东南联络线2#双线特大桥联络线挂蓝专项方案.doc

1、东南联络线2#双线特大桥连续梁挂蓝施工专项方案一计算依据1. 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南 TZ 203-20082. 铁四院东南联络线2#双线特大桥设计图 第二册合福施（桥）-5223. 铁四院有碴轨道预应力混凝土连续箱梁双线（40+64+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇筑施工）合福施（桥）参944.路桥施工计算手册周水兴 等编著5、清华大学结构力学求解器二、工程概况东南联络线2#双线特大桥中心里程L1DK3+944.135，桥梁全长711.37米。连续梁跨为17#20#墩，下部结构为，主墩18#、19#基础采用10根1.5米钻孔桩基础，桩长28.5米和28米；承台尺寸为14.6（

2、横向）9.5（纵向）3.5米（高度）；桥墩采用双线圆端形实体桥墩，截面尺寸为10（横向）4米（纵向），墩高为9.35米（含支撑垫石0.35m）；副墩17#、20#基础采用8根1.25米钻孔桩基础，桩长为21.5米和19米；承台尺寸为12.3（横向）6.0（纵向）2.5米（高度），桥墩采用双线圆端形实体桥墩，截面尺寸为9.2（横向）3.6米（纵向），墩高为10.25米和7.25m（含托盘、支撑垫石）；。主桥采用主跨为1-（40+64+40）m预应力混凝土双线连续梁，连续梁全长145.5m，位于曲线上。主梁采用GTQZ球型支座，每个支点设两个，中支座为25000t级，端支座为5000t级，固定支座

3、设在18#墩上。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽12.012.6m，底宽5.025.74m，中支点横隔板处加宽至6.352m。各控制截面梁高分别为：端支座处及边跨直线段和跨中处为2.8m，在中支点处5.2m，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R=195.002m。顶板厚度34cm，腹板厚度分别为50cm、70cm、90cm，底板厚度由跨中的44cm按圆曲线变化至74.3cm，在中支点梁根部增厚至100cm；全桥共设5道横隔梁，分别设于中支点、端支点和中间跨跨中截面，中支点处横隔板厚度2.0m，边支点处横隔板厚度1.35m，跨中合拢段处横隔板厚度0.6m。隔板设进人孔，供检查人员通过。三、

4、挂蓝选型因工程所需的挂蓝用量较大，因此在挂蓝选型上不仅要满足设计的受力要求，而且还要充分利用现有的挂蓝设备，尽量减少新制杆件的用量，降低施工成本。我分部按照2套方案进行了比选。方案一：采用三角形挂蓝。该方案挂蓝重量轻、结构受力合理、刚度大，但新制杆件量大、加工精度要求高，制作成本高。方案二：采用贝雷桁架式挂篮。该方案挂蓝重量轻、结构受力合理、新制杆件量少、拼装方便简单，但刚度较三角挂蓝要小，前端扰度相对三角挂蓝较大。通过对两套方案的比较和计算，并对现有的挂蓝设备进行了调查，选用方案二是可行的。在方案中，主桁架采用贝雷桁架拼装，充分利用了现有的设备，且重量轻，施工成本低。虽然贝雷桁架的强度或刚度

5、不如三角挂蓝的大，但每桁采用4片贝雷桁架无论在强度上还是刚度上均能满足施工要求。混凝土施工时，主桁架前端的扰度可以通过调整挂蓝底模前吊点来满足设计要求。底模采用桁架式钢骨架，均用小型槽钢、角钢焊接而成，结构受力明确，自重轻，刚度大。挂蓝前移采用桁架系和模板系分别前移到位，增加了移动的灵活性和稳定性，使挂蓝的受力体系更合理。除0#块采用在支架上现浇外，连续梁采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。四、挂蓝构造挂蓝主要由主桁架、外导梁、模板、锚固系统和滑道等体系组成。详见图1-14.1主桁架系统主桁架系统由平行桁架、前横梁、联接系组成，是挂蓝的主要受力结构。一个挂蓝由2行主桁架组成，每一组桁架由4片贝雷梁

