懸臂施工中橋梁滑動(dòng)式掛籃設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
懸臂施工中橋梁滑動(dòng)式掛籃設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,懸臂,施工,橋梁,滑動(dòng),掛籃,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說明書,仿單
橋梁滑動(dòng)式掛籃設(shè)計(jì)
摘 要
懸臂施工在大跨度及其他方法難以實(shí)施的環(huán)境中是經(jīng)常采用的施工的方法，其中以掛籃為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的懸臂施工技術(shù)是重要技術(shù)之一。本課題以實(shí)際工程為資料，進(jìn)行優(yōu)化的菱形掛籃設(shè)計(jì)。
本論文對(duì)懸臂施工技術(shù)進(jìn)行簡要說明，并對(duì)各種類型掛籃進(jìn)行比較說明以此選出方案——菱形掛籃，然后根據(jù)菱形掛籃設(shè)計(jì)資料和分析理論進(jìn)行菱形掛籃的設(shè)計(jì)和檢算。主要內(nèi)容包括菱形掛籃的模板系統(tǒng)、主桁系統(tǒng)、吊帶和錨固系統(tǒng)及走形系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度和安全穩(wěn)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和檢算。其中利用midas有限元軟件進(jìn)行分部建模設(shè)計(jì)計(jì)算和部分進(jìn)行手算與之復(fù)核，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助軟件cad進(jìn)行整套圖紙繪制。
關(guān)鍵詞：懸臂施工；菱形掛籃；設(shè)計(jì)與計(jì)算
I
Bridge?sliding?Wagon?Design
Abstract
The bracket construction in the great span and other methods implement with difficulty in the environment is the construction method which uses frequently, take hangs the basket as the temporary structure bracket construction technique is one of important technical. This topic take the actual project as a material, carries on optimized the diamond to hang the basket design.
This word carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to select the plan diamond by this to hang the basket, then hangs the basket design information and the analysis theory according to the diamond carries on the diamond to hang basket's design and to examine calculated. The primary coverage hangs basket's template system, the main spar system, the suspenders and the anchor system including the diamond and loses shape system's intensity, the rigidity and safe carries on the design stably and examines calculated. And carries on the branch modelling design calculation and the part using the midas finite element software enters the expert to calculate that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad.
Keywords: the bracket construction ；diamond hangs the basket ；design and computatio
V
主要符號(hào)表
K 安全系數(shù) E 材料彈性模量
Φ 安全系數(shù) δp 比例極限
E?拉伸彈性模量 δ-0. 2 壓縮屈服強(qiáng)度
δb 抗拉強(qiáng)度 δ-1? 疲勞極限
δN?疲勞強(qiáng)度 λ 電導(dǎo)率
III
目 錄
1 緒論 1
1.1橋梁掛籃施工的國內(nèi)外研究情況 1
1.2橋梁掛籃施工種類與特點(diǎn) 3
1.2.1掛籃分類及組成 3
1.2.2掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 6
1.3橋梁掛籃的施工工法及設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng) 7
1.3.1掛籃的主要組成 7
1.3.2掛籃設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng) 8
1.4論文的提出與本文的組織 9
1.4.1論文的提出及其本人所做的主要工作 9
1.4.2本設(shè)計(jì)所選的方案及其說明 9
1.4.3論文主要內(nèi)容 10
2 掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容 11
2.1菱形掛籃的設(shè)計(jì)資料 11
2.2掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和檢算內(nèi)容 11
2.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.2.2結(jié)構(gòu)檢算 12
3 MIDAS軟件簡介 14
4 掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
4.1底模系統(tǒng) 17
4.1.1荷載分析 17
4.1.2底模設(shè)計(jì)與檢算 17
4.2側(cè)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)與檢算 25
4.2.1下部側(cè)模設(shè)計(jì)與檢算 25
4.2.2上部側(cè)模設(shè)計(jì)與檢算 32
4.3內(nèi)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)與檢算 32
4.3.1內(nèi)豎向模板設(shè)計(jì)與檢算 32
4.3.2內(nèi)膜頂模設(shè)計(jì)與檢算 33
4.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示 34
IV
·
4.4分配梁設(shè)計(jì)與檢算 35
4.4.1分配梁截面選擇 35
4.4.2分配梁建模與檢算 35
