連續梁橋掛籃走行狀態計算分析

李賽斐

中鐵二十四局集團有限公司路橋分公司

連續梁橋掛籃走行狀態計算分析

李賽斐

中鐵二十四局集團有限公司路橋分公司

鎮江京杭大運河特大橋1～15號節段采用掛籃懸臂法施工。文中著重于4.5m長梁段掛籃走行狀態的計算研究，首先將箱梁荷載作用于底模橫向分配梁上，然后按照力學傳遞順序對掛籃系統進行了計算分析。在此基礎上，重點對掛籃走行狀態時的強度、剛度及抗傾覆穩定性進行了計算。通過計算，掛籃各承重桿件均滿足承載力要求，抗傾覆計算均滿足要求。最后總結了掛籃走行狀態控制要點指導實際施工，可為相似工程提供參考。

鎮江京杭大運河特大橋；掛籃；走行狀態；計算分析

1 工程概況

鎮江京杭大運河特大橋位于鎮江市京口區諫壁鎮馬家村和蔡家村，新建鐵路連云港至鎮江線淮安至鎮江段京杭運河大橋，主橋為有砟軌道預應力混凝土連續梁拱組合橋，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為289.5m，中支點處梁高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、底籃、錨固、吊掛系統、走行系統及模板系統等組成[1]。

1.1 主桁系統

主桁系統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組成[2]。桁架的節點是利用銷軸連接的，且桁架的主要桿件均是格構式結構形式，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，其主要提供其場地為鋼筋綁扎、混凝土澆筑時的立模。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

吊掛系統主要是由內外模導梁前后吊桿、上橫梁、平臺的吊桿等組成。

1.4 錨固系統

掛籃的錨固系統主要架設在主桁架的的節點上，每個錨固系統均由錨桿、精軋螺紋鋼筋、后錨上扁擔梁等組成。

1.5 走行系統

走行系統包括墊梁、軌道、前支座、后支座、內外走行梁、滾輪架、牽引設備。掛籃走行時前支座在軌道頂面滑行，聯結于主構架后節點的后支座反扣在軌道翼緣下并沿翼緣行走[4]。

1.6 防護系統

防護系統主要是施工人員在作業時起防護作用的平臺及通道。

圖1 掛籃結構布置圖

2 計算參數

計算中對傳力作了如下的假定：

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

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

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

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:

①鋼筋混凝土荷載q1：26.5KN/m2

②模板及支架自重標準值：模板q2:底模1.0KN/m2,內側模1.2KN/m2,外側模1.6KN/m2；

③施工人員及設備荷載標準值q3：2.5KN/m2

④振動荷載q4：4.0KN/m2

⑤砼超載系數:1.05

⑥抗傾覆穩定系數：2.0

3 掛籃各承重構件計算分析

掛籃各個承重構件應具有足夠的強度、剛度和穩定性，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、外導梁→吊桿→前、后上橫梁→主梁的力學傳遞順序，逐個驗算各個承重構件的承載力以及主梁的抗傾覆穩定性[5,6]，根據荷載分布1～12區域混凝土由底模縱梁承擔、13～14區域混凝土由內模導梁承擔、15區域混凝土由外模導梁承擔。取1#、3’#、13’#節段進行計算。

掛籃走行最不利受力為走行到位時整體模型如圖2所示。

圖2 整體模型圖

圖3 掛籃主桁支反力圖（kN）

該僅驗算后下橫梁，外模導梁的受力，后錨固系統的計算等[7,8]。

(1)后下橫梁

圖4 組合應力圖（MPa）

圖5 剪力應力圖（MPa）

圖6 豎向位移圖（mm）

最大組合應力：σ=54MPa＜fd=205 MPa

最大剪應力：τ=7.5MPa＜fvd=120MPa

豎向位移：Δf=37mm＜[Δf]=16000/400=40mm

后下橫梁的強度和剛度滿足要求。

(2)外模導梁

圖7 組合應力圖（MPa）

圖8 剪力應力圖（MPa）

圖9 剪力應力圖（MPa）

最大組合應力：σ=105MPa＜fd=205 MPa

最大剪應力：τ=11 MPa＜fvd=120MPa

豎向位移：Δf=21.2mm＜[Δf]=9750/400=24.4mm

外滑梁的強度和剛度滿足要求。

(3)吊桿

圖10 軸力圖（單位kN）

由計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、抗拉強度標準值為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。

4 抗傾覆穩定計算

主桁僅受底平臺及內外模自重荷載作用，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前支點產生的傾覆力矩為Mf=172*5.25=903kNm，需滿足的要求。則：Mk≥1806kNm，即走行時單片主桁行走需要的后錨固力R≥1806/4=452kN。

圖12 反扣輪組結構圖

反扣輪組聯接螺栓計算：

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 結論

通過以上計算分析，在掛籃施工過程中應加強

以下幾方面的控制。

(1)主梁是主要的承重結構，應經常檢查桁架之間的聯結件，重點檢查掛籃走行時前上橫梁與主梁之間的聯結及底模縱橫梁之間的聯接螺栓是否牢固。

(2)掛籃系統上所有的節點、鏈接部位、銷子等關鍵部位易松動，需要管理人員進行嚴格的檢查，保障掛籃在運行時正常。

(3)做好監測記錄，保證兩主梁軌道面的高程在允許偏差的范圍內。

(4)掛籃走行時懸臂端處必須設置兩道平聯，提高掛籃抗傾覆能力，保證結構整體穩定性。

[1]栗勇.紅楓湖大橋掛籃施工方法研究[D].大連理工大學,2003.

[2]蒯行成,王雅妮,劉偉綱,劉德坤.三角形掛籃結構設計計算[J].公路工程,2011(1):41～44+69.

[3]杜曉波.珠江大橋施工掛籃技術研究[D].哈爾濱工程大學,2007.

[4]胡健.鋼結構高空作業用掛籃計算方法[J].科技傳播,2012(1):110+104.

[5]尹成虎,黃羚.掛籃施工力學計算模型分析與實現[J].公路與汽運,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,2009.

[7]王中南.連續梁橋平行弦桁架掛籃計算分析[J].鐵道勘測與設計,2012(5):28～31.

[8]周黎,顏長平.某大橋施工掛籃設計與計算[J].中國水運(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