土木工程毕业设计（论文）桥梁施工临时结构设计（含图纸和建模）

1、设计设计 cadcad 图纸及全套建模，联系图纸及全套建模，联系 qq153893706qq153893706 桥梁施工临时结构设计 temporary structural design for bridge construction 2010 届 土木工程 学院 专 业 土木工程 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2010 年 6 月 6 日 毕业设计成绩单毕业设计成绩单 学生姓名学号 20060387 班级土 0601-11专业土木工程 毕业设计题目桥梁施工临时结构设计 指导教师姓名王国安 指导教师职称讲师 评 定 成 绩 指导教师 得分 评阅人得分 答辩小 组组长 得分 成绩： 院

2、长(主任) 签字： 年 月 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 题目桥梁施工临时结构设计 学生姓名学号 20060387 班级土 0601-11 专业土木工程 承担指导任务单位土木工程学院 导师 姓名 王国安 导师 职称 讲师 一、设计内容 运用有限元软件结合手工计算，对挂篮进行设计计算并绘制施工详图。 1. 熟悉悬臂施工和挂篮的类型、特点 2. 熟悉有限元软件并对菱形挂篮进行建模 3. 对挂篮进计计算 4. 数据处理、相关的手算 5. 绘图、成文 二、基本要求 熟练掌握挂篮的设计过程，能够比较熟练的应用有限元软件对菱形挂篮进行模型建立、结 构计算和数据的分析处理。完成 1 万字以上的设计说明书

3、一份，绘制不少于 5 张 a3 图纸(包含 手工绘图)，翻译与桥梁相关的外文文献不少于 3000 汉字。 三、技术指标 采用菱形挂篮。 四、参考文献 1. 桥梁工程 王序森，唐寰澄编著 中国铁道出版社 1995.12 2. 桥梁悬臂施工与设计 雷俊卿主编 人民交通出版社 2000.05 3. 桥梁施工临时结构设计 陈伟，李明主编 中国铁道出版社 2002 4. 桥梁施工及组织管理 黄绳武主编 人民交通出版社 1993.03 5. 桥梁悬臂施工与设计 雷俊卿主编 人民交通出版社 2000.05 五、进度计划 第 1-2 周：收集参考文献，阅读参考文献，并进行英文翻译，写出开题报告，熟悉有限元 计

4、算软件。 第 3-6 周：菱形挂篮主桁架的设计计算 第 7-10 周：其他细部结构的设计计算 第 11-13 周：绘图、整理、答辩 教研室主任签字时间 年 月 日 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题目桥梁施工临时结构设计 学生姓名学号 20060387 班级土 0601-11专业土木工程 一、设计背景和应用现状 1纵观人类历史和社会的发展，土木工程行业的发展是社会进步的一个标志之一。桥 梁建设的发展是土木行业发展的一个重要表现，但其施工的技术和质量关乎桥梁建设的经 济性和安全性，因此桥梁施工临时结构的设计在施工中得到了重视并且其设计方法和手段 得到了很大的提高。 2目前，桥梁的施工方法和手段

5、在不断的发展和创新。其中，比较常用的桥梁上部结 构施工方法总体上分为现场浇筑法和预制安装法。具体又分为：固定支架就地浇筑法；悬 臂施工法；转体施工法；顶推施工法；逐孔施工法；横移施工法；提升与浮运施工法。各 种施工方法都有其优缺点，但在其他方法不能满足或耗费太大是，首选悬臂施工法并且在 国内外许多大桥中都有成功的范例。悬臂施工中最常用的临时结构一般为挂蓝施工，如黄 河大桥的挂蓝施工，南京赛虹桥的挂蓝施工等。挂蓝的结构类型有三角形，菱形，弓线形， 斜线形等，但菱形挂蓝有其独特的优点，在此只研究菱形挂蓝。 二、设计进行的主要工作与任务 1 熟悉悬臂施工和挂蓝的类型和特点； 2 熟悉有限元软件并对挂

6、蓝进行建模； 3 对挂蓝进行计算； 4 数据处理、相关的手算； 5 绘图、成文。 三、设计所采用的方法和手段 1 采用菱形挂蓝； 2 运用有限元理论对挂蓝进行计算与分析； 3 大部分采用手算并与软件建模分析进行复核； 四、设计要达到的预期结果和目的 1 掌握桥梁施工临时结构设计及菱形挂蓝设计的总过程和方法； 2 掌握信息收集和外文翻译的相关能力； 3 希望对所学知识和技能有一个全面的提高。 指导教师签字时 间 年 月 日 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题目桥梁施工临时结构设计 学生姓名学号 20060387 班级土 0601-11专业土木工程 五、设计要达到的预期结果和目的 1.掌握桥梁施