第5章 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 38
5.1掛籃主桁結(jié)構(gòu)基本尺寸擬定 38
5.1.1擬定主桁的基本尺寸 38
5.1.2擬定主桁的截面尺寸 38
5.1.3簡化計(jì)算模型 38
5.1.4單片主桁節(jié)點(diǎn)和桿件 38
5.2主桁前橫梁設(shè)計(jì)與檢算 39
5.2.1前橫梁尺寸和截面擬定 39
5.2.2前橫梁的建模計(jì)算 39
5.3主桁檢算（手算） 41
5.3.1主桁模型的受力簡化 41
5.3.2計(jì)算各桿件長度 41
5.3.3計(jì)算單片的主桁桿件內(nèi)力 41
5.3.4主桁的各桿件檢算 42
5.4主桁建模檢算 44
5.4.1主桁的建模 44
5.4.2建模求內(nèi)力和變形以及應(yīng)力 44
6 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì) 46
6.1錨固系統(tǒng) 46
6.1.1主桁后錨 46
6.1.2其他錨固 46
6.2懸吊系統(tǒng) 46
7 S OLIDWORKS建模展示 47
8 總結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 50
致 謝 51
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 52
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 53
附錄 54
V
·
1 緒論
1 緒論
1.1橋梁掛籃施工的國內(nèi)外研究情況
懸臂澆筑法施工從20世紀(jì)60年代由前西德首先使用以來，發(fā)展至今，已成為建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段[1]。日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會(huì)《關(guān)于預(yù)府力混凝土長大橋梁的調(diào)查研究報(bào)告》指出，1972年后建造的跨徑大于100m以上的橋梁近200座，其中懸臂法施工的橋梁占87％以上，而采用懸臂澆筑法施工占80％左右[2,3]。掛籃作為懸臂澆筑施工的主要設(shè)備已有多種類型，有些國家如日本、法國等已有定型的系列化產(chǎn)品。我國從80年代開始使用這種技術(shù)以來，也已取得了巨大的成就[4]。
縱觀國內(nèi)外，掛籃施工的優(yōu)秀實(shí)例有許多。最近幾年我國在懸臂掛籃施工中的發(fā)展也非?？?。我國的掛籃設(shè)計(jì)及制作已全部適應(yīng)懸臂施工向高強(qiáng)、輕型、大跨發(fā)展的需要，從PC連續(xù)梁或剛構(gòu)的懸臂施工掛籃最初是平行桁架式，后來，逐漸發(fā)展為多樣化，結(jié)構(gòu)越來越輕型，受力越來越合理，施工越來越方便,應(yīng)用也越來越廣泛[5,6]。現(xiàn)將我國掛籃應(yīng)用的部分實(shí)例和技術(shù)指標(biāo)列于附錄表1.1。
1.2橋梁掛籃施工種類與特點(diǎn)
1.2.1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：
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[7]；
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(yù)應(yīng)力斜拉式)、鋼板梁式及牽索式四種[8,9]；
按受力原理分類：垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種；
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；
按其走行方法分類：一次走行到位和兩次走行到位兩種；
按其移動(dòng)方式分類：滾動(dòng)式、滑動(dòng)式和組合式三種。
掛籃通常都有以下幾個(gè)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(tái)。承重結(jié)構(gòu)是掛籃的主要受力構(gòu)件，它承受施工設(shè)備和新澆筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過支點(diǎn)和錨固裝置將荷裁傳到已施工完成
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
的梁身上[10]。
掛籃的走行系統(tǒng)可用軌道或四氟乙烯滑板，牽引動(dòng)力一般用電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，它包括前牽引裝置和尾索保護(hù)裝置。
為保證澆筑混凝土?xí)r掛籃有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設(shè)置后錨固，一般通過埋在梁肋內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力筋實(shí)現(xiàn)，當(dāng)后錨能力不夠時(shí)．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(tái)提供張擰、灌漿的場地，調(diào)整標(biāo)高。因此掛籃不僅要求有足夠的強(qiáng)度保證，還要有足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，移動(dòng)靈活，便于調(diào)整標(biāo)高等[11,12]。
圖 1.2菱形式掛籃
圖 1.1三角式掛籃
幾種主要常用掛籃的結(jié)構(gòu)形式如圖1.1至1.4示。
53
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
圖 1.3拱形掛籃
圖1.4斜拉式掛籃
1.2.2掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)
按主要承重結(jié)構(gòu)形式分析掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)
a. 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(diǎn)是：底模平臺(tái)及側(cè)模架所承重均由前后吊桿垂直傳至桁梁節(jié)點(diǎn)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)[13]。
b. 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(shè)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(shí)吊住底模平臺(tái)及側(cè)模支架[14]。由于掛籃底部荷重作用在主桁架上的力臂減小，大大減小了傾覆力矩，故不需平衡壓重．其主桁后端則通過梁體豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固于主梁項(xiàng)板上。
c. 菱形掛籃。菱形掛籃可以認(rèn)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(tái)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。
