【正文】 也在向著國(guó)際化趨勢(shì)發(fā)展。②掛籃的制作與加工逐步實(shí)現(xiàn)工廠化，工廠化生產(chǎn)的產(chǎn)品可以保證構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)對(duì)于施工過(guò)程中損壞或磨損的桿件可以快速更換，提高掛籃的使用安全性和可靠性。國(guó)外許多國(guó)家已經(jīng)形成了自己在掛籃設(shè)計(jì)、制作、安裝、使用一系列的國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化流程。在1928年，歐洲人Freyssinet創(chuàng)造性的選用懸臂工法，成功建成了跨徑長(zhǎng)達(dá)185m的普通鋼筋混凝土拱橋，接著在1930年，經(jīng)過(guò)自己的創(chuàng)新，運(yùn)用懸臂工法修建成功了單跨跨徑長(zhǎng)達(dá)68m普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋。隨著設(shè)計(jì)理論、建筑材料、施工機(jī)具的不斷發(fā)展，有些國(guó)家利用懸臂工法建造成的組合體系梁橋，單跨跨徑已經(jīng)達(dá)到900m，并且經(jīng)過(guò)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室理論分析驗(yàn)證，在21世紀(jì)，采用懸臂工法施工建造組合橋梁，可以建造跨徑在1000m以上的特大鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋。同時(shí)我國(guó)的一些先進(jìn)理論也不斷被其他國(guó)家采用，并加入本國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范。　論文的研究?jī)?nèi)容(1)懸臂梁橋施工機(jī)具掛籃的設(shè)計(jì)(三角掛籃結(jié)構(gòu)組成、桿件的材質(zhì)選擇、各部件的作用)；(2)掛籃的荷載工況計(jì)算(計(jì)算懸澆塊分區(qū)域的重量、計(jì)算各桿件的自重、截面慣性矩、截面抵抗矩、三種工況下荷載計(jì)算)；(3)掛籃各桿件受力計(jì)算(桿件計(jì)算受力模型的簡(jiǎn)化、桿件荷載的計(jì)算、桿件的力學(xué)指標(biāo)的檢核)；(4)掛籃連接點(diǎn)處銷軸、吊桿計(jì)算(銷軸的力學(xué)模型簡(jiǎn)化、銷軸荷載的計(jì)算、銷軸的力學(xué)指標(biāo)的檢核、吊桿的荷載計(jì)算、吊桿的力學(xué)指標(biāo)檢核)；(5)掛籃施工階段變形檢算(底籃縱梁撓度檢算、底籃橫梁撓度檢算、內(nèi)外導(dǎo)梁撓度檢算、上橫梁撓度檢算、主桁架的撓度檢算)；(6)懸吊系統(tǒng)、主桁架桿件的穩(wěn)定性檢算(吊桿的安全系數(shù)檢算，主桁架桿件的安全系數(shù)檢算)；(7)掛籃的安裝與使用研究(掛籃的結(jié)構(gòu)形式選擇優(yōu)化、桿件的加工方案、桿件工廠預(yù)拼裝方案、桿件的工地拼裝預(yù)壓方法、底模板標(biāo)高的調(diào)整方式)；(8)掛籃的結(jié)構(gòu)優(yōu)化(對(duì)桿件強(qiáng)度剛度富余量較大的桿件進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)吊桿的位置進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整支座的位置優(yōu)化梁的受力狀態(tài))；第2章　