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大桥挂篮构造设计与安装施工方案

挂篮构造设计与安装施工方案

二．挂篮设计及制作： 2

2.1挂篮主桁架系统： 2

2.2挂篮行走及锚固系统: 3

DLT1480-2015 水的氧化还原电位测量方法2.3挂篮吊带系统: 3

2.4挂篮底篮平台系统: 4

2.5挂篮模板系统： 4

三．挂篮安装及施工规程： 5

3.1挂篮安装施工工艺流程： 5

3.3挂篮荷载试验 7

3.4挂篮施工规程： 9

（Ⅱ）杆件端部栓孔 14

（Ⅲ）结点板及销子 14

三、 后锚结点板 15

四、 立柱上结点板 15

一、 锚杆分配梁F7 16

二、 主锚杆G45 16

三、 连接器J1 16

四、蹬筋锚固分配梁F8 16

五、连接器J2、J3 17

（Ⅴ）滑船行走系统 17

一、分配梁F1、F2 17

（Ⅶ）挂篮竖向变形计算 19

一．挂篮主桁竖向变形计算： 20

***大桥主桥为五跨刚构—连续梁组合体系，桥跨布置为127+3X232+127m。箱梁设计为两独立的单箱单室断面，箱梁顶宽为16.6m，底宽为8m，悬臂长度4.3m，顶板厚度为30—45cm，底板厚度为30—135cm，腹板厚度为45—100cm，为减轻自重，箱梁顶面设置成2%的向外侧的单向横坡，主墩墩顶梁高为12.5m，在各跨跨中和边跨现浇段梁高均为4m，其间梁底下缘以二次抛物线变化。单幅桥五跨连续梁—刚构组合体系由四个托架浇注墩顶0#梁段，在四个主墩上按“T”利用挂篮分段对称悬臂浇注各段箱梁，四个“T”的悬臂各分为27对梁段，其梁段数及梁段长度从根部至跨中各为：10X3.0m、9X4.0m、8X5.0m。

根据设计要求，挂篮最大承载力不得小于最大节段重量（258t）的1.25倍（320t），挂篮自身重量及全部施工荷载重量之和应控制在120t以下，在确保承载力、刚度的情况下尽可能轻型化。

挂篮总长14.15m，高6.0m，锚固在已浇好的箱梁上，悬臂长8m（包括工作平台2m），其中新作挂篮自重119t，改造挂篮自重116t，具体见附表。挂篮主要由主桁架，行走及锚固系统，吊带系统，底篮平台系统，模板系统五大部分组成。挂篮型式及构造见附图。

经过计算，挂篮最大竖向变性为21mm。挂篮计算书附后。

2.1挂篮主桁架系统：

挂篮主桁架由杆件、结点板、前、后横梁桁片、上下平联等组成（均采用Q345A材料制作）。主桁杆件采用钢板组合梁制作，各杆件通过前挂点结点板、前支点结点板、立柱上结点板、后锚结点板连接组合成两个菱形结构，再通过前、后横梁桁片、上下平联将两个菱形结构连成一体，形成挂篮主桁架。为保证在现场能一次性安装到位，挂篮主桁架制作完毕均须进行试拼，为保证结构的可靠性，主桁架各构件的焊缝均须进行超声拨探伤检查。

2.2挂篮行走及锚固系统:

挂篮行走及锚固系统由滑船分配梁、滑船、行走钢轨、顶推千斤顶及底座、夹具、后锚行走小车及拉杆、后锚主锚杆及连接器、蹬筋锚固分配梁等组成。

主桁前支点结点板与滑船分配梁连成一体并通过滑船将力传给行走钢轨，行走钢轨与滑船之间摩擦系数尽可能减小，以减小顶推力量。在挂篮行走时，倾覆力通过后锚结点板上的后锚拉杆及行走小车传至后锚行走钢轨承受，挂篮由顶推千斤顶推滑船并通过后锚小车在钢轨上滚动实现行走。挂篮锚固时，将挂篮后锚主锚杆通过连接器、蹬筋锚固分配梁锚固在已浇箱梁的竖向预应力钢筋（精轧螺纹钢）上，同时解除后锚小车受力。