7、工临时结构设计及菱形挂蓝设计的总过程和方法； 2.掌握桥梁施工临时结构设计及菱形挂蓝设计的总过程和方法； 3.掌握信息收集和外文翻译的相关能力； 4.希望对所学知识和技能有一个全面的提高。 六、进度计划 第 1-2 周：收集参考文献，阅读参考文献，并进行英文翻译，写出开题报告，熟 悉有限元计算软件； 第 3-6 周：挂篮的设计计算以及施工工艺； 第 7-10 周：挂篮的建模计算及检算； 第 11-13 周：绘图、整理、答辩。 指导教师签字时 间 年 月 日 摘 要 随着桥梁建设的快速发展，桥梁施工的技术得到很大提高。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

8、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。 首先，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 abstract along with the bridge constructio

9、ns fast development, the bridge constructions technology has the very big enhancement. the 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

10、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. first, carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison expla

11、nation 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 baskets design and to examine calculated. the primary coverage hangs baskets template system, the main spar syste

12、m, the suspenders and the anchor system including the diamond and loses shape systems 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 t

13、o calculate that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad. key word: the bracket construction diamond hangs the basket design and computation 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 桥梁挂篮施工历史回顾.1 1.2 桥梁挂篮施工种类与特点.2 1.2.1 挂篮分类及组成.2 1.2.2 挂篮结构的主要特点.5 1.3 挂篮施工的发展方向.6 1.4 此

14、设计所选方案和说明.7 第 2 章 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.9 2.2.2 结构检算.9 第 3 章 挂篮模板系统设计与计算.11 3.1 底模系统.11 3.1.1 荷载分析.11 3.1.2 底模设计与检算.11 3.2 侧模系统设计与检算.25 3.2.1 下部侧模设计与检算.25 3.2.2 上部侧模设计与检算.32 3.3 内膜系统设计与检算.37 3.3.1 内竖向模板设计与检算.37 3.3.2 内膜顶模设计与检算.37 3.3.3 内模顶模支架设计与检算.38 3.3.4

15、结论.42 3.4 滑梁设计与计算.42 3.4.1 外模滑梁设计和验算.42 3.4.2 内滑梁的设计与检算.45 3.5 分配梁设计与检算.45 3.5.1 分配梁截面选择.45 3.5.2 分配梁建模与检算.45 3.5.4 结论.45 第 4 章 菱形挂篮主桁系统设计与计算.49 4.1 挂篮主桁结构基本尺寸拟定.49 4.1.1 拟定主桁的基本尺寸.49 4.1.2 拟定主桁的截面尺寸.49 4.1.3 简化计算模型.49 4.1.4 单片主桁节点和杆件单元编号.49 4.2 主桁前横梁设计与检算.50 4.2.1 前横梁尺寸和截面拟定.50 4.2.2 前横梁的建模计算.51 4.

16、3 主桁检算（手算）.54 4.3.1 主桁模型的受力简化.54 4.3.2 计算各杆件长度.55 4.3.3 计算单片的主桁杆件内力.55 4.3.4 主桁的各杆件检算.56 4.4 主桁建模检算.58 4.4.1 主桁的建模.58 4.4.2 建模求内力和变形以及应力.58 4.4.3 结论.58 第 5 章 挂篮悬吊锚固系统设计.61 5.1 锚固系统.61 5.1.1 主桁后锚.61 5.1.2 其他锚固.61 5.2 悬吊系统.61 第 6 章 结束语.62 参考文献.63 致 谢.64 附录 a 外文翻译.65 附录 b 图纸.71 石家庄铁道大学毕业设计 1 第 1 章 绪论 1

17、.1 桥梁挂篮施工历史回顾 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。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。 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。 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

18、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。现将我国挂篮应用的部分实例和技术指标列于表 1-1。 表 1-1 国内部分桥梁挂篮表 桥名 最大跨度/ 最大段重 挂篮类型挂篮主要特点 挂篮重/ 平衡重 挂篮总重/ 梁段 广西柳州大 桥 124m/92t平行桁架式 万能杆件作主桁，4 号段开始悬灌 75.7t/30t 105.7t/92t =1.15 福建乌龙江 大桥 144m/132t平行桁架式万能杆件主桁90t/无 90t/120t =

