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挂蓝设计图及计算书

挂篮设计图及计算书

一、挂篮的组成结构

XXX大桥连续梁所用挂篮是自行设计制造的三角形挂篮,重80.5t(设计不超过110t)。挂篮主要由主桁系、横梁系、悬吊系、行走系、模板系等组成。如图一、图二所示:

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图一挂篮托架正面图

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图二挂篮托架侧面图

1、主桁系

主桁系是挂篮的主要受力结构,由两个三角形桁架组成,桁架各杆件是材料为[30b+[22+[10槽钢各两根,杆件间结点采用螺栓联接,两桁架之间由顶横梁和∟125×125×10mm角钢等杆件联接成空间门架,主桁后以Φ32mm精轧螺纹钢通过连接器、轧丝锚具等锚在梁体竖向预应力筋上,主架前部安装前上横梁,与悬吊系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重量,以实现悬臂灌注浇筑施工。

2、横梁系

横梁系由前上横梁、前下横梁及底模纵梁等组成,前上横梁固定在主桁架上,底模纵梁悬吊在侧模纵梁上,前下横梁通过悬吊系吊

于前上横梁上,后下横梁由双头螺杆锚在已形成梁段的底板上。前下横梁和底模纵梁共同承托底模及梁段钢筋混凝土的重量。

3、悬吊系

悬吊系是挂篮的升降系统,位于挂篮的前部,其作用是悬吊和升降底模、侧模、内模及工作平台等,以适应悬臂梁段高度的变化。系统由吊带、吊带座、千斤顶、手拉葫芦等组成,吊带均由16mm钢板和钢销组合而成,前吊带下端与底模平台前下横梁销接,上端支撑于前上横梁,前上横梁上设2个LQ30型手动千斤顶及扁担梁调节高度,以实现底模及工作平台的升降。另外悬吊系还将控制内模、侧模的前移和升降。

4、行走系

行走系是挂篮前后位移的主要装置,包括轨道、前支座、反扣轮和牵引设备。挂篮走行时前支座在轨道顶面滑行,联结后节点的反扣轮扣在工字钢翼缘走行。挂篮的行走靠2个100KN的手拉葫芦牵引挂篮前移,并带动底模平台和外侧模一同前移就位。挂篮移动过程中的倾覆力由反扣轮传到轨道再传到箱梁竖向预应力筋上。

5、模板系

模板系由底模、侧模、端模等组成。

底模:底模由底模架和底模板组成。底模纵梁由槽钢组焊而成,底模板由轻型槽钢和钢板焊成,底模架前端连有角钢,组成操作平台。

侧模:为桁架式整体钢模,由型钢焊成的侧模架和其上铺焊钢板组成。侧模由侧模纵梁承托,侧模纵梁前部通过悬吊系吊在前上横

梁上。后端通过吊杆悬吊在浇好的箱梁顶板上,后吊杆与走行梁间设有后吊架,后吊架上装有滚动轴承,挂篮行走时,外侧模走行梁与外侧模一起沿后吊架滑行。

内模:由开启式内模架和在其上铺设的自制组合钢模组成,内模架以型钢加工而成,下设滑套,可以沿内模纵梁滑动,内模纵梁为I20工字钢,其后部锚在已形成的梁段顶板上,前端通过悬吊系吊在前上横梁上。内模架以箱梁上倒角上部为轴,中部、下部以型钢对撑。内模的前移在下一梁段的底板,腹板钢筋、预应力管道、预埋件等安装完成后进行。

端模:为高密度板,以10×5cm方木为加劲带,为一次性使用。为改善混凝土的外观质量,提高梁段接缝的平整度,在所有模板间接缝处均粘贴2mm厚的双面胶条(宽5cm以上),以使模板接缝严密不漏浆。

另外为保证安全施工,操作方便,每套挂篮设5个工作平台,前上横梁设吊带长度调整平台1个,前下横梁,待灌梁段前设1个工作平台,底模纵梁下设后锚工作平台1个,两端设张拉工作平台2个。工作平台上安装扶手、栏杆及防护网。

二、挂篮的应力计算

1、浇筑挂篮杆件内力计算(以最不利荷载4.5m段为例)

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不利荷载组合选取:本桥有三种现浇段,3.0m,3.5m,4.5m。

3m工况时最不利截面为2#梁段(1#、0#梁段采用托架现浇,不用挂篮)

