大桥牵索式挂篮结构设计.doc

牵索式挂篮结构设计
一、工程概况
海河大桥是位于国道主干线丹拉(丹东-拉萨)支线高速公路上、横跨海河的一座双塔双索面预应力混凝土特大型斜拉桥,主桥全长668米,跨径布置为:152m+364m+152m。主梁为预应力混凝土双肋板式结构,通过桥面板及横隔梁连接形成整体,梁高2米,翼板厚32厘米,横隔板厚35cm,,厚35厘米。标准断面如下图所示:
二、主要荷载分析:
1、主梁节段重量:
主梁施工节段形式为:①0#块,长20m;1#、1'#,采用支架现浇;②主跨2#~24#块、边跨2'#~19'#块为标准节段,,采用牵索式挂篮悬臂浇筑;③主跨25#块,,为加长悬臂浇筑段;④边跨20'#~25'#块,,为支架现浇段。,重338t;
150m3,重375t。
2、施工荷载重量
主要包括模板系统重量、施工机械设备重量、操作人员重量等。
3、挂篮自重
根据挂篮结构所采用的材料、结构形式计算出挂篮的自重。同时考虑到满足挂篮所吊挂的持力主梁的受力要求,。
4、风荷载
在大风天气进行施工时,必须保持挂篮结构和位置的稳定性,考虑最大风力情况下挂篮的固结措施,从结构设计上满足挂篮抵抗风荷载的要求。
挂篮结构设计必须满足支持标准节段和加长节段施工的受力要求和技术要求,同时考虑到挂篮空载行走、浇筑前挂索张拉等特殊工况的受力特点,拟定出科学、安全、经济、便利施工的方案。
三、挂篮主体结构设计:
1、主体构造:
A、承重系统:包括前、中、后横梁及牵索纵梁。
B、模板系统:由底模、外侧模、内侧模及横隔板模板组成,本方案采用顶模垂直下落、侧模翻转折叠式模板系统。
C、牵索系统:由弧形梁、牵引杆、垫块及千斤顶组成。
D、锚固系统:包括后锚杆、吊带、水平止推支座等。
E、升降系统:中横梁吊带,后横梁顶推装置,挂钩辅助升降千斤顶。
F、行走系统:由C形挂钩、行走滚轮、走道梁、牵拉精轧螺纹钢筋
及穿心式千斤顶组成。
2、主要材料:
主要承重部位材料均采用16Mn钢,由于挂篮属于临时施工设备,此钢材容许应力可达到:[σ]=230 Mpa [τ]=130 Mpa
销轴采用40Cr合金结构钢,轴承采用粉沫冶金轴承,以保证关键部位在组合应力作用状态下的结构可靠性。容许应力可达到:[σ]=530 Mpa [τ]=306 Mpa
3、关键部位:
(1)弧形梁为受力复杂区域,本方案严格按照牵索的空间方位确定弧形梁的空间造型,加工时应严格保证弧形梁空间尺寸的精确性。并采用有效的构造措施保证弧形梁与牵索纵梁合理传力。
(2)前横梁采用箱形变截面结构形式,主箱体上立钢桁架结合钢板。加工时要使两箱体有效结合传力,实现前横梁的设计构思。
(3)预应力拉杆为控制前横梁挠度变形的调节设施,加工时必须保证传力钢臂与前横梁端头的有效结合。
(4)行走挂钩兼做为施工承重吊挂系统,施工中既要承受静载,又需承受动载作用。加工时必须从构造上保证挂钩的稳定性。挂钩与牵索纵梁、中横梁之间应作为空间刚性节点处理。
(5)中横梁、后横梁与牵索纵梁的结合部位要设置截面过渡肋板,保证梁体间的有效结合。
四、挂篮结构部位分析:
1、前横梁
(1)结构形式:
材质
16Mn
组成
2—□12×800;2—□12×1576
6—□12×100;1—□8×2000
面积
(未计桁架)
惯性矩
Ix=8628123cm4
Iy=590284 cm4
面积矩
Sx=35735 cm3
截面数据表
前横梁采用箱形加上立加强钢板截面形式,并以型钢桁架作为加强形成整体。箱内设置六道纵向加强肋板。上立钢板同时作为横隔板前外侧模板,外侧用8#角钢截面桁架兼作为加强肋板。为控制跨中挠度,在横梁下方设置
4道精轧螺纹钢筋,施加预应力产生反向挠度值以抵消竖向变形(此措施作为备用方案)。计算不考虑上立钢桁架的影响,变形数值应以加载试验观测值为准。
(2)荷载分析:
A:悬浇标准节段,前横梁荷载如下:
主梁横隔板前腹板重量:309KN
主梁横隔板后腹板分配重量:
主梁横隔板重量:594KN
前横梁自重:
施工荷载重量:200KN
按均布荷载考虑,可得:
q=[309++594++200]/=
强度、变形计算:
Mmax=
Qmax= kN
σmax=y=×231=<[σ]=230 Mpa
τmax===