设计说明

中交第四航务工程局

                        2008年5月

1  工程概述

温河大桥主桥为65+120+120+65=370m预应力砼连续刚构。箱梁断面采用单箱单室直腹板断面，箱梁顶板宽16.5米,底板宽8.5米,悬臂长度4米。箱梁根部梁高为7.5米,跨中及边跨合拢段、边跨现浇段梁高为2.8米,其余梁底下缘按1.75次抛物线变化。    其中0＃块长度10m，1＃～5＃块节段长度300cm，6＃～10＃块节段长度360cm，11＃～15＃块节段长度420cm，中跨、边跨合拢段长度均为200cm。0#、1#块采用托架现浇，0#块砼体积为418.7m3，重1088.6t；2#~15#块采用挂蓝悬浇施工，悬浇节段最大块体重量为2＃块，2#块砼体积为73.3m3，重190.2t。主桥箱梁施工除0#、1#块在墩顶托架上浇筑完成，边跨现浇段在支架上浇筑完成外，其余从2号块至15号块均采用挂篮悬臂浇筑法施工。采用挂篮悬浇梁段的最大重量为2#块，重190.2t，2#块节段长300cm，最长节段为11＃～15＃块，节段长度420cm。

2  挂篮设计总体构思

2.1  挂篮抗风能力

挂篮设计时尽量减少迎风面积和高度，在风力较大时挂篮固定的安全性。

2.2  挂篮的运输与安装

挂篮设计时，挂篮零部件须便于运输，且须保证其安装快捷。

2.3  挂篮的加工

挂篮设计时，须便于加工，尽可能降低制作成本。挂篮选用的材料除销子、吊带和吊杆之外全部选用普通碳素钢Q235A。

2.4  减轻挂篮自重

（1）挂篮主桁承重系统选用一种受力合理、安全可靠的轻型结构。

（2）挂篮用材立足国内生产的普通碳素钢Q235钢，便于加工。

（3）挂篮前移时尾部充分利用箱梁竖向预应力筋平衡倾覆力矩以取消配重，从而减轻自重。

2.5  缩短挂篮施工周期

（1）挂篮施工时，考虑各梁段全段面一次性浇注砼。

（2）底篮及模板系统采用垂直悬吊在主桁悬臂端。挂篮行走时，底篮、内外模与主桁同步一次性就位，减少了施工工序，从而缩短施工周期。

2.6  混凝土浇注质量的保证

模板设计注重混凝土的外观质量，以刚度为主来设计模板。

2.7  施工条件和作业环境的改善

挂篮设计时，考虑所处位置的箱梁顶面有宽敞的作业空间，便于放置多种机具和施工人员往返，改善施工人员的作业环境。

2.8  通用性

挂篮设计时，考虑对其结构作适当处理，便可适应各种跨径和不同宽度的箱梁施工。

3  挂篮主要技术参数

3.1  根据菱形桁架轻型挂篮设计总体构思，对挂篮进行结构设计，其主要技术参数如下：

挂篮悬浇箱梁梁段最大重量：190.2t

挂篮悬浇箱梁梁段最大分段长度：4.2m

挂篮悬浇箱梁梁段高度变化：2.8m~6.9m

挂篮行走方式：自行（液压穿心千斤顶顶推前移）

提升模板方式；手动控制螺旋千斤顶提升

挂篮自重：65.8t（含外模板及内模顶板及支撑架）

挂篮经济技术指标：65.8/210=0.31

挂篮最大挠度：＜20mm

工作纵坡： 3.0%

3.2  挂篮设计采用的基本参数

3.2.1  荷载

梁段混凝土重量：2.6t/m3

施工机具及人群荷载：2.5kPa

3.2.2  荷载系数

有关荷载系数依据交通部颁发的公路桥涵设计和施工规范，荷载系数取值如下：

浇注混凝土时的动力系数：1.2

3.2.3挂篮设计的最大承载力

挂篮悬浇箱梁梁段设计最大重量190.2t，考虑浇注混凝土时动力因素和挂篮施工安全方面的重要性，控制设计最大荷载：   w=1.2 190.2=228t。

3.2.4  结构分析计算

主桁结构内力与位移计算：挂篮主桁为桁架结构，杆件联结分刚性和铰接节点，对于前后横梁桁片因采用焊接节点可处理为刚性节点。

主桁杆件稳定性分析：根据平面杆系计算出的内力，对各杆件按受拉受压分别进行计算，压杆采用相应的屈曲长度kL，分别计算出平面内和平面外的压杆整体稳定和局部稳定，若各杆件能满足稳定性要求，则桁架整体稳定也能满足。