6、组拼成。主桁架前端设有一组前横梁，尾部设有两组后锚梁，两组桁架之间设有横向连接系。这样两行分离的主桁架构成一个框架结构成为一个整体。施工时混凝土和模板的近一半荷载通过前吊带传至主桁架，通过后锚梁处的吊带将倾覆力传至已浇筑的梁体来承担。4.2外导梁系统外导梁系统由外导梁、吊杆组成，主要用于支撑侧模重量，并随主桁架共同前移。当模板向前移动时外导梁又是模板移动的滑道。外导梁的前端通过吊杆悬挂于前横梁上，尾部则悬挂于已浇筑的梁体翼缘上。吊点处均设有螺旋千斤顶，可方便调整侧模标高。4.3模板系统该系统由侧模、底模及内模组成。侧模采用型钢钢骨架，底模采用桁架式钢骨架，5mm钢板为模面板，所以面板的整体性好

7、，刚度大，混凝土的灌注质量高，且外形美观。内模采用木模，施工成本较低且易施工。侧模悬挂在外导梁和外挂梁上，模板钢骨架上设有圆滚，已供模板前移时使用。利用梁体通风孔，在侧模上设有拉杆，当主桁架前移时兼做模板支撑。底模设有前后托梁。前托梁设有吊点，通过吊带悬挂在前横梁上，后托梁则用后锚杆锚固在已灌注成型的箱梁底板上。4.4锚固系统锚固系统由锚固梁、吊带组成。根据该桥的特点，本别采用了两种锚固方式，已平衡挂蓝在模板前移时或灌注混凝土时所产生的倾覆反力。施工1#块时，将预埋在0#块中的直径为32mm的精轧螺纹钢通过连接器锚固在后锚梁上，施工其他块件时，通过预留孔将后锚梁上的吊带锚固在梁体内，从而将倾覆

8、反力传至已浇筑的梁体。4.5滑道系统滑道系统由上滑道、下滑道和垫块组成，是支撑挂蓝和挂蓝移动的导向装置。每行主桁架下设置一滑道，上滑道设置在主桁架下弦接点处用30#槽钢现场制作，下滑道利用双拼20#槽钢现场制作，通过垫块与之固定。东南联络线2#双线特大桥1-（40+64+40）m连续梁悬浇段采用贝雷桁架式挂篮施工其各段基本情况如下：名称砼（M3）重量（T）长度（M）高度（M）底板（M）腹板（M）顶板（M）1#块2#块3#块4#块5#块6#块7#块8#块五、挂篮设计5.1主要材料技术参数（1）钢筋砼自重G砼=26KN/m3（2）钢材弹性模量E=2.1105 Mpa（3）贝雷片抗弯模量W3570C

9、M3（4）材料允许应力 精轧螺纹钢W=785Mpa 321贝雷W=210Mpa，=120Mpa5.2、设计工况及荷载组合 通过对挂篮施工过程进行分析得出挂篮设计工况如下工况一、浇筑1#块荷载组合为：混凝土自重+人群机具荷载+挂篮自重+模板自重工况二：挂篮行走荷载组合为：挂篮自重+人群机具荷载+模板自重5.3、荷载取值超载系数为：K1=1.05;混凝土浇筑时的动力系数：K2=1.2;挂篮行走冲击系数：K3=1.3;人群机具荷载为J=2.5Kpa六、挂蓝结构复核验算浇筑1#块时挂篮各部分的受力最大，故取1块为对象对挂篮进行验算。1、箱梁中心高501.3cm 2、底板厚66.5cm3、节段长300c

10、m4、腹板厚75cm5、节段体积48.69m36、节段重量126.59T6.1主桁体系计算由挂篮结构设计图纸可知，主桁承重系统主要采用8排上、下加强的321贝雷桁架,分成2组用110框架拼装而成。2组主桁之间用I28作平联，同时用14#设置剪刀撑，以保证结构的整体稳定性。主桁架为对称的桁架式承载构件联结而成，因此只需计算其中一件的受力和应变情况，可以确定主桁架是简支结构、杆件间以销轴连接，所以不存在超静定问题。（1） 节段浇注砼最大重量：126.6T,箱梁混凝土浇筑时考虑1.05的超方系数,重量为126.61.05=132.9T（2） 挂篮总重：39T其中：主桁系统及上横梁23T,底模及下横梁

