可拼裝組合式掛籃系列研究

王明海

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司)

可拼裝組合式掛籃系列研究

王明海

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司)

摘 要:介紹了可拼裝組合式掛籃的構造，對可拼裝組合式掛籃有限元進行了分析。

關鍵詞:拼裝;菱形掛籃;標準形式;懸臂施工

1 可拼裝組合式掛籃的構造

1.1 主桁系統

主桁各桿件均采用雙槽鋼36b制作，其組成截面為360 mm×340 mm的格構式構件，各桿件之間采用螺栓連接。

通過對統計資料的分析，可將最大節段長度分為4 m以下和5 m以下，這樣采用的主桁的CD桿就分為適用4 m和適用5 m兩種。

1.2 聯結系統

聯結系統的作用是連接菱形桁架，加強掛籃的橫向剛度。原設計的橫向聯結系采用槽鋼和厚的鋼板焊接而成，槽鋼與菱形桁架采用節點板連接，其優點是聯結系統牢固，橫向剛度大，缺點是槽鋼與節點板采用焊接，通用硅較差。為解決聯結系通用性差的問題，我們用100×100×10角鋼代替槽鋼，與節點板間的連接改為栓接，使聯結系中間桿件成為可拆卸式。經過這樣的改進，只需更換中間連接桿件，就可以適應梁寬變化的需要，從而大大增強了聯結系的通用性。聯結系桿件均采用普通螺栓M22聯結。

1.3 橫梁系統

橫梁系統由前上橫梁、前下橫梁及底橫梁等組成，上橫梁固定在主桁架上，底橫梁懸吊在側模托梁上，前下橫梁通過懸吊系統吊于前上橫梁上，后下橫梁由雙頭螺桿錨在已形成梁段的底板上。前下橫梁和底橫梁共同承托底模及梁段的大部分鋼筋混凝土的重量。

橫梁系統均采用雙工字鋼格構式桿件組成，由統計資料可以查到既有懸臂施工橋梁的底寬都大于4 m，因此，本文將橫梁體系設計成6 m、2 m、1 m。它們之間可以用螺栓任意連接，以適應不同底寬的橋梁。

橫梁分為三個型號，一種采用雙工字鋼28a用鋼板焊制成280 mm×260 mm格構式構件;一種采用雙36a工字鋼用鋼板焊制成360 mm×340 mm格構式構件;一種采用雙工字鋼45a用鋼板焊接成450 mm×430 mm格構式構件。橫梁可以根據噸位，橋梁底寬，自行選擇所需的規格。

1.4 底模桁架

底模桁架系統的上弦桿采用的是12.6b槽鋼，其余桿件均采用用50×50×5角鋼連接。由于CD桿件是兩個長度，底模桁架的也有兩套，這兩套掛籃的豎桿完全一樣，其余桿件長度不同。

1.5 走行系統

掛籃前支點下方設置滑船由液壓頂推油缸在工字鋼軌道上頂推前移，鋼制滑船下緊貼一塊厚度為21 mm的橡膠四氟板滑塊，軌道頂面焊接厚3 mm的不銹鋼板，可有效的減少頂推力。工字鋼軌道由鋼板焊接成沒有接頭的長軌，比通常采用的短軌具有安裝方便、移動迅速、行走平穩的優點。

掛籃后支點設錨固小車，可在工字鋼軌道上翼緣底面滾動前移，通過壓在軌道上的錨梁與箱梁豎向預應力連接而錨固，從而取消了掛籃尾部配重，有效的減輕了掛籃的自重。

1.6 錨固裝置

在箱梁澆注混凝土時，掛籃尾部通過錨桿與八根豎向預應力筋(32 mm精扎螺紋鋼)連接進行錨固，錨桿上方設置千斤頂進行錨固力的轉換并可調整掛籃懸臂端的撓度，錨桿與箱梁豎向預應力筋連接設計了一種專門的連接器，能較好的適應鋼筋預埋時在各個方向產生的誤差。

1.7 吊掛系統

上橫梁與下橫梁連接所用吊桿分為兩種，一種是32 mm精扎螺紋鋼，一種48 mm精扎螺紋鋼，48 mm精扎螺紋鋼只用于180 t以上的橋梁。根據統計的橋梁高度最高為14 m，因此設計的吊桿的長度統一取為16 m。內滑梁和外滑梁統一采用雙槽鋼32a制作成格構式構件。

