李賽斐

中鐵二十四局集團(tuán)有限公司路橋分公司

連續(xù)梁橋掛籃走行狀態(tài)計(jì)算分析

李賽斐

中鐵二十四局集團(tuán)有限公司路橋分公司

鎮(zhèn)江京杭大運(yùn)河特大橋1～15號(hào)節(jié)段采用掛籃懸臂法施工。文中著重于4.5m長(zhǎng)梁段掛籃走行狀態(tài)的計(jì)算研究，首先將箱梁荷載作用于底模橫向分配梁上，然后按照力學(xué)傳遞順序?qū)旎@系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算分析。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)掛籃走行狀態(tài)時(shí)的強(qiáng)度、剛度及抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算。通過計(jì)算，掛籃各承重桿件均滿足承載力要求，抗傾覆計(jì)算均滿足要求。最后總結(jié)了掛籃走行狀態(tài)控制要點(diǎn)指導(dǎo)實(shí)際施工，可為相似工程提供參考。

鎮(zhèn)江京杭大運(yùn)河特大橋；掛籃；走行狀態(tài)；計(jì)算分析

1 工程概況

鎮(zhèn)江京杭大運(yùn)河特大橋位于鎮(zhèn)江市京口區(qū)諫壁鎮(zhèn)馬家村和蔡家村，新建鐵路連云港至鎮(zhèn)江線淮安至鎮(zhèn)江段京杭運(yùn)河大橋，主橋?yàn)橛许能壍李A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱組合橋，橋跨布置為76m+136m+76m。主橋主梁采用變高度單箱雙室、直腹板截面，主梁沿線路左線中心線全長(zhǎng)為289.5m，中支點(diǎn)處梁高8.0m，跨中及邊跨直線段梁高為4.5m，梁高按圓曲線變化，邊支座中心線至梁端0.75m。

掛籃采用三角形掛籃形式，掛籃主要由主桁系統(tǒng)、底籃、錨固、吊掛系統(tǒng)、走行系統(tǒng)及模板系統(tǒng)等組成[1]。

1.1 主桁系統(tǒng)

主桁系統(tǒng)是掛籃主要的受力體系，其主桁架主要由主桁架和橫向連接系統(tǒng)組成[2]。桁架的節(jié)點(diǎn)是利用銷軸連接的，且桁架的主要桿件均是格構(gòu)式結(jié)構(gòu)形式，且通過槽鋼焊接而成。

1.2 底模

承受梁段混凝土重量的是掛籃上的底模平臺(tái)，其主要提供其場(chǎng)地為鋼筋綁扎、混凝土澆筑時(shí)的立模。底模板主要采用大塊的鋼模板[3]。其主要由前后下橫梁、縱梁和模板組成。

1.3 吊掛

吊掛系統(tǒng)主要是由內(nèi)外模導(dǎo)梁前后吊桿、上橫梁、平臺(tái)的吊桿等組成。

1.4 錨固系統(tǒng)

掛籃的錨固系統(tǒng)主要架設(shè)在主桁架的的節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)錨固系統(tǒng)均由錨桿、精軋螺紋鋼筋、后錨上扁擔(dān)梁等組成。

1.5 走行系統(tǒng)

走行系統(tǒng)包括墊梁、軌道、前支座、后支座、內(nèi)外走行梁、滾輪架、牽引設(shè)備。掛籃走行時(shí)前支座在軌道頂面滑行，聯(lián)結(jié)于主構(gòu)架后節(jié)點(diǎn)的后支座反扣在軌道翼緣下并沿翼緣行走[4]。

1.6 防護(hù)系統(tǒng)

防護(hù)系統(tǒng)主要是施工人員在作業(yè)時(shí)起防護(hù)作用的平臺(tái)及通道。

圖1 掛籃結(jié)構(gòu)布置圖

2 計(jì)算參數(shù)

計(jì)算中對(duì)傳力作了如下的假定：

(1)箱梁翼緣板砼及側(cè)模重量通過外滑梁分別傳至前一節(jié)段已施工完的箱梁翼板和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。

(2)箱梁頂板砼、內(nèi)模支架、內(nèi)模重量通過內(nèi)滑梁分別由前一節(jié)段已施工完的箱梁頂板和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。

(3)箱梁底板、腹板砼及底籃平臺(tái)重量分別由前一節(jié)段已施工完的箱梁和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。

材料特性:

鋼材密度：γ=78.5KN/m3；彈性模量：E=206 GPa；砼容重：26.5KN/m3。

荷載參數(shù):

①鋼筋混凝土荷載q1：26.5KN/m2

②模板及支架自重標(biāo)準(zhǔn)值：模板q2:底模1.0KN/m2,內(nèi)側(cè)模1.2KN/m2,外側(cè)模1.6KN/m2；

③施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值q3：2.5KN/m2

④振動(dòng)荷載q4：4.0KN/m2

⑤砼超載系數(shù):1.05

⑥抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0

3 掛籃各承重構(gòu)件計(jì)算分析

掛籃各個(gè)承重構(gòu)件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，首先將箱梁混凝土荷載和施工荷載首先作用于底模橫向分配梁上，然后按照底模板橫向分配梁→底模縱梁→前、后下橫梁→內(nèi)、外導(dǎo)梁→吊桿→前、后上橫梁→主梁的力學(xué)傳遞順序，逐個(gè)驗(yàn)算各個(gè)承重構(gòu)件的承載力以及主梁的抗傾覆穩(wěn)定性[5,6]，根據(jù)荷載分布1～12區(qū)域混凝土由底?？v梁承擔(dān)、13～14區(qū)域混凝土由內(nèi)模導(dǎo)梁承擔(dān)、15區(qū)域混凝土由外模導(dǎo)梁承擔(dān)。取1#、3’#、13’#節(jié)段進(jìn)行計(jì)算。