d. 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。
e. 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(rèn)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(duì)施加預(yù)應(yīng)力以消除非彈性變形 故也可取消平衡重，所以—船重量較輕；
f. 滑動(dòng)斜拉式掛籃?；瑒?dòng)斜拉式掛籃在力學(xué)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(dòng)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(tái)后端仍吊掛或錨固于箱梁底板之上。
g. 預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃。預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃的最大特點(diǎn)是利用梁體內(nèi)腹板的預(yù)應(yīng)力筋拉住模板．從而使得掛籃結(jié)構(gòu)簡化，重量變輕。
h. 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(shí)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(tái)及側(cè)模支架等的承重傳力與平行桁架式掛籃基本相同。
i. 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(yù)應(yīng)力筋掛在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土?xí)r主梁和走行桁架移至一邊，掛籃前行時(shí)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(yù)應(yīng)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(shí)吊車懸吊著模板系統(tǒng)前移到下一梁段。這種方法對(duì)跨度不很大的等高度箱梁較為適宜。
j. 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(diǎn)。
1.3橋梁掛籃的施工工法及設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)
1.3.1掛籃的主要組成
a. 懸吊系統(tǒng),其作用是將底模板、張拉平臺(tái)的自重及其上的荷載傳遞到主桁架。通常是以鉆有銷孔的鋼帶或兩端有螺紋的圓鋼組成，張拉平臺(tái)的懸吊系統(tǒng)可用鋼吊帶、鋼絲繩、鏈條等組成[15,16]。
b. 錨固系統(tǒng),為防止掛籃的前移和澆注混凝土?xí)r的傾覆失穩(wěn)，并確保施工過程的安全。錨固系統(tǒng)的設(shè)置至關(guān)重要。故應(yīng)驗(yàn)算掛籃的傾覆穩(wěn)定性，其穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于2。
c. 行走系統(tǒng),掛籃走行系統(tǒng)分為桁架走行系統(tǒng)、底模、外模走行系統(tǒng)以及內(nèi)模走型系統(tǒng)。掛籃的整體縱移可采用滾移或滑移等方式，其動(dòng)力可用電動(dòng)絞車或油壓系統(tǒng)牽引移位，也可通過手動(dòng)葫蘆人工牽引就位。
d. 張拉平臺(tái),張拉工作平臺(tái)設(shè)在掛籃的主桁架前端，用于張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋、管道壓漿等。操作時(shí)可用手動(dòng)葫蘆調(diào)整其高度。模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由外側(cè)模、內(nèi)模和底模幾部分組成。外側(cè)模一般采用整體鋼制大模板，當(dāng)梁高變化較大時(shí)，可沿梁高分為3塊左右，以隨梁高變化拆裝調(diào)整。內(nèi)模一般通過模架放置在內(nèi)模走行梁上，走行梁前端吊在桁架橫梁上，后端吊在已澆梁段頂板的預(yù)留孔上。底模有底模架、底橫梁和模板組成，通過底橫梁的前后吊帶懸掛在掛籃主桁的前吊點(diǎn)和已澆梁段上，隨主桁一起前移[17]。
1.3.2掛籃設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)
a. 掛籃設(shè)備應(yīng)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(shè)備，應(yīng)用已很普遍；而日前國內(nèi)的并籃種類雖不少，但適應(yīng)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(duì)不同跨度和梁貿(mào)使用一種掛籃．僅對(duì)其某些桿件的市置作些調(diào)整，往往會(huì)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(gè)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(shè)計(jì)還應(yīng)考慮RJ梁懸灌段灌筑的連續(xù)性，附設(shè)一些保證全天候作業(yè)的設(shè)施，供施工單位根據(jù)不同的需要選用[18]。
b. 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(yán)格的檢測，以絕對(duì)保證高空作業(yè)的安全。
c. 掛籃施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,目前，我國橋梁施工規(guī)范對(duì)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(dāng)所致，建議在修訂橋梁施工規(guī)范時(shí)．對(duì)主要擰籃的操作要求予以進(jìn)一步的補(bǔ)充和明確。
d. 掛籃設(shè)計(jì)形式的新動(dòng)向
(1) 針對(duì)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(shè)想將掛籃用箱梁的縱向預(yù)府力筋預(yù)張拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁頂設(shè)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(duì)此有必要作進(jìn)一步的探討與研究
(2) 針對(duì)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(dòng)，其組合位移便形成了沿橋梁的曲線走形。掛籃前移時(shí)，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(dòng)是靠頂推掛籃后端實(shí)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。
1.4論文的提出與本文的組織
1.4.1論文的提出及其本人所做的主要工作