1.8 上橫梁桁架系統

在節段重量為180 t以上的橋梁中，由于節段重量大，底寬長，所以引起的上橫梁的變形比較大，因此本人在上橫梁的下方制作了一個桁架，用來抵制橫梁的一部分變形。上橫梁的掛籃構造與材料與底模桁架一樣，都是用角鋼100×100×10拼裝而成的桁架式結構。取水平桿的桿件為6 m，2 m，1 m，它們之間可以用螺栓連接來適應不同的橋梁寬度。

2 可拼裝組合式掛籃有限元分析

2.1 荷載組合

荷載組合1:混凝土重量+內模自重+外模自重+掛籃自重+人員機具(驗算掛籃在混凝土澆筑時的受力狀況);荷載組合2:外模自重+掛籃自重;荷載組合3:內模自重+外模自重+掛籃自重;荷載組合4:混凝土重量+掛籃重量+人群和施工機具重;荷載組合5:掛籃自重+沖擊附加荷載+風荷載;由于組合一為荷載最不利情況，所以只取荷載組合1計算;荷載5用于掛籃行走驗算。

2.2 荷載系數和計算參數

依據橋涵設計和施工規范，荷載提高系數取值如下:考慮箱梁混凝土澆筑時脹模等因素的超載系數為1.05;澆筑混凝土時的動力系數為1.2;計算控制系數如下:掛籃空載行走時沖擊系數為1.3;澆筑混凝土和掛籃走行時的抗傾覆穩定系數為1.5。鋼筋混凝土容重:26.1 kN/m3;施工人員及施工機具荷載:2 kN/m2;撓度容許值:L/400。

2.3 風荷載的計算

風荷載的計算，根據《公路橋涵設計通用規范》，假定風荷載垂直的作用在掛籃各部分迎風面積的形心上，其標準值可按下式計算

式中:f為橫向風荷載標準值，kN/m2;k0為設計風速重現期換算系數，取1.0;k1為風載阻力系數，取為1.3;k3為地形、地理條件系數，取為1;wd為設計基準風壓(kN/m2)，取沿海地區寧波市風壓0.6kN/m2。

則作用在主桁上的風荷載

2.4 北京環線特大橋掛籃應用

2.4.1 橋梁參數

北京環線特大橋是單箱單室，頂寬13.4 m，底寬7 m，高9.6 m，原采用的是菱形掛籃，最大節段重量是180 t，最大節段長度為3.5 m。

2.4.2 掛籃各桿件特性

主桁采用雙槽鋼36b制作，其組成截面為320 mm×280 mm的格構式構件;前上橫梁、前底橫梁和后底橫梁采用雙工字鋼36a制作，其組成截面為360 mm×340 mm的格構式構件;吊桿采用32 mm精扎螺紋鋼。各桿件之間采用螺栓連接，計算按剛接處理。

2.4.3 靜力計算結果

(1)位移計算結果。最大豎向變形為19.5 mm，小于20 mm且小于L/400。

(2)應力計算結果。掛籃各桿件最大壓應力為97.6 MPa，最大拉應力為98.2 MPa，均小于容許應力170 MPa，滿足規范要求。

(3)掛籃的整體穩定性。通過計算一階失穩模態為掛籃面外失穩，穩定系數為33.812;二階失穩模態為面內失穩，穩定系數為36.619。

(4)主桁各桿件穩定性計算。

①AB桿。該桿軸壓力為591 kN，壓應力為26 MPa，滿足穩定性要求。②BC桿。該桿軸壓力為591 kN，壓應力為26 MPa，滿足穩定性要求。③BD桿。桿軸壓力為591 kN，壓應力為26 MPa，滿足穩定性要求。

(5)吊桿計算

前吊帶所承受的最大反力為266.84 kN，其應力為

由上述計算可知，底籃前后橫梁的吊帶安全儲備均大于2，滿足要求。

3 結論

設計的主桁采用雙槽鋼36b，根據節段長度的不同將CD桿的長度定位5 m和6 m兩種，上橫梁、底橫梁、橫連的水平桿的長度分別制作成6 m，2 m，1 m三種不同的形式，兩端均設有螺栓孔，根據不同底寬的橋梁可以通過螺栓進行連接，設計的上橫梁和底橫梁有三種不同的型號，可以根據不同節段重量的橋梁進行拼裝。根據對實例的分析，本文設計的掛籃打破了傳統的一橋一籃的浪費局面，實現了一套掛籃可以適用不同特點的橋梁。

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［4］楊壽忠，張小飛，湯知宇.幾種掛籃形式介紹［J］.市政技術，2007，(1).

中圖分類號:U442

C

1008-3383(2011)06-0145-01

收稿日期:2011-04-11