底篮及其它构件计算：底篮纵梁可视为在均布荷载作用下的简支梁计算；底篮托梁可视为在均布荷载与集中荷载共同作用下的连续梁计算；吊杆与吊带按受拉进行计算。

所有计算均根据不同的计算图式与荷载组合，求得各构件的最大应力，在满足强度和刚度的条件下，经多次调整结构几何尺寸，以达到在满足规范要求的前提下，使结构材料最省，重量最轻。

4  挂篮的构造及特点

菱形桁架轻型挂篮设计为桁架式整体移动挂篮，主要由主桁承重系统、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统等部分组成。挂篮外形简洁、轻巧，其各部件的受力明确。挂篮结构图见设计图纸。

4.1  主桁架承重系统

挂篮主桁承重系统主要由两榀菱形桁片及在其横向设置前、后横梁桁片组成的空间桁架。每榀菱形桁片由5根杆件在结点处采用销子联接而成。主桁片杆件断面均为抗扭性能良好的组合全焊接方形钢管，杆件断面尺寸为□235 235 25mm，材料选用Q235钢板。前、后横梁亦采用由L125×125×10mm角钢焊接而成的薄壁方钢管组成平面桁架，前、后横梁杆件断面尺寸采用

□135 135 10mm。前横梁设计为一个整体的平面桁架，后横梁设计为由三个单元组成的平面桁架。前、后横梁与菱形主桁片的联接采用销子和螺栓联接。菱形主桁片杆件与结点板之间采用由40Cr制作的Ф80销子联接。

此挂篮的主桁承重系统与其他类型挂篮的主承重系统相比，受力性能好且变得均匀，结构亦变得轻巧、简洁，大大降低了挂篮主承重系统的重量；挂篮主桁架的运输与拆装很方便，并为施工人员提供了宽敞的作业空间。

4.2  挂篮悬吊系统

挂篮悬吊系统主要由钢吊带、分配梁、钢吊杆和千斤顶等组成。

钢吊带选用16Mn钢板，根据受力状况的不同，钢吊带选用δ=20mm与δ=40mm厚度两种。钢吊带上端与前、后横梁下弦的耳板由Ф50销子联接，下端与分配梁采用Ф50销子联接。分配梁由两条槽钢或工字钢组焊而成，根据各个部位受力状况的不同，共选用了八种不同规格的分配梁。钢吊杆选用Ф32精轧螺纹钢，钢吊杆上端稳固于分配梁，下端通过自行加工的连接器悬挂底篮与内外模。千斤顶置于分配梁之间，可自由调节底篮与内外模板的高度。

挂篮悬吊系统采用了钢吊带和钢吊杆（精轧螺纹钢）相组合的形式，将更加便利于底篮与内外模板的调节，同时增加了悬吊的可靠性，并降低了挂篮的自重。

4.3  挂篮行走系统

挂篮行走系统主要由液压穿心千斤顶、行走小车、内模行走滚轮、滑轨等组成。

挂篮主桁架前支点下方设置滑船，由液压穿心千斤顶顶推挂篮通过滑船在工字钢滑轨上前移。工字钢滑轨设计成两段，分前移滑轨与行走滑轨。这样更加便于装拆，移动方便迅速。滑船在前移滑轨上滑移。挂篮后支点巧妙地设计行走小车，行走小车在行走滑轨上翼缘底面滚动前移。行走滑轨与前移滑轨通过压在其上面的锚梁与箱梁竖向预应力筋连接而锚固，这样取消了挂篮尾部的配重，有效地减轻了挂篮自重，挂篮行走亦变得平稳可靠。用于支撑内模的工字钢滑梁通过内模行走滚轮，由挂篮主桁架牵引其同步前移。

此挂篮的行走装置与其他类型挂篮相比有着明显的优势，挂篮的主承重系统与底篮及其他各部分均同步一次性就位，这样减少了施工工序，缩短了施工周期。

4.4  挂篮锚固系统

挂篮的锚固系统包括主桁架的锚固与模板系统的锚固两部分。在浇注箱梁砼时，挂篮单榀主桁架尾部用8根Ф32精轧螺纹钢通过锚梁与4根箱梁竖向预应力筋连接进行锚固。Ф32精轧螺纹钢上方设置千斤顶进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端的挠度。模板系统前端由吊杆支承，后端则利用Ф32精轧螺纹钢锚固于已浇梁段前端。