11、7T，边模7T，内模2T；人群机具荷载为J=2.5Kpa，箱梁底模尺寸为3m7m，则人群机具荷载为2.537=52.5kN,计5.25T（3） ：再加上冲击系数1.2（126.61.05+39+5.25）0.2=35.4T 以上重量共计：212.6T。这个负荷全部由主桁架和箱梁前节段端部定两者各承担一半，且一侧挂蓝系统由两个挂蓝桁架组成,则挂蓝单侧主桁架前端所受荷载力为212.622=53.15T计算。6.2挂蓝主桁架强度验算1、 受力简图：由前可知主桁架中一端负载按53.15T计算(对贝雷片不作均布计算)。Mmax=53.15*4.85=2578KN.m每片贝雷片抗弯模量W3570CM3四排

12、双层的可按单排单层的乘以8再乘0.8弯拉应力=M/W=2578*103/(357080.8*10-6)=112.8 Mpa容210 Mpa，满足要求；剪应力Q/A531.5*103/(25.4880.8*10-4)32.6 Mpa容120 Mpa，满足要求；由支反点平衡求得：R拉53.15*4.85/832.2T每侧由2根32的精轧螺纹钢承担，安全系数K51.3/(32.2/2)=3.2故主桁架梁和后锚带满足强度要求。6.3前下横梁的强度及挠度计算从该桥施工过程知道，浇注砼重量126.6T，并不是挂篮中单一构件承担的。它是由侧模、内模、底模共同承担，所以有必要对其重量进行分配。根据清华大学开发

13、的结构力学求解器程序建立贝雷桁架式挂篮体系受力计算模型如下:1、强度计算从挂篮总图可知，前下横梁有7个吊点，其中2个用于侧模，5（F2）个用于底模，假定翼板及底板以均布荷载作用于下横梁，腹板处以集中力作用于下横梁，如下图：加2.5%施工负荷：则Q1=(19.4+7) 43.251.025=2.08T/m P1= (5.17-0.69)30.752.61.025=26.86T Q2=(92.6+726.86 2 )271.025=3.28T/m 弯距（由结构力学求解器求得）：内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 9

14、.13309109 24.9847790 -4.53444876 9.13309109 -6.42322096 19.5955767 2 15.1998373 11.8753605 25.3765170 15.1998373 -14.9716395 22.4350519 3 17.0361052 -0.81171454 33.1488122 17.0361052 -8.88471454 21.9979188 4 16.5883689 2.31866561 28.8154605 16.5883689 -5.75433439 24.8644414 5 14.0087101 5.17299246 2

15、8.3244087 14.0087101 -21.6740075 12.6484444 6 7.96261363 -9.54482831 20.3938069 7.96261363 -14.9528283 -11.4531466-可知前下横梁所受最大弯矩： Mmax=33.14KN.m前下横梁为20、20A型槽钢各两根（组合形式如上图）,用10槽钢连接成整体, 其抗弯截面模量为(偏安全计算)Ix=41780+428.83202=53248 cm4W=1774.9cm3A=228.83+232.83=123.32 cm2根据前下横梁的截面特征计算前下横梁的内部应力为:= M/W 为前下横梁的内部

16、抗拉应力M为前下横梁所受最大弯距W为前下横梁截面抵抗距弯矩最大处的横梁应力：=Mmax/W=33.14106(1774.910-3)=18.7MPaw=145MPa故前下横梁弯曲强度足够。=N/A 为前下横梁的内部抗剪应力 N为前下横梁所受最大剪力 A为前下横梁截面面积=Nmax/A=20.25 Mpa85 Mpa故满足施工要求位移计算杆端位移值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 u -水平位移 v -竖直位移 -转角 u -水平位移 v -竖直位移 -转角- 1 -0.00743085 -0.01120012 -0.00121345 -0.00530741 -0.01

17、400647 -0.00084072 2 -0.00530741 -0.01400647 -0.00084072 -0.00272490 -0.01508676 -0.00030574 3 -0.00272490 -0.01508676 -0.00030574 0.00077897 -0.01497057 0.00036403 4 0.00077897 -0.01497057 0.00036403 0.00419075 -0.01336503 0.00101694 5 0.00419075 -0.01336503 0.00101694 0.00657088 -0.01093919 0.0014

