1、挂篮设计图研究材料挂 篮 施 工设计图的研究与设计研究设计人员：何贵昌、曾凡敏、李朝志、李继英、曾繁强中铁十三局集团四处涪陵乌江大桥项目部二00二年九月二十九日一、 工程概况涪陵乌江大桥是渝怀铁路三跨乌江第一跨，桥长409.35m，起于DK137+194，止于DK137+603.35，其主跨布置为(66+128+66)m预应力钢筋混凝土连续刚构。梁体为单箱单室变高度变截面箱梁结构，墩顶处梁高8.8m，跨中及边跨梁端处高4.4m，梁体下缘除中跨中部34m梁段和边跨端部19.7 m梁段为等高直线(梁高4.4m)外，其余梁段半径R=212.314m的圆曲线。梁体全长261.4m。箱梁顶板宽8.1m，
2、底宽6.1 m，除梁端附近区段外，顶板厚0.5 m，底板厚0.40.9 m，腹板厚0.40.7m。设计上分两个T构对称悬臂灌筑施工，全梁共分69个节段，其长度分别为0#段12m，共两段，#4#段( 4段)长度3m，共段，5#10#段（5 10段）长度3.5m，共段，11#16#段（11 16段）长度4m，共24段，跨中合拢段（17段）长度2m，边跨段（18#段）长度3.7m，共段。梁部混凝土设计标号50。0#段砼量为334m3，悬灌最重段147t，边跨合拢段重为163.2t。梁段布置如图1所示。二、施工方案及比选 由于涪陵乌江大桥江面宽深，墩高(72m)，施工期水位变化及通航都比较频繁，所以只
3、有选用悬臂浇筑施工方案。悬浇的主要设备是挂篮，挂篮可在已张拉锚固的梁段上移动。绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、预施应力都在挂篮上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节段，进行下一对梁段施工，如此循序前进，直至悬臂梁段浇筑完成。三、 设计文件(一） 、主体工程主要参数1、 最大跨径：128m2、 梁段长：3-4m3、 梁高：4.4-8.8m4、 梁顶板宽：8.1m5、 梁底板宽：6.1m6、 最重梁段：147t（二）、设计参数0#段梁长：12.0m(挂篮初始工作空间限制)适应梁高：4.48.8m(可调节范围)箱梁宽：底宽6.1m，顶宽8.1m悬臂施工梁段长：4.0m,3.5m,3m最重梁段：1
4、47t ， (3.0m段)；模板自重：20t；冲击荷载：7.5t；施工荷载：5t；A3钢力学性能：=170Mpa； =100 Mpa；45#钢力学性能：=244Mpa； =140 Mpa；钢材弹性模量：E=2.1*105 Mpa；刚度要求：1/400；设计安全系数：K=1.4。 （三）、设计图纸（附图纸一份） （四）、设计说明书本设计以涪陵乌江大桥刚构梁施工图为依据，本着重量轻，结构简单，受力明确，运行方便，变形小，装拆方便的原则进行设计。通过对目前国内挂篮结构型式的分析比较后，我们选择了菱形自锚平衡式挂篮，采用型钢加工而成。1、挂篮构造 每套挂篮（包括模板，工作平台）自重47.78t，悬灌最
5、重段147t挂篮与梁段砼重量比 0.325。挂篮由主桁、横梁及底模架、悬吊系统，行走系统和模板等组成，各系统位置详见挂篮设计图。(1)、主桁主桁是挂篮的主要受力结构，由两片菱形桁架组成，桁架各杆件材料为28b普通热轧槽钢内扣20槽钢，以销栓连接，两菱形桁架之间由顶横梁连接为空间门架，主桁后部以25精轧螺纹钢通过连接器锚在已成形的梁体竖向预应力筋上，两片主桁位于梁体腹板上方，前部安装前上横梁，与悬吊系统及前下横梁形成悬臂吊架，悬吊挂篮模板和预浇梁段砼。 (2)、横梁及底模架 又分为前上横梁、后挑梁和底模架，其材料为28b，上横梁和后挑梁固定在主桁上，底模架主要是承受底、外模的重量，在挂篮前移时随
