挂篮验算

长塘埠湘江特大桥悬臂浇注挂篮设计与施工

刘连战南志于得水

中交集团一公局六公司湖南洛湛铁路项目

【摘要】：介绍长塘埠湘江特大桥贝雷片为主桁梁的无平衡重式悬浇挂篮的设计和施工

【关键词】：长塘埠湘江特大桥；无平衡重式悬浇挂篮；设计；施工

1. 工程概况

长塘埠湘江特大桥位于湖南永州洛湛铁路YH1标，起止桩号：DK20+776.34～DK21＋365.20，中心桩号：DK21+267，横跨湘江。桥跨布置：12×32米预应力砼简支梁＋（36＋2×56＋36）米预应力砼连续梁，桥梁全长588.86米。主墩为钢筋混凝土圆端形实体墩，13号墩柱高18米、14、15号墩墩高均为22米，钻孔桩基础。固定支座设在14号墩，采用盆式橡胶支座。

主桥连续梁梁体构造：①梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长185.1m。支座处梁高4.7m，跨中及边跨梁端处梁高2.7m。梁体下缘除中跨中部10m梁段和边跨端部13.55m梁段为等高直线段外，其余为抛物线。②箱梁顶板宽3.9m，箱宽3.0m。除边跨梁端顶板厚由30cm渐变至50cm外，其余梁段顶板厚30cm。底板厚32～50m，腹板厚30～50cm。③梁体在端部、支墩处共设5道横隔板，横隔板中部设有孔洞，以利人员通过。④梁块长度分为三种，分别为3m、3.5m、4m。

主桥连续梁采用悬臂浇注挂篮施工方法，其中最重的梁块为1号梁块重58.5t。

2. 0号块施工方案及托架设计

2.1施工方案的选择

0号块的施工可以采取多种方案，为了找到一种安全、经济和施工方便的方法，同时也考虑能够利用现场的材料，我部经过查找各种相关资料和咨询有关专家，最后采用在浇注时预埋精扎螺纹钢和铁盒，焊接牛腿和插入方钢，采用型钢形成三角托架的方法进行施工。

2.2托架的设计

托架横梁采用50号工字钢，一端焊接在牛腿上一端同斜支撑进行焊接。斜支撑采用36号工字钢，下端焊接在插入预埋铁盒的10cm×10cm方钢上，与横梁和墩柱形成三角形稳定结构。为防止失稳则在三个斜支撑上焊接16号联系槽钢，横梁上铺设16号槽钢形成施工平台，平台上放置三角钢架用以调整底模板的倾斜度（具体布置见《0号块方案布置图》）。通过验算，该设计满足施工时的受力要求。

2.3 0#块托盘支架稳定性验算

长塘埠湘江特大桥0#块块段长12m,托盘顶帽宽度5m,故每边悬臂3.55m.根据图纸计算悬臂端砼重59t,模板重8.6t,考虑机械人工荷载等因素,荷载总重按120t考虑.利用现场施工材料情况拟用50aI做纵梁三根, 50aI做斜撑,10cm×10cm方钢做为斜撑的牛腿支撑(具体布置见０＃块支架布置图)

验算每根纵梁承重400km,则q=113KN/m

斜撑承受轴力为：566KN

纵梁承受的拉力为：400KN

2.3.1纵梁验算

①50aI纵梁弯曲应力验算：

纵梁跨中最大弯矩为：

Mmax=1/8ql2=1/8×113×3.552=178KN·m

弯曲应力：

σ= Mmax/W=178×106/1858.9×103=95.8Mpa<[σ] =145Mpa 满足要求

②50aI轴心受拉验算：

σ=N/A=400×103/119.25×102=33.5Mpa<[τ]=140MPa 满足要求

③50aI挠度验算：

f=5ql4/384EI=5×113×3.554×1012/384×2.1×105×46472×104=5mm

×103=8.8mm 满足要求

2.3.2 50aI的斜撑稳定性验算

①50aI轴心受压强度验算：

σ=N/A=566×103/119.25×102=47Mpa≤ψ1[σ]=1.2×140=168MPa 满足要求

②50aI轴心受压稳定性验算：

λ＝l0/γ=5283/197.4=26.76

ψ=1.02-0.55[（λ+20）/100]2=1.02-0.55×[（26.76+20）/100]2=0.88

σ=N/ψA=566×103/0.88×119.25×102=53.9MPa<1.2[σ]=1.2×140=168MPa, 满足要求2.3.3 10cm×10cm方钢剪切应力验算

方钢所受剪切力：

400KNτA=85×10×10×102×10-3=850KN 满足要求

2.3.4 Φ25精轧螺纹钢锚固长度验算

F=πdhτb 则h≥Ｆ／πd［τb］＝４00×103/4×3.14×25×2.5=51mm

精轧螺纹钢预埋80mm＞51mm 满足要求

2.3.5 Φ25精轧螺纹钢抗剪应力验算

Φ25精轧螺纹钢允许τ=120MPa

则每一根承受剪力：Q=τA=490.6×120×10-3=58.9KN

4根为: 58.9×4=236KN

预埋精轧螺纹钢铁盒处承受剪力为200KN＜236KN 满足要求

3.挂篮的施工方案及其设计

3.1挂篮型式的选择

挂篮形式多种多样，目前使用较多的有：斜拉式悬浇挂篮、弓弦式悬浇挂篮、菱形悬浇挂篮、平衡重式悬浇挂篮、无平衡重式悬浇挂篮等。我们在查找大量挂篮资料和咨询有类似施工经验的人员，同时考虑到本桥的结构特点、设计图纸中的有关要求、自身的类似施工经验以及经济适用等，我部最终决定采用以贝雷片为主桁梁的无平衡重式悬浇挂篮。

3.2挂篮的设计思路及荷载选择

此套挂篮按照取最重梁块的重量，考虑到满足不同长度梁块的施工的情况，再考虑现场所能使用的各种材料进行设计，计算荷载始终取最大和最不利的进行验算，而且全部按照受力最大的简支梁进行简化，从而使该套挂篮的结构更偏于安全。

每个挂篮承受荷载主要有三种：梁段的自重G1、挂篮和模板的重量G2、施工荷载G3，总重G＝G1＋G2＋G3，G1取挂篮施工中最重一块梁段自重；G2按《公路工程预算定额》取0.55 G1；G3施工荷载，取值随工艺而变，根据用泵送混凝土实测0.1t/㎡（取梁顶面面积）取值。

3.3结构计算

3.3.1承重梁

承重梁是挂篮的主要受力构件，它承受新浇节段混凝土、挂篮和模板、施工荷载的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁身上。承重梁分为主桁架梁、底纵梁、上横梁、底横梁、外模纵梁和内模纵梁。

①主桁架梁采用16片贝雷片拼装成双排单层贝雷桁架，中间采用型钢桁架将其形成整体稳定结构，前上横梁下贝雷片采用竖向加劲槽钢用以加强贝雷片的抗剪切能力。按悬臂梁计算，主要从纵梁承受弯矩、剪力和挠度验算。因箱梁底有两支后锚杆，把新浇梁段的一部分重量不通过贝雷梁直接传到已浇注的混凝土梁上，因此验算出来的结果偏于安全。

②底纵梁梁块两腹板重量、下底板重量、下齿块重量及底模板重量通过均布在底纵梁的12号槽钢小横梁传递至底纵梁。经过几次反复计算选用三根36b号工字钢，两侧腹板下各布置一根，中间布置一根。