挂篮设计说明书

设计说明
1、工程概况
高岩嘴特大桥是沪蓉国道主干线支线重庆忠线至垫江高速公路第九合同段上的一座连续刚构桥。

高岩嘴大桥主桥为60m+110m+60m预应力混凝土连续刚构桥，主桥长230.00m。

全幅桥采用分离式直腹板的单箱单室箱梁结构，箱梁顶板宽度为12.0m，底板宽6.2m，翼缘板悬臂2.9m。

0＃块梁高6m，边、中跨合拢段梁高2.5m。

上部箱梁采用双悬臂挂篮逐块对称施工，墩顶0＃块长11m，每个“T”分为12对梁段，其中，1＃～6＃块件长为3.5m，7＃～12＃块件长为4.5m。

箱梁1＃～12＃段均为挂篮悬浇，13＃段为中跨合拢段，14＃段为边跨合拢段，15＃块为边跨现浇段。

悬浇最大重量分别为1417KN（1＃块3.5m长）和1300KN（7＃块4.5m长）。

箱梁设计为纵向、横向和竖向预应力体系。

在主墩处箱梁设两道横隔板，在边跨端部各设一道横隔板。

主桥箱梁采用挂篮悬臂浇注，先在牛腿支架上浇注0号块，然后在0号块上拼装挂篮。

一个主墩上采用一对挂篮对称浇注。

本桥箱梁悬浇采用后支点挂篮施工。

挂篮采用专门为本桥新设计、加工的斜拉式挂篮，该挂篮设计最大承载能力为2000KN。

为了保证高岩嘴大桥箱梁悬浇安全、顺利进行，现特根据高岩嘴大桥的实际情况，吸取了国内外各种挂篮的长处，设计出了本斜拉式挂篮。

现将挂篮设计图纸和计算结果等编制成文件，以供审查、加工、安装和使用。

2、设计依据
本挂篮主要依据下列文件、标准及规范进行设计：
——《忠垫高速公路A9合同段设计图》
——《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
——《钢结构工程施工及验收规范》 (GB50205-95)
——《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
3、挂篮的构造及特点
本挂篮高4m，长12m，前端悬臂长6.7m，后端锚固长5.3m，能适应大多数桥梁，如连续刚构桥、斜拉桥等悬臂浇注的需要。