6、同主桁同步前进。底模架后端通过两根M80双头螺杆在千斤顶的配合下使底模锚固于成形梁段底板上，前端通过悬吊系统吊于前上横梁，底模架承托底模及待浇梁段的砼重量。 (3)、悬吊系统 悬吊系统是挂篮的升降系统，位于挂篮端部，由吊带、吊带座、千斤顶、倒链组成。其作用是悬吊和升降底模架、外模、内模及工作平台，以适应不断变化的箱梁截面高度。主吊带为30mm钢带，通过其上小于螺旋千斤顶一个行程的销孔调节长度，其余为25mm精轧螺纹钢，通过千斤顶紧固螺母来改变长度，共同实现底模及工作平台的升降，另外，悬吊系统还将内模、外模的滑移梁悬吊在上横梁和已成形的梁段上，以实现内模和外模的前移，升降。 (4)、行走系统行走
7、系统是挂篮前后移动的装置。牵引动力为倒链，由自锚车轮组、前支座、轨道组成。移动方式：通过挂篮后部的自锚车轮组在轨道上的滚动和竖杆下的前支座在轨顶的滑动实现，轨道铺设并锚固在梁体腹板上。自锚车轮组为反扣轮，在挂篮前移过程中起到抗倾覆作用。 (5)、锚固系统 分底模锚固系统和主桁后锚系统。 底模锚固系统位于已成形梁段前端底板，由螺旋千斤顶、M80双头螺杆，锚固横梁组成，通过紧固螺母将底模锚固在梁段底板上，两螺杆孔对称于梁轴线，与轴线距离1.95m。主桁后锚系统由25mm精轧螺纹钢和YG锚具、连接器及锚固梁组成，位于主桁尾部，通过紧固锚具将主桁锚在已成形梁段腹板预应力筋上。 (6)、模板模板由底模、
8、外模、内模、端模等组成。底模：为整体钢模，由63636角钢和4钢板组焊而成。底模板安装固定在底模架上。外模：由63636角钢、8#槽钢和4钢板组焊而成。长4.2m，高度方向分四节，按照悬灌段高度变化，拆卸模板。外模由滑移梁承托，外模滑移梁前部通过悬吊系统吊在前上横梁上，后部锚在前一段梁体翼板上，外模底部由丝杠加固顶紧，丝杠焊于底模架上，中部用套管螺栓与内模联在一起，上部用撑拉结合型钢固定。拆模后，外模落于滑移梁上，并随之一起前移。 内模：由开启式内模架和在其上铺装加固的组合钢模组成，顶板下倒角另行加工，底板顶面不设内模。内模架下设滑轮，能沿内模滑移梁滑动，内模滑移梁后部锚于前一梁段顶板上，前端
9、通过悬吊系统吊在前上横梁上。内模架以箱梁上倒角为轴，通过旋启丝杠开启内模，中部、下部以型钢对撑加固。内模架支架制成多孔组装式，灌筑一段割掉一节。内模张拉槽口用木板制作。 端模：为木模，木板厚30mm，利用梁体受力钢筋穿出后临时固定，端模上打波纹管通过孔和钢筋孔。为一次性使用，模板接缝用海绵条塞紧以防漏浆。 （7）、工作平台为保证施工安全和挂篮操作方便，分别在前上横梁处设吊带长度调节平台（上平台），在中后部翼板下设外模滑移平台（侧平台），底模架下部设后锚工作平台（后下平台），前上横梁下部，待灌梁段前方悬吊一个前张拉工作平台。（具体布置见挂篮设计图）2、挂篮检算 （1）、主桁挠度计算主桁D点下挠是
10、模板预抬高值的依据，由于结构自重作用下的挠度是可调节的，故只计算在砼浇筑前后D点的挠度值。用虚功原理，各杆件的虚拟轴力，如图2。悬灌段长度分别为3m、3.5m、4m。现根据每一不同长度最重节段求单片桁架D点的受力，见表。（砼容重2.5t/m3） 不同节段长度对D点的作用力表 （单位：t）节段号3m段（1#最重）3.5m(5#最重)4m段（11#）PD(单片)26.425.924.9 由上表可看出，每片桁架PD在1#段时最大为26.4t。计算时取30t列表如下：杆 件 计 算 表杆件号杆件长L(mm)Np(t)Np.L(t.mm)AB4600-1.3889-41.667266208BC5841+
11、1.7637+52.911545077CD5000+1.3889+41.667289356AD6161-1.7114-51.342541347AC3600-1.0870-32.6101276091769597 杆件均为等截面布置，型式为228b+220，其断面积A=15690mm2，故：P=(NpL)/(EA)=1769597t.mm/(2.1*10t/mm2*15690mm2)=5.4mm （2）、杆件强度检算 考虑挂篮自重的影响，按40t考虑，则每片PD增加10t。即各杆件轴力变为： NAB=-55.56t NBC=+70.55t NCD=+55.56t NAD=-68.46t NAC=-