設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明　設(shè)計(jì)依據(jù)① 設(shè)計(jì)提供的(40+64+40)m無(wú)碴軌道雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工圖紙；②《鐵路橋涵施工規(guī)范》(TB102032002)；③《客運(yùn)專線鐵路橋涵工程技術(shù)指南》(TZ2132005)；④《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》()；⑤《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50072003)；⑥《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB500092001)；⑦《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工、及驗(yàn)收規(guī)程》(JGJ8291)；⑧《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB502052001)；　工程概況無(wú)碴軌道雙線(40+64+40)m連續(xù)梁共分2個(gè)0號(hào)塊，32個(gè)懸澆區(qū)段，3個(gè)合攏區(qū)段，2個(gè)直線區(qū)段。全橋的基本結(jié)構(gòu)如圖21所示。在采用懸臂施工中，主要施工機(jī)具采用三角掛籃施工。掛籃是現(xiàn)在大跨徑橋梁建設(shè)中最為常用的施工機(jī)具，具有施工封閉性強(qiáng)、施工周期短、對(duì)橋下既有線路或自然工況無(wú)特殊要求和影響。圖22 掛籃立面圖(單位:cm)三角主桁架：主桁架是掛籃的主要承受荷載的受力結(jié)構(gòu)。主桁架立柱連接點(diǎn)中心高度為3m。2榀三角主桁架之間用橫向聯(lián)結(jié)系形成一個(gè)空間受力結(jié)構(gòu)，這樣可以保證主桁架之間的橫向穩(wěn)定性。下部結(jié)構(gòu)自重和混凝土重量通過(guò)懸吊系統(tǒng)傳遞給主桁結(jié)構(gòu)和已澆筑完成的懸臂梁段上。底模板的前后橫梁均設(shè)立6個(gè)吊點(diǎn)，并且后橫梁的吊桿采用高強(qiáng)度雙Φ32精軋螺紋鋼，前橫梁采用高強(qiáng)度單Φ32精軋螺紋鋼。底模板的后部分錨固于已澆筑的梁體上，主要分布在底板和翼緣板上，施工時(shí)預(yù)先預(yù)留管道，在一段澆筑時(shí)穿插螺紋鋼進(jìn)行后錨固。圖24　底模平臺(tái)系統(tǒng)半俯視半剖視圖(單位:cm)三角桁架的模板系統(tǒng)：外模板采用大型型鋼模板拼裝而成，內(nèi)模板采用液壓型鋼模板組裝而成。該系統(tǒng)由底模板、底?？v梁、前橫梁、后橫梁組成。底?？v梁與下橫梁之間采用焊接連接，掛籃的底籃系統(tǒng)如圖24所示。錨固系統(tǒng)的作用主要是平衡掛籃在施工產(chǎn)生的不平衡力矩，保證梁體的澆筑安全可靠進(jìn)行。主桁架的走形系統(tǒng)：主桁結(jié)構(gòu)的前行是通過(guò)下部鋪設(shè)的導(dǎo)軌進(jìn)行的，主桁前節(jié)點(diǎn)處一般設(shè)計(jì)為聚四氟乙烯板的可滑動(dòng)走形舟船，而后節(jié)點(diǎn)采用扁擔(dān)梁錨固，且工作時(shí)不允許移動(dòng)的固定支座。