19、0.75 武汉江汉二 桥 135m/132t平行桁架式 万能杆件作主桁，3 号段开始悬灌 201.4t/86t 287.4t/132t =2.18 湖南常德原 水大桥 120m/160t平行桁架式 万能杆件作主桁，1 号段开始悬灌 166t/无 166t/160t =1.04 广西红水河 铁路斜拉桥 96m/100t平行桁架式 前后上横桁吊挂底 模平台抗倾覆，3 号 段开始悬灌 77t/无 77t/100t =0.77 三门峡黄河 公路大桥 160m/187.7t 平弦无平衡 重式 三角桁架，2 号段开 始悬灌 98t/无 98t/187.7t =0.54 石家庄铁道大学毕业设计 2 续表 1

20、-1 桥名 最大跨度/ 最大段重 挂篮类型挂篮主要特点 挂篮重/ 平衡重 挂篮总重/ 梁段 重庆长江北 大桥 /144t 三角型组合 梁式 三角桁架73.2t/40t 113.2t/144t =0.79 钱塘江二桥 （公路） 80m/190t 三角型组合 梁式 三角桁架，2 号段开 始悬灌 190t/160t =1.19 湖北沙洋汉 江桥 111m/100t 三角型组合 梁式 钢斜拉杆拉住底模 架，2 号段开始悬灌 56t/50t 106t/100t =1.06 湖南珠海湘 江大桥 90m/101t滑动斜拉式 钢斜拉杆拉住底模 架，1 号段开始悬灌 46.2t/无 31.5t/101t =0.

21、31 湖北襄樊汉 江长虹大桥 100m/104.6t滑动斜拉式 钢斜拉杆拉住底模 架，1 号段开始悬灌 32.4t/无 32.4t/104.6t =0.31 江苏南京草 场门大桥 60m/87t弓弦式 菱形型钢桁架，2 号 段开始悬灌 43.6t/无 43.6t/87t =0.50 京九铁路泰 和赣江特大 桥 80m/140t菱形 万能杆件为主的曲 弦桁架，1 号段开始 悬灌 46.8t/无 46.8t/140t =0.331 虎门大桥辅 航道桥 270m/240.5t弓弦式 万能杆件为主的曲 弦桁架，1 号段开始 悬灌 88.7t/无 88.7t/240.5t =0.37 义乌经发大 桥 8

22、2m/134t菱形 菱形型钢桁架，2 号 段开始悬灌 42.6t/无 42.6t/134t =0.318 吴忠黄河大 桥 90m/140t菱形 菱形型钢桁架，2 号 段开始悬灌 63.8t/无 63.8t/140t =0.45 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： (1)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； 石家庄铁道大学毕业设计 3 (2)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

23、索式四种； (3)按受力原理分类：垂直吊杆式、斜拉式、刚性模板三种； (4)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； (5)按其走行方法分类：一次走行到位和两次走行到位两种； (6)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。 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，

24、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。 几种主要常用挂篮的结构形式如图 1-1 至 1-6 所示。 1-1 平行桁架式挂篮 图 1-1 平行靖架式挂篮 石家庄铁道大学毕业设计 4 图 1-2 平弦无平衡重挂篮 图 1-3 三角型组合粱式挂篮 图 1-4 弓弦式挂篮 石家庄铁道大学毕业设计 5 图 1-5 滑动斜拉式挂篮 图 1-6 菱形桁

25、架式挂篮 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 (1)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。 (2)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。由于挂篮底部荷重作用在主桁架上的力臂减小，大 石家庄铁道大学毕业设计 6 大减小了倾覆力矩，故

26、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。 (3)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。 (4)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。 (5)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

27、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； (6)滑动斜拉式挂篮。滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大的突破，其上部采 用斜拉体系代替梁式结构的受力，而由此引起的水平分力，通过上下限位装置(或称 水平制动装置)承受主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍 吊挂或锚固于箱梁底板之上。 (7)预应力斜拉式挂篮。预应力斜拉式挂篮的最大特点是利用梁体内腹板的预应 力筋拉住模板从而使得挂篮结构简化，重量变轻。 (8)三角型组合梁挂篮。三角型组合梁挂篮是在平行桁架式挂篮的基础之上，将 受弯桁架改为三角行组合梁结构。由于其

28、斜拉杆的拉力作用，大大降低了主梁的弯 矩。从而使主梁能采用单构件实体型期。由于挂篮部结构轻盈除尾部锚固外。还 需较大配重。其底模平台及侧模支架等的承重传力与平行桁架式挂篮基本相同。 (9)自承式挂篮。自承式挂篮分为两种，一种是模板支承在整体桁架上，桁架用 销子和预应力筋挂在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土时主梁和走行桁架移至一边， 挂篮前行时再按上。吊着空载的模板系统前移。另一种是将侧模制成能承受巨大压 力的刚性模板，通过梁上的水平及竖向预应力筋拉住模板来承受混凝土重，走行方 法与前者相同，由临时吊车悬吊着模板系统前移到下一梁段。这种方法对跨度不很 大的等高度箱梁较为适宜。 (10)牵索式挂篮。

