【文章內(nèi)容簡介】 = 橋梁掛籃施工種類與特點 掛籃分類及組成目前，掛籃的型式很多，構(gòu)造上亦有差異，其常見分類方法有：(1)按掛籃使用材料分類：有萬能桿件、軍用梁、貝雷梁等制式桿件組拼和型鋼加工制成兩種；石家莊鐵道大學畢業(yè)設計3(2)按主要承重結(jié)構(gòu)形式分類：桁架式(包括平弦無平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等) 、拉式 (包括三角斜拉式和預應力斜拉式)、鋼板梁式及牽索式四種；(3)按受力原理分類：垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種；(4)按其抗傾覆平橫方式分類：壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種；(5)按其走行方法分類：一次走行到位和兩次走行到位兩種；(6)按其移動方式分類：滾動式、滑動式和組合式三種。掛籃通常都有以下幾個組成部分：承重結(jié)構(gòu)、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、走行系統(tǒng)和工作平臺。承重結(jié)構(gòu)是掛籃的主要受力構(gòu)件，它承受施工設備和新澆筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過支點和錨固裝置將荷裁傳到已施工完成的梁身上。掛籃的走行系統(tǒng)可用軌道或四氟乙烯滑板，牽引動力一般用電動卷揚機，它包括前牽引裝置和尾索保護裝置。為保證澆筑混凝土時掛籃有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設置后錨固，一般通過埋在梁肋內(nèi)的豎向預應力筋實現(xiàn)，當后錨能力不夠時．也可采用尾部壓重等措施。掛籃的主要功能是支撐模板，承受新澆混凝土重量，由工作平臺提供張擰、灌漿的場地，調(diào)整標高。因此掛籃不僅要求有足夠的強度保證，還要有足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，移動靈活，便于調(diào)整標高等。幾種主要常用掛籃的結(jié)構(gòu)形式如圖 11 至 16 所示。 11 平行桁架式掛籃圖 11 平行靖架式掛籃石家莊鐵道大學畢業(yè)設計4圖 12 平弦無平衡重掛籃圖 13 三角型組合粱式掛籃圖 14 弓弦式掛籃石家莊鐵道大學畢業(yè)設計5圖 15 滑動斜拉式掛籃圖 16 菱形桁架式掛籃 掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點按主要承重結(jié)構(gòu)形式分析掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(1)平行桁架式掛籃。平行桁架式掛籃的上部結(jié)構(gòu)外形一般為一等高度桁梁，其受力特點是：底模平臺及側(cè)模架所承重均由前后吊桿垂直傳至桁梁節(jié)點和箱梁底板上，故又稱吊籃式結(jié)構(gòu)，桁架在梁頂用壓重或錨固或二者兼之來解決傾覆穩(wěn)定問題，桁架本身為受彎結(jié)構(gòu)。(2)平弦無平衡重掛籃。平弦無平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上，取消壓重，在主桁上部增設前后上橫桁，根據(jù)需要，其可沿主桁縱向滑移，并在主桁橫移時吊住底模平臺及側(cè)模支架。由于掛籃底部荷重作用在主桁架上的力臂減小，大石家莊鐵道大學畢業(yè)設計6大減小了傾覆力矩，故不需平衡壓重．其主桁后端則通過梁體豎向預應力筋錨固于主梁項板上。(3)菱形掛籃。菱形掛籃可以認為是在平行桁架式技籃的基礎(chǔ)上簡化而來，其上部結(jié)構(gòu)為菱形，前部伸出兩伸臂小粱，作為掛籃底模平臺和側(cè)模前移的滑道，其菱形結(jié)構(gòu)后端錨固于箱梁底板上，無平衡壓重，而且結(jié)構(gòu)簡單，故自重大大減輕，是近年來常用的掛籃形式。(4)三角形掛籃。