重慶長江大橋大型前支點掛籃施工設(shè)計說明

重慶市涪陵區(qū)李渡長江大橋掛籃設(shè)計·方案設(shè)計PAGEPAGE1武漢港灣工程設(shè)計研究院目錄設(shè)計說明工程概述設(shè)計依據(jù)設(shè)計概要總體構(gòu)造設(shè)計特點設(shè)計計算主要施工步驟制作與拼裝試載要求設(shè)計圖紙掛籃系統(tǒng)總圖（一一）CFFL-ZT--00（1/4）掛籃系統(tǒng)總圖（二二）CFFL-ZT--00（2/4）掛籃系統(tǒng)總圖（三三）CFFL-ZT--00（3/4）掛籃系統(tǒng)總圖（四四）CFFL-ZT--00（4/4）承載平臺（一）CFLL-CZ-000（1/2）承載平臺（二）CFLL-CZ-000（2/2）張拉機構(gòu)CFL–ZL-000止推機構(gòu)CFL–ZT-000行走反滾輪CCFL-GLL-00牽引機構(gòu)CFL–QY-000前/后錨桿組CCFL–QW-000標高調(diào)節(jié)機構(gòu)CFFL-BG--00模板系統(tǒng)（一）CFLL-MB-000(1/22)模板系統(tǒng)（二）CFLL-MB-000(2/22)1.工程概述述李渡長江大橋斜斜拉橋為雙塔塔雙索面斜拉拉橋，全長738米，主跨398米，采用對對稱三跨布置置，即170+3398+1770=7388米。橋面寬寬度25.1米。主塔采采用H型塔，主梁梁近邊墩處邊邊跨因壓重需需要采用箱形形梁，其余均均采用預(yù)應(yīng)力力混凝土邊主主梁結(jié)構(gòu)，橋橋軸線處梁高高2.651米，設(shè)2%雙向橫坡。梁梁上標準索距距7.6米，邊跨現(xiàn)現(xiàn)澆段索距為為3.7米、5.0米。主梁標標準截面尺寸寸如下：矩形形邊主梁寬2.3米，頂板厚0.24米，橫梁厚0.3米，標準節(jié)節(jié)段設(shè)2道橫梁。在在塔根處邊主主梁寬度加大大至3.5米。邊跨箱箱梁腹板厚2.3米，頂板厚0.28米，底板厚0.4米，橫梁厚0.4米。標準節(jié)段及SBB15#節(jié)段主梁橫橫斷面如圖一一所示：圖一標準節(jié)節(jié)段及SB15#節(jié)段斷面（單位mm）2.設(shè)計依依據(jù)《重慶市涪陵區(qū)區(qū)李渡長江大大橋施工設(shè)計計》施工圖。項目設(shè)計委托托書《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)規(guī)范》（GB500017-20003）《鋼結(jié)構(gòu)工程施施工質(zhì)量驗收收規(guī)范》（GBJ50005-20001）《公路橋涵設(shè)計計通用規(guī)范》（JTJ021-89）《公路橋涵鋼結(jié)結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（JTJ025-86）《冷彎薄壁型鋼鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)規(guī)范》（GBJ188-87）《鋼結(jié)構(gòu)高強度度螺栓連接的的設(shè)計、施工工及驗收規(guī)程程》（JGJ822-91）《公路橋涵施工工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）《混凝土結(jié)構(gòu)工工程施工質(zhì)量量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）3.設(shè)計概概要本掛籃為大型型前支點掛籃籃，設(shè)計承載載砼重量510噸。設(shè)計將將其安全與可可靠性放在首首要位置，承承載平臺，牽牽索系統(tǒng)，錨錨固系統(tǒng)均給給予了充分的的安全儲備。為保證施工質(zhì)量量，設(shè)計承載載平臺剛度大大，并在適當當位置配置錨錨桿，以減少少箱梁縱橫向向變形及“錯臺”量；長大構(gòu)構(gòu)件分段制作作以滿足運輸輸及現(xiàn)場拼裝裝的要求；滿滿足澆筑、移移動及調(diào)整等等使用功能方方面的要求。