12、43.48t 现分别选拉杆BC和压杆AD来检算（最不利）BC：= NAB /A=70.55*104N/15690mm2=45MpaAD:=l/i其中：L=616.1cm =1Ix=2(1913.7+5130.45)=14088.3cm4Iy=2(242.144+11.566245.62)+2(143.6+16.15232.83)=30102.5cm3IxIy 取= l/ (Ix/A)=616.1/9.48=65AD=NAD/A=68.46104N/15690mm2=43.6Mpa=140Mpa （三）、挂篮测试每片主桁在地面拼装后进行变形特性的测试。将两片主桁对称置于砼面上（如图3）试验在早晨
13、、中午各进行加压。加压采用液压千斤顶，模拟设计荷载，加压分级进行，分别实测对应于高温、低温状态下的变形与压力的相对关系，并观察构件有无塑性变形，经反复加载卸载，取得在不同温度下的弹性范围的变形模量。四、 使用说明书（一）、主要技术参数1、 适用桥梁跨径：128m2、 桥面最大宽度：8.1m3、 最大梁段长度：4m4、 最大梁段重：147t5、 几何尺寸：长宽高=11.45.923.6m6、 挂篮自重：47.78t（二）、构造与作用原理挂篮由菱形主桁架、行走系统、外模、内模、底模、锚固装置、吊挂装置、工作平台组成。它是施工梁段的承重结构，又是施工梁段的作业现场。挂篮安装在已经张拉完的梁段上。当完
14、成本段施工后，对称的向前移动一节段，进行下一节段施工。如此循环前进，直至悬臂梁段浇筑完成。1、 菱形主桁架菱形主桁架是悬臂承重结构，由上、下水平杆、前后斜杆、中立杆、前横梁、中横联、后横联组成。各杆件用销子连接成一整体。构架组装尺寸为长宽高=11.45.923.6m。2、 行走系统行走系统由自锚车轮组、前支座、轨道、牵引倒链组成。主要是负责菱形架的前移。3、 外模板外模板由8槽钢、63636角钢、4钢板组焊而成，每套外模由两块（高8.8m，高4.2m）模板组成。模板上口采用拉杆对拉固定，下口用丝杆固定在底模架上。4、 内模 内模由内模架和组合钢板组成。内模架由上横梁、支架、拐角架、丝杆、支撑构
15、成。上横梁与支架采用销子连接，随着梁高度的减小支架高度也减小。支架高度减小是采用气割将多余部分支架割掉，拐角架往上移与支架上相应的螺栓孔固定。内模的前移是通过内模滑移梁往前移动。5、 底模 底模由底模架和底模板构成。底模架由28#槽钢组焊而成，底模板由63636角钢和4钢板焊接而成。底模通过吊挂装置悬吊在菱形架上，其后端由后锚装置固定在已施工完的梁底板上。底模跟着菱形架一起前移。6、 锚固装置 锚固装置分菱形架锚固装置和底模后锚装置两种。菱形架锚固装置由梁顶竖向预应力钢筋、锚固梁组成，其作用主要是将菱形架锚固在梁顶面上。底模后锚装置由锚固螺栓、锚固钢板、锚固梁、千斤顶组成。主要是将底模架固定在
16、梁底板上。7、 吊挂装置 吊挂装置由前吊带、底模前吊杆、后吊杆、内外模板滑移梁吊杆构成。前吊带由钢板加工而成，采用销子连接，悬挂在菱形架前横梁上，主要用来悬吊固定底模前端。底模前吊杆、后吊杆为25精扎螺纹钢筋，主要是在菱形架前移时悬吊底模用。内外模板滑移梁吊杆为25精扎螺纹钢筋，主要用来悬挂固定滑移梁用。8、 工作平台工作平台有前横梁工作平台、张拉工作平台、滑移梁工作平台、底模工作平台四种，均由8槽钢和16圆钢加工而成，步板采用40木板。（三）、准备工作1、 劳动力组织按挂篮施工作业要求组织好专业班组，并指派专业技术干部负责指导实施，挂篮施工作业班组劳动力组织见表一。表一 劳动组织表（一个T构