本題目來自工程實(shí)際，以現(xiàn)有的橋梁掛籃為模型進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)過程中掛籃的可靠性和安全性作為重點(diǎn)考慮的方面。本設(shè)計(jì)內(nèi)容具有很高的實(shí)用價(jià)值，涉及到機(jī)械、力學(xué)和液壓設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，學(xué)生通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒋髮W(xué)中學(xué)到的機(jī)械、力學(xué)和液壓設(shè)計(jì)方面的知識(shí)很好的用到實(shí)際工程中，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的技能。橋梁掛籃施工技術(shù)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的技術(shù)，重點(diǎn)在于掛籃的設(shè)計(jì)和安全性，本設(shè)計(jì)針對(duì)特高橋和一些有特殊要求的現(xiàn)澆橋梁設(shè)計(jì)掛籃，主要內(nèi)容有根據(jù)橋梁尺寸設(shè)計(jì)掛籃結(jié)構(gòu)、利用相關(guān)軟件做掛籃強(qiáng)度計(jì)算、繪制三維張配體、繪制二維零件圖、繪制三維零件圖、制作三維裝備及其工作原理動(dòng)畫、撰寫論文。
1.4.2本設(shè)計(jì)所選的方案及其說明
結(jié)合對(duì)比前邊提到的方案本課題選擇菱形掛籃方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
圖 1.7菱形掛籃施工圖
菱形桁架為菱形掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)，菱形桁架前端伸出作為掛籃底模的懸掛平臺(tái)，后端錨固在箱梁頂板上，無平衡壓重，結(jié)構(gòu)簡單、受力明確，是近年來常用的掛籃形式[19]。
優(yōu)點(diǎn)：菱形掛籃外形美觀，結(jié)構(gòu)簡單，桿件受力明確，計(jì)算簡便。作業(yè)面開闊，便于構(gòu)造鋼筋分片吊裝，混凝土運(yùn)輸車可直接從兩片桁架中間通過，運(yùn)至施工的梁段；能加快梁段施工速度[20]。梁段循環(huán)周期平均為6至8天，是雙線鐵路橋梁懸灌法施工較短的循環(huán)周期。利用桁梁前后支座，使桁架在軌道上走行，無需平衡重，操作方便，移動(dòng)靈活、平穩(wěn)。外模、底模隨桁架一次到位，縮短了掛籃移動(dòng)時(shí)間，移動(dòng)一次只須2至4小時(shí)。 掛籃自重較輕。桁架縱向安裝尺寸，只要有12m梁段長度即可安裝兩套掛籃，起步時(shí)不需要兩套掛籃聯(lián)體，拼裝速度快，一套掛籃2至3天即可拼裝就位。掛籃所用材料均為常用材料，加工制造簡單。掛籃剛度大，變形小。適用范圍廣，適合于鐵路單、雙線箱型連續(xù)梁懸灌施工，桁間聯(lián)結(jié)系稍加改動(dòng)也可用于公路橋的懸灌施工[21]。
缺點(diǎn)：其鉚釘孔預(yù)留位置較多，且預(yù)留孔要求位置精度高[22]。
1.4.3論文主要內(nèi)容
論文主要內(nèi)容背闊，掛籃種類介紹、掛籃安裝施工設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、菱形掛籃具體結(jié)構(gòu)組成介紹、菱形掛籃各個(gè)部分受力計(jì)算檢驗(yàn)。
2 掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容
2 掛籃設(shè)計(jì)資料與計(jì)算原理及內(nèi)容
2.1菱形掛籃的設(shè)計(jì)資料
臨時(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般都要根據(jù)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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[23]。此設(shè)計(jì)為公路橋梁懸臂施工的臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)條件選菱形掛籃作進(jìn)行懸臂施工。圖紙截面資料如圖2.1所示。
圖2.1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：
a. 需完成施工梁段為3m、3.5m、4m；
b. 需完成施工梁段的梁高為0.66m至0.35m；
c. 需完成施工的橋面寬為7.15m；
d. 需要有一定的施工空間，以便施工；
e. 有足夠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定安全系數(shù)，達(dá)到相應(yīng)規(guī)范要求。
2.2掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和檢算內(nèi)容
2.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括設(shè)計(jì)依據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)和其他要求。具體如下：
a. 設(shè)計(jì)依據(jù)
(1) 橋梁施工圖設(shè)計(jì)文件；
(2) 現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范；
(3) 現(xiàn)行鐵路（公路）橋涵設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范；
(4) 現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范；
b. 梁段細(xì)部情況
(1) 掛籃的主要技術(shù)指標(biāo)
(2) 可灌梁段的最大重量:根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件確定；
(3) 可灌梁段最大長達(dá):根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件確定；
(4) 梁高變化范圍:根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件確定；
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
(5) 掛籃自重：一般最大梁重的0.35～0.45t；
(6) 主桁最大變形:＜20mm；
(7) 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):走行時(shí)＞2.0;澆注混凝土?xí)r＞2.0；
(8) 主桁前節(jié)點(diǎn)離梁段端面距離＞0.5m；
(9) 主桁桿件安全系數(shù):＞1.2；
(10) 掛籃走行方式:分次或一次行走完成。
c. 菱形掛籃設(shè)計(jì)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(diǎn)銷子連接，也可以焊接，主桁的前端點(diǎn)一般放置前橫梁。菱形主桁架立柱和后斜桿之間應(yīng)可設(shè)置一道橫向聯(lián)接系，保證整個(gè)掛籃懸灌時(shí)柱桁架受力均勻，以及掛籃走行時(shí)的穩(wěn)定性和一致性[24]。