浇注的混凝土重量通过斜拉杆传递到立柱，斜拉杆与立柱、纵梁都采用销接，受力明确，安装、运输都十分方便。

3.1、承重桁架系统
为了使挂篮具有较好的通用性，适应不同的桥梁使用，本挂篮主要构件分为标准构件和非标准构件。

本挂篮主要的承重构件是由两片斜拉桁架组成标准构件，每片斜拉桁架由纵梁、立柱、斜拉杆销结而成，同类型的桥梁可直接使用，不需改制。

两片桁架之间间距为580cm，用前、后横梁连接，同时前、后横梁又作为吊杆的支点。

前、后横梁为非标准构件，根据桥梁的宽度需改制
立柱和纵梁采用40＃槽钢加10mm厚的16Mn钢板焊接组拼成矩形截面，使其具有承载力强，抗扭性能好的特点。

斜拉杆采用30mm厚的16Mn整体钢板，与立柱、斜拉杆用φ100mm销子拴接。

使杆件受力明确，安装、拆卸也非常方便。

前、后上横梁设计为非标准构件，每座桥在使用本挂篮时，需根据该桥箱梁
截面的宽度重新设计。

本桥前、后上横梁采用20#和16＃普通槽钢加工。

由于本桥节段浇注长度较大，最大为4.5m，留有1.2m操作空间，前、后横梁间距达5.8m。

为保证前、后上横梁的稳定，在其上下弦杆的水平面上，设置平联。

平联由单根10＃槽钢构成，通过节点板与前、后上横梁连接。

3.2、后锚系统
每片承重桁架片设两道锚固梁进行锚固。

在浇注混凝土时，用后锚杆穿过预留孔，上端与挂篮后锚点分配梁连接，下端与混凝土箱梁顶板连接。

后锚杆用φ32精轧螺纹钢筋，锚固梁采用双36＃工字钢。

3.3、底篮和吊带系统
在前、后底横梁上布设I36工字钢，作为浇注混凝土的底篮。

前、后下横梁采用双36＃工字钢组成，在其之间焊接锚板，与吊杆连接。

根据挂篮行走需要，后下横梁用10＃槽钢加强了刚度。

底篮的锚固系统，是通过吊杆完成的。

后下横梁的锚固，是用吊杆的下端与后下横梁销接，上端穿过主梁底板和顶板的混凝土预留孔，锚固于底板和顶板上。

前下横梁的锚固，是用吊杆的下端与前下横梁销接，上端直接与挂篮的前上横梁连接。

吊杆采用1φ32精轧螺纹钢筋，采用液压千斤顶来调节前、后底横梁的高度，以实现准确的立模标高。

3.4、行走系统
轨道用钢板加工成工字形截面，挂篮行走时，在后锚点上，用特制小轮反挂于行走轨道的上翼缘板，用两台60t液压千斤顶驱动挂篮前移。

行走轨道的固定，是通过预留孔安装反压梁进行固定。

3.5、模板系统
模板系统由内、外模板、滑梁及模板固定装置组成，外模采用大块钢模，内模采用组合钢模。

浇注混凝土时，顶面模板由内外滑梁支撑，而内外滑梁的锚固，则通过吊带一端锚固于混凝土箱梁的顶板，一端锚固于挂篮前上横梁。

底模由挂篮的底篮承受。

内外模板侧模间由对拉螺杆承受浇注混凝土时的侧向压力。

挂篮移动时，外模由外模滑梁支托随同挂篮前移，内模滑梁同时被拉出。

然后在适当的时候将内模顺着内模滑梁拉出。

4、受力计算
4.1、设计荷载
本挂篮设计考虑如下荷载：
●混凝土荷载
●挂篮自重
挂篮自重＝挂篮重＋模板重
●人群及施工荷载
按《公路桥涵设计通用规范》，取1.5Kn/m2 。

●风荷载
按《公路桥涵设计通用规范》，计算纵桥向风力，用公式：
W=K
1
K
2
K
3
K
4
W
进行计算。

4.2、计算工况
分别计算以下三个控制工况：
工况1：1＃块件(长3.5m)的浇注。

工况2：7＃块件(长4.5m)的浇注。

工况3：挂篮行走。

4.3、结构计算
根据挂篮的设计图纸，建立空间模型，将各工况的荷数载加到挂篮的相应部位，用结构分析程序SP2000进行电算。

4.3.1、浇注混凝土时的计算
为了符合施工实际情况，把挂篮自重等其它荷载与混凝土荷载的重心联系起来，以实现准确地加载，在实际计算中，将挂篮、模板等其他荷载以混凝土重量为基数再乘以一个系数作总荷载，加到挂篮相应部位进行计算。

这个系数偏安全地取1.5，其组成情况约为：挂篮主体结构重量取系数1.3,模板重量取系数1.15，人群和风荷载取系数1.05。

例如，1＃块混凝土净重1417KN ，乘以1.5系数，挂篮计算总荷载为： P 总=混凝土重1417+其它荷载1417×0.5=2125.5 kN
各工况控制节段的混凝土荷载和计算总荷载如下表所示：
对各工况分别进行计算，然后对结果进行分析比较。

计算结果表明，浇注混凝土时以工况2受力最大，为控制阶段。

以下列出工况1、工况2的计算结果，从下表可以看出，计算全部通过。

挂篮模型图一
挂篮模型图二
挂篮加载图
挂篮轴力图挂篮变形图
挂篮弯矩图
挂篮主要结构受力表（1#块）
杆件名称轴力
（KN）
弯矩
（KN-cm
）
应力
（KN/cm2）
许用应力
（KN/cm2）
备注
斜拉杆715．8 9.9 [20.0] 16Mn钢板
立柱-877.8 -3.37 [14.5] 双40＃槽钢加钢板纵梁-564.0 29791.1 7.93 [14.5] 双40＃槽钢加钢板前吊杆156.9 19.5 [75.0] φ32精轧螺纹钢筋滑梁吊杆61.1 7.6 [75.0] φ32精轧螺纹钢筋滑梁15036。

