重庆长江大桥大型前支点挂篮施工设计说明

重庆市涪陵区李渡长江大桥挂篮设计·方案设计PAGEPAGE1武汉港湾工程设计研究院目录设计说明工程概述设计依据设计概要总体构造设计特点设计计算主要施工步骤制作与拼装试载要求设计图纸挂篮系统总图（一一）CFFL-ZT--00（1/4）挂篮系统总图（二二）CFFL-ZT--00（2/4）挂篮系统总图（三三）CFFL-ZT--00（3/4）挂篮系统总图（四四）CFFL-ZT--00（4/4）承载平台（一）CFLL-CZ-000（1/2）承载平台（二）CFLL-CZ-000（2/2）张拉机构CFL–ZL-000止推机构CFL–ZT-000行走反滚轮CCFL-GLL-00牵引机构CFL–QY-000前/后锚杆组CCFL–QW-000标高调节机构CFFL-BG--00模板系统（一）CFLL-MB-000(1/22)模板系统（二）CFLL-MB-000(2/22)1.工程概述述李渡长江大桥斜斜拉桥为双塔塔双索面斜拉拉桥，全长738米，主跨398米，采用对对称三跨布置置，即170+3398+1770=7388米。桥面宽宽度25.1米。主塔采采用H型塔，主梁梁近边墩处边边跨因压重需需要采用箱形形梁，其余均均采用预应力力混凝土边主主梁结构，桥桥轴线处梁高高2.651米，设2%双向横坡。梁梁上标准索距距7.6米，边跨现现浇段索距为为3.7米、5.0米。主梁标标准截面尺寸寸如下：矩形形边主梁宽2.3米，顶板厚0.24米，横梁厚0.3米，标准节节段设2道横梁。在在塔根处边主主梁宽度加大大至3.5米。边跨箱箱梁腹板厚2.3米，顶板厚0.28米，底板厚0.4米，横梁厚0.4米。标准节段及SBB15#节段主梁横横断面如图一一所示：图一标准节节段及SB15#节段断面（单位mm）2.设计依依据《重庆市涪陵区区李渡长江大大桥施工设计计》施工图。项目设计委托托书《钢结构设计规规范》（GB500017-20003）《钢结构工程施施工质量验收收规范》（GBJ50005-20001）《公路桥涵设计计通用规范》（JTJ021-89）《公路桥涵钢结结构及木结构构设计规范》（JTJ025-86）《冷弯薄壁型钢钢结构技术规规范》（GBJ188-87）《钢结构高强度度螺栓连接的的设计、施工工及验收规程程》（JGJ822-91）《公路桥涵施工工技术规范》（JTJ041-2000）《混凝土结构工工程施工质量量验收规范》（GB50204-2002）3.设计概概要本挂篮为大型型前支点挂篮篮，设计承载载砼重量510吨。设计将将其安全与可可靠性放在首首要位置，承承载平台，牵牵索系统，锚锚固系统均给给予了充分的的安全储备。为保证施工质量量，设计承载载平台刚度大大，并在适当当位置配置锚锚杆，以减少少箱梁纵横向向变形及“错台”量；长大构构件分段制作作以满足运输输及现场拼装装的要求；满满足浇筑、移移动及调整等等使用功能方方面的要求。本挂篮适用于主主梁SB2#～SB15#、MB2#～MB25#节段浇筑。4．总体构造挂篮由承载平台台、牵索系统统、行走系统统、定位系统统、锚固系统统、模板系统统、操作平台台及预埋件系系统等组成。（见见图二）4．1承载平平台承载平台是挂篮篮的主体结构构，由支承悬悬浇荷载及模模板体系的平平面刚架和挂挂腿组成。平平面刚架由二二主纵梁、三三横梁组成。两两侧主纵梁前前端开槽，在在主纵梁上设设置承力面。4．2牵索索系统牵索系统的功能能是在挂篮悬悬浇施工时将将斜拉索与挂挂篮连接起来来形成前支点点；在悬浇完完成后，将斜斜拉索与挂篮篮分离，实现现索力的转换换。牵索系统由张拉拉机构及斜拉拉索组成。张张拉机构中的的张拉千斤顶顶通过撑脚固固定在垫块总总成上。