主桁架的走形可以分為手動(dòng)牽引倒鏈葫蘆、電動(dòng)液壓千斤頂牽引模式，一般情況下選擇倒鏈葫蘆遷移法進(jìn)行掛籃的遷移，主桁架前行到設(shè)計(jì)位置后，要進(jìn)行錨固，在懸澆施工過(guò)程中主桁架后節(jié)點(diǎn)用扁擔(dān)梁錨固，走形反扣輪脫離軌道。(Φ32精軋螺紋粗鋼筋采用40Si2Mov鋼材，屈服強(qiáng)度750MPa，容許應(yīng)力[σ]=750MPa=荷載組合I:混凝土重量+超載+動(dòng)力附加荷載+人群和施工機(jī)具荷載+掛籃自重；荷載組合II:混凝土重量+超載+混凝土偏載+人群和施工機(jī)具荷載+掛籃自重；荷載組合III:混凝土重量+超載+人群和施工機(jī)具荷載+掛籃自重；荷載組合IV:沖擊附加荷載+掛籃自重荷載組合I、II用于主桁承重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載組合III用于剛度計(jì)算(穩(wěn)定變形)；荷載組合IV用于掛籃走形計(jì)算。澆筑5塊時(shí)梁體最長(zhǎng)，掛籃行走距離最遠(yuǎn)，控制掛籃的走形狀態(tài)抗傾覆穩(wěn)定和內(nèi)外模板內(nèi)外走形導(dǎo)梁的強(qiáng)度和剛度。 整個(gè)箱梁分區(qū)域后各部分的總體積 (2)對(duì)于4(梁體等效后：；；；)：此時(shí)懸臂澆筑梁體重量最大，懸澆長(zhǎng)度最大，前橫梁受力最大，控制整個(gè)三角掛籃設(shè)計(jì)的重要梁段。 整個(gè)箱梁分區(qū)域后各部分的總體積 (4)由上面箱梁分塊區(qū)域計(jì)算所得混凝土體積，可以得出設(shè)計(jì)所需要的5懸臂澆筑梁塊的混凝土各部分的體積數(shù)據(jù)，作為下面設(shè)計(jì)與計(jì)算檢核掛籃各桿件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性三方面的要求。表21　各梁段計(jì)算箱梁截面內(nèi)體積(單位:)梁段號(hào)1塊(3m)4塊()5塊()備注①檢核外模板導(dǎo)梁②檢核腹板下縱梁③檢核內(nèi)模板導(dǎo)梁④檢核底板下縱梁　掛籃設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中力學(xué)符號(hào)正負(fù)規(guī)定桿件軸力:拉力為正，壓力為負(fù)；桿件彎矩:桿件下側(cè)受拉為正，桿件上側(cè)受拉為負(fù)；桿件應(yīng)力:桿件拉應(yīng)力為正，桿件壓應(yīng)力為負(fù)；桿件剪力:使桿件順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，使桿件逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)；桿件位移:桿件向下變形為正，桿件向上變形為負(fù)；第3章　三角掛籃模板系統(tǒng)梁體設(shè)計(jì)檢算　腹板下底縱梁的計(jì)算　施工澆筑1塊時(shí)(1)箱梁懸澆段荷載計(jì)算①懸澆段混凝土荷載 單側(cè)腹板混凝土的荷載集度為： ②模板荷載采用均布荷載計(jì)算，模板的荷載為： ③傾倒和施工振搗混凝土而產(chǎn)生的荷載： ④人群和機(jī)具的荷載為：⑤底?？v梁的自重：=⑥腹板下縱梁上的均布荷載集度為(腹板下方放置4根工字鋼縱梁，)： (2)縱梁的受力狀態(tài)分析由底模腹板處縱梁受力方面分析，縱梁受力較小，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求不高，因此本次設(shè)計(jì)縱梁采用Q235B鋼材，單工字鋼36b為支撐，焊接在底籃的兩個(gè)橫梁上?？