挂篮吊带系统由前底模（内顶底模）吊带分配梁（F12）、外模吊带分配梁（F11）、后底模吊带分配梁（F13）及分配梁吊带、底模吊带（杆），内、外模吊杆等组成。

挂篮底模吊带通过前、后横梁桁片上悬挂的F12、F13分配梁锚固，与底模销接，前吊带6根，行走用后吊带2根，锚固用吊杆7根（锚固在箱梁底板上），内、外模吊带前、后端均由精轧螺纹钢作为吊杆，前端锚固在F12、F11分配梁上，后端锚固在已浇箱梁上。

2.4挂篮底篮平台系统:

挂篮底篮平台系统由前、后托梁，纵向分配梁，底模板，底篮两侧操作平台，底篮前端操作平台，底篮后端操作平台等组成。底篮平台悬吊于主桁架上，前托梁通过钢吊带悬吊在主桁架的F12分配梁上，挂篮行走时，后托梁通过两根钢吊带悬吊在主桁架的、F13分配梁上。砼浇注时，后托梁锚固于已浇箱梁底板上。

底篮前、后托梁由双肢H600X200型钢焊接而成，纵向分配梁由6根H600X200和6根H400X200型钢组成，底模板由8mm钢板和[10槽钢组成。操作平台由各种型钢和钢板组成。

挂篮内、外模系统均由模板、骨架，长、短滑梁、长、短托梁等组成。挂篮行走时，一并移动。挂篮内、外模板均由定型大块钢模制成，内、外模板通过Φ25对拉螺杆对拉连成一体，内顶板底模由三块模板组成，支架横梁上设夹板连接钢带，便于箱梁腹板厚度变化。

外模板长、短滑梁由I56工字钢制成，前端由短托梁支承悬挂于F11分配梁上，后端由长托梁支承，行走时模板外侧通过长托梁悬挂于F13分配梁上，模板内侧通过长滑梁上的滑梁小车锚固在已浇箱梁上，砼浇注时模板内、外侧均通过长托梁利用精轧螺纹钢作为吊杆锚固在已浇箱梁上。

内模板滑梁由I56工字钢制成，前端由型钢吊架支承悬挂于F12分配梁上，后端行走时模板通过滑梁上的滑梁小车锚固在已浇箱梁上，砼浇注时模板后端由吊架支承，利用精轧螺纹钢作为吊杆锚固在已浇箱梁上。

内侧模板通过绞接臂与顶板底模连接在一起，拆模时利用葫芦对拉侧模，使之沿绞接臂转动脱模。

堵头模板利用0#块堵头模板。

三．挂篮安装及施工规程：

3.1挂篮安装施工工艺流程：

挂篮制作完毕应及时进行检测，并进行试拼。

首先在0#块的腹板位置放出挂篮主桁中心线，然后安装行走钢轨（长轨和短轨）和滑船，在挂篮后锚位置焊接一反力架（锚固在箱梁上），作为挂篮的临时锚固点。然后安装主桁杆件，上、下平联及各节点板和后锚系统、行走小车。主桁架安装完毕，将挂篮推至0#块边缘，锚固在箱梁上，然后拆除后锚小车和长轨，进行挂篮各分配梁和模板系统的安装以及另一侧挂篮主桁架的安装。

首先进行外模系统的安装，在钢围堰上搭设拼装平台，在其上进行外模板的拼装及滑梁的安装，拼装完毕，利用布设在0#块上的两台卷扬机及滑车组将模板提起安装到位，后端锚固在箱梁上，前端通过精轧螺纹钢吊杆挂在F11分配梁上。