4.5  挂篮模板系统

挂篮模板系统包括底篮、外模、内模、端模和工作平台等。模板设计均按全断面一次性浇注箱梁混凝土考虑，整个模板系统均随主桁行走一次到位。整个系统操作简便，有效地缩短了模板移动和安装周期，保证了混凝土的外观质量。

底篮由前托梁、后托梁、纵梁组成，托梁与纵梁连接采用螺栓连接，底模面板直铺于纵梁之上。前托梁通过六条Ф32精轧螺纹钢与分配梁连接，精轧螺纹钢与前托梁处的连接设计了专用的连接器，其连接稳固可靠。后托梁设八根Ф32精轧螺纹钢将其锚固于前段已浇混凝土的箱梁上。后托梁两端设两条Ф32精轧螺纹钢与分配梁连接，主要供移篮使用。

外模由面板、骨架、纵梁组成。外模面板选用δ=6mm厚Q235钢板。纵梁用于支撑模板，前端悬于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇箱梁翼板上，挂篮前移时则悬吊于主桁后分配梁，外模吊杆均采用Ф32精轧螺纹钢。

内模由顶板、支撑架及连接板组成。内模顶板由δ=5mm的钢板、L75 75 6角钢及-5 75扁钢组焊而成。内模骨架由槽钢[10组焊而成，共设置5组，由纵向角钢L63 63 6连接成整体。内模骨架与内模顶板采用焊接方式相连。当箱梁腹板厚度变化时，可在内模顶板与内模骨架中间位置处采用木模进行调整。箱梁腹板处内模可采用木模或分块钢模。拆模时在内模顶板横肋上设置活动铰来实现。模板高度的变化通过增减块板来调节。

外模与内模在箱梁腹板段设置对拉杆，对拉杆选用φ18园钢，两端车牙，由螺栓固定。箱梁腹板段对拉杆每层间距为1m至1.2m,每层对拉杆共设置5根。箱梁两外模之间亦设置1至3层对拉杆，每层对拉杆设置3根φ24螺纹钢或园钢通过中部的法兰螺栓锁紧。在外模下方可通过千斤顶由顶杆固定侧模于工作平台。

端模采用分块钢模以适用箱梁腹板厚度和孔道位置的变化，端模板外包内外模前端，用螺栓固定，在箱梁顶板上方端模由伸出端面的结构钢筋来固定。

在底篮两侧、前后端设置固定工作平台，在内外模和箱梁前端设置悬吊工作平台，便于箱梁任何位置的操作。

5  挂篮压载试验

挂篮在墩顶梁段安装完成后，需对其进行模拟压载试验，以检验挂篮实际承载能力和安全可靠性，并获得弹性和非弹性变形参数，为挂篮施工和箱梁线型控制提供数据，同时检验挂篮的设计准确性和挂篮的加工质量。

试验加载过程须模拟挂篮施工过程的受力情况，加载的方式可根据项目部的实际情况确定，在加载过程中可分四级加载和两级卸载，第4级为挂篮最大试验荷载。

6 挂篮的施工使用

6.1  施工顺序

⑴ 挂篮前移就位后，调整其平面位置及标高。

⑵ 绑扎底板与腹板钢筋，安放竖向预应力筋及底板纵向预应力管道；绑扎顶板钢筋，安放纵向预应力管道及横向预应力钢束；安装端模。

⑶ 浇注梁板混凝土。

⑷ 梁段混凝土养生。

⑸ 梁段混凝土强度达到设计值的90%后，张拉纵向、横向预应力钢束及竖向预应力筋；纵向、横向预应力钢束及竖向预应力筋压浆。

⑹ 挂篮前移就位。

6.2 挂篮前移

6.2.1挂篮前移基本流程如下：

(1) 新浇节段砼达90%强度并张拉完预应力筋。        

(2) 放松模板系统的前后吊杆，使其下降10~20cm。          

(3) 在两榀主桁架前支点各置两台32t千斤顶，并将前支点顶

起5~10cm左右，拧紧支撑杆螺母，使挂篮稳定。        

(4) 将滑轨前移至已浇节段砼前端 ，并将滑轨锚固于已浇节段上。        

(5) 下降主桁架，使其与滑轨接触。         

(6)  安装并检查行走小车、行走滚轮使其分别与滑轨及滑梁可靠接触。       

(7) 卸去挂篮后锚筋及底篮后锚。        

(8) 安装两个YC70-150液压穿心千斤顶顶推挂篮前移就位。

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