2.2.2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(jì)算圖示等。具體說明見下：
a. 結(jié)構(gòu)檢算的依據(jù)
(1) 澆筑混凝土?xí)r的沖擊系數(shù):1.2。
(2) 空載走行式的沖擊系數(shù):1.3。
(3) 掛籃總重控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，允許最大變形（包括吊帶變形的總和）≤20mm。
(4) 自錨系統(tǒng)的安全系數(shù):2.0。
(5) 澆注混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):2.0。
(6) 荷載組合
1） 荷載組合Ⅰ。混凝土自重+動(dòng)力沖擊荷載+掛籃自重+人群和施工機(jī)具荷載。
2） 荷載組合Ⅱ?；炷磷灾?掛籃自重+人群和施工機(jī)具荷載（計(jì)算剛度）。
3） 掛籃自重+沖擊附加荷載+風(fēng)載（計(jì)算走行）。
b. 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(xì)部情況，梁截面可分為底板、腹板、頂板和翼板進(jìn)行荷載計(jì)算，底板和腹板荷載由底模系統(tǒng)承擔(dān)，頂板荷載由內(nèi)膜系統(tǒng)承擔(dān)，翼板荷載由外膜系統(tǒng)承擔(dān)，通過前后吊桿吊帶傳遞到前上橫梁和已澆梁段上。各個(gè)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(diǎn)和后錨點(diǎn)把力傳遞到已澆梁段頂板。懸吊系統(tǒng)部分在整個(gè)掛籃受力中起到力系轉(zhuǎn)換的作用[25]。掛籃傳力過程示意圖如圖2.2所示。
底模系統(tǒng)
后吊桿
前吊桿
待澆梁腹板混凝土tu土
待澆梁底板混凝土
待澆梁段頂板混凝土
待澆梁翼板混凝土
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(diǎn)
前支點(diǎn)
已澆梁段頂板
圖 2.2掛籃傳力過程示意圖
掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算可以整體建模計(jì)算，也可以分部建模計(jì)算，此設(shè)計(jì)采用分部建模計(jì)算和小部分采用手算與之進(jìn)行復(fù)核。本設(shè)計(jì)除面板的檢算采用《建筑施工計(jì)算手冊(cè)（第二版）》（江正榮編著）上的大模板設(shè)計(jì)規(guī)范外，其他設(shè)計(jì)的檢算采用《橋梁工程》（中鐵二局股份有限公司2009年編著 ）的相應(yīng)規(guī)范。
3 midas軟件簡介
3 midas軟件簡介
MIDAS/CIVIL 是基于對(duì)預(yù)應(yīng)力箱梁、懸索橋、斜拉橋、結(jié)構(gòu)水化熱等土木建筑分析中各種功能進(jìn)行綜合分析考慮而開發(fā)的最先進(jìn)的土木結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)。
圖3.1 midas軟件界面截圖
主要功能;結(jié)構(gòu)的靜力分析、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析、結(jié)構(gòu)的非線性分析、預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析、混凝土收縮、徐變分析、施工過程的體系轉(zhuǎn)換、活載效應(yīng)分析——影響線、汽車荷載、火車荷載、人群荷載等。
建模分析過程:
前處理——?jiǎng)?chuàng)建有限元模型、材料、截面定義、節(jié)點(diǎn)、單元建立、邊界、荷載條件定義;
求解——定義分析選項(xiàng)和求解控制、求解 solve;
結(jié)果查看——荷載組合功能、結(jié)果的圖形顯示、結(jié)果的列表顯示;
設(shè)計(jì)驗(yàn)算。
圖3-2 施工階段信息輸入窗口
圖 3-3 預(yù)應(yīng)力特性數(shù)據(jù)輸入界面
圖 3-4 以軌道為實(shí)例進(jìn)行分析圖
圖3-5 數(shù)據(jù)分析曲線
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
圖 3.2特征功能窗口
圖 3.3載荷分析窗口
圖 3.4軌道分析
圖 3.5軌道分析結(jié)果
4 掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
4 掛籃模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1底模系統(tǒng)
4.1.1荷載分析
為了方便計(jì)算，把混凝土的自重進(jìn)行分塊劃分并計(jì)算相應(yīng)部分荷載。分塊如圖4.1所示。
（4.1）
圖 4.1 箱梁荷載分布圖
取單位長1m計(jì)算其相應(yīng)面積均布荷載，梁段為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，所以混凝土容重取,每塊荷載計(jì)算如下：
（4.2）
（4.3）
（4.4）
4.1.2底模設(shè)計(jì)與檢算
a. 底模受力荷載計(jì)算
（4.5）
（4.6）
考慮增大系數(shù)1.2，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：
b. 擬定模板規(guī)格和尺寸
圖4.2底模邊部模板面板示意圖
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?000mm．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。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
c． 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(jìn)行檢算，面板示意圖如下圖3.2所示。
采用大模板計(jì)算法，計(jì)算長寬比即，
(4.7)
根據(jù)此長寬比值由《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》的附錄（附表2-19）查表
強(qiáng)度檢算：
(4.8)
取1mm寬面板條作為計(jì)算單元，荷載q為：
(4.9)
求支座彎矩：
(4.10)
面板的載面系數(shù)：
(4.12)
(4.11)
彎曲應(yīng)力為：
(4.13)
求跨中彎矩：
(4.14)
(4.15)
鋼板的泊松比u=0.3，故需換算為：
(4.16)
其彎曲應(yīng)力為：
(4.17)
故面板強(qiáng)度滿足要求。
剛度驗(yàn)算：
(4.18)
(4.19)
(4.20)
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(jìn)行檢算，面板示意圖如圖4.3所示。
采用大模板計(jì)算法，計(jì)算長寬比，即
(4.21)
圖 4.3底模邊部模板面板示意圖
根據(jù)長寬比，由《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》的附錄（附表2-19）查表，得
強(qiáng)度檢算：
(4.22)
取1mm寬面板條作為計(jì)算單元，荷載q為：
(4.23)
求支座彎矩：
(4.24)
(4.25)
面板的載面系數(shù)：