29、在斜拉桥的施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮，其承重结构不 再支承在己灌筑梁段顶面，而是悬挂于己成梁段的下面，通过牵索系统将挂篮前端 的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上，这是它的最大特点。 1.3 挂篮施工的发展方向 石家庄铁道大学毕业设计 7 (1)挂篮设备应系列化、规格化 挂篮作为 pc 连续梁(或则构)悬管理筑的一种常用设备，应用已很普遍；而日前 国内的并篮种类虽不少，但适应不同跨度和梁宽的系列化、规格化产品尚不多见， 多数施工单位都是对不同跨度和梁贸使用一种挂篮仅对其某些杆件的市置作些调 整，往往会田大马拉小车影响作仆效率 c 产生这种现象的原因除产品开发滞后外， 还有拧篮在具体一个施工单位的

30、利用率问题，为此建议成立挂篮系列产品租赁公司， 以便解决产品系列化、规格化和利用率的矛盾。此外，挂篮设计还应考虑 rj 梁悬灌 段灌筑的连续性，附设一些保证全天候作业的设施，供施工单位根据不同的需要选 用。 (2)挂篮制作的工厂化 由于挂篮作业的安全性要求较高，一般来说，除一些可利用的常备式杆件外， 挂篮的主要受力部件特别是一些需作特殊处理的杆件，宜由具有一定资质的厂家 加工制作，并需作严格的检测，以绝对保证高空作业的安全。 (3)挂篮施工作业的标准化和规范化 目前，我国桥梁施工规范对挂篮的作业做了一些规定，但尚不够充分和完善； 而国内出现的几起挂篮施工事故大多由于操作不当所致，建议在修订桥梁

31、施工规范 时对主要拧篮的操作要求予以进一步的补充和明确。 (4)挂篮设计形式的新动向 针对一般挂篮梁上结构占用悬灌作业场地的矛盾，国外有人设想将挂篮用箱 梁的纵向预府力筋预张拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁顶设专门为滑移挂篮而 用的结构，待完成滑移作业后将这部分结构后移，腾出作业场地。对此有必要作进 一步的探讨与研究 针对弯梁桥，国内有关单位已研制出一种斜拉组合式挂篮，这种弯梁施工用 挂篮既能纵向走形，又可横向转动，其组合位移便形成了沿桥梁的曲线走形。挂篮 前移时，是用锚固于梁顶的上横梁维持大梁稳定的，挂篮转动是靠顶推挂篮后端实 现的。这种挂篮的出现，为弯桥的悬灌开辟了一条新的路径。 1.4

32、此设计所选方案和说明 根据以上论述和具体的施工条件，此设计确定选菱形为主桁结构的挂篮进行实 际施工和设计。其中的计算方法和分析原理桥梁临时结构设计相应的标准和规范， 大部分采用手算并与用有限元软件进行建模分析计算的结果相比较和复合。 石家庄铁道大学毕业设计 8 有限元分析的方法是一种结构设计进行电算的有效和适用的方法，与之相关的 软件有许多，如 ansys 软件，midas 软件等。此挂篮的设计主要用 midas 软件进行建 模与分析计算。 石家庄铁道大学毕业设计 9 第 2 章 挂篮设计资料与计算原理及内容 2.1 菱形挂篮的设计资料 临时结构的设计一般都要根据具体项目的设计资料和施工现场的

33、条件来确定一 种较为优化的施工方案。此设计为公路桥梁悬臂施工的临时结构设计，根据施工条 件优选菱形挂篮作进行悬臂施工。图纸截面资料如图 2-1 所示。 图 2-1 桥梁截面图 根据图纸和相关资料可知此挂篮的功能需满足以下要求： 需完成施工梁段为 3m、3.5m、4m； 需完成施工梁段的梁高为 0.66m 至 0.35m，腹板厚为 0.8m 至 0.5m； 需完成施工的桥面宽为 11.46m； 需要有一定的施工空间，以便施工； 有足够的强度，刚度和稳定安全系数，达到相应规范要求。 2.2 挂篮的结构设计原理和检算内容 石家庄铁道大学毕业设计 10 2.2.1 结构设计 结构设计主要包括设计依据、