垫块块总成可沿主主纵梁头部导导轨上下滑动动并锁定，因因而前支点空空间位置可调调整。4．3行走走系统行走系统实现挂挂篮空载前移移功能，由牵牵引机构及行行走反滚轮组组成。牵引机机构由两台YC70XX150千斤顶通过过两根精轧螺螺纹钢筋，同同步牵引挂腿腿下部行走滑滑靴带动挂篮篮前移，行走走滑靴在主梁梁顶面辅设的的滑轨上滑动动。挂篮行走走时由行走反反滚轮平衡前前倾力。4．4定位位系统定位系统实现挂挂篮浇筑前的的定位，由前前锚杆组、止止推机构及后后支点千斤顶顶组成。挂篮篮由前锚杆组组提升到位，放放置在主纵梁梁尾部的后支支点千斤顶调调整挂篮前端端的竖向标高高，止推机构构承受斜拉索索张拉力中的的水平分力。由于挂篮的自重重及构造尺寸寸都较大，再再加上本桥主主梁断面的构构造特点，使使得挂篮横桥桥向定位的调调整较困难，因因此在挂篮前前移时，应尽尽量保证挂篮篮整体同步平平移，并不断断观测，随时时纠正挂篮的的偏位。当挂篮前端产生生横桥向偏移移时，可在挂挂篮后横梁与与桥主梁主肋肋间设反向顶顶推予以调整整；当挂篮挂挂腿中心线处处产生横桥向向位移时，在在挂篮挂腿与与桥主肋间加加反向顶推。4．5锚固固系统锚固系系统包括8组前锚杆组组和4组后锚杆组组。前锚杆组组设在主纵梁梁中部及侧面面，其作用是是将承载平台台承受的施工工荷载传递到到已浇梁段上上，后锚杆组组设在主纵梁梁尾部，其作作用是平衡挂挂篮斜拉索初初张拉时产生生的后倾力，同同时，4组锚杆组亦亦作为抗风安安全锚固点。4．6模板板系统模板系统由横隔隔板底模及侧侧模、主肋侧侧模及底模、顶顶板底模、顶顶模拱架及支支架、支撑等等组成。横隔板侧模底部部通过铰接与与承载平台相相连，侧模之之间采用对拉拉螺杆连接，横横隔板底模位位于承载平台台前、中横梁梁之上。前端端顶模采用可可调撑杆支撑撑在承载平台台上，中间顶顶模采用拱架架支撑，拱架架通过铰接固固定在主纵梁梁的滑轨上。在挂篮前移前，松松开对拉螺栓栓，将边箱梁梁侧模及横隔隔板侧模放置置于拱架及承承载平台上，并并与顶模一起起随拱架下降降至横隔板底底标高以下。挂篮前移到位后后，再将拱架架提升到设计计标高位置，立立模，浇筑下下一节段。拱架用千斤顶顶顶升到位，并并用销轴定位位。因而可方方便地立模、拆拆模并将模板板系统整体移移至下一待浇浇节段。5.设计特点本挂篮悬浇节段段长度7.6m，现浇桥面面宽25.1m，悬浇节段段砼质量最大大510t，其设计上上具有如下特特点：挂篮整体刚度好好，满足了抗抗倾、抗风稳稳定性要求。挂篮操作调整方方便，平面及及标高调整均均采用国产通通用设备。挂篮的主要组成成部分承载平平台为平面刚刚架结构，构构造简单，受受力明确，构构件自重较轻轻。根据各构件受力力特点，采用用了不同的结结构形式，在在保证平台刚刚度和强度的的前提下，减减轻了平台的的质量。挂篮结构主要采采用普通型材材制作。挂篮结构及部件件采用拼装式式，可重复利利用。模板系统主要由由横隔板及边边箱梁底模及及侧模、顶板板底模及模架架支撑等组成成。大部分采采用大模板结结构，提高砼砼外观质量，同同时有效的控控制桥形缩短短施工周期。中部顶板底模采采用拱架支撑撑，随拱架在在挂篮前移前前下放至大桥桥横隔板以下下，挂篮前移移到位后再将将拱架提升至至设计标高位位置，便于立立模，拆模，模模板整体移至至下一待浇节节段。6.设计计算算6.1设计计荷载砼荷载箱箱梁标准节段段质量为420t，SB15#节段质量为510t。挂篮系统自重人群及施工荷载载取1.5kNN/m2风荷载6.2计算算工况工况Ⅰ：挂篮受受水平力牵引引前移，风垂垂直向下（风风速13.66m/s），计计算挂篮行走走状态的受力力。工况Ⅱ：挂篮行行走至新浇梁梁段最外沿，风风垂直向上（风风速27.99m/s），计算挂挂篮行走状态态的稳定性。