本掛籃適用于主主梁SB2#～SB15#、MB2#～MB25#節(jié)段澆筑。4．總體構(gòu)造掛籃由承載平臺臺、牽索系統(tǒng)統(tǒng)、行走系統(tǒng)統(tǒng)、定位系統(tǒng)統(tǒng)、錨固系統(tǒng)統(tǒng)、模板系統(tǒng)統(tǒng)、操作平臺臺及預(yù)埋件系系統(tǒng)等組成。（見見圖二）4．1承載平平臺承載平臺是掛籃籃的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)，由支承懸懸澆荷載及模模板體系的平平面剛架和掛掛腿組成。平平面剛架由二二主縱梁、三三橫梁組成。兩兩側(cè)主縱梁前前端開槽，在在主縱梁上設(shè)設(shè)置承力面。4．2牽索索系統(tǒng)牽索系統(tǒng)的功能能是在掛籃懸懸澆施工時將將斜拉索與掛掛籃連接起來來形成前支點點；在懸澆完完成后，將斜斜拉索與掛籃籃分離，實現(xiàn)現(xiàn)索力的轉(zhuǎn)換換。牽索系統(tǒng)由張拉拉機構(gòu)及斜拉拉索組成。張張拉機構(gòu)中的的張拉千斤頂頂通過撐腳固固定在墊塊總總成上。墊塊塊總成可沿主主縱梁頭部導(dǎo)導(dǎo)軌上下滑動動并鎖定，因因而前支點空空間位置可調(diào)調(diào)整。4．3行走走系統(tǒng)行走系統(tǒng)實現(xiàn)掛掛籃空載前移移功能，由牽牽引機構(gòu)及行行走反滾輪組組成。牽引機機構(gòu)由兩臺YC70XX150千斤頂通過過兩根精軋螺螺紋鋼筋，同同步牽引掛腿腿下部行走滑滑靴帶動掛籃籃前移，行走走滑靴在主梁梁頂面輔設(shè)的的滑軌上滑動動。掛籃行走走時由行走反反滾輪平衡前前傾力。4．4定位位系統(tǒng)定位系統(tǒng)實現(xiàn)掛掛籃澆筑前的的定位，由前前錨桿組、止止推機構(gòu)及后后支點千斤頂頂組成。掛籃籃由前錨桿組組提升到位，放放置在主縱梁梁尾部的后支支點千斤頂調(diào)調(diào)整掛籃前端端的豎向標高高，止推機構(gòu)構(gòu)承受斜拉索索張拉力中的的水平分力。由于掛籃的自重重及構(gòu)造尺寸寸都較大，再再加上本橋主主梁斷面的構(gòu)構(gòu)造特點，使使得掛籃橫橋橋向定位的調(diào)調(diào)整較困難，因因此在掛籃前前移時，應(yīng)盡盡量保證掛籃籃整體同步平平移，并不斷斷觀測，隨時時糾正掛籃的的偏位。當掛籃前端產(chǎn)生生橫橋向偏移移時，可在掛掛籃后橫梁與與橋主梁主肋肋間設(shè)反向頂頂推予以調(diào)整整；當掛籃掛掛腿中心線處處產(chǎn)生橫橋向向位移時，在在掛籃掛腿與與橋主肋間加加反向頂推。4．5錨固固系統(tǒng)錨固系系統(tǒng)包括8組前錨桿組組和4組后錨桿組組。前錨桿組組設(shè)在主縱梁梁中部及側(cè)面面，其作用是是將承載平臺臺承受的施工工荷載傳遞到到已澆梁段上上，后錨桿組組設(shè)在主縱梁梁尾部，其作作用是平衡掛掛籃斜拉索初初張拉時產(chǎn)生生的后傾力，同同時，4組錨桿組亦亦作為抗風(fēng)安安全錨固點。4．6模板板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由橫隔隔板底模及側(cè)側(cè)模、主肋側(cè)側(cè)模及底模、頂頂板底模、頂頂模拱架及支支架、支撐等等組成。橫隔板側(cè)模底部部通過鉸接與與承載平臺相相連，側(cè)模之之間采用對拉拉螺桿連接，橫橫隔板底模位位于承載平臺臺前、中橫梁梁之上。前端端頂模采用可可調(diào)撐桿支撐撐在承載平臺臺上，中間頂頂模采用拱架架支撐，拱架架通過鉸接固固定在主縱梁梁的滑軌上。在掛籃前移前，松松開對拉螺栓栓，將邊箱梁梁側(cè)模及橫隔隔板側(cè)模放置置于拱架及承承載平臺上，并并與頂模一起起隨拱架下降降至橫隔板底底標高以下。掛籃前移到位后后，再將拱架架提升到設(shè)計計標高位置，立立模，澆筑下下一節(jié)段。拱架用千斤頂頂頂升到位，并并用銷軸定位位。因而可方方便地立模、拆拆模并將模板板系統(tǒng)整體移移至下一待澆澆節(jié)段。5.