18、8695 6 0.00657088 -0.01093919 0.00148695 0.00842219 -0.00670302 0.00163364 7 0.00842219 -0.00670302 0.00163364 0.00000000 0.00000000 0.00206000 8 0.00000000 0.00000000 0.00206000 -0.00117942 -0.00550194 0.00185837-由上可知：挠度ymax=-15.1mm(向下)规定允许值20mm满足要求。6.4前上横梁的强度计算与下横梁计算方式相同，受力上增加了2个用于内模吊点，其余吊点位置均不作变化

19、，故计算如下： F1=1.6T，F2=11.6T，F3=9.9T，F4=5.3T，F5=(12.6+2)/4*1.025=3.74T弯距（由结构力学求解器求得）：内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 0.00000000 27.8900000 -37.6552794 0.00000000 27.8900000 34.8587205 2 0.00000000 16.2900000 34.8587205 0.00000000 16.2900000 65.8097205 3 0.00000000 6.39000000

20、65.8097205 0.00000000 6.39000000 70.9217205 4 0.00000000 2.65000000 70.9217205 0.00000000 2.65000000 74.8967205 5 0.00000000 -2.65000000 74.8967205 0.00000000 -2.65000000 70.9217205 6 0.00000000 -6.39000000 70.9217205 0.00000000 -6.39000000 65.8097205 7 0.00000000 -16.2900000 65.8097205 0.00000000 -

21、16.2900000 34.8587205 8 0.00000000 -27.8900000 34.8587205 0.00000000 -27.8900000 -37.6552794 9 0.00000000 0.00000000 -37.6552794 0.00000000 0.00000000 -37.6552794-可知前上横梁所受最大弯矩： Mmax=74.89KN.m前上横梁为20、32A型槽钢各两根（组合形式如上图）,用10槽钢连接成整体,其抗弯截面模量为(偏安全计算) Ix=2*1780+2*7510+2*28.83*35.12+2*48.5*20.92=131988 cm4W

22、=2926.57cm3A=228.83+248.50=154.66 cm2根据前上横梁的截面特征计算前上横梁的内部应力为:= M/W 为前上横梁的内部抗拉应力M为前上横梁所受最大弯距W为前上横梁截面抵抗距弯矩最大处的横梁应力：=Mmax/W=74.89106 (2926.5710-3)=25.59MPaw=145MPa故前上横梁弯曲强度足够。=N/A 为前上横梁的内部抗剪应力 N为前上横梁所受最大剪力 A为前上横梁截面面积=Nmax/A=20.25 Mpa85 Mpa故满足施工要求位移计算杆端位移值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 u -水平位移 v -竖直位移 -转

23、角 u -水平位移 v -竖直位移 -转角- 1 0.00000000 0.00000000 -0.00256056 0.00000000 -0.00711321 -0.00259691 2 0.00000000 -0.00711321 -0.00259691 0.00000000 -0.01123193 -0.00164056 3 0.00000000 -0.01123193 -0.00164056 0.00000000 -0.01232833 -0.00109364 4 0.00000000 -0.01232833 -0.00109364 0.00000000 -0.01315602 0.

24、00000000 5 0.00000000 -0.01315602 0.00000000 0.00000000 -0.01232833 0.00109364 6 0.00000000 -0.01232833 0.00109364 0.00000000 -0.01123193 0.00164056 7 0.00000000 -0.01123193 0.00164056 0.00000000 -0.00711321 0.00259691 8 0.00000000 -0.00711321 0.00259691 0.00000000 0.00000000 0.00256056 9 0.00000000

25、 0.00000000 0.00256056 0.00000000 0.00000000 -0.00256056-由上可知：挠度ymax=13.2mm(向下)满足要求。6.5外滑梁的挠度和强度计算外滑梁主要承受箱梁两侧翼板重量。不考虑外滑梁自重，并设想整个负荷是均布在外滑梁上的q=（9.7T+3T）/300=42.3KG/CM（按3米最重翼板考虑，砼重按9.7T，外模按3T计算）外滑梁由两根28I工字钢组成，其W=2534.4=1068.8CM3I=27481=14962CM4(1)、根据外滑梁的截面特征计算外滑梁的内部应力为:= M/W 为外滑梁的内部抗拉应力M为外滑梁所受最大弯距W为外滑梁