彎曲應(yīng)力為：
(4.26)
(4.27)
求跨中彎矩：
(4.28)
(4.29)
鋼板的泊松比u=0.3，故需換算為：
(4.30)
其彎曲應(yīng)力為：
(4.31)
故面板強(qiáng)度滿足要求。
剛度驗(yàn)算：
(4.32)
(4.33)
(4.34)
故剛度滿足要求。
綜上所述，初步擬定滿足要求，并有較大富足。
c. 底模縱梁設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 尺寸初步擬定
底模邊部采用HN450×150×9/14，型鋼兩邊各焊接厚8mm的鋼板，中部采用采用相同型號(hào)的工字鋼工450×150×11.5，但不需要焊接鋼板。初步布置如圖4.4所示。
圖4.4 底模縱梁布置圖（單位:mm）
(2) 荷載計(jì)算
底模鋼模板和加勁肋的重量計(jì)算：
(4.35)
(4.36)
(4.37)
一根邊梁的線荷載計(jì)算：
一根中梁的線荷載計(jì)算：
1） 邊梁檢算
邊梁的受力簡化圖示如圖4.5所示。
面上每點(diǎn)受力均布
圖 4.5邊梁計(jì)算簡圖（力單位：kN）
利用midas建模計(jì)算其內(nèi)力，撓度圖、彎矩圖和剪力圖如圖4.6～4.8所示。
圖4.6 邊梁撓度圖
圖4.7 邊梁彎矩圖
圖4.8 邊梁剪力圖
由midas軟件計(jì)算得，
最大彎矩：
最大剪力：
最大位移：
支座反力：
邊梁自重：。
截面特性計(jì)算如下:
面積：,
x軸慣性矩：
(4.38)
h=450
強(qiáng)度檢算：
彎曲正應(yīng)力
(4.39)
剪切應(yīng)力
(4.40)
強(qiáng)度滿足要求。
剛度檢算：
剛度滿足要求。
1） 中梁檢算
底模中梁受力圖簡化如圖4.9，其內(nèi)力由midas建模計(jì)算，結(jié)果如圖4.10～4.13所示。
6000
800
1000
圖4.9 底模中梁受力簡化圖（長度單位:mm,力單位：N/m）
圖4.10 底模中梁荷載反力圖
圖4.11 底模中梁自重+荷載
圖4.12 底模中梁彎矩圖
圖4.13 底模中梁剪力圖
由midas軟件計(jì)算得，最大彎矩,最大剪力,最大位移，支座反力。邊梁自重。截面特性計(jì)算如下:
面積,x軸慣性矩
(4.40)
H=450mm:
(4.41)
強(qiáng)度檢算：
(4.42)
彎曲正應(yīng)力
(4.43)
剪切應(yīng)力
強(qiáng)度滿足要求。
剛度檢算：
剛度滿足要求。
綜上所述，底?？v向梁設(shè)計(jì)滿足要求。
4.2側(cè)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)與檢算
4.2.1下部側(cè)模設(shè)計(jì)與檢算
考慮梁段高度的變化，將側(cè)模分為上下兩塊鋼模板組成，以便完成變高度施工。上部模板包括翼緣部分的斜模板，并用斜支架支撐翼緣模板。先對(duì)下部模板進(jìn)行設(shè)計(jì)檢算。
a. 荷載計(jì)算
振動(dòng)產(chǎn)生的荷載（水平方向）:
混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力計(jì)算：
梁段最大梁高6.793m，采用坍落度為30mm,混凝土澆注速度。
(4.44)
(4.45)
取F1,F2中最小值，即
總設(shè)計(jì)值：
b. 側(cè)模面板設(shè)計(jì)檢算
側(cè)模同樣采用6mm厚的組合鋼板，鋼板加勁肋的間距為:420mm×420mm。
采用大模板計(jì)算法，計(jì)算長寬比，即，根據(jù)此比值由《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》的附錄（附表2-19）查表 ，，，
(1) 強(qiáng)度檢算：
取1mm寬面板條作為計(jì)算單元，荷載q為：
(4.46)
求支座彎矩：
(4.47)
面板的載面系數(shù)：
(4.48)
(4.49)
彎曲應(yīng)力為：
求跨中彎矩：
(4.51)
(4.50)
鋼板的泊松比u=0.3，故需換算為：
(4.52)
(4.53)
其彎曲應(yīng)力為：
(4.54)
故面板強(qiáng)度滿足要求。
(2) 剛度驗(yàn)算：（偏于安全，用強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行剛度檢算）
(4.55)
(4.56)
(4.57)
故剛度滿足要求
(3) 側(cè)?？v肋設(shè)計(jì)檢算
縱向肋的間距為420mm，豎向大肋間距最大為2000mm.檢算如下：
縱向肋計(jì)算受力見圖4.14所示。
圖4.14 外模縱向肋受力簡圖(長度單位:mm,力單位：kN/m)
圖4.15 外?？v向肋變形圖
圖4.16 外?？v向肋彎矩圖
圖4.17 外?？v向肋剪力圖
圖4.18 外?？v向肋自重反力圖
圖4.19 外模肋剪應(yīng)力圖
圖4.20 外模縱向肋彎曲應(yīng)力圖
由midas軟件建模計(jì)算，結(jié)果如圖4.22～4.27所示，得
最大彎矩：
最大剪力：,
(4.58)
最大位移：，
支座反力：。
橫梁自重：。
截面特性計(jì)算如下:
面積,x軸慣性矩
(4.59)
h=140,
強(qiáng)度檢算：
強(qiáng)度滿足要求。
剛度檢算:
(4.60)
剛度滿足要求。
綜上所述，外模縱向肋設(shè)計(jì)滿足要求。
(4) 側(cè)模豎肋設(shè)計(jì)檢算
先假定橫向拉桿的間距:780mm,820mm,1800mm,懸臂150mm。其中受力最大的豎向大肋的荷載計(jì)算如下：
豎肋受力計(jì)算簡圖如下圖4.21所示。
用Midas軟件建模計(jì)算的結(jié)果如下面圖4.21～4.25所示。
圖4.21 豎肋受力計(jì)算簡圖（力單位：kN/m）
最大彎矩,最大剪力,最大位移。支座反。截面特性查表得，如下:
面積,x軸慣性矩
圖4.22 豎肋支座反力圖
圖4.23 豎肋變型圖6
圖4.24 豎肋剪力圖
圖4.25 豎肋彎矩圖
（4.61）
H=200
強(qiáng)度檢算：
強(qiáng)度滿足要求。
剛度檢算：
（4.62）
面板位移+縱肋位移：0.36+0.88=1.24mm<3mm。
面板位移+豎肋位移：0.36+2.3=2.66mm<3mm。
剛度滿足要求。
綜上所述，豎肋設(shè)計(jì)檢算滿足要求。
4.2.2上部側(cè)模設(shè)計(jì)與檢算
a. 上部側(cè)模的豎向部分模板設(shè)計(jì)
上部側(cè)模的豎向部分模板設(shè)計(jì)與下部側(cè)模相同，縱向肋的間距減為400mm.由于荷載較小，不需檢算。
b. 翼緣部分的模板設(shè)計(jì)與檢算
翼緣部分的模板的加勁肋與豎向板相同，只是面板加勁肋的豎向間距變?yōu)?00mm(相對(duì)于斜面)，由于荷載不是很大，不用外加縱向肋，豎肋與下部模板相同。由荷載計(jì)算得小于豎向模板，面板不需檢算。
c. 翼緣模板的支架設(shè)計(jì)與檢算
荷載計(jì)算
(4.63)
混凝土自重:
振動(dòng)荷載:
施工人員和機(jī)器荷載:
模板自重取為：
所以，傾斜部分支架荷載為:
豎向部分的支架荷載偏于安全取模板下部荷載，即
4.3內(nèi)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)與檢算
4.3.1內(nèi)豎向模板設(shè)計(jì)與檢算
由于內(nèi)膜豎版受的荷載與外側(cè)模豎向部分相同，所以內(nèi)模豎向模板的設(shè)計(jì)與外側(cè)模相同，不需檢算即滿足要求。
4.3.2內(nèi)膜頂模設(shè)計(jì)與檢算
a. 頂模模板設(shè)計(jì)與檢算