設(shè)計特點本掛籃懸澆節(jié)段段長度7.6m，現(xiàn)澆橋面面寬25.1m，懸澆節(jié)段段砼質(zhì)量最大大510t，其設(shè)計上上具有如下特特點：掛籃整體剛度好好，滿足了抗抗傾、抗風(fēng)穩(wěn)穩(wěn)定性要求。掛籃操作調(diào)整方方便，平面及及標高調(diào)整均均采用國產(chǎn)通通用設(shè)備。掛籃的主要組成成部分承載平平臺為平面剛剛架結(jié)構(gòu)，構(gòu)構(gòu)造簡單，受受力明確，構(gòu)構(gòu)件自重較輕輕。根據(jù)各構(gòu)件受力力特點，采用用了不同的結(jié)結(jié)構(gòu)形式，在在保證平臺剛剛度和強度的的前提下，減減輕了平臺的的質(zhì)量。掛籃結(jié)構(gòu)主要采采用普通型材材制作。掛籃結(jié)構(gòu)及部件件采用拼裝式式，可重復(fù)利利用。模板系統(tǒng)主要由由橫隔板及邊邊箱梁底模及及側(cè)模、頂板板底模及模架架支撐等組成成。大部分采采用大模板結(jié)結(jié)構(gòu)，提高砼砼外觀質(zhì)量，同同時有效的控控制橋形縮短短施工周期。中部頂板底模采采用拱架支撐撐，隨拱架在在掛籃前移前前下放至大橋橋橫隔板以下下，掛籃前移移到位后再將將拱架提升至至設(shè)計標高位位置，便于立立模，拆模，模模板整體移至至下一待澆節(jié)節(jié)段。6.設(shè)計計算算6.1設(shè)計計荷載砼荷載箱箱梁標準節(jié)段段質(zhì)量為420t，SB15#節(jié)段質(zhì)量為510t。掛籃系統(tǒng)自重人群及施工荷載載取1.5kNN/m2風(fēng)荷載6.2計算算工況工況Ⅰ：掛籃受受水平力牽引引前移，風(fēng)垂垂直向下（風(fēng)風(fēng)速13.66m/s），計計算掛籃行走走狀態(tài)的受力力。工況Ⅱ：掛籃行行走至新澆梁梁段最外沿，風(fēng)風(fēng)垂直向上（風(fēng)風(fēng)速27.99m/s），計算掛掛籃行走狀態(tài)態(tài)的穩(wěn)定性。工況Ⅲ：掛籃位位于MB25#節(jié)段并定位位，設(shè)定初張張拉索力值為為1725kNN（單索），水水平角度24.02297°，風(fēng)垂直向向上(風(fēng)速13.6mm/s)，計算掛籃籃穩(wěn)定性。工況Ⅳ：MB22#節(jié)段，砼澆澆筑但未凝固固，風(fēng)垂直向向下(風(fēng)速13.6mm/s)，設(shè)定索力力為1450kNN（單索），水水平角度71.10006°，計算掛籃籃工作狀態(tài)的的受力與變形形。工況Ⅴ：掛籃位位于MB25#節(jié)段，砼澆澆筑但未凝固固，風(fēng)垂直向向下(風(fēng)速13.6mm/s)，設(shè)定索力力為3450kNN（單索），水水平角度24.02297°，計算掛籃籃工作狀態(tài)的的受力與變形形。工況Ⅵ：掛籃行行走至SB15#節(jié)段，砼澆澆筑但未凝固固，風(fēng)垂直向向下(風(fēng)速13.6mm/s)，設(shè)定索力力為2750kNN（單索），水水平角度31.93391°，計算掛籃籃工作狀態(tài)的的受力與變形形。6.3材料料性質(zhì)6.3.1材料料特性鋼的材料特性：：彈性模量E=2.11×105MPa泊松比μ＝0..3密度ρ＝78550kg//m36.3.2容許許應(yīng)力Q235-A：：[σ]＝170MMPa[τ]=1000MPa40Cr：d>1000mm[σ]＝350MPPad<100mmm[[σ]＝385MPPa6.3.3幾何何特性掛籃重心距距掛籃尾端9.75229米。6.4計算算模型及結(jié)果果掛籃整體結(jié)構(gòu)為為一彈性支承承空間剛架，通通過簡化構(gòu)件件計算，確定定構(gòu)件截面尺尺度及性質(zhì)（本本計算過程略略），拼合成成整體結(jié)構(gòu)用用ANSYS電算進行優(yōu)優(yōu)化設(shè)計。6.4.1拱拱架計算計算工況：工況況Ⅳ。6.4.1.11工況Ⅳ計算拱架計算模型及及結(jié)果見圖三三、四所示。