工况Ⅲ：挂篮位位于MB25#节段并定位位，设定初张张拉索力值为为1725kNN（单索），水水平角度24.02297°，风垂直向向上(风速13.6mm/s)，计算挂篮篮稳定性。工况Ⅳ：MB22#节段，砼浇浇筑但未凝固固，风垂直向向下(风速13.6mm/s)，设定索力力为1450kNN（单索），水水平角度71.10006°，计算挂篮篮工作状态的的受力与变形形。工况Ⅴ：挂篮位位于MB25#节段，砼浇浇筑但未凝固固，风垂直向向下(风速13.6mm/s)，设定索力力为3450kNN（单索），水水平角度24.02297°，计算挂篮篮工作状态的的受力与变形形。工况Ⅵ：挂篮行行走至SB15#节段，砼浇浇筑但未凝固固，风垂直向向下(风速13.6mm/s)，设定索力力为2750kNN（单索），水水平角度31.93391°，计算挂篮篮工作状态的的受力与变形形。6.3材料料性质6.3.1材料料特性钢的材料特性：：弹性模量E=2.11×105MPa泊松比μ＝0..3密度ρ＝78550kg//m36.3.2容许许应力Q235-A：：[σ]＝170MMPa[τ]=1000MPa40Cr：d>1000mm[σ]＝350MPPad<100mmm[[σ]＝385MPPa6.3.3几何何特性挂篮重心距距挂篮尾端9.75229米。6.4计算算模型及结果果挂篮整体结构为为一弹性支承承空间刚架，通通过简化构件件计算，确定定构件截面尺尺度及性质（本本计算过程略略），拼合成成整体结构用用ANSYS电算进行优优化设计。6.4.1拱拱架计算计算工况：工况况Ⅳ。6.4.1.11工况Ⅳ计算拱架计算模型及及结果见图三三、四所示。图三拱架架计算模型图四拱架架计算计算变变形图支座反力：水平平力竖向力6.4.1.22计算结果汇汇总各杆件内力计算算结果如下（取取各最不利构构件内力值）：：部位最大正应力（MMPa）最小正应力（MMPa）最大轴应力（MMPa）最大弯应力（MMPa）拱圈-42.5-68.3-42.5-25.9梁30.4-36.6-8.530.1撑杆//-15.4/6.4.2挂篮篮整体计算6.4.2.11工况I计算荷载：挂挂篮系统自重重风荷载风速速13.6m/s电算模型见图五五图五工况况Ⅰ系统整体计计算模型系统应力分布见见图六，最大大应力120MPaa（挂腿处）图六工况Ⅰ系系统各断面应应力分布图系统整体变形见见图七，系统统整体变形49mm图七工况ⅠⅠ系统整体变变形图各部件内力计算算结果如下（取取各最不利构构件内力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁挂腿综合应力（MPPa）52.740.843.430.5120约束反力：挂挂腿处1611kNN↑行走反滚轮358kN↓6.4.2.22工况=4\*ROMANIV计算荷载：混凝凝土荷载4200kNN人群及施工荷载载1.55kN/mm2挂篮系统自重风荷载风速速13.6m/s索力1450kkN（单索），水水平角度71.10006°电算模型见图八八图八工况况=4\*ROMANIV系统整体体计算模型系统应力分布图图见图九，系系统最大应力力86.4MPPa。图九工况=4\*ROMANIIV系统各断面面应力分布图图系统整体变形见见图十，变形形量45.5mmm。图十工况况=4\*ROMANIV系统变形形图各部件内力计算算结果如下（取取各最不利构构件内力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁综合应力（MPPa）62.786.486.046.3约束反力：止推推机构268kN←前锚杆组1440kkN↑标高调节机机构598kkN↓6.4.2.33工况=5\*ROMANV计算荷载：混凝凝土荷载4200kNN人群及施工荷载载1.55kN/mm2挂篮系统自重风荷载风速速13.6m/s索力3450kkN（单索），水水平角度24.02297°电算模型见图十十一图十一工工况=5\*ROMANV系统整体计计算模型系统应力分布图图见图十二，最最大应力143MPaa。