底模系统的安装利用两台5t卷扬机及布设在挂篮主桁上的滑车将底模提升到位，前端通过钢板吊带锚固在F12分配梁上。后端通过钢板吊带锚固在F13分配梁上。

底模系统的安装首先进行两根内滑梁的安装，内滑梁前端通过精轧螺纹钢吊杆锚在F12分配梁上。后端通过精轧螺纹钢吊杆锚在箱梁上。然后在滑梁上安装内模横梁、绞臂及顶板模板支架，然后将内侧模板顶节通过绞臂安装到位，接着将第二、三节及承托模板对接安装到位。

模板系统安装完毕后，进行各操作平台的安装，完成挂篮的安装。

挂篮安装完毕,为了保证挂篮结构的可靠性和了解挂篮施工中的弹性变形，以及消除挂篮的非弹性变形，在使用前必须对挂篮进行预压，对拼装好的挂篮按设计最大荷载加安全系数1.25倍进行试压，并将测试结果中的挂篮的竖向位移，挠度曲线提供给大桥施工控制小组。荷载试验采用“堆载法”。

3.3.1经过计算，挂篮最不利工况为5m梁段的起始节段，即箱梁第20号梁段，因此荷载试验仅根据20号梁段的荷载进行加载、观测。

3.3.2荷载试验采用分级加载（1.25倍安全系数），除17#墩北面挂篮最大加载量为255t（砼方量78.34m3）外，其余挂篮均为245t（砼方量75.25m3）。

为了给施工控制小组提供尽可能类似悬浇施工时各工况的挂篮弹性变形，挂篮加载拟将几个特征节段的重量作为加载量，分级加载如下（9级）：

20#块：45t*1.25=56t；

11#块：67t*1.25=84t；

1#块：80t*1.25=100t。

第二级为底板加腹板重量：

20#块：119t（101t）*1.25=149t（126t）；

11#块：158t*1.25=198t；

1#块：206t*1.25=258t。

第三级为底板加腹板加顶板重量：

20#块：204t（196t）*1.25=255t（245t）；

11#块：238t*1.25=298t；

1#块：258*1.25t=323t。

括号内为数字17#墩南面及18#墩梁段重量。

3.3.3荷载试验材料采用袋装砂和其它辅助材料，模拟砼浇注时的工况进行加载，利用塔吊和桅杆吊作为起重机械。

3.3.4荷载试验观测内容、成果：

在需测试的构件上贴上应力、应变片，调试完毕，再开始按分级要求进行加载。

1）挂篮主桁各杆件的应力；

4）挂篮的竖向弹性变形、挠度曲线。

挂篮拼装试压完毕，在0#块或已浇箱梁上移动时，移动步骤如下：

将挂篮前支点用千斤顶顶起，然后利用液压油缸将轨道经过反复几次移动至待浇箱梁位置，并将轨道找平。

前支点下落，前支点滑船落至轨道面，利用锚固梁锚住轨道梁（利用预埋的粗钢筋，下同），然后拆除后锚，将挂篮上拔力转为由后锚行走小车承受。

利用液压油缸，将挂篮顶推前移，反复几次，直至下一梁段施工位置。

安装挂篮后锚杆，利用后锚千斤顶将挂篮上拔力转为后锚杆承受。挂篮后锚必须锚固可靠。

根据施工控制小组提供的立模标高调校模板高程及平面位置。

待浇砼重： 3m段：257.5t；

4m段：233.7t；

对5m段： G=1/2×1/2×（203.7+70+10）

对4m段：G=（233.7+70+10）×1/2×(2.5/6)

对3m段：G=（257.5+70+10）×1/2×1/3

后锚点与前支点间距：L1=6.15m

前支点与前结点间距：L2=6.00m

立柱高：H=H1+H2=1.8+2.2=4.00m

最不利工况是浇筑5m段时，即计算荷载G=70.9t

后锚点受力：R1=L2/L1×G=6.0/6.15×70.9=69.2t

前支点受力：R2=G+R1=69.2+70.9=140.1t

2#杆受力：N2=L1/H×R1=6.15/4.0×69.2=106.4t

σ2=N2/A1=106.4t/15880mm2=66.8MPa（压）

1#杆受力：N1=N2*(H2+L12)1/2/L1

=106.4×(42+6.152)1/2/6.15=126.9t

σ1=N1/A4=126.9t/18400mm2=69.0MPa(拉)

