合设计和规范要求。
拌制水泥浆时先投放水再放水泥,拌和时间不小于1min。
灰浆过1mm筛后存放在储料桶内并继续搅拌。
水泥浆从拌制到压入管道的间隔时间不大于40min。
张拉作业完成后尽快压浆,一般不大于14d。
压浆使用活塞式压浆泵,一般控制压浆压力在0.5~0.7Mpa。
打开两端压浆嘴阀门,由一端压入水泥浆,当另一端冒出水泥浆时关闭出浆嘴,压浆端继续压浆,保持压力1Mpa持续1min,关闭压浆阀门,迅速以木楔封堵压浆口。
⑸正常段施工注意事项正常段施工无论进行何种施工,都要坚持对称平衡作业,以保持悬臂端的稳定性,随时注意观察可能出现的不平衡因素,及时避免。
正常段施工必须把安全工作放在头等位置,特别是支架及挂蓝设计充分考虑横梁不平横侧重(悬灌横梁)17t引起的扭距的安全。
同时制定切实可行的防台风应急措施。
在施工中,除做好防护平台,安全网等措施外,特别要对施工人员进行交底,提高安全意识,避免可能出现的各种落物、落水等危险因素。
⑹连续梁线型控制箱梁在施工过程中,其挠度变化处于动态变化过程中。
标高在灌注混凝土过程中受到梁段自重、预应力张拉、施工荷载、温度变化以及混凝土的收缩徐变等因素的影响,在合拢过程中还受体系转换的影响。
因此,如何在施工中,控制梁体的立模标高,保证梁体的线型,是连续刚构施工中的一个重要内容。
理论立模高程的计算:立模高程=设计标高+预拱度值+挂篮变形。
根据梁段的结构和施工顺序和施工工艺,对梁体进行分段,对施工过程中影响挠度的数据及时进行观测,对预应力混凝土结构进行弹性分析和时效分析,对悬臂现浇法施工的结构从开始到竣工的整个过程中任一时刻的结构内力变形情况进行计算,从而计算出每一梁段的标高。
另外考虑挂篮结构的弹性以及非弹性变形,确定施工时的理论立模高程。
控制测量:从箱梁2#梁段开始,每个断面在顶板上设置三个观测点(腹板上方),用于观测各梁段顶的标高变化量,观测时间分别为:a.浇筑梁段混凝土前、b.浇筑梁段混凝土后、c.纵向预应力束张拉前、d.张拉后、e.挂篮移动前、f.挂篮走行后(指即将进行下一节梁段作业前)。
测量数据经严格的复核后,报线型控制小组跟踪电算,以确定下一节立模高程。
施工测量应选择在每天清晨日出之前,温度基本相同的条件下进行。
要定人、定仪器、定时进行观测,避免出现由于施工荷载和桥面杂物的不平衡引起测量数据的不准确。
通过每个阶段测量结果和计算结果的比较,分析产生误差的原因,修正计算参数,为下一节段的施工提供出合理的立模控制标高。
5.2.3边跨现浇段施工主梁边跨现浇段长6.8m,采用碗扣式脚手架支架法浇筑。
施工程序为:基础处理搭立支架安装底模、外侧模安装底腹板钢筋按照内模支撑安装内模端模安装顶板钢筋及预应力钢筋灌注混凝土养生地基处理采用下挖夯实法,在支架周围挖排水沟,做好防排水工作,支架下垫枕木座实,落模采用木锲自落模,要保证梁体在合拢前的稳定性。
其余施工方法同前。
5.2.4合拢段施工(吊模现浇)方案、方法箱梁桥(半幅)共有5处合拢段,施工时先边跨合拢,后次边跨合拢,最后中跨合拢。
为避免合拢段施工引起的刚构挠度变化,而造成的合拢精度不能满足设计要求以及混凝土的开裂,在施工时要合理压重。
边跨合拢时,在两个刚构的中跨端随灌注过程中同步进行压重,重量按设计要求配置。
合拢中跨时将两个刚构中跨的压重随灌注同步进行拆除。
合拢顺序见《主桥施工步骤图》。
为避免温度变化而造成的混凝土开裂,合拢段的施工必须遵循低温灌注、又拉又撑(刚性锁定)的原则。
利用梁体钢束临时张拉一定吨位将边跨不平衡段和刚构拉结。
选择在一天中温度最低时灌注混凝土,新灌注的混凝土在气温上升时以受压状态达到终凝,从而预防合拢段混凝土的开裂。
支撑采用体内支撑。
采用〖40组成钢结件,与已浇梁段连接牢固。
在施工合拢前梁段时,按照设计要求在梁段内预埋锚板,注意锚板位置前后水平保持一致,在混凝土施工前将钢接件放于锚板上,并焊连。
由于施工等因素可能产生现浇长度的误差,钢结件的长度作适当调整,并在钢结件两端垫钢板使其与混凝土紧密均匀接触。
钢结件在竖向预应力钢筋施工前安装就位,当有竖向预应力钢筋通过缀板时,在缀板相应位置开直径6cm的孔。
合拢段模板采用梁段模板,悬吊于已经浇筑梁段上,加固紧密。
在进行骨架安装及梁段其他准备工作完成后,准备灌注合拢段混凝土。
合拢段混凝土在一天中最低温度浇筑,即凌晨1点左右。
浇筑设计温度为20℃,浇筑要快速,减少温度应力对合拢段混凝土的影响。
合拢后挂篮回退:在全桥合拢后挂篮及时回退至可以落模地段,将挂篮底模侧模拆除落下,在桥面上拆除挂篮。
根据现有场地情况,在边跨合拢段施工前,按照设计要求,中跨部分预留压重后,先行回退另一个挂篮,待边跨合拢段施工完成后,将边跨挂篮全部拆除,就地落模。
在中跨合拢段施工完成后,将中跨挂篮回退至济邯线两股道之间,落模,桥面上拆除挂篮剩余部分。