v梁可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，承受自重和混凝土重量，并且腹板縱梁受力模型簡(jiǎn)化為如下圖31所示。工字鋼的截面特性參數(shù)如下： = =16574桿件的受力簡(jiǎn)化采用材料力學(xué)的計(jì)算原理：線彈性、小變形。(3)圖35 縱梁受力圖(單位:m)縱梁的計(jì)算采用Midas civil進(jìn)行電算，采用電算澆筑4塊狀態(tài)下腹板底籃縱梁的受力如下：①底?？v梁的剪力如圖36所示：圖36 縱梁剪力圖(單位:kN)縱梁的支座反力為： ②底?？v梁的彎矩如圖37所示： 圖37 縱梁彎矩圖(單位:)強(qiáng)度滿足要求；由Midas civil計(jì)算出的彎矩圖可得，梁體的最大彎矩為=，由材料力學(xué)的計(jì)算原理可得： ③底?？v梁的撓度如圖38所示：圖38 縱梁撓度變形圖(單位:mm)由Midas civil計(jì)算出的縱梁撓度圖可得，梁體的最大撓度值為： 剛度滿足要求； 　施工澆筑5塊時(shí)(1)箱梁懸澆段荷載計(jì)算①懸澆段混凝土荷載 單側(cè)腹板混凝土的荷載集度為： ②模板荷載采用均布荷載計(jì)算，模板的荷載為： ③傾倒和施工振搗混凝土而產(chǎn)生的荷載：④人群和機(jī)具的荷載為：⑤底?？v梁的自重：=⑥腹板下縱梁上的均布荷載集度為(腹板下方放置4根工字鋼縱梁，)：(2)縱梁的受力狀態(tài)分析底模板腹板處縱梁采用Q235B鋼材，單工字鋼36b為支撐，焊接在底籃的兩個(gè)橫梁上?？v梁受力簡(jiǎn)化為如圖39所示。本次設(shè)計(jì)中縱梁采用Q235B鋼材，單工字鋼36b為支撐，焊接在底籃的兩個(gè)橫梁上?？v梁可以簡(jiǎn)化為兩端支撐于底籃橫梁上的簡(jiǎn)支梁，受力模型簡(jiǎn)化為如313所示。縱梁受力簡(jiǎn)化為如圖317所示。工字鋼的截面特性參數(shù)如下： = =16574桿件的受力簡(jiǎn)化采用材料力學(xué)的計(jì)算原理：線彈性、小變形。圖321 縱梁受力圖(單位:m)(3)縱梁的計(jì)算采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件Midas civil進(jìn)行電算，采用電算澆筑5塊狀態(tài)下箱梁底板縱梁的受力如下：①底模板下縱梁的剪力如圖322所示: 圖322 縱梁剪力圖(單位:kN)縱梁的支座反力為： ②底模板下縱梁彎矩如圖323所示：由Midas civil計(jì)算出的彎矩圖可得，梁體的最大彎矩為=，從力學(xué)角度分析，縱梁在受力上屬于受彎構(gòu)件，因此要進(jìn)行桿件彎曲應(yīng)力強(qiáng)度的檢算，由材料力學(xué)的計(jì)算原理可得： 強(qiáng)度滿足要求； 圖323 縱梁彎矩圖(單位:)③底模板下縱梁的撓度如圖324所示： 圖324 縱梁撓度變形圖(單位:mm)由Midas civil計(jì)算出的縱梁撓度圖可得，梁體的最大撓度值為：剛度滿足要求； 　掛籃底籃后橫梁的設(shè)計(jì)檢算(1)由設(shè)計(jì)說(shuō)明知，內(nèi)外模板和模板支架的荷載作為均布荷載處理，施工時(shí)的人群和施工機(jī)具同樣作為均布荷載處理，混凝土施工時(shí)的傾倒和振搗荷載作為均布荷載處理。后橫梁的處理采用材料力學(xué)的基本原理，簡(jiǎn)化為連續(xù)梁體，受力簡(jiǎn)化圖如圖325所示。由懸臂施工的分塊情況可知，在澆筑4塊時(shí)，懸澆段長(zhǎng)度最大，懸澆段梁體的重量最大，因此澆筑4塊時(shí)，下前橫梁的受力最大。 