34、主要技术指标和其他要求。具体如下： 设计依据 桥梁施工图设计文件； 现行钢结构设计、施工技术规范； 现行铁路（公路）桥涵设计、施工技术规范； 现行钢结构施工及验收规范； 梁段细部情况。 挂篮的主要技术指标 可灌梁段的最大重量:根据桥梁设计文件确定； 可灌梁段最大长达:根据桥梁设计文件确定； 梁高变化范围:根据桥梁设计文件确定； 挂篮自重：一般最大梁重的 0.350.45； 主桁最大变形:20mm； 抗倾覆稳定系数:走行时大于 2.0;浇注混凝土时大于 2.0； 主桁前节点离梁段端面距离0.5m； 主桁杆件安全系数:大于 1.2； 挂篮走行方式:分次或一次走行完成。 菱形挂篮设计的其他说明 菱形

35、挂篮主桁系统主要由菱形主桁结构，横向联接系和前横联组成。菱形主桁 架一般由型钢或钢板焊接成箱型结构，杆端采用节点板栓接，也可以焊接，主桁的 前端点一般放置前横梁。菱形主桁架立柱和后斜杆之间应可设置一道横向联接系， 保证整个挂篮悬灌时柱桁架受力均匀，以及挂篮走行时的稳定性和一致性。 2.2.2 结构检算 结构检算的内容主要包括结构检算依据、荷载组合和结构简化计算图示等。具 体说明见下： 结构检算的依据 浇筑混凝土时的冲击系数:1.2。 空载走行式的冲击系数:1.3。 挂篮总重控制在设计范围内，允许最大变形（包括吊带变形的总和） 20mm。 石家庄铁道大学毕业设计 11 自锚系统的安全系数:2.0

36、。 浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数:2.0。 荷载组合 荷载组合。混凝土自重+动力冲击荷载+挂篮自重+人群和施工机具荷载 （计算强度） 。 荷载组合。混凝土自重+挂篮自重+人群和施工机具荷载（计算刚度） 。 挂篮自重+冲击附加荷载+风载（计算走行） 。 挂篮检算的结构受力简化和传力过程 根据梁段的细部情况，梁截面可分为底板、腹板、顶板和翼板进行荷载计算， 底板和腹板荷载由底模系统承担，顶板荷载由内膜系统承担，翼板荷载由外膜系统 承担，通过前后吊杆吊带传递到前上横梁和已浇梁段上。各个部分传递到前上横梁 的所有荷载都传递到主桁架上。主桁架再通过前支点和后锚点把力传递到已浇梁段 顶板。悬吊系

37、统部分在整个挂篮受力中起到力系转换的作用。挂篮传力过程示意图 如图 2-2 所示。 图 2-2 挂篮传力过程示意图 挂篮结构计算可以整体建模计算，也可以分部建模计算，此设计采用分部建模 计算和小部分采用手算与之进行复核。本设计除面板的检算采用建筑施工计算手 册（第二版） （江正荣编著）上的大模板设计规范外，其他设计的检算采用桥梁 工程 （中铁二局股份有限公司 2009 年编著 ）的相应规范。 底模系统 后吊杆前吊杆 待浇梁段 腹板混凝 土 待浇梁段 底板混凝 土 待浇梁段顶板 混凝土 待浇梁段 翼板混凝 土 内外模系统 主桁前 横梁 后吊杆 主桁系统 已浇梁 段底板 前吊杆 后锚点前支点 已浇

38、梁 段顶板 石家庄铁道大学毕业设计 12 第 3 章 挂篮模板系统设计与计算 3.1 底模系统 3.1.1 荷载分析 为了方便计算，把混凝土的自重进行分块划分并计算相应部分荷载。分块如图 3-1 所示。 图 3-1 箱梁荷载分布图 取单位长 1m 计算其相应面积均布荷载，梁段为预应力钢筋混凝土，所以混凝土 容重取,每块荷载计算如下： 3.1.2 底模设计与检算 底模受力荷载计算 3 =26kn/m 2 v1 0.20.421 268.073kn/m 2 qh v4 0.680.380.90.382.6 26 61.6 qh 2 v3 260.6617.160kn/mqh 2 11.475kn/

39、m 石家庄铁道大学毕业设计 13 考虑增大系数 1.2，底模承受 v2 和 v3 荷载，因此底模两边承受的荷载较中部 大，现分别计算如下： 2 12 1.21.2 181.298217.558kn/m v qq 2 23 1.21.2 17.16020.592kn/m v qq 拟定模板规格和尺寸 采用厚度为 5mm 的钢组合模板，模板加劲肋采用 8#槽钢，根据施工梁段最大 长和横向宽度，取底模纵向长为 4200mm,横向宽为 6000mm根据模板大小，现初 步拟定间距为:中部纵向间距 420mm,中部横向间距最大为 320mm。边部纵向间距 210mm 边部横向间距 180mm. 钢模板面板