图十二工工况=5\*ROMANV系统应力分分布图系统整体变形见见图十三，变变形量29mm。图十三工工况=5\*ROMANV系统整体变变形图各部件内力计算算结果如下（取取各最不利构构件内力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁综合应力（MPPa）14386.086.444.3约束反力：止推推机构2950kN←前锚杆组810kN↑后锚杆组220kkN↓6.4.2.44工况=6\*ROMANVI计算荷载：混凝凝土荷载5100kNN人群及施工荷载载1.55kN/mm2挂篮系统自重风荷载风速速13.6m/s索力2750kkN（单索），水水平角度31.93391°电算模型见图十十四图十四工况况=5\*ROMANV系统整体计计算模型系统应力分布图图见图十五，最最大应力141MPaa。图十五工工况=5\*ROMANV系统应力分分布图系统整体变形见见图十六，变变形量57.5mmm。图十六工工况=5\*ROMANV系统整体变变形图各部件内力计算算结果如下（取取各最不利构构件内力值）：：部位主纵梁前横梁中横梁后横梁综合应力（MPPa）98.314113570.3约束反力：止推推机构2128kNN←前锚杆组1306kkN↑标高调节机构构89kN↓6.4.3主主要构件电算算结果序号构件名称控制工况杆件应力极值（MPa）最大位移（mmm）竖向横桥向1主纵梁工况Ⅴ14320—2前横梁工况=6\*ROMANVI14140—3中横梁工况=6\*ROMANVI13538—4后横梁工况Ⅴ7017—5挂腿工况I120--6拱架梁工况=4\*ROMANIV37——拱圈工况=4\*ROMANIV687—撑杆工况=4\*ROMANIV12——综上所述，各构构件折算应力力均≤[σ]，强度满足足要求；变形形量均≤，刚度满足足要求。6.5各机构构受力情况张拉机构34550kN（设定）,止推机构29550kN（工况Ⅴ）,←前锚杆14400kN（工况=4\*ROMANIV）,↑后锚杆220kkN（工况Ⅴ）,↑标高调节机构5598kN（工况=4\*ROMANIV），↓行走反滚轮3558kN（工况I），↓挂腿支点处16611kN((工况I).↑6.6挂篮篮整体抗倾覆覆计算6.6.1挂篮篮行走状态稳稳定性按工况Ⅱ，计计算挂篮行走走状态稳定性性。挂篮行走走至新浇梁段段最外沿处（迎迎风面积最大大），风垂直直向上吹（风风速27.9m/s），为最危险状状态。考虑荷载：模板板重量433kNN承载平台重量11267kNN张拉机构重量553kN反滚轮机构重量量11kN风载荷：风速速27.9m/s。总倾覆力矩：MM倾=10900kN.m抗倾覆力矩：MM抗倾=47335kN抗倾安全系数：：k=M抗倾倾/M倾=4.36.6.2挂篮篮初张拉状态态稳定性工况=3\*ROMANIII，MMB25#节段，挂篮篮定位，斜拉拉索张拉至初初张拉值1725kkN（单索），未未浇砼，风垂垂直向上吹(风速13.6m/s),,计算挂篮初初张拉状态稳稳定性。考虑荷载：模板板重量433kNN承载平台重量11267kNN张拉机构重量553kN反滚轮机构重量量11kN后锚杆组极限受受力按7740kNN计，风载荷风速速13.6m/s，索力1725kkN（此时倾倾覆力矩最大大）。总倾覆力矩：MM倾=130