4#杆受力：N4=N2*(H22+L22)1/2/L2

=106.4t×(2.22+62)1/2/6=113.3t

σ4=N4/A2=112.2t/18100mm2=62.6MPa(压)

σ3=N5/A5=101.1t/18400mm2=54.9MPa(压)

5#杆受力：N5=N4*(H12+L22)1/2/(H22+L22)1/2

=113.3×(1.82+62)1/2/(2.22+62)1/2=111.1t

σ5=N5/A3=111.1t/18400mm2=60.4MPa(拉)

验算杆取1#拉杆及4#压杆

16Mn钢的抗拉、抗压强度设计值

f=300MPa

取安全储备系数K=1.5，容许应力

[σ]=f/K300/1.5=200MPa

对1#拉杆σ4=54.9MPa<200MPa=[σ]

对4#压杆按稳定计算, 取稳定系数φ=0.8,则

N/A=62.6MPa<φf=0.8×300=240Mpa

验算1#杆，孔板厚t=（12+12+20）×2=88mm

孔径D=101mm

σ=P/tD=126.9t/(88×101mm2)

=142.8MPa<200MPa=[σ]

孔板厚t=（16+25）×2=82mm

孔径D=101mm

栓孔挤压力σ=P/tD=113.3t/(82×101mm2)

=136.8MPa<[σ]=200MPa

销子剪力：τ=P/(nv*π*D2/4)

=113.1/(2×π×1012/4)

=70.7MPa<[τb]=186MPa

孔板厚t=（25+10）×2=70mm

孔径D=D1+D2=51+61=112mm

栓孔挤压力σ=P/tD=70.9t/(70×112)mm2

=90.4MPa<[σ]=200aMPa

销子剪力τ=P/(nv*π*(D12+D22)/4)

=70.9t/(2×π×(512+612)/4)mm2

=71.4MPa<[τb]=186MPa

验算2#杆处：板厚t=（16+25）×2=82mm

孔径D=101mm

栓孔挤压力σ=P/tD=106.4t/(82×101mm2)

=128.5MPa<[σ]=200MPa

销子剪力：τ=P/(nv*π*D2/4)=106.4t/(2×π×1012/4)

=66.4MPa<[τb]=186Mpa

验算1#杆处栓孔：孔板厚t=82mm

孔径D=101mm

栓孔挤压力σ=P/tD=126.9t/(82×101)mm2

=153.2MPa<[σ]=200MPa

销子剪力τ=P/(nvπD2/4)=126.9t/(π/4×1012×2)mm2

=79.3MPa<[τb]=186MPa

与上面相同σ=153.2MPa<200MPa=[σ]

τ=79.3MPa<186MPa=[τb]

分配梁所受弯矩M=1/4*PL=1/4×69.2t×0.5m

=8.65t·m

分配梁材料为2[28c

查表得其抵抗矩w=2×392.6cm3=785.2cm3

忽略栓孔及加强板对分配梁的影响，梁最大应力

σ=M/W=8.65t·m/785.2cm3

=110MPa<[σ]=170MPa

一根主锚杆受力P=R1/2=69.2t/2=34.6t

σ=P/(πD2/4)=34.6t/(π/4×702mm2)