40、检算 底模边部的面板的检算 底模边部的面板的检算以最不利情况下的三面固定，一面简支进行检算，面板 示意图如下图 3-2 所示。 图 3-2 底模边部模板面板示意图 采用大模板计算法，计算长宽比，即， 根据此长宽比值由建筑施工计算手册的附录（附表 2-19）查表 q=0.217 n/mm2 180mm 180 0.857 210 x y l l 0.0693 , o x mk 0.0567 o y mk 石家庄铁道大学毕业设计 14 强度检算： 取 1mm 宽面板条作为计算单元，荷载 q 为： 0.217610.2176n/mmq 求支座弯矩： 022 . .0.07500.2176 180-4

41、88.58n mm o x m xx mkql 022 . .0.07500.2176210-544.10n mm o y m yy mkql 面板的载面系数： 223 11 1 54.17mm 66 wbh 弯曲应力为： max max 544.10 130.48mpa 4.17 m w 求跨中弯矩： 22 . .0.0138 0.2176 18097.29n mmmx xx mkql 22 . .0.0289 0.2176 210277.33n mmmy yy mkql 钢板的泊松比 u=0.3，故需换算为： ( ) 97.290.3 277.33180.49n mm v xy x mmu

42、m ( ) 277.330.3 97.29306.52n mm v yx y mmum 其弯曲应力为： max max 306.52 73.56mpa181mpa 4.17 m w 故面板强度满足要求。 刚度验算： 353 6 22 2.1 105 2.4 10 n mm 12(1 0.3 )12(1) o eh b u 0.00196fk 0.0138, x mk0.0289, y mk 石家庄铁道大学毕业设计 15 0 44 0.2176 180 0.001960.186 mm max5 2.4 10 f ql wk b 0.18611 180968500 w l 故刚度满足要求。 底模中

43、部的面板的检算以最不利情况下的三面固定，一面简支进行检算，面 板示意图如图-3 所示。 图 3-3 底模边部模板面板示意图 采用大模板计算法，计算长宽比，即 根据长宽比，由建筑施工计算手册的附录（附表 2-19）查表，得 强度检算： 取 1mm 宽面板条作为计算单元，荷载 q 为： 0.0206 10.0206n/mmq q=0.0206n /mm2 320mm 320 0.762 400 x y l l 0.0750 , o x mk0.0572, o y mk 0.0209, y mk 0.0331, x mk 0.00219 f k 。 石家庄铁道大学毕业设计 16 求支座弯矩： 022

44、 . .0.0750 0.0206 320158.21n mm o x m xx mkql 022 . .0.0750 0.0206 210207.86n mm o y m yy mkql 面板的载面系数： 223 11 1 54.17mm 66 wbh 弯曲应力为： max max 207.86 49.89mpa 4.17 m w 求跨中弯矩： 22 . .0.0331 0.0206 32069.82n mmmx xx mkql 22 . .0.0209 0.206 42075.95n mmmy yy mkql 钢板的泊松比 u=0.3，故需换算为： ( ) 69.820.3 75.9592

45、.61n mm v xy x mmum ( ) 75.950.3 69.8296.89n mm v yx y mmum 其弯曲应力为： max max 96.89 23.25mpa181mpa 4.17 m w 故面板强度满足要求。 刚度验算： 353 6 22 2.1 105 2.4 10 n mm 12(1 0.3 )12(1) o eh b u 44 max 5 0.206 320 0.002190.197 mm 2.4 10 f o ql wk b 0.19711 3201624500 w l 故刚度满足要求。 综上所述，初步拟定满足要求，并有较大富足，具体布置见图纸。 石家庄铁道大学

46、毕业设计 17 底模纵梁设计计算 尺寸初步拟定 底模边部采用 hn4501509/14，型钢两边各焊接厚 8mm 的钢板，中部采用 采用相同型号的工字钢工 45015011.5，但不需要焊接钢板。初步布置如图 3-4 所示。 荷载计算 底模钢模板和加劲肋的重量计算： 2 3 9 4.27 68.05/100/ 4.2 60.390.886kn/m g q 2 1 1.21.2 0.886217.6218.7kn/m bg qqq 2 2 1.21.2 0.88620.621.7kn/m zg qqq 一根边梁的线荷载计算： 1 218.7 0.1532.8kn/m b q 一根中梁的线荷载计算

47、： 1 21.70.715.2kn/m z q 边梁检算 边梁的受力简化图示如图 3-5 所示。 图 3-5 边梁计算简图（力单位：kn） 利用 midas 建模计算其内力，挠度图、弯矩图和剪力图如图 3-63-8 所示。 图 3-4 底模纵梁布置图（单位:mm） 石家庄铁道大学毕业设计 18 图 3-6 边梁挠度图 图 3-7 边梁弯矩图 图 3-8 边梁剪力图 石家庄铁道大学毕业设计 19 由 midas 软件计算得， 最大弯矩： max 142.2kn mm 最大剪力： max 80.2knn 最大位移：7.4mm 支座反力： 12 70.1kn,80.2kn rr ff 边梁自重：。2

48、 3.46.8kng 截面特性计算如下: 面积：, 42 =1.475 10 mma x 轴惯性矩： 84 3.5623 10 mm x i h=450,， 8 63 x x 3.5623 10 1.6 10 mm /2450/2 i w h 63 s =150 14 218+2118 2+9105.5=1.0143 10 mm 强度检算： 弯曲正应力 max 33 max 6 114.2 1010 71.38mpa181mpa 1.6 10 m w 剪切应力 36 max max 8 80.2 101.0143 10 =9.13mpa181mpa 3.5623 1025 ns ib 强度满足

49、要求。 刚度检算： max 6000 7.4mm12mm 500500 l 刚度满足要求。 中梁检算 底模中梁受力图简化如图 3-9，其内力由 midas 建模计算，结果如图 3-103-13 所示。 石家庄铁道大学毕业设计 20 6000 8001000 图 3-9 底模中梁受力简化图（长度单位:mm,力单位：kn/m） 图 3-10 底模中梁荷载反力图 图 3-11 底模中梁自重+荷载反力图 石家庄铁道大学毕业设计 21 由 midas 软件计算得，最大弯矩,最大剪力, max 65.7kn mm max 35.3knn 最大位移，支座反力。边梁自重3.8mm 12 33.2kn,35.3

50、kn rr ff 。截面特性计算如下:2 2.44.8kng 面积,x 轴惯性矩 42 =1.024 10 mma 84 3.224 10 mm x i h=450mm, 8 63 x x 3.224 10 1.43 10 mm /2450/2 i w h 强度检算： /s =385mm x i 图 3-12 底模中梁弯矩图 图 3-13 底模中梁剪力图 石家庄铁道大学毕业设计 22 弯曲正应力 max 33 max 6 65.7 1010 45.9mpa181mpa 1.43 10 m w 剪切应力 3 max max 35.3 10 =7.9mpa181mpa 385 11.5 ns ib

51、 强度满足要求。 刚度检算： max 6000 3.8mm12mm 500500 l 刚度满足要求。 综上所述，底模纵向梁设计满足要求，具体尺寸见挂篮图纸。 (5)底模前端横梁设计与检算 按照经验，底模前端横梁试选为焊接箱型截面，尺寸初步拟定如下图 3-14 底模前横梁承受底模纵向梁传来的力，并将力传给吊带。底模两边需要一定的 空间来作为空间平台，先取两边各伸出 1.4m。又前面计算出的纵梁的支座反力作为 荷载施加于前横梁，工作平台采用木板平铺于工字钢梁上，工字钢支撑于前后横梁 上，其作用于横梁的力近似等于 4.51.4=6.3 kn。所以底模前横梁的受力计算简化 如下图 3-15 所示。 图

52、 3-14 底模前横梁截面图（单位:mm） 石家庄铁道大学毕业设计 23 图 3-15 底模前横梁受力简图（力单位：kn） 图 3-16 底模前横梁反力 图 图 3-17 底模前横梁自重反力图 石家庄铁道大学毕业设计 24 图 3-18 底模前横梁弯矩图 图 3-19 底模前横梁剪力图 石家庄铁道大学毕业设计 25 由 midas 软件建模计算得，结果图如图 3-163-20 所示。 最大弯矩: max 87.5kn mm 最大剪力： max 401.2knn 悬臂最大位移：3.7mm 腹板处最大位移：0.26mm 支座反力： 12 492.6kn,171.3kn rr ff 横梁自重：。2

53、4.32 3.631.6kng 截面特性计算如下: 面积,x 轴惯性矩 42 =2.1408 10 mma 84 7.7775 10 mm x i h=500, 8 63 x x 7.7775 10 3.11 10 mm /2500/2 i w h 63 230 22 2422 12 226 226/21.84 10 mms 强度检算： 弯曲正应力 max 33 max 6 87.5 1010 28.2mpa181mpa 3.11 10 m w 剪切应力 36 max max 8 401.2 101.84 10 =39.56mpa181mpa 7.7775 1024 ns ib 图 3-20

