预应力混凝土连续刚构桥挂篮设计

预应力混凝土连续刚构桥挂篮设计

挡墙节点的吸拉设计作为支撑臂式建筑的承载系统，挂篮具有结构简单、强度清晰、超载重、施工过程清晰等优点。挂篮前端及中心断面开放，可从挂篮中部运输混凝土，方便轨道安装，悬挂篮、背板和地板加固安装，为梁段施工提供良好的运行空间。有一个移动装置，移动方便。外框和底框可以同时拆除，以便于整体提升和施工，具有良好的经济优势，广泛应用于土木工程的施工中。本文结合工程实例,介绍了挂篮的设计及验算。1梁高、梁高分析本桥采用T型钢构主梁形式,跨径为45m+75m+45m。T型钢构箱梁为直腹板的单箱单室结构(三向预应力混凝土结构)。箱梁采用C50混凝土,主梁悬臂浇筑梁段划分为10块,依次长度为3m(0号)+2×3.5m+7×4m,合拢段长度2m。边跨现浇段长6.4m,最大悬臂浇注段(3号)重量为125t。箱梁顶面横坡与路线横坡一致,梁高为2m～4.5m。箱梁顶板宽度为12.76m,底板宽度为6.5m。合拢段梁高2.0米,墩顶根部梁高4.5m。墩顶底板根部厚度130cm,1号块厚度由130cm变成60cm,2号块～5号块厚度变化采用1.8次抛物线,由60cm～25cm,其余块底板厚度25cm。箱梁腹板0号块为100cm,1号块厚度由100cm变成90cm,2号块～5号块厚度由90cm～60cm,变化采用线性变化。1号～2号块顶板厚度由50cm变至30cm,其余顶板厚度统一为30cm。该桥箱梁悬臂浇注采用菱形挂篮进行施工,其各块段基本情况见表1。2槽钢模板装复本工程中所用菱形挂篮主要由主桁架系统、提升系统、后锚系统、行走系统、“底篮”系统和模板系统组成(图1)。(1)主桁架系统设计。主桁架由与连接门架横梁斜杆组成,每片菱形桁架五根主要杆件由2片32号b槽钢组焊接而成,连接门架横梁由8号槽钢组焊接而成。前横梁由2I45b普通热轧工字钢组成,上后横梁由2I40a普通热轧工字钢组成。(2)“底篮”系统设计。“底篮”系统由前后主梁、压梁、纵梁、模板垫梁和垫木组成。底模前横梁由2I36b普通热轧工字钢组成,底模后横梁由2I36b普通热轧工字钢组成,底模底板下纵梁为2I25b普通热轧工字钢。模板垫梁采用8号槽钢并按箱梁重量和底篮承载受力情况排列在前后横梁上。(3)悬挂系统。悬挂系统均采用?32精轧螺纹钢筋进行悬吊连接,通过垫木实现箱梁底部标高的调整。(4)行走及锚固系统。挂篮行走系统由钢轨、滑块、上滑板和后勾装置组成。钢轨和滑块由槽钢和厚钢板组焊而成,上滑块为厚钢板,后勾装置由厚钢板和角钢组焊而成。滑道下铺厚钢板并用竖向预应力钢筋锚固在桥面上,后勾装置反勾扣在滑道上以平衡挂篮空载前移时的倾覆力。挂篮后锚固系统利用箱梁体预埋的?32竖向预应力精轧螺纹钢筋来实现。挂篮在行走时注意观察,观察挂篮沿箱梁中轴线对称方向两端,每前进50cm作一次同步观察,以防止挂篮偏位和转角,造成挂篮受损。(5)模板系统。顶模和内侧模板由8号和6号槽钢组焊接而成顶模架及6mm钢板组成,顶模通过芯模滑道实现前移和调整箱室顶标高。外模由侧模板、翼板模板、底模板、对拉杆和外模支架组成。骨架边缘外采用10号槽钢焊成一体固定,其相互连接的部位用φ16螺栓连接,保证骨架的刚度。外侧模和翼缘模板连成一体的钢模,用8号槽钢加固成整体,保证骨架的强度和刚度。翼缘板上的加固槽钢下安装有里外共6个导向轮,导向轮行走在由2根28b型槽钢组成的轨道。主梁由φL32精轧螺纹钢与轨道联接悬挂,达到翼缘板和底模板后端纵向移动的目的。安装模板时采用横向平铺,保证接缝平顺、密实且全部在同一条直线上,保证混凝土浇筑后表面的外观质量。对穿拉杆分上部对穿拉杆和箱梁腹板部对穿拉杆,上部对穿拉杆分别通过骨架上安装的10号槽钢组进行固定。腹板部对穿拉杆采用φ16圆钢和法兰螺栓组成。另用φ25精轧螺纹钢在底蓝纵梁下对侧模进行对拉固定,保证模板下部不漏浆、不走模。端头模板采用木模,端模制做安装时保证预应力孔道位置准确。3计算挂篮结构3.1钢组成、结构挂篮为菱形挂篮,菱形桁片由2[32b普通热轧槽钢组成的方形截面杆件构成,前横梁由2I45b普通热轧工字钢组成,上后横梁由2I40a普通热轧工字钢组成,底模前横梁由2I36b普通热轧工字钢组成,底模后横梁由2I36b普通热轧工字钢组成,底模底板下纵梁为2I25b普通热轧工字钢,吊杆采用φ32精轧螺纹钢。单个挂篮重29.5t,单套模板重13.25t,整个挂篮系统重43t,自重与载荷比为(以3号为例)0.342:1。3.2前吊点荷载计算根据本挂篮的特点,将挂篮主桁架简化为平面结构(最不利荷载组合),如图2所示。(1)荷载计算混凝土重量+超载+动力附加荷载:G=124.7×1.05×1.2=157.1t,其中,后吊点承受混凝土荷载的56%(G1=88.0t),前吊点承受44%的混凝土荷载(G2=69.1t)。挂篮荷载:挂篮前支点:P1=7.2×1.2=8.64t,前吊点承担底篮、侧模、内模1/2荷载:P2=12.92t,前提升系统,端模,张拉操作平台作用在挂篮前支点:P3=7.32t。前吊点承担人群和机具荷载的一半:P4=7.82t,倾倒和振捣混凝土荷载:P5=12.50t,单片主桁前吊点荷载:P=54.83t(2)计算结算及验算通过计算得到支反力和各杆的轴力大小见表2。对桁架进行前强度验算,主桁各杆件均由普通热轧轻型2[32b槽钢组成,A=40.47cm2,通过计算得到各杆件的轴向应力在70.1-126.7MPa间,均小于轴向容许应力[σ]=140MPa,满足要求。3.3精轧螺纹钢后吊带所承受的最大支点反力为316.0kN,采用φ32精轧螺纹钢时,其应力为:其安全储备为:K=747/392.941=1.9。计算可知,底篮后横梁的吊带安全储备为1.9,满足要求。3.4横纵梁弯曲应力计算结果(1)底蓝后横梁验算。通过计算可知,纵梁最大弯矩为46.5kN.m,支点反力分别为158.0kN。横纵梁在荷载作用下产生的最大竖向挠度为△=0.08cm<240/400=0.6cm,满足整体变形要求。通过计算其弯曲应力和剪应力均满足要求。(2)施工状态时,由于后横梁承担的荷载大于前横梁,而后横梁的支点间距小于前横梁,且前后横梁的规格相同,根据后横梁计算结果可知前横