17、）序号工种人数备注1模板工班162钢筋工班133混凝土工班204张拉工班125技术干部26测量工27指挥协调1合 计712、 机具材料 （1）、按图纸清查挂篮各零件规格数量是否符合图纸要求。 （2）、千斤顶、倒链性能应良好并有备用量。 （3）、各种规格螺栓、螺母及垫圈应有备用量。（4）、止浆材料、脱模剂应备足。 （5）、组装检修工具应齐备。3、 预埋件各种预埋件要按设计与施工要求提前预制，并根据安装顺序、部位与数量编制安装表。4、 准备工作（1）、挂篮加工完后先在工厂进行组拼，并进行试压。经检查合格后方可拆开运到安装现场进行安装。（2）、在桥下清理平整一块组装场地，有部分挂篮部件先在地面拼组处
18、理好再往梁上吊装。（3）、吊装机具应进行全面检查，确认没问题后方可使用。（4）、组装使用人员提前进行技术培训和安全教育。（5）、在0#段梁顶面放出挂篮安装位置线，并进行抄平处理。（6）、准备好起重指挥用具和通讯联络设备。（7）、根据挂篮的组装使用要求，建立健全各项规章制度。（四）施工工艺及技术要求1、 工艺流程如下：挂篮安装绑扎钢筋灌筑混凝土张拉压浆挂篮前移（1）、挂篮安装 在0#段纵向钢绞线和竖向粗钢筋张拉完成后，将顶面清理干净，凿出接茬面，开始安装挂篮。1 将经测试过的挂篮主桁运至墩下，按图组装，作好吊装准备。2 在0#段顶测量放样，铺放轨道，并用连接器，精轧螺纹钢，锚具将轨道锚固在竖向预
19、应力筋上，并在轨道上画出安装线。3 吊装主桁，单片吊装，将前支座对准轨道安装线安放，并支撑牢固，用同样方法安装另一片主桁，调整两片主桁的间距和位置后，安装自锚车轮组和中横联、后横联。4 安装前横梁、后挑梁及吊挂装置5 将主桁前移至1#段利用托架上的平台安装底模、外模，并将其与吊挂装置连接，同时安装工作平台，进行底模的后锚。6 校正加固模板。7 待1#段底板、腹板钢筋，预埋件安装完成后，安装1#段内模，将内模后部锚于0#顶板，前端悬吊至上横梁，并校准、加固完成挂篮安装。8 对称的两套挂篮同时安装，同时前移。 （2）、挂篮前移挂篮前移是在张拉完纵向预应力筋后开始的，包括安装轨道、松开底模、松开外模
20、、松开内模、前移等工序。1 安装轨道 已灌注梁段砼强度达到设计强度的50%以后，安装并锚固轨道。先将梁顶面清理干净，清除梁段竖向预应力筋上的杂物，然后放样，铺放轨道，并使轨顶标高与主桁底面轨顶一致，将轨道用锚杆，连接器，锚具锚固在梁段竖向预应力筋上，锚固过程中，要将锚杆与竖向预应力筋旋入连接器长度相同并不少于6倍螺距，然后安装倒链，前端挂在轨道上，后端安放在主桁前支座的拉环上。2 松开模板首先，拆下外模拉杆和放松滑移梁吊杆，而后再拆除底模后锚，放松底模前后吊杆，使外模和底模离开梁底10cm左右，再放松内模滑移梁吊杆，利用内模架上的丝杠收起内模。3 前移挂篮 解除主桁后锚，使自锚车轮卡在走行轨道
21、上，拉前移倒链，通过车轮的滚动和垫于前支座下的四氟板滑动，达到挂篮前移的目的。注意在挂篮前移时，需利用后挑梁通过在梁底捆绑钢丝绳保证挂篮前移过程中不至于由于惯性作用而发生倾覆，防止挂篮自锚失灵，注意左右两片轨道上的倒链同时拉动，使挂篮连同底外模一同前移，直至就位。4 后端锚固，校正底、外模板 挂篮前移到位后，安装后锚杆与竖向预应力钢筋相连，旋紧锚具然后安装底模后锚杆并紧固，同时校正底模纵向位置，完成后收紧前吊带，调整底模标高。校正外模方法与底模相同，但需先在两外模的前端上方翼板位置用型钢卡住，限制其相对位置，再调整其方向，待轴线、标高调好后，紧固后锚，并用焊在底模架上的丝杠将外模下端固定在底模