圖330 底籃前橫梁受力圖(單位:m) 其中：是懸臂澆筑4塊時(shí)腹板下方縱梁作用在下前橫梁上的支座反力()； 是懸臂澆筑4塊時(shí)底板下方縱梁作用在下前橫梁上的支座反力()；(2)底籃下前橫梁主要承受底籃全部縱梁重、底模板型鋼模板重、懸臂澆筑混凝土重。截面的特性值如圖335所示： =1007 = 圖335 內(nèi)導(dǎo)梁雙槽鋼32b截面圖(單位:mm)(2)內(nèi)導(dǎo)梁在澆筑梁塊時(shí)梁體上作用的荷載情況分為以下情況：I懸臂澆筑1塊時(shí)內(nèi)模板下底板混凝土的荷載為:；II懸臂澆筑4塊時(shí)內(nèi)模板下底板混凝土的荷載為:；III懸臂澆筑5塊時(shí)內(nèi)模板下底板混凝土的荷載為:；:80；V內(nèi)導(dǎo)梁的自重集度荷載為:=；內(nèi)導(dǎo)梁計(jì)算時(shí)將其受到的荷載簡(jiǎn)化為大小相等的6個(gè)集中荷載處理，同樣可以達(dá)到工程所能要求的精度。由第二章計(jì)算分析可知，內(nèi)導(dǎo)梁上所承受的荷載主要來(lái)源于內(nèi)模板傳來(lái)的頂板混凝土的重量和內(nèi)模板型鋼的重量。圖336 內(nèi)導(dǎo)梁受力圖(單位:m)其中：、為箱梁的頂板混凝土重量和內(nèi)模板型鋼的重量作用在導(dǎo)軌上的簡(jiǎn)化集中荷載。圖340 內(nèi)導(dǎo)梁受力圖(單位:m)其中：、為箱梁的頂板混凝土重量和內(nèi)模板型鋼的重量作用在導(dǎo)軌上的簡(jiǎn)化集中荷載。圖344 內(nèi)導(dǎo)梁受力圖(單位:m)其中：、為箱梁的頂板混凝土重量和內(nèi)模板型鋼的重量作用在導(dǎo)軌上的簡(jiǎn)化集中荷載。截面的特性值如圖348所示： = = 圖348 外導(dǎo)梁雙槽鋼32b截面(單位:mm)(2)外導(dǎo)梁上作用的不同澆筑狀態(tài)下荷載情況分為以下：I懸臂澆筑1塊時(shí)外模板上翼緣板混凝土的荷載為:；II懸臂澆筑4塊時(shí)外模板上翼緣板混凝土的荷載為:；III懸臂澆筑5塊時(shí)外模板上翼緣板混凝土的荷載為:；:50；V外導(dǎo)梁的自重集度荷載為:=；外導(dǎo)梁計(jì)算時(shí)將其受到的荷載簡(jiǎn)化為6個(gè)集中荷載處理，同樣可以達(dá)到工程所能要求的精度。圖349 外導(dǎo)梁受力圖(單位:mm)其中：、為箱梁的頂板混凝土重量和側(cè)模板型鋼的重量作用在導(dǎo)軌上的簡(jiǎn)化集中荷載。圖353 外導(dǎo)梁受力圖(單位:m)其中：、為箱梁的頂板混凝土重量和外模板型鋼的重量作用在導(dǎo)軌上的簡(jiǎn)化集中荷載?！∪菕旎@后上橫梁設(shè)計(jì)檢算(1)上后橫梁主要承受吊桿傳來(lái)的下部橫梁的力，在計(jì)算時(shí)采用材料力學(xué)的簡(jiǎn)化方法，上后橫梁可以簡(jiǎn)化為材料力學(xué)中的簡(jiǎn)支懸臂梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。上后橫梁采用雙工字鋼36b，截面特性值及橫梁計(jì)算模型如圖442所示： = =33148 圖41 掛籃上后橫梁雙工字鋼36b截面(單位:mm)圖42 掛籃上后橫梁受力圖(單位:m)其中： 、 是澆筑1塊時(shí)下后橫梁經(jīng)后吊桿傳遞來(lái)的支座反力()； 是焊接的雙工字鋼36b的自重集度荷載()；(2)采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件Midas civil進(jìn)行電算可以的上后橫梁的內(nèi)力結(jié)果如下：①上后橫梁的剪力如圖43所示：圖43 掛籃上后橫梁剪力圖(單位:kN)上后橫梁的支座反力為： ②上