三角形掛籃也是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡化而來，它與菱形技籃均屬于垂直吊桿式，主要區(qū)別在于主桁架的形狀，其承重結(jié)構(gòu)為三角形，其它組成類似于菱形掛籃，屬于全錨式掛籃，自重輕。(5)弓弦式拄籃。弓弦式桁架(又稱曲核桁架式) 掛籃主格外形似弓形，故也可認是從平行桁架式掛籃演變而來，除具有桁高隨彎矩大小變化外，還可在安裝對施加預應力以消除非彈性變形 故也可取消平衡重，所以—船重量較輕；(6)滑動斜拉式掛籃?；瑒有崩綊旎@在力學體系方面有較大的突破，其上部采用斜拉體系代替梁式結(jié)構(gòu)的受力，而由此引起的水平分力，通過上下限位裝置(或稱水平制動裝置) 承受．主梁的縱向傾覆穩(wěn)定由后端錨固壓力維持。其底模平臺后端仍吊掛或錨固于箱梁底板之上。(7)預應力斜拉式掛籃。預應力斜拉式掛籃的最大特點是利用梁體內(nèi)腹板的預應力筋拉住模板．從而使得掛籃結(jié)構(gòu)簡化，重量變輕。(8)三角型組合梁掛籃。三角型組合梁掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)之上，將受彎桁架改為三角行組合梁結(jié)構(gòu)。由于其斜拉桿的拉力作用，大大降低了主梁的彎矩。從而使主梁能采用單構(gòu)件實體型期。由于掛籃部結(jié)構(gòu)輕盈．除尾部錨固外。還需較大配重。其底模平臺及側(cè)模支架等的承重傳力與平行桁架式掛籃基本相同。(9)自承式掛籃。自承式掛籃分為兩種，一種是模板支承在整體桁架上，桁架用銷子和預應力筋掛在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土時主梁和走行桁架移至一邊，掛籃前行時再按上。吊著空載的模板系統(tǒng)前移。另一種是將側(cè)模制成能承受巨大壓力的剛性模板，通過梁上的水平及豎向預應力筋拉住模板來承受混凝土重，走行方法與前者相同，由臨時吊車懸吊著模板系統(tǒng)前移到下一梁段。這種方法對跨度不很大的等高度箱梁較為適宜。(10)牽索式掛籃。在斜拉橋的施工中，利用斜拉主索牽掛掛籃，其承重結(jié)構(gòu)不再支承在己灌筑梁段頂面，而是懸掛于己成梁段的下面，通過牽索系統(tǒng)將掛籃前端的垂直荷載直接傳到斜拉橋的主塔上，這是它的最大特點。 掛籃施工的發(fā)展方向石家莊鐵道大學畢業(yè)設計7(1)掛籃設備應系列化、規(guī)格化掛籃作為 PC 連續(xù)梁(或則構(gòu) )懸管理筑的一種常用設備，應用已很普遍；而日前國內(nèi)的并籃種類雖不少，但適應不同跨度和梁寬的系列化、規(guī)格化產(chǎn)品尚不多見，多數(shù)施工單位都是對不同跨度和梁貿(mào)使用一種掛籃．僅對其某些桿件的市置作些調(diào)整，往往會田大馬拉小車影響作仆效率 c 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因除產(chǎn)品開發(fā)滯后外，還有擰籃在具體一個施工單位的利用率問題，為此建議成立掛籃系列產(chǎn)品租賃公司，以便解決產(chǎn)品系列化、規(guī)格化和利用率的矛盾。此外，掛籃設計還應考慮 RJ 梁懸灌段灌筑的連續(xù)性，附設一些保證全天候作業(yè)的設施，供施工單位根據(jù)不同的需要選用。(2)掛籃制作的工廠化由于掛籃作業(yè)的安全性要求較高，一般來說，除一些可利用的常備式桿件外，掛籃的主要受力部件．特別是一些需作特殊處理的桿件，宜由具有一定資質(zhì)的廠家加工制作，并需作嚴格的檢測，以絕對保證高空作業(yè)的安全。(3)掛籃施工作業(yè)的標準化和規(guī)范化目前，我國橋梁施工規(guī)范對掛籃的作業(yè)做了一些規(guī)定，但尚不夠充分和完善；而國內(nèi)出現(xiàn)的幾起掛籃施工事故大多由于操作不當所致，建議在修訂橋梁施工規(guī)范時．對主要擰籃的操作要求予以進一步的補充和明確。(4)掛籃設計形式的新動向①針對一般掛籃梁上結(jié)構(gòu)占用懸灌作業(yè)場地的矛盾，國外有人設想將掛籃用箱梁的縱向預府力筋預張拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁頂設專門為滑移掛籃而用的結(jié)構(gòu)，待完成滑移作業(yè)后將這部分結(jié)構(gòu)后移，騰出作業(yè)場地。對此有必要作進一步的探討與研究②針對彎梁橋，國內(nèi)有關(guān)單位已研制出一種斜拉組合式掛籃，這種彎梁施工用掛籃既能縱向走形，又可橫向轉(zhuǎn)動，其組合位移便形成了沿橋梁的曲線走形。掛籃前移時，是用錨固于梁頂?shù)纳蠙M梁維持大梁穩(wěn)定的，掛籃轉(zhuǎn)動是靠頂推掛籃后端實現(xiàn)的。這種掛籃的出現(xiàn)，為彎橋的懸灌開辟了一條新的路徑。 此設計所選方案和說明根據(jù)以上論述和具體的施工條件，此設計確定選菱形為主桁結(jié)構(gòu)的掛籃進行實際施工和設計。其中的計算方法和分析原理橋梁臨時結(jié)構(gòu)設計相應的標準和規(guī)范，大部分采用手算并與用有限元軟件進行建模分析計算的結(jié)果相比較和復合。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計8有限元分析的方法是一種結(jié)構(gòu)設計進行電算的有效和適用的方法，與之相關(guān)的軟件有許多，如 ansys 軟件，midas 軟件等。此掛籃的設計主要用 midas 軟件進行建模與分析計算。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計9第 2 章 掛籃設計資料與計算原理及內(nèi)容 菱形掛籃的設計資料臨時結(jié)構(gòu)的設計一般都要根據(jù)具體項目的設計資料和施工現(xiàn)場的條件來確定一種較為優(yōu)化的施工方案。此設計為公路橋梁懸臂施工的臨時結(jié)構(gòu)設計，根據(jù)施工條件優(yōu)選菱形掛籃作進行懸臂施工。圖紙截面資料如圖 21 所示。圖 21 橋梁截面圖根據(jù)圖紙和相關(guān)資料可知此掛籃的功能需滿足以下要求：⑴需完成施工梁段為 3m、4m；⑵需完成施工梁段的梁高為 至 ，腹板厚為 至 ；⑶需完成施工的橋面寬為 ；⑷需要有一定的施工空間，以便施工；⑸有足夠的強度，剛度和穩(wěn)定安全系數(shù)，達到相應規(guī)范要求。 掛籃的結(jié)構(gòu)設計原理和檢算內(nèi)容石家莊鐵道大學畢業(yè)設計10 結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu)設計主要包括設計依據(jù)、主要技術(shù)指標和其他要求。具體如下：⑴設計依據(jù)①橋梁施工圖設計文件；②現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設計、施工技術(shù)規(guī)范；③現(xiàn)行鐵路（公路）橋涵設計、施工技術(shù)規(guī)范；④現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)范；⑤梁段細部情況。⑵掛籃的主要技術(shù)指標①可灌梁段的最大重量:根據(jù)橋梁設計文件確定；②可灌梁段最大長達:根據(jù)橋梁設計文件確定；③梁高變化范圍:根據(jù)橋梁設計文件確定；④掛籃自重：一般最大梁重的 ～；⑤主桁最大變形:≯20mm；⑥抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):走行時大于 。澆注混凝土時大于 ；⑦主桁前節(jié)點離梁段端面距離≮；⑧主桁桿件安全系數(shù):大于 ；⑨掛籃走行方式:分次或一次走行完成。⑶菱形掛籃設計的其他說明菱形掛籃主桁系統(tǒng)主要由菱形主桁結(jié)構(gòu)，橫向聯(lián)接系和前橫聯(lián)組成。菱形主桁架一般由型鋼或鋼板焊接成箱型結(jié)構(gòu)，桿端采用節(jié)點板栓接，也可以焊接，主桁的前端點一般放置前橫梁。菱形主桁架立柱和后斜桿之間應可設置一道橫向聯(lián)接系，保證整個掛籃懸灌時柱桁架受力均勻，以及掛籃走行時的穩(wěn)定性和一致性。 結(jié)構(gòu)檢算結(jié)構(gòu)檢算的內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)檢算依據(jù)、荷載組合和結(jié)構(gòu)簡化計算圖示等。具體說明見下：⑴結(jié)構(gòu)檢算的依據(jù)①澆筑混凝土時的沖擊系數(shù):。