54、底模横梁位移图 石家庄铁道大学毕业设计 26 强度满足要求。 刚度检算： max 1500 0.26mm3mm 500500 l 刚度满足要求。 综上所述，初步拟定横梁截面和尺寸满足要求。 3.2 侧模系统设计与检算 3.2.1 下部侧模设计与检算 考虑梁段高度的变化，将侧模分为上下两块钢模板组成，以便完成变高度施工。 上部模板包括翼缘部分的斜模板，并用斜支架支撑翼缘模板。先对下部模板进行设 计检算。 (1)荷载计算 振动产生的荷载（水平方向）: 2 4.0kn/m 混凝土对模板产生的侧压力计算： 梁段最大梁高 6.793m，采用坍落度为 30mm,混凝土浇注速度。2.5m/hv 取 f1,f

55、2中最小值，即 2 f=45.221kn/m 总设计值： 2 45.221 1.24 1.459.865 kn/m qd p 2 45.221 1.254.265 kn/m gd p (2)侧模面板设计检算 侧模同样采用 6mm 厚的组合钢板，选用 8#槽钢作为加劲肋，外加纵向肋为 14# ，大竖肋选用 20#槽钢，钢板加劲肋的间距为:420mm420mm。 采用大模板计算法，计算长宽比，即，根据此比值由建筑施工 420 1 420 x y l l 计算手册的附录（附表 2-19）查表 ， 0.0600 o x mk 0.0227 x mk 1 2 1012 2 0.22 200 0.22 2

56、61 1.02.545.221kn/m 25 15 ftv 2 2 26 6.793176.618kn /mfh 石家庄铁道大学毕业设计 27 ， 0.0168 y mk0.00160fk 强度检算： 取 1mm 宽面板条作为计算单元，荷载 q 为： 0.0599 10.0599n/mmq 求支座弯矩： 022 . .0.0600 0.0599 420633.982 n m o x m xx mkql 022 . .0.0550 0.0599 420581.150 n m o y m yy mkql 面板的载面系数： 223 11 1 56mm 66 wbh 弯曲应力为： max max 63

57、3.982 105.66mpa 6 m w 求跨中弯矩： 22 . .0.0227 0.0599 420239.86n mmx xx mkql 22 . .0.0168 0.0599 420177.52n mmy yy mkql 钢板的泊松比 u=0.3，故需换算为： ( ) 239.860.3 177.52293.12n m v xy x mmum ( ) 177.520.3 239.86249.48n m v yx y mmum 其弯曲应力为： max max 293.12 48.85 mpa181mpa 6 m w 故面板强度满足要求。 刚度验算：（偏于安全，用强度设计值进行刚度检算）

58、353 6 22 2.1 106 0.82 10 n m 12(1 0.3 )12(1) o eh b u 石家庄铁道大学毕业设计 28 44 max 6 0.0599 420 0.00160.36mm 0.82 10 f o ql wk b 0.3611 4201000400 w l 故刚度满足要求 (3)侧模纵肋设计检算 纵向肋的间距为 420mm,采用 14# 截面，竖向大肋间距最大为 2000mm.检算 如下： 59.8650.4225.14kn/m qd q 纵向肋计算受力见图 3-21 所示。 图 3-21 外模纵向肋受力简图(长度单位:mm,力单位： kn/m) 图 3-22 外

59、模纵向肋变形图 石家庄铁道大学毕业设计 29 图 3-24 外模纵向肋剪力图 图 3-23 外模纵向肋弯矩图 图 3-25 外模纵向肋自重反力图 石家庄铁道大学毕业设计 30 由 midas 软件建模计算，结果如图 3-223-27 所示，得 最大弯矩： max 6.9n mm 最大剪力：, max 25.9knn 最大位移：，0.88mm 支座反力：。 123 21.8kn,42.2kn43.0kn rrr fff， 横梁自重：。2 0.50.31.3kng 截面特性计算如下: 面积,x 轴惯性矩 32 =4.216 10 mma 74 1.2086 10 mm x i h=140, 7 6

60、3 x x 1.2086 10 1.7 10 mm /2140/2 i w h 图 3-26 外模纵向肋剪应力图 图 3-27 外模纵向肋弯曲应力图 石家庄铁道大学毕业设计 31 53 52.4 21.48 10 mms 强度检算： max 13.6mpa180mpa max 39.4mpa310mpa 强度满足要求。 刚度检算: 刚度满足要求。 综上所述，外模纵向肋设计满足要求，并且有很大富余。 (4)侧模竖肋设计检算 先假定横向拉杆的间距:780mm,820mm,1800mm,悬臂 150mm。其中受力最大的 竖向大肋的荷载计算如下： 59.86510.7101.77kn/m qd q 竖