=90.0MPa<[σ]=523MPa

最不利受力为栓孔处栓孔厚度t=60mm

孔径D=65.5mm

栓孔挤压力σ=P/tD=34.6t/(60×65.5)mm2

=88.0MPa<[σ]=523MPa

四、蹬筋锚固分配梁F8

分配梁F8所受弯矩M=1/4PL=1/4×34.6t×400mm

=3.46t·m

分配梁F8材料为2[28c

查表得其抵抗矩w=2×392.6cm3=785.2cm3

忽略栓孔及加强板对分配梁的影响，梁最大应力

σ=M/W=3.46t·m/786.2cm3

=88.1MPa<[σ]=170MPa

栓孔厚度t=40mm直径D=55.5mm

栓孔受力F=P/2=34.6t/2=17.3t

栓孔挤压力σ=F/tD=17.3t/40×55.5mm2

=77.9MPa<[σ]=523MPa

锚筋为直径32mm的精轧螺纹钢，设计强度为f=750Mpa

允许应力为[σ]=f/K=750/1.5=500MPa

锚筋应力为σ=F/(πD2/4)=17.3t/(π×322/4)mm2

=215MPa<[σ]=500MPa

分配梁F1、F2所受弯矩M=1/4PL=1/4×(140.1/2)t×0.8m

=14t·m

分配梁F1、F2材料为2[36c

查表得其抵抗矩w=2×746.1cm3=1492.2cm3

忽略栓孔及加强板对分配梁的影响，梁最大应力

σ=M/W=14t·m/1492.2cm3

=93.8MPa<[σ]=170MPa

最不利受力为滑船与分配梁F2连接处

板厚t=30×2=60mm孔径D=101mm

栓孔挤压力σ=P/tD=35t/60×101mm2=57.8MPa<[σ]=200MPa

如图，砼受力可以简化为三部分

挂篮后锚施加的拉力P1

挂篮前支点滑船施加的压力P2

挂篮其它部位施加的拉力P3

当浇砼1#块，即3m段时（力作用在0#块）

P1=R1=L2/L1×G=6/6.15×56.3=54.9t

P2=R2=(L1+L2)/L1×G=(6+6.15)/6.15×56.3=111.2t

当浇砼11#块，即4m段时（力作用在10#块）

P1=R1=6/6.15×65.4=63.8t

P2=R2=(6+6.15)/6.15×65.4=129.2t

当浇砼20#块，即5m段时(力作用在19#块)

P2=140.1t

（Ⅶ）挂篮竖向变形计算

挂篮竖向弹性变形f包括挂篮主桁架和底篮吊带变形的总和。

一．挂篮主桁竖向变形计算：

(1)最不利工况是浇筑5m段时，对桁架施加单位荷载G=1，

桁架杆件单位力内力系数计算如下：

后锚点受力： R1,=L2/L1×G,=6.0/6.15×1=0.976

前支点受力： R2,=G,+R1,=1+0.976=1.976

2#杆受力： N2,=L1/H×R1,=6.15/4.0×0.976=1.5

1#杆受力：N1,=N2,*(H2+L12)1/2/L1

=1.5×(42+6.152)1/2/6.15

4#杆受力：N4,=N2,*(H22+L22)1/2/L2

=1.5×(2.22+62)1/2/6

5#杆受力：N5,=N4,*(H12+L22)1/2/(H22+L22)1/2

=1.6×(1.82+62)1/2/(2.22+62)1/2

宝鸡烟厂易地技术改造联合工房施工组织设计（全）桁架杆件单位力内力系数与桁架杆件内力相乘,计算桁架竖向位移f1:

f1=ΣNi*Ni*Li/EAi

=(1.79*126.9*7.34/0.0184+1.5*106.4*6.15/0.01588+

43*101.1*4/0.0184+1.6*113.3*6.39/0.0181+

(2)挂篮底篮吊带变形计算f2:

单根挂篮底篮吊带长度L=12m

单根挂篮底篮吊带受力P=40t

单根挂篮底篮吊带截面积A=15*1.2*2=36cm2

GB 19212.21-2014 变压器、电抗器、电源装置及其组合的安全 第21部分：小型电抗器的特殊要求和试验(3)挂篮竖向弹性变形总和f: