桥梁滑动式挂篮设计
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摘要悬臂施工在大跨度及其他方法难以实施的环境中是经常采用的施工的方法,其中以挂篮为临时结构的悬臂施工技术是重要技术之一。
本课题以实际工程为资料,进行优化的菱形挂篮设计。
本论文对悬臂施工技术进行简要说明,并对各种类型挂篮进行比较说明以此选出方案——菱形挂篮,然后根据菱形挂篮设计资料和分析理论进行菱形挂篮的设计和检算。
主要内容包括菱形挂篮的模板系统、主桁系统、吊带和锚固系统及走形系统的强度、刚度和安全稳定进行设计和检算。
其中利用midas有限元软件进行分部建模设计计算和部分进行手算与之复核,应用计算机辅助软件cad进行整套图纸绘制。
关键词:悬臂施工;菱形挂篮;设计与计算AbstractThe bracket construction in the great span and other methods implement with difficulty in the environment is the construction method which uses frequently, take hangs the basket as the temporary structure bracket construction technique is one of important technical. This topic take the actual project as a material, carries on optimized the diamond to hang the basket design.This word carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to select the plan diamond by this to hang the basket, then hangs the basket design information and the analysis theory according to the diamond carries on the diamond to hang basket's design and to examine calculated. The primary coverage hangs basket's template system, the main spar system, the suspenders and the anchor system including the diamond and loses shape system's intensity, the rigidity and safe carries on the design stably and examines calculated. And carries on the branch modelling design calculation and the part using the midas finite element software enters the expert to calculate that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad.Keywords: the bracket construction ;diamond hangs the basket ;design and computatio主要符号表K 安全系数 E 材料弹性模量Φ安全系数δp比例极限E 拉伸弹性模量δ-0. 2 压缩屈服强度δb抗拉强度δ-1 疲劳极限δN疲劳强度λ电导率目录1 绪论 (1)1.1桥梁挂篮施工的国内外研究情况 (1)1.2桥梁挂篮施工种类与特点 (1)1.2.1挂篮分类及组成 (1)1.2.2挂篮结构的主要特点 (3)1.3桥梁挂篮的施工工法及设计安装注意事项 (4)1.3.1挂篮的主要组成 (4)1.3.2挂篮设计安装注意事项 (5)1.4论文的提出与本文的组织 (6)1.4.1论文的提出及其本人所做的主要工作 (6)1.4.2本设计所选的方案及其说明 (6)1.4.3论文主要内容 (7)2 挂篮设计资料与计算原理及内容 (8)2.1菱形挂篮的设计资料 (8)2.2挂篮的结构设计原理和检算内容 (8)2.2.1结构设计 (8)2.2.2结构检算 (9)3 MIDAS软件简介 (11)4 挂篮模板系统设计与计算 (14)4.1底模系统 (14)4.1.1荷载分析 (14)4.1.2底模设计与检算 (14)4.2侧模系统设计与检算 (23)4.2.1下部侧模设计与检算 (23)4.2.2上部侧模设计与检算 (30)4.3内模系统设计与检算 (30)4.3.1内竖向模板设计与检算 (30)4.3.2内膜顶模设计与检算 (30)4.3.3内模顶模支架solidworks图示4.3.3内模顶模支架solidworks图示4.4分配梁设计与检算 (32)4.4.1分配梁截面选择 (32)4.4.2分配梁建模与检算 (32)第5章菱形挂篮主桁系统设计与计算 (35)5.1挂篮主桁结构基本尺寸拟定 (35)5.1.1拟定主桁的基本尺寸 (35)5.1.2拟定主桁的截面尺寸 (35)5.1.3简化计算模型 (35)5.1.4单片主桁节点和杆件 (35)5.2主桁前横梁设计与检算 (36)5.2.1前横梁尺寸和截面拟定 (36)5.2.2前横梁的建模计算 (36)5.3主桁检算(手算) (38)5.3.1主桁模型的受力简化 (38)5.3.2计算各杆件长度 (38)5.3.3计算单片的主桁杆件内力 (38)5.3.4主桁的各杆件检算 (39)5.4主桁建模检算 (41)5.4.1主桁的建模 (41)5.4.2建模求内力和变形以及应力 (41)6 挂篮悬吊锚固系统设计 (43)6.1锚固系统 (43)6.1.1主桁后锚 (43)6.1.2其他锚固 (43)6.2悬吊系统 (43)7 S OLIDWORKS建模展示 (44)8 总结 (46)参考文献 (47)致谢 (48)毕业设计(论文)知识产权声明 ...................... 