砼产生弯矩:M B=77×2.6×(3/2)=300.3t.m

3.5m工况时最不利截面为9#梁段

砼产生弯矩:M B=70×2.6×(3.5/2)=318.5t.m

4.5m工况时最不利截面为14#梁段

砼产生弯矩:M B=73×2.6×(4.5/2)=427.05t.m

综上所述,根据对悬臂梁各节段混凝土重量对挂篮前吊点作用力的计算结果,14#段对挂篮前吊点作用力最大。

14#段长4.5m,混凝土73m3,重189.8t ,挂篮(悬出部分)自重

40t,按合计重量229.8t计算。挂篮桁架两榀,每榀承重114.9t。

(1)计算杆件强度的前吊点荷载(计算单位为t)

∑M B=0

y D=114.9×(4500/2+400)/5100=59.70(t)

(2)计算杆件刚度的前吊点荷载(计算单位为t)

∑M B=0

y D=94.9×(4500/2+400)/5100=49.31(t)

(3)计算强度的杆件轴力(如图)

N AB=59.70×(-2)=-119.40 (t)

N AC=59.70×1.831=109.31 (t)

N AD=59.70×1.831=109.31 (t)

N BD=59.70×(-1.533)=-91.52(t)

N CB=59.70×(-1.533)=-91.52(t)

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2、材料参数

材料许用应力

Q235:[σ]=1.7t/cm2

45# : [τ]jy =2.4t/cm2

[τ]=1.3t/cm2

3、构件参数

杆件用组合截面,材料为[30b+[22+[10槽钢各两根,销孔用30mm 钢板加强。杆件截面积189.14cm2。

销轴采用45#钢,直径为υ100mm。

销轴截面积:1/4×3.14×1002=7850mm2=78.5cm2,受力形式为双面受剪。

4、浇筑4.5m段挂篮杆件应力计算(计算单位为t、cm)

σAB=119.40/189.14=0.631 (t/cm2)<[σ]=1.7t/cm2-------安全σAC=109.31/189.14=0.578(t/cm2)<[σ]=1.7t/cm2-------安全σAD=109.31/189.14=0.578(t/cm2)<[σ]=1.7t/cm2-------安全σBD=91.52/189.14=0.484(t/cm2)<[σ]=1.7t/cm2-------安全

σCB=91.52/189.14=0.484(t/cm2)<[σ]=1.7t/cm2-------安全

销轴(A节点、剪)

τ=119.4/78.5/2=0.761(t/cm2) <[τ]=1.3t/cm2-----安全

销轴(A节点、挤压)

τjy=119.4/60=1.99(t/cm2) <[τ]jy=2.4t/cm2-------安全

5、主桁前吊点位移计算(计算单位为t、cm)

按虚功原理方法对主桁前吊点位移计算,计算式是:

△k=ΣN N P L/EA

计算结果见计算表:

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根据以前多次对挂篮三角形计算结果、对拉试验、使用实测下挠值的对比,实际下挠值是计算结果的3倍。由此推断出该悬灌段主桁吊点下挠值为29.1mm,最终结果应以对拉试验为准。预留标高时还要加上前吊杆和后锚杆的伸长值。

三、安装挂篮

在墩顶的1#梁段纵向钢绞线张拉完成后,将箱梁顶面清理干净,即可开始按以下步骤安装挂篮。

1、将挂篮各构件运至墩下,按设计图组装主三角架、工作平台等,做好吊装准备工作。

2、测量放样,铺放垫枕,垫枕顶面标高要一致,安装滑轨并将之锚固在竖向、预应力筋上。

3、吊装挂篮的主桁架,到位后支撑稳固,将后部锚固在梁体的竖向预应力筋上。同时联接其它杆件。

4、安装横梁系及悬吊系等。

5、安装2#段底模、侧模,并将之与悬吊系统联接在一起,同时安装工作平台。

6、校正、加固底模、侧模。

7、挂篮安装完毕进行加载预压测试。预压的目的主要是:检测挂篮的安全可靠性,检测出挂篮的弹性变形和非弹性变形,为悬臂现浇施工时的线形变化提供数据。在挂篮预压前用全站仪对观测点的标高测出准确数据。

8、加载重量等于最大梁段混凝土重量的1.1倍、挂篮预压采用液

压千斤顶加载,挂篮预压采用每10t为一级分级加载,对每一级加载观测出数据,在挂篮加载期间,对挂篮的变形进行定期观测,每隔24小时观测一次,对其变形值画出线形回归图,以此来确定预压的时间,对于理论值和实测变形值相差较大的点分析其原因,保证挂篮的使用安全。

9、预压期结束后按10t一级再分级卸载,用全站仪对每一级卸载观测出数据,用该数据和初始测量出的数据计算出挂篮的弹性变形和非弹性变形,以此作为调节挂篮标高的依据。