怒江大桥菱形挂篮计算和应用.docx

    怒江大桥菱形挂篮计算和应用    摘要：用迈达斯软件建立主要受力杆件的模型，分析了怒江大桥菱形挂篮的受力情况，介绍了用菱形挂篮施工悬臂刚构桥的注意事项，对同类桥梁挂篮的设计和施工具有一定的指导意义关键词：连续刚构；迈达斯；菱形挂篮1、工程概况怒江大桥主桥为预应力混凝土连续刚构，跨径布置为88+160+88米，由两个160米T组成对称结构，主桥总长为336m箱梁顶宽12m，底宽为6.5m，箱梁为单箱式断面箱梁根部梁高10m，跨中梁高为3.5m，腹板厚度分别为0.7m和0.5m，底板厚度由中部的0.35m按1.6次抛物线变化至根部的1.2m，箱梁采用纵向、竖向双向预应力结构挂篮施工控制工况2＃、3＃、7＃、13#段2#段为2.5m长的最重段，61m3，重量158.6t；3#段为3.0m长的最重段，71m3，重184.6t；7#段为3.5m长的最重段，72m3，重187.2t，13#段为4.5m长的最重段，72m3，重187.2t2、挂篮选型本桥2#-20#梁段采用菱形挂篮悬臂浇筑，原因如下：①菱形挂篮自重轻，利用系数高，是目前国内利用系数最高的挂篮利用系数=梁段最大重量/挂篮重量)由此而带来在加工、运输、拼装、移动、拆除等方面的省力，进而达到节省资金的目的。

②菱形挂篮内模、外模均采用纵向滑梁吊在桥面或挂篮上，纵向走行非常方便，且加固亦采用该滑梁，一梁两用③菱形挂篮由于其主要受力杆件均为二力杆，能够充分的利用材料的特性，具有结构轻巧，受力明确的特点④菱形挂篮结构简洁，受力明确，整体刚度较大,不易变形，移动方便，加载后的实际弹性变形与理论计算值相差不大⑤挂篮由于设计成菱形，吊点均位于梁面以上空中，给施工人员提供的操作空间大，利于施工3、挂篮的结构形式挂篮为菱形挂篮，菱形主桁片由2[32b普通热轧槽钢组成的箱形截面杆件构成，前横梁由2[40c槽钢钢组成，底篮前、后横梁由2[40c普通热轧槽钢组成，底篮纵梁为组装桁架，底模前后采用16Mn钢板做吊带，外模导梁和内模导梁采用PSB785Φ32mm精轧螺纹钢作吊带30cm布设一根32号工字钢作为横向分配梁，用来支撑侧模、底模以及上部的混凝土示意图1所示图1菱形挂篮示意图4、挂篮的计算思路根据以上所述的梁段重量和长度可知，13#梁段最具代表性，故以13#梁段为研究对象进行全面计算，然后再对其他梁段进行补充验算验算主要构件有：底模平台纵梁、底模平台后下横梁、底模平台前下横梁、底模平台前、后带、外模导梁、内模导梁、顶板吊带、翼板吊带、顶横梁、菱形架杆件、后锚系统、主桁后锚点混凝土强度、挂篮浇筑时后锚抗倾覆验算、挂篮行走时轨道的抗倾覆计算、挂篮行走时小车的抗倾覆计算、前上横梁吊带伸长量5、挂篮的受力计算5.1、底模平台纵梁腹板下纵梁和底板下纵梁受力有所不同。

用迈达斯软件建立腹板下纵梁受力模型，采用线单元进行分析，建模情况如下：节点18个、单元25个、材料Q235、截面16cm、14cm、10cm、40cm槽钢、一般支承2个、荷载为自重荷载和梁单元荷载计算数据如下：图:2腹板下底模纵梁最大轴向应力为101.7MPa

通过以上计算，底模后横梁满足施工要求，安全系数不小于2.3同理计算：底模平台前横梁安全5.3、底模平台前后吊带计算底模后吊带采用150*36mm的16Mn钢板，销轴为40CrΦ60*155（轴直径为50mm）该吊带承受的拉应力=433.4/（(0.15-0.05)*0.036)/1000=120.4MPa