(1) 尺寸初步擬定
鋼模板采用厚度為5mm的鋼板，加勁肋選用鋼板,面板的間距最大為420mm×520mm。
(2) 荷載計(jì)算
混凝土自重:
振動(dòng)荷載:
施工人員和機(jī)器荷載:
鋼板自重取為：
則，荷載值計(jì)算如下：
面板檢算假定為三面固定，一面簡支，并由midas軟件建模計(jì)算得，
最大應(yīng)力為：
最大位移為：
(4.64)
所以，強(qiáng)度和剛度均滿足要求。彎矩圖和應(yīng)力圖分別見圖4.26和4.27所示。
圖4.26 內(nèi)模頂板最大應(yīng)力圖
圖4.27 內(nèi)模頂板最大彎矩圖
4.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示
圖 4.28支撐架
4.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示
由midas軟件計(jì)算得支座反力，最大軸向拉力為18.8kN，最大軸向壓力為11.2kN，最大位移為0.99mm(滿足要求)；軸力、彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力都很小，剪應(yīng)力也同樣很小，所以內(nèi)膜撐架設(shè)計(jì)滿足要求。
4.4分配梁設(shè)計(jì)與檢算
4.4.1分配梁截面選擇
分配梁工字鋼中心間距取為0.278m。吊桿處上下都用一塊鋼板與兩工字鋼焊接以把梁工字鋼連成一整體。
4.4.2分配梁建模與檢算
分配梁上面與前橫聯(lián)相連，下面與滑梁、底模前橫梁相連，為了便于計(jì)算的準(zhǔn)確，把兩工字鋼分開計(jì)算。
由midas軟件計(jì)算得單片分配梁的支座反力FR1=169.6kN, FR2=272.4kN, FR3=272.4kN, FR4=169.6kN。單片分最大彎矩為，最大剪力為223.2kN，最大位移為1.6mm(滿足要求)，最大剪應(yīng)力為71.3MPa，最大彎曲應(yīng)力為80.5MPa，均滿足要求，所以分配梁的設(shè)計(jì)滿足要求。
圖4.29 分配梁單片計(jì)算簡圖(長度單位:mm,力單位:kN)
圖4.30 單片分配梁的一半位移圖
圖 4.31單片剪切力圖
圖 4.32 單片剪切分布力圖
圖4.33 單片分配梁剪切應(yīng)力圖
圖4.34 單片分配梁組合最大應(yīng)力圖
5 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
第5章 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1掛籃主桁結(jié)構(gòu)基本尺寸擬定
5.1.1擬定主桁的基本尺寸
根據(jù)最大梁段和施工環(huán)境，根據(jù)橋梁橋面寬度和前面所設(shè)計(jì)的分配梁的尺寸來初步擬定兩片主桁的間距為2.7×2=5.4ｍ。主桁高度暫擬定為4m，考慮到盡量減小受壓桿的長度，本菱形掛籃采用優(yōu)化的菱形掛籃。單片主桁的尺寸如圖5-1 所示。
圖5.1 單片主桁尺寸圖（單位:mm）
5.1.2擬定主桁的截面尺寸
掛籃需要考慮較大的剛度，一般采用箱型截面或格柱式截面。此設(shè)計(jì)采用鋼板焊接箱型截面，便于施工和偏安全考慮，主桁的各桿件都采用相同的截面。截面示意圖如圖5.2所示。
5.1.3簡化計(jì)算模型
圖5.2 主桁截面示意
為了計(jì)算的簡化，理論模型采用桁架單元模型，單片主桁結(jié)構(gòu)模型簡化如圖5.1所示。
5.1.4單片主桁節(jié)點(diǎn)和桿件
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
為了計(jì)算方便和便于說明，對(duì)單片主桁進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號(hào)和單元編號(hào)。圖5.1點(diǎn)數(shù)字為節(jié)點(diǎn)編號(hào)，節(jié)點(diǎn)間的數(shù)字為單元編號(hào)。
5.2主桁前橫梁設(shè)計(jì)與檢算
5.2.1前橫梁尺寸和截面擬定
圖5.3 弦桿截面圖
其中：
H=250mm
B=78mm
tw=7mm
tf=12mm
BS=152mm
ts=1e-007mm
根據(jù)前面分配梁計(jì)算的反力通過吊桿作用于前橫梁上，而前橫梁的反力傳給兩片主桁的前支點(diǎn)，以此擬定橫梁尺寸和各桿件截面，如圖5.3所示。
前橫梁上下弦桿和支座處的豎桿的截面選用250×78×7/12的組合截面，斜桿和其他豎桿的截面初選為250×80×9/12。
5.2.2前橫梁的建模計(jì)算
模型簡化為桁架模型，兩主桁前支點(diǎn)簡化為一個(gè)鉸支座和一個(gè)滑動(dòng)支座，利用midas軟件建模計(jì)算。
橫梁受力模型
根據(jù)分配梁的支座反力的大小，前橫梁如圖5.4。
圖 5.4前橫梁
強(qiáng)度和剛度檢算
根據(jù)midas軟件建模計(jì)算結(jié)果得（不考慮自由端）如下結(jié)論：
最大位移為5#節(jié)點(diǎn):
最大壓力為10#和18#桿：
最大拉應(yīng)力為
最大壓應(yīng)力為10#和18#桿：
圖5.6 前橫梁節(jié)點(diǎn)編號(hào)
圖 5.5前橫梁節(jié)反力圖
圖 5.7前橫梁單元編號(hào)
最大拉力為：
所以，強(qiáng)度滿足要求。
經(jīng)檢算，最危險(xiǎn)的剛度也滿足要求。
結(jié)論前橫梁的初步設(shè)計(jì)符合，強(qiáng)度和剛度均滿足要求。
5.3主桁檢算（手算）
5.3.1主桁模型的受力簡化
根據(jù)傳力路徑，前面計(jì)算得的前橫梁支座的反力作用于主桁前支點(diǎn)上，因此單片主桁的受力簡化圖如下圖5.8所示。截面選用焊接箱型截面，節(jié)點(diǎn)編號(hào)和單元編號(hào)及尺寸如圖5-1所示。
圖5.8單片主桁受力圖
5.3.2計(jì)算各桿件長度
根據(jù)圖4-1，各桿件的長度計(jì)算如下：
1#桿：
2#桿：
3#桿：
4#桿：
5#桿：
5.3.3計(jì)算單片的主桁桿件內(nèi)力
支座反力
對(duì)后支點(diǎn)取矩，即
（5.1）
（5.2）
由（5.1），（5.2）兩式解得，
桿件內(nèi)力計(jì)算
根據(jù)3節(jié)點(diǎn)的受力情況，計(jì)算圖示如圖5-9所示。
(5.4)
(5.3)
圖5.9 3#節(jié)點(diǎn)受力圖
其中，
代入以上數(shù)據(jù)，由式（5.3），（5.4）解得
同理，計(jì)算其他桿件如下：
5.3.4主桁的各桿件檢算
由于兩片主桁對(duì)稱，現(xiàn)只對(duì)一片主桁的各桿件進(jìn)行檢算。檢算內(nèi)容包括強(qiáng)度、剛度、整體和局部穩(wěn)定等。
截面特性計(jì)算
面積：
x軸、y軸的慣性矩和抵抗矩：
(5.5)
對(duì)中性軸的最大面積矩：
回轉(zhuǎn)半徑：
(5.6)
(5.7)
2#桿檢算
(1) 強(qiáng)度檢算:
(2) 剛度，整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定檢算
(5.8)
剛度驗(yàn)算:
(5.9)
整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由于截面焊接，板件寬厚比＜20，屬于C類截面，由查表得穩(wěn)定系數(shù)，于是
(5.10)
局部穩(wěn)定驗(yàn)算：
結(jié)論
主桁2#桿件設(shè)計(jì)與檢算滿足要求并有較大安全富余。
其他桿件檢算
