悬臂浇筑法施工挂篮检算方法

悬臂浇筑法施工挂篮检算方法

摘要：介绍了混凝土连续梁悬臂浇注法施工挂篮的主要检算内容、计算方法及计算依据。

关键词：悬臂浇注法施工挂篮检算受力变形稳定性

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

引言

现阶段，悬臂浇注施工法广泛应用于长大混凝土连续梁施工建设，个别施工情况注重节段混凝土的浇注、张拉质量，忽略了作为主要施工设施的挂篮结构的整体变形和强度安全性问题；而导致节段交界面错位误差大、合龙质量低甚至安全事故情况。施工挂篮的强度和刚度分别影响了桥梁施工的安全性和成桥后的梁体线型及

应力分布质量，因此，施工前期应对挂篮结构进行计算分析掌握其变形和应力情况，为节段施工提供依据。

1.工程概况

某大桥为80+145+80m混凝土连续刚构桥，桥梁总长492.32m。主梁断面为单箱单室箱型截面，梁底线型按1.8次抛物线变化；箱梁高度在8.5~4.0m之间变化。

主桥箱梁采用纵向、横向和竖向三项预应力体系。主梁悬臂“t”构共分18节段，节段混凝土重为688~2028kn之间；边跨设8.5m

现浇段。1/2悬臂t构节段划分如图1所示。

图1悬臂节段划分示意图

2.检算目的及依据

1）检算目的

大桥采用悬臂挂篮浇筑法施工，节段混凝土湿重大、桥梁线形控制精度高、挂篮结构受力较为复杂，故对挂篮结构在施工中的受力及稳定性进行检算，以确保挂篮施工安全、预测节段浇注后的挂篮变形、合理拟定混凝土节段的施工预抛高值、确保连续梁悬臂结构的高精度合龙以及连续梁桥的高质量线形。

针对悬臂t构在1#、6#、12#、16#节段施工工况，进行挂篮受力、变形及稳定性检算；另外，对挂篮走行过程的体系受力、稳定性进行模拟检算。

2）检算依据

《钢结构设计规范》

《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》

《公路桥涵施工技术规范》

《公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

《公路桥涵设计通用规范》

3.计算模型

挂篮主桁为双排菱形桁架，通过前上横梁和在主桁竖杆位置设双片式平联连接成整体结构；通过在已浇筑节段顶板设置后上吊点，因此未设置后上横梁。底篮与上吊点之间均设置竖向吊杆（吊带）；内外导梁设有临时吊挂，可实现内外侧模及底模的走行。

模型运用通用软件，根据实际尺寸、施工材料、施工步骤，模拟

1#、6#、12#、16#节段施工过程中最不利工况下挂篮结构受力及变形情况，以及挂篮行走工况进行检算分析。计算参数如下；整体模型图见图2所示。

挂篮主桁材料：q235钢材。

钢材容重：78.5kn/m3。

混凝土容重：25kn/m3。

钢材弹模： 2.1×105mpa。

容许应力：[σ]＝145mpa。

螺纹钢强度：830mpa

人员机具荷载：2kn/m3

振捣冲击系数：1.2

截面：主桁、联接系、上下横梁、内外导梁及吊挂、底模纵梁、精轧螺纹钢等。

单元：采用梁单元。

边界：假设拟浇筑节段施工前一节段各点不发生位移，即模型各点只发生与前一节段相对位移。

图2 整体模型图

4.荷载定义

结合挂篮实际构造，拟将节段施工荷载分配到挂篮承重构件上。节段混凝土湿重可简化为5个区域，挂篮承重杆件所承受的节段混凝土重量划分详情见图3。

图3节段混凝土重量划分示意图

5.荷载组合

连续梁悬臂浇注前后，模型中挂篮前后吊点的竖向位移值包括：浇注节段混凝土前自重作用下的竖向初始位移；仅节段混凝土湿重产生的竖向位移。而实际施工中，浇注节段前自重状态下产生的初始变形通过预压试验基本消除，不影响立模标高的拟定。即，仅混凝土湿重产生的变形对挂篮立模标高的设定具有较大影响。考虑到施工预抛高值的拟定，将自重工况单独定义，以便查询节段浇注前后吊点产生的竖向位移值。当验算结构杆件承载力或稳定性时，组合自重荷载。

规范中设计荷载包括：

1)模板、支架和拱架自重；

2)新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力；

3)施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载；

4)振捣混凝土时产生的荷载；

检算结构强度和刚度的荷载组合分别为1)+ 2)+ 3)+ 4)，1)+ 2)。

6.受力变形检算

强度方面：挂篮按临时施工设施考虑，主要杆件的应力应小于材料容许应力的1.3倍（按临时施工设施考虑）。

刚度方面：挂篮杆件的弹性挠度不大于相应结构计算跨度的

1/400，挂篮结构允许的最大变形不大于20mm。

7.稳定性检算

1）总稳定性

挂篮主桁杆件之间为铰接，其余杆件受力主要为在一个主平面内受弯。应对结构构件的总稳定性进行检算。计算杆件的自由长度系数取1.0。挂篮杆件受力一般分三种情况，相应的计算公式如下所示。

轴心受拉：

在一个主平面内受弯曲：

受压并在一个主平面内受弯：

n、m为计算轴力、弯矩；

a为计算截面积；

[σ]、[σw]为轴向容许应力和弯曲容许应力。

2）倾覆稳定性

施工中挂篮的倾覆稳定性主要考虑节段混凝土浇注和挂篮空载

走行两种工况。

混凝土浇注：1#节段浇注施工时挂篮后锚点上拔力最大，值为2392.2kn；挂篮锚固筋可提供最大锚固力为4804.7kn；得抗倾覆系数k抗倾＝2.0，满足挂篮施工时抗倾覆系数2.0的要求。

挂篮空载走行：挂篮行走时，挂篮前端吊点吊挂形式不变；后端仅底篮后吊点进行吊挂形式改变，外导梁、内外滑梁吊挂形式不变。挂篮滑行时，通过后支点反扣轮与工字钢滑道形成自锚系统，通过滑道与梁面固结提供挂篮体系倾覆抗力。空载走行倾覆稳定系数