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)独创性声明 . (49)附录 (50)1 绪论1.1桥梁挂篮施工的国内外研究情况悬臂浇筑法施工从20世纪60年代由前西德首先使用以来,发展至今,已成为建大中跨径桥梁的一种有效施工手段[1]。
日本预应力混凝土工业协会《关于预府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[2,3]。
挂篮作为悬臂浇筑施工的主要设备已有多种类型,有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品。
我国从80年代开始使用这种技术以来,也已取得了巨大的成就[4]。
纵观国内外,挂篮施工的优秀实例有许多。
最近几年我国在悬臂挂篮施工中的发展也非常快。
我国的挂篮设计及制作已全部适应悬臂施工向高强、轻型、大跨发展的需要,从PC连续梁或刚构的悬臂施工挂篮最初是平行桁架式,后来,逐渐发展为多样化,结构越来越轻型,受力越来越合理,施工越来越方便,应用也越来越广泛[5,6]。
现将我国挂篮应用的部分实例和技术指标列于附录表1.1。
1.2桥梁挂篮施工种类与特点1.2.1挂篮分类及组成目前,挂篮的型式很多,构造上亦有差异,其常见分类方法有:按挂篮使用材料分类:有万能杆件、军用梁、贝雷梁等制式杆件组拼和型钢加工制成两种[7];按主要承重结构形式分类:桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、钢板梁式及牵索式四种[8,9];按受力原理分类:垂直吊杆式、斜拉式、刚性模板三种;按其抗倾覆平横方式分类:压重式、锚固式和半压重半锚固式三种;按其走行方法分类:一次走行到位和两次走行到位两种;按其移动方式分类:滚动式、滑动式和组合式三种。
挂篮通常都有以下几个组成部分:承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。
承重结构是挂篮的主要受力构件,它承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量,并通过支点和锚固装置将荷裁传到已施工完成的梁身上[10]。
挂篮的走行系统可用轨道或四氟乙烯滑板,牵引动力一般用电动卷扬机,它包括前牵引装置和尾索保护装置。
为保证浇筑混凝土时挂篮有足够倾覆稳定性,往往在挂篮的尾部设置后锚固,一般通过埋在梁肋内的竖向预应力筋实现,当后锚能力不够时.也可采用尾部压重等措施。
挂篮的主要功能是支撑模板,承受新浇混凝土重量,由工作平台提供张拧、灌浆的场地,调整标高。
因此挂篮不仅要求有足够的强度保证,还要有足够的刚度及稳定性,自重轻,移动灵活,便于调整标高等[11,12]。
几种主要常用挂篮的结构形式如图1.1至1.4示。
图 1.1三角式挂篮1.2.2挂篮结构的主要特点按主要承重结构形式分析挂篮结构的主要特点a. 平行桁架式挂篮。
平行桁架式挂篮的上部结构外形一般为一等高度桁梁,其受力特点是:底模平台及侧模架所承重均由前后吊杆垂直传至桁梁节点和箱梁底板上,故又称吊篮式结构,桁架在梁顶用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题,桁架本身为受弯结构[13]。
b. 平弦无平衡重挂篮。
平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上,取消压重,在主桁上部增设前后上横桁,根据需要,其可沿主桁纵向滑移,并在主桁横移时吊住底模平台及侧模支架[14]。
由于挂篮底部荷重作用在主桁架上的力臂减小,大大减小了倾覆力矩,故不需平衡压重.其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固于主梁项板上。
c. 菱形挂篮。
菱形挂篮可以认为是在平行桁架式技篮的基础上简化而来,其上部结构为菱形,前部伸出两伸臂小粱,作为挂篮底模平台和侧模前移的图1.4斜拉式挂篮图 1.3拱形挂篮滑道,其菱形结构后端锚固于箱梁底板上,无平衡压重,而且结构简单,故自重大大减轻,是近年来常用的挂篮形式。
d. 三角形挂篮。
三角形挂篮也是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来,它与菱形技篮均属于垂直吊杆式,主要区别在于主桁架的形状,其承重结构为三角形,其它组成类似于菱形挂篮,属于全锚式挂篮,自重轻。
e. 弓弦式拄篮。
弓弦式桁架(又称曲核桁架式)挂篮主格外形似弓形,故也可认是从平行桁架式挂篮演变而来,除具有桁高随弯矩大小变化外,还可在安装对施加预应力以消除非弹性变形故也可取消平衡重,所以—船重量较轻;f. 滑动斜拉式挂篮。