7.62 [14.5] 双40＃槽钢
底篮纵梁9844.38 10.5 [14.5] 36＃工字钢
后下横梁11237.5 11.65 [14.5]
挂篮主要结构受力表（7#块）
挂篮主要结点扰度表 (cm)
注：上表为弹性变形，施工时另外考虑非弹性变形
4.3.2、挂篮行走时的计算
挂篮行走时，在后锚点处用特制小轮反挂于行走轨道的上翼缘板，用千斤顶
驱动前进。

挂篮的前下横梁仍由吊杆支撑不变，后下横梁解除后内锚固，由后上横梁端部两根吊杆支撑。

挂篮行走时的计算荷载，取（挂篮自重＋模板重）×1.2冲击系数
4.3.3、挂篮的倾覆验算
4.3.3.1、挂篮浇注状态
以工况2计算，此时前端承受混凝土荷载，前吊带竖向力合计为565.46KN，对前支点取矩：
总倾覆力矩为:
M
倾
＝565.46×580＝327966.8 KN.cm
后端锚固，采用2×8根精轧罗纹钢筋作锚杆，直径φ32mm，[σ]=750 Mpa,按每根承受650KN计算：
M
抗倾
＝16×650×500＝5200000 KN.cm
抗倾覆安全系数
K= M
抗倾 / M
倾
=5200000 / 327966.8 =15.85
4.3.3.2、挂篮行走状态
以工况3计算，此时挂篮前端承受底篮重量，前支点竖向力合计为172.88KN，总倾覆力矩为:
M
倾
＝172.88×580×1.2＝120324.48KN.cm
行走小车极限承载力按 4×500KN计：
M
抗倾
＝4×500×460cm＝920000 KN.cm
抗倾覆安全系数
K= M
抗倾
/ M
倾
=920000/120324.48＝7.6
5、挂篮的加工、安装
本挂篮采用工厂制作，运至现场拼装。

由于挂篮承受荷载大，又长时间反复使用，因此挂篮所有构件应按正式结构的标准制作。

必须选择有资质的正规厂家承担挂篮加工，并在制作中把好质量关，选用优质钢材，严格控制焊接质量及机加工件的加工质量。

挂篮焊缝全部采用连续焊缝，焊缝高大于板高80%，焊缝质量达到二级焊缝质量标准，销子及螺母应进行调质处理锚板与连接器焊接后要进行预拉，以检验焊接质量。

本挂篮钢板和型钢全部选用16Mn材质。

加工完成后，应刷二道防锈漆防锈。

本图作重于结构设计，加工单位应根据机械加工的要求，作出相应的机械加工图，然后才能进行加工。

材料数量表中的部件尺寸主要作为统计材料数量的，不能作为加工下料尺寸，由于本挂篮设计时间短，部件尺寸难免有错误。

因此，经理部和加工单位应有专人复核图纸，所有部件应1:1放大样，以放大样的尺寸作为加工件的尺寸进行加工，以避免出现错误。

挂篮拼装时，必需利用塔吊配合进行。

拼装的顺序是：
轨道及锚固→前支点→主纵梁→后锚点及进行锚固→立柱→斜拉杆→后上横梁→前上横梁→平联→前吊杆→后吊杆→后下横梁→前下横梁→底纵梁→内外滑梁→内外模板。

特别要注意，拼装立柱和斜拉杆后，由于横梁还没有拼装，结构容易倾倒，因此应采取措施临时稳固。

挂篮拼装完成后，必须按图纸认真检查，特别是各个结点、销子、螺栓、锚。