掛籃走行最不利受力為走行到位時(shí)整體模型如圖2所示。

圖2 整體模型圖

圖3 掛籃主桁支反力圖（kN）

該僅驗(yàn)算后下橫梁，外模導(dǎo)梁的受力，后錨固系統(tǒng)的計(jì)算等[7,8]。

(1)后下橫梁

圖4 組合應(yīng)力圖（MPa）

圖5 剪力應(yīng)力圖（MPa）

圖6 豎向位移圖（mm）

最大組合應(yīng)力：σ=54MPa＜fd=205 MPa

最大剪應(yīng)力：τ=7.5MPa＜fvd=120MPa

豎向位移：Δf=37mm＜[Δf]=16000/400=40mm

后下橫梁的強(qiáng)度和剛度滿足要求。

(2)外模導(dǎo)梁

圖7 組合應(yīng)力圖（MPa）

圖8 剪力應(yīng)力圖（MPa）

圖9 剪力應(yīng)力圖（MPa）

最大組合應(yīng)力：σ=105MPa＜fd=205 MPa

最大剪應(yīng)力：τ=11 MPa＜fvd=120MPa

豎向位移：Δf=21.2mm＜[Δf]=9750/400=24.4mm

外滑梁的強(qiáng)度和剛度滿足要求。

(3)吊桿

圖10 軸力圖（單位kN）

由計(jì)算可得底籃吊桿的最大拉力為94KN。

底籃后端吊桿采用直徑32mm、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為785MPa的精軋螺紋鋼，A=804.2mm2,σ=N/A=94000/804.2=116.9MPa＜fq/2=392.5MPa，滿足2倍安全系數(shù)。

4 抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算

主桁僅受底平臺(tái)及內(nèi)外模自重荷載作用，單片主桁受到的前上橫梁荷載為172kN。

圖11 主桁前端受到的壓力圖（單位kN）

單片主桁前上橫梁的力對(duì)前支點(diǎn)產(chǎn)生的傾覆力矩為Mf=172*5.25=903kNm，需滿足的要求。則：Mk≥1806kNm，即走行時(shí)單片主桁行走需要的后錨固力R≥1806/4=452kN。

圖12 反扣輪組結(jié)構(gòu)圖

反扣輪組聯(lián)接螺栓計(jì)算：

共10根M24螺栓，每組M24螺栓的有效截面積為3.525cm2，額定抗拉力為[F]=170×3.525=59.9KN，每組螺栓抗拉力R=59.9*10=599KN＞452kN，滿足要求。

5 結(jié)論

通過以上計(jì)算分析，在掛籃施工過程中應(yīng)加強(qiáng)

以下幾方面的控制。

(1)主梁是主要的承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)經(jīng)常檢查桁架之間的聯(lián)結(jié)件，重點(diǎn)檢查掛籃走行時(shí)前上橫梁與主梁之間的聯(lián)結(jié)及底?？v橫梁之間的聯(lián)接螺栓是否牢固。

(2)掛籃系統(tǒng)上所有的節(jié)點(diǎn)、鏈接部位、銷子等關(guān)鍵部位易松動(dòng)，需要管理人員進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，保障掛籃在運(yùn)行時(shí)正常。

(3)做好監(jiān)測(cè)記錄，保證兩主梁軌道面的高程在允許偏差的范圍內(nèi)。

(4)掛籃走行時(shí)懸臂端處必須設(shè)置兩道平聯(lián)，提高掛籃抗傾覆能力，保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

[1]栗勇.紅楓湖大橋掛籃施工方法研究[D].大連理工大學(xué),2003.

[2]蒯行成,王雅妮,劉偉綱,劉德坤.三角形掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算[J].公路工程,2011(1):41～44+69.

[3]杜曉波.珠江大橋施工掛籃技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2007.

[4]胡健.鋼結(jié)構(gòu)高空作業(yè)用掛籃計(jì)算方法[J].科技傳播,2012(1):110+104.

[5]尹成虎,黃羚.掛籃施工力學(xué)計(jì)算模型分析與實(shí)現(xiàn)[J].公路與汽運(yùn),2012(5):190～193.

[6]張艷芝.三種桁架式掛籃受力性能研究[D].重慶交通大學(xué),2009.

[7]王中南.連續(xù)梁橋平行弦桁架掛籃計(jì)算分析[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì),2012(5):28～31.

[8]周黎,顏長(zhǎng)平.某大橋施工掛籃設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].中國(guó)水運(yùn)(下半月),2014(12):227～228.

Continuous girder bridge hanging basket go line state calculation and analysis

Li Saifei

Zhenjiang the beijing-hangzhou grand canal bridge 1～15 segmental construction hanging basket cantilever method.This paper focuses on the 4.5 m long beam computing research on the hanging basket go line status,box girder load acting on the bottom of the module and transverse distribution on the beam,and then in accordance with the mechanical transmission order of the hanging basket system has carried on the calculation and analysis.On this basis,the focus from hanging basket of unbalanced force,rail surface elevation deviation combined load condition for the study of torsional calculation.Through calculation,the hanging basket the bearing bar can satisfy the requirements of bearing capacity,rigidity calculation are meet the requirements.Finally summarizes the construction technique of line status control points to guide actual,can provide a reference for similar engineering.

Zhenjiang the beijing-hangzhou grand canal bridge;Hanging basket;Walk line state;Calculation and analysis