22、架上，外模上端采用拉杆固定。 前移并校正内模 底模、外模支立完成后，修整其表面，涂抹脱模剂。然后安装下一梁段的底板、腹板钢筋、波纹管、预埋件等。完成后前移内模，前移内模时，先将拐角架卸掉，然后收紧调整丝杠，使内模离开梁体悬挂在内模滑移梁上，用倒链将内模牵引倒安装位置。割内模支架，安装拐角架和模板，并按照校正底模方式校正，最后旋动丝杠，安装中下部内支撑及与外模间的拉杆，完成挂篮前移，进入下步工作。2、 注意事项及技术要求：（1）、挂篮安装必须在技术人员指导下进行，并按安装顺序安装。（2）、吊装构件时要求捆绑牢固，吊点正确，吊装索具符合要求，无破损。（3）、吊装有专人指挥，要求信号准确。（4）、安
23、装工具要求配齐，高空作业要求戴安全带。（5）、连接时螺栓要求拧紧，销子要安放锁销。（6）、模板连接错台不大于1mm，接缝处采用海绵条止浆。模板与梁体接合处采用拉杆固定，海绵条止浆。（7）、挂篮安装时予留出准确的下沉量，安装完后要求测量复核。（8）、挂篮前移时要采取措施防止倾翻。（9）、菱形架后锚、底模后锚、轨道锚固要求无松动、不变形。（10）、模板板面要求除锈，涂脱模剂。五、 主要材料表（见表二）表二挂篮材料数量表序号材料名称规格单位数量单位重(kg)合重（kg）备注1热扎普通槽钢28bm856 35.8130653 材质A32热扎普通槽钢20m1249 25.7732187 材质A33热扎普
24、通槽钢12m535 126420 材质A34热扎普通槽钢8m3083 824664 材质A35热扎普通槽钢5m1256 5.446833 材质A36热扎普通工字钢I20am599 27.916700 材质A37热扎等边角钢75758m400 9.033612 材质A38热扎等边角钢63636m3128 5.7217892 材质A39热扎等边角钢40404m206 2.422499 材质A310圆钢12m810 0.888719 材质A311圆钢16m500 1.58790 材质A312圆钢25m30 3.55107 材质A313圆钢40m28 9.86276 45#钢14圆钢50m15 15.
25、4231 45#钢15圆钢70m38 30.21148 45#钢16圆钢80m20 39.5790 45#钢17圆钢100m12 61.7740 45#钢18圆钢140m5 121605 45#钢19精扎螺纹钢25m324 3.851247 锰钢20钢板4m2559 31.417553 材质A321钢板10m296 78.57508 材质A322钢板20m251 1578081 材质A323钢板30m250.5 235.511893 材质A3合计191148 六、 主要机械设备表（见表三）表三主要机械设备表序号名称规格型号数量用途1螺旋千斤顶32t48菱形架后锚、底模后锚、前吊带调整用2倒链1
26、0t*5m16底模调整，挂篮前移3倒链5t*6m8内模前移4倒链3t*3m8张拉工作平台调整用七、 成本分析及说明挂篮为自行设计现场加工，成本分析如下：（一） 材料费：（四套）1、型钢： 139.476t2600元/t=362637元2、钢板： 25.061t3000元/t=75183元3、精扎螺纹钢筋： 1.247t6400元/t=7980元 小合计： 445800元（二） 机械费：（四套）1、螺旋千斤顶： 32t 48台500元/台=24000元2、倒链： 10t5m 16台2500元/台=40000元3、倒链： 5t6m 8台1200元/台=9600元4、倒链： 3t3m 8台800元/台=6400元小合计： 80000元（三） 精加工件费用（含料费）：（四套） 25.359t8200元/t=207943元（四） 加工费：（四套） 191.148t1800元/t=344066元（五） 运输费：（四套）191.148t100元/t=19115元总合计：1096924元四套挂篮总费用为1096924元，其中：材料费、精加工及加工费1016924元，机械设备费80000元。每套挂篮费用为：10969244=274231元/套每吨费用为：1096924191.148t=5339元/t挂篮设计图研究材料附图挂篮设计图研究材料附图.dwg