26、截面抵抗距Mmax= RA*2.43-q*1/2=76.6*2.43-42.3*1.5=122.7KN.m=M/W=86.4*103/1068.6=120.4MPas=145MPa所以外滑梁弯曲强度足够。 (2)、挠度计算：最大挠度在梁中央：fmax=ql2（1.25a*l-6/97*l2-a2/4）/4EI=42.3*48502（1.25 *925*4850-6/97*48502-9252/4）/(4*2.1*105*14962*104)=3.1mm根据规范要求，外滑梁变形量不大于L/400=4850/400=12.1mm因此本设计方案的外滑梁合理。 6.6内滑梁的挠度及强度计算由前文可知内

27、模承受荷载14.6T，内模自重2T，则一根内滑梁上的重量（14.6+2）/2=8.3T，(按3米最重翼板考虑)假设整个负荷是均布在梁上的，则q=8.3T/350=24KG/CM内滑梁由两根25I工字钢组成，其W=2422.2=844.4CM3I=25278=10556CM4(1)、根据内滑梁的截面特征计算内滑梁的内部应力为:= M/W 为内滑梁的内部抗拉应力M为内滑梁所受最大弯距W为内滑梁截面抵抗距Mmax= RA*2.43-q*1/2=60*2.43-24*1.5=109KN.m=M/W=109*103/844.4=129MPas=145MPa所以内滑梁弯曲强度足够。(2)、挠度计算：最大挠

28、度在梁中央：fmax=ql2（1.25a*l-6/97*l2-a2/4）/4EI=22*48502（1.25 *925*4850-6/97*48502-9252/4）/(4*2.1*105*10556*104)=2.3mm根据规范要求，内滑梁变形量不大于L/400=4850/400=12.1mm内滑梁强度及挠度满足要求，因此本设计方案的内滑梁合理。 6.7吊带验算吊带为单根32的精轧螺纹钢，抗拉强度Ryb=750Mpa，允许张拉力为51.3T(按85%的强度控制)，而诸吊带的受力均小于此值。故吊带满足强度要求。6.8挂篮行走时摇滚、后横梁验算6.8.1反压验算砼浇筑完毕后移动主桁架梁，在主桁架

29、梁移动就位时，摇滚受力最大，主桁架梁前端受力Na产生的弯矩由后反压轮的力Nb来平衡。挂篮自重39T考虑冲击系数1.239*1.2=46.8T以支反力为46.8T计前吊带Na=46.8/2*8/12.85=14.57T后吊带Nb=46.8/2*4.85/12.85=8.83T支反力由4个摇滚来分担此力N=46.8/4=11.7T25T摇滚满足强度要求。6.8.2横梁验算因后横梁与前横梁形式一样，所以完全能承受挂篮行走时所承担的挂篮荷载。6.9挂篮行走时的抗倾覆验算砼浇筑完毕后，移动主桁架梁，在主桁架梁移动就位时，主桁架梁最容易前翻，此时靠Nb来平衡，Nb=8.83T，由4根精轧螺纹钢分摊，相当于

30、每根精轧螺纹钢受力由1 个摇滚分担，则每个摇滚受力2.2T，摇滚承载力为25T，远远大于所受的力。挂篮行走时的抗倾覆性满足要求。挂篮变形计算 挂篮结构为带悬臂的简支梁，在浇筑砼的过程中，挂篮由于荷载的增加而产生挠度。荷载为钢筋砼重量和施工荷载的一半。主桁架的挠度：(如下图)弯矩图：端位移值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 u -水平位移 v -竖直位移 -转角 u -水平位移 v -竖直位移 -转角- 1 0.00000000 0.00000000 0.00062233 0.00000000 0.00000000 -0.00159039 2 0.00000000 0.00000000 -0.00159039 0.00000000 -0.01297275 -0.00293185可知：1=1.3CM吊带伸长值：2由于浇筑砼，长吊带中吊带Pmax=7.78t，该吊带有效长度为6.8m，2=PL/(EA)=7.78*104*6.8/(21*1010*8.04*10-4)=3.1mm=13+3.1=16.1 mm20 mm挂篮挠度满足要求。21