②空載走行式的沖擊系數(shù):。③掛籃總重控制在設計范圍內(nèi)，允許最大變形（包括吊帶變形的總和）≤20mm。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計11④自錨系統(tǒng)的安全系數(shù):。⑤澆注混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):。⑵荷載組合①荷載組合Ⅰ ?；炷磷灾?+動力沖擊荷載+掛籃自重+人群和施工機具荷載（計算強度） 。②荷載組合Ⅱ ?；炷磷灾?+掛籃自重+人群和施工機具荷載（計算剛度） 。③掛籃自重+沖擊附加荷載+風載（計算走行） 。⑶掛籃檢算的結(jié)構(gòu)受力簡化和傳力過程根據(jù)梁段的細部情況，梁截面可分為底板、腹板、頂板和翼板進行荷載計算，底板和腹板荷載由底模系統(tǒng)承擔，頂板荷載由內(nèi)膜系統(tǒng)承擔，翼板荷載由外膜系統(tǒng)承擔，通過前后吊桿吊帶傳遞到前上橫梁和已澆梁段上。各個部分傳遞到前上橫梁的所有荷載都傳遞到主桁架上。主桁架再通過前支點和后錨點把力傳遞到已澆梁段頂板。懸吊系統(tǒng)部分在整個掛籃受力中起到力系轉(zhuǎn)換的作用。掛籃傳力過程示意圖如圖 22 所示。`圖 22 掛籃傳力過程示意圖掛籃結(jié)構(gòu)計算可以整體建模計算，也可以分部建模計算，此設計采用分部建模計算和小部分采用手算與之進行復核。本設計除面板的檢算采用《建筑施工計算手冊（第二版） 》 （江正榮編著）上的大模板設計規(guī)范外，其他設計的檢算采用《橋梁工程》 （中鐵二局股份有限公司 2021 年編著 ）的相應規(guī)范。底模系統(tǒng)后吊桿 前吊桿待澆梁段腹板混凝土待澆梁段底板混凝土待澆梁段頂板混凝土待澆梁段翼板混凝土內(nèi)外模系統(tǒng)主桁前橫梁 后吊桿主桁系統(tǒng)已澆梁段底板前吊桿后錨點 前支點已澆梁段頂板石家莊鐵道大學畢業(yè)設計12第 3 章 掛籃模板系統(tǒng)設計與計算 底模系統(tǒng) 荷載分析為了方便計算，把混凝土的自重進行分塊劃分并計算相應部分荷載。分塊如圖31 所示。圖 31 箱梁荷載分布圖取單位長 1m 計算其相應面積均布荷載，梁段為預應力鋼筋混凝土，所以混凝土容重取,每塊荷載計算如下： 底模設計與檢算⑴底模受力荷載計算3=26kN/m ? ????????????..?????石家莊鐵道大學畢業(yè)設計13考慮增大系數(shù) ，底模承受 V2 和 V3 荷載，因此底模兩邊承受的荷載較中部大，現(xiàn)分別計算如下： ???2360q??⑵擬定模板規(guī)格和尺寸采用厚度為 5mm 的鋼組合模板，模板加勁肋采用 8槽鋼，根據(jù)施工梁段最大長和橫向?qū)挾龋〉啄？v向長為 4200mm,橫向?qū)挒?6000mm．根據(jù)模板大小，現(xiàn)初步擬定間距為:中部縱向間距 420mm,中部橫向間距最大為 320mm。邊部縱向間距210mm 邊部橫向間距 180mm.⑶鋼模板面板檢算①底模邊部的面板的檢算底模邊部的面板的檢算以最不利情況下的三面固定，一面簡支進行檢算，面板示意圖如下圖 32 所示。圖 32 底模邊部模板面板示意圖采用大模板計算法，計算長寬比，即，根據(jù)此長寬比值由《建筑施工計算手冊》的附錄（附表 219）查表 q=N/mm^2 2XYL? ,OXMK????石家莊鐵道大學畢業(yè)設計14 強度檢算：取 1mm 寬面板條作為計算單元，荷載 q 為：???求支座彎矩： 02 2..???0716010oyyq??面板的載面系數(shù)： ??彎曲應力為： ?求跨中彎矩： 2 ????.. ?鋼板的泊松比 u=，故需換算為：() .?????() 7..??其彎曲應力為： ????故面板強度滿足要求。剛度驗算： ()1()OEhBu???????,XMK?,YMK?石家莊鐵道大學畢業(yè)設計15 mmax 5fqlWKB?? ?.186095WL??故剛度滿足要求。②底模中部的面板的檢算以最不利情況下的三面固定，一面簡支進行檢算，面板示意圖如圖３3 所示。圖 33 底模邊部模板面板示意圖采用大模板計算法，計算長寬比，即根據(jù)長寬比，由《建筑施工計算手冊》的附錄（附表 219）查表，得 強度檢算：取 1mm