根据以上计算可知，后吊带安全，安全系数不小于2.45；前吊带安全，安全系数不小于2.55.4、外模导梁、内模导梁计算外模导梁受力如图4所示，用迈达斯软件建立外模导梁受力模型，建模情况如下：节点6个、梁单元5个、材料Q235、截面为32槽钢、一般支承2个、荷载包括自重和梁单元荷载图4外模导梁受力简图计算数据如下：最大弯曲应力为116.1MPa

图5顶横梁受力简图计算数据如下：最大弯曲应力为135MPa

主体使用的Φ32预应力钢筋张拉控制力568.2KN则K=568.2/187.9=3.02＞25.9、主桁后锚点混凝土强度计算后锚由6根Φ32精轧螺纹钢锚固，通过预埋作用与翼板下混凝土上，每根精轧螺纹钢与混凝土连接位置加设δ20×200×200垫板；考虑受力不均，按照4根来计算单根精轧螺纹钢所受载荷为：P=187.9KN则同过垫板作用与混凝土的均布载荷为（梁体为C55混凝土）：Q=P&pide;A=187900/（200*200-3.14*0.05*0.05）=4.7N/mm2＜35.5N/mm25.10、挂篮浇注时后锚抗倾覆计算每榀主桁后锚共有3组共6根PS785Φ32精轧螺纹钢筋,考虑受力不均，按照2组4根，作用点在中间锚点来计算抗倾覆系数单根PS785级Φ32精轧螺纹钢所受最大拉力为：F=3.14*0.016*0.016*980*1000=787.8KN抗倾覆系数K=抗倾覆力矩&pide;倾覆力矩抗倾覆力矩=4F*5.26=5.26*787.8*4=16575.3（KN.m）单榀主桁通过前吊点受载荷为575.5KN；倾覆力矩=722.12*5.42=3913.89（KN•M）所以挂篮浇注混凝土时抗倾覆系数K=抗倾覆力矩&pide;倾覆力矩=16575.3/3913.89=4.2>2安全。

5.11、挂篮行走时轨道的抗倾覆计算因为轨道设计的锚固方式为采用竖向预应力筋锚固，所以，轨道可以在任何有竖向预应力筋的地方锚固计算轨道锚固抗倾覆时候，只计算轨道锚固定在最后一根竖向预应力筋的情况挂篮行走时轨道锚固承受下部模板重量和一些施工辅助设施，这部分载荷为400KN；轨道设定锚固6个点，锚固用PS785级Φ32精轧螺纹钢，有效截面面积为：A=3.14*0.016^2=0.000804㎡则Φ32精轧螺纹钢所受最大拉力F=0.000804×980=787.8KN抗倾覆系数K=抗倾覆力矩&pide;倾覆力矩抗倾覆力矩=F×（0.5+1+1.5+2+2.5+3）=10.5*787.8=8271.9（KN•M）倾覆力矩=200*5.6=1120（KN•M）所以挂篮行走时轨道抗倾覆系数K=抗倾覆力矩&pide;倾覆力矩=8271.9&pide;1120=7.39>2安全5.12、挂篮行走时小车的抗倾覆计算小筋板最大抗剪力F=120*0.142*0.01*1000=170.4KN共有14个小筋板则抗倾覆力矩=14*170.4*5.26=12548.2（KN•M）倾覆力矩=200×5.6=1120（KN•M）所以挂篮行走时抗倾覆系数:K=抗倾覆力矩&pide;倾覆力矩=12548.2/1120=11.2>2安全。

5.13、前上横梁吊带伸长量计算前吊带是由150*32的16Mn钢板组成，由前面计算可知，吊带所受最大力=213.52*2=427.04KN.轴应力σ=427040/(0.15*0.032)=88.9MPa,精轧螺纹钢有效截面系数取0.95，不平衡折减系数取0.9，16Mn钢设计抗拉强度295MPa，安全系数K=295*0.95*0.9/88.9=2.8由胡克定律ΔL=PL&pide;EA计算ΔLmax=427040*14/(206*10^9*0.15*0.032)=6mm安全根据以上计算可知，本套挂篮能满足13#梁段施工，安全系数不小于1.59同理可计算2#段、3#段、7#段的施工时挂篮安全6、施工注意事。