由于2#桿受壓，其長度也最大，屬于最危險(xiǎn)桿件。由上面的檢算得知2#桿滿足求，其他桿件的設(shè)計(jì)不需檢算，滿足要求。
5.4主桁建模檢算
5.4.1主桁的建模
主桁采用桁架模型，建模軟件采用midas,建模示意圖如圖5.10所示。
圖5.10 單片主桁建模（力單位：kN）
5.4.2建模求內(nèi)力和變形以及應(yīng)力
由midas建模的內(nèi)力圖，變形圖，應(yīng)力圖如圖5.11～5.13所示。
由midas建模（考慮自重）得，與手算相等。最大位移為3#節(jié)點(diǎn)，最大應(yīng)力為2#桿，，檢算也都滿足要求，即設(shè)計(jì)符合要求，有較大富余。
圖5.11 主桁變形圖
圖5-12 主桁內(nèi)力圖（單位：kN）
圖5-13 主桁應(yīng)力圖
6 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1錨固系統(tǒng)
6.1.1主桁后錨
采用后錨桿錨固后橫梁，預(yù)先在已澆梁段預(yù)埋孔道，后錨桿穿過梁頂板錨固在頂板位置，同時(shí)后錨桿上端用千斤頂頂緊，給主桁后錨一個(gè)反力，并且采用分配梁進(jìn)行分配錨固，以便提高后錨安全系數(shù)[26]。具體見施工詳圖。
6.1.2其他錨固
其他錨固按要求采用相應(yīng)的錨固辦法。
6.2懸吊系統(tǒng)
懸吊系統(tǒng)主要包括底模前后吊桿吊帶、內(nèi)外前后吊桿吊帶及相關(guān)的分配梁，通過前面第4章和第5章的計(jì)算可得吊桿吊帶承受的最大拉力，根據(jù)最大拉力來選擇相應(yīng)的吊帶和吊桿。件附錄表6.1為選擇情況和復(fù)核結(jié)果。
7 solidworks建模展示
7 S olidworks建模展示
圖 7.2橋梁內(nèi)下支架
圖 7.1 橋梁內(nèi)下模板裝配體
圖 7.4 第二步建立拉伸中間橫梁
圖 7.3橫梁建立第一步拉伸實(shí)體
圖 7.6 第四步 切除如圖所示
圖 7.5 第三部陣列第二部
圖 7.8建立如圖里邊拉伸
圖 7.7連接點(diǎn)第一步穿件拉伸實(shí)體
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
圖 7.9建立內(nèi)部梁
圖 7-8 連接點(diǎn)零件建模第五步拉伸如圖板
圖 7.10建立后邊槽口
圖 7.12菱形架構(gòu)件
圖 7.11 最后創(chuàng)建下邊槽口完成建模
圖 7.13滑動(dòng)式菱形掛籃施工圖
8 總結(jié)
8 總結(jié)
本設(shè)計(jì)是結(jié)合具體工程所作的臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——菱形掛籃施工設(shè)計(jì)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，把四年所學(xué)的知識(shí)充分利用了起來，拓寬了自己的知識(shí)面，包括基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。特別是在獲取知識(shí)和解決問題的能力方面得到了很大的提高。但在設(shè)計(jì)中也遇到了許多問題，得到老師和同學(xué)的大量幫助，把問題解決了。
本菱形掛籃的設(shè)計(jì)花了我大量心血，但由于時(shí)間的關(guān)系，也存在許多不足之處，其中只對(duì)主桁結(jié)構(gòu)，模板系統(tǒng)和掛籃的分配梁和懸吊系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和檢算。而掛籃的走行部分結(jié)構(gòu)沒有具體設(shè)計(jì)，細(xì)部連接部分也沒能具體說明，包括許多附屬結(jié)構(gòu)沒能能夠設(shè)計(jì)和檢算。不過這次設(shè)計(jì)讓我對(duì)懸臂施工有了更深入的學(xué)習(xí)和了解，對(duì)掛籃的傳力路徑有了一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，能獨(dú)立完成結(jié)構(gòu)施工中大部分的臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
[1] 王序森，唐寰澄． 橋梁工程[M]．北京：中國鐵道出版社，1995.12.
[2] 雷俊卿．橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M]．北京：人民交通出版社，2000.05.
[3] 陳偉，李明．橋梁施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京：中國鐵道出版社，2002.
[4] 黃繩武．橋梁施工及組織管理[M]．北京：人民交通出版社，1993.03.
[5] 雷俊卿．橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M]．北京：人民交通出版社，2000.05.
[6] 葛俊穎．橋梁工程（上，下）[M]．北京：中國鐵道出版社，2007.08.
[7] 張志國，張慶芳．鋼結(jié)構(gòu)（第二版）[M]．北京：中國鐵道出版社，2008.12.
[8] Omaifar A，Qi C X，S H．Constrained optimization via genetic algorithms[J]．Simulation，1994， 242～254.
[9] 李振榮．海上橋梁施工—普蘭店大橋施工技術(shù)總結(jié)[C]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985.
[10] 王華廉．橋梁施工[M]．北京：中國鐵道出版社，1997.
[11] Evin R I，Lieven A J．Dynamic finite element model updating using neural networks[J]．Journal of Sound&Vibration，1998．593～607.
[12] 萬明坤，程慶國主編．橋梁漫筆[M]．北京：中國鐵道出版社，1997.
[13] 陳騎彪．武漢白沙洲長江大橋3號(hào)主墩鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工．中國公路協(xié)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)2000年學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C]．2000．165～168.
[14] 宋軍. 北江特大橋菱形掛籃設(shè)計(jì)與施工[J]施工技術(shù), 2007, (S1).
[15] 徐會(huì)超. 橋梁掛籃懸臂澆筑法施工技術(shù)分析[J]中國高新技術(shù)企業(yè), 2010.
[16] 中鐵二局．橋梁工程[M]．北京：中鐵二局股份有限公司編著 ，2009.
[17] 周云龍. 連續(xù)梁橋菱形施工掛籃的設(shè)計(jì)[J]. 山西建筑, 2009, (08).
[18] 王哲蓀. 剛構(gòu)-連續(xù)箱梁橋懸澆法施工撓度控制. 華東公路. 1998(3)：9～12.
[19] 段明德. 預(yù)拱度計(jì)算設(shè)置的絕對(duì)撓度法. 鐵道工程學(xué)報(bào). 1996 (3)：67～71.
[20] 段明德. 對(duì)掛籃設(shè)計(jì)及應(yīng)用的探討. 鐵道工程學(xué)報(bào). 1998(2)：129～133.
收藏