圖三拱架架計算模型圖四拱架架計算計算變變形圖支座反力：水平平力豎向力6.4.1.22計算結(jié)果匯匯總各桿件內(nèi)力計算算結(jié)果如下（取取各最不利構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力值）：：部位最大正應(yīng)力（MMPa）最小正應(yīng)力（MMPa）最大軸應(yīng)力（MMPa）最大彎應(yīng)力（MMPa）拱圈-42.5-68.3-42.5-25.9梁30.4-36.6-8.530.1撐桿//-15.4/6.4.2掛籃籃整體計算6.4.2.11工況I計算荷載：掛掛籃系統(tǒng)自重重風(fēng)荷載風(fēng)速速13.6m/s電算模型見圖五五圖五工況況Ⅰ系統(tǒng)整體計計算模型系統(tǒng)應(yīng)力分布見見圖六，最大大應(yīng)力120MPaa（掛腿處）圖六工況Ⅰ系系統(tǒng)各斷面應(yīng)應(yīng)力分布圖系統(tǒng)整體變形見見圖七，系統(tǒng)統(tǒng)整體變形49mm圖七工況ⅠⅠ系統(tǒng)整體變變形圖各部件內(nèi)力計算算結(jié)果如下（取取各最不利構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力值）：：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁掛腿綜合應(yīng)力（MPPa）52.740.843.430.5120約束反力：掛掛腿處1611kNN↑行走反滾輪358kN↓6.4.2.22工況=4\*ROMANIV計算荷載：混凝凝土荷載4200kNN人群及施工荷載載1.55kN/mm2掛籃系統(tǒng)自重風(fēng)荷載風(fēng)速速13.6m/s索力1450kkN（單索），水水平角度71.10006°電算模型見圖八八圖八工況況=4\*ROMANIV系統(tǒng)整體體計算模型系統(tǒng)應(yīng)力分布圖圖見圖九，系系統(tǒng)最大應(yīng)力力86.4MPPa。圖九工況=4\*ROMANIIV系統(tǒng)各斷面面應(yīng)力分布圖圖系統(tǒng)整體變形見見圖十，變形形量45.5mmm。圖十工況況=4\*ROMANIV系統(tǒng)變形形圖各部件內(nèi)力計算算結(jié)果如下（取取各最不利構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力值）：：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁綜合應(yīng)力（MPPa）62.786.486.046.3約束反力：止推推機構(gòu)268kN←前錨桿組1440kkN↑標高調(diào)節(jié)機機構(gòu)598kkN↓6.4.2.33工況=5\*ROMANV計算荷載：混凝凝土荷載4200kNN人群及施工荷載載1.55kN/mm2掛籃系統(tǒng)自重風(fēng)荷載風(fēng)速速13.6m/s索力3450kkN（單索），水水平角度24.02297°電算模型見圖十十一圖十一工工況=5\*ROMANV系統(tǒng)整體計計算模型系統(tǒng)應(yīng)力分布圖圖見圖十二，最最大應(yīng)力143MPaa。圖十二工工況=5\*ROMANV系統(tǒng)應(yīng)力分分布圖系統(tǒng)整體變形見見圖十三，變變形量29mm。圖十三工工況=5\*ROMANV系統(tǒng)整體變變形圖各部件內(nèi)力計算算結(jié)果如下（取取各最不利構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力值）：：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁綜合應(yīng)力（MPPa）14386.086.444.3約束反力：止推推機構(gòu)2950kN←前錨桿組810kN↑后錨桿組220kkN↓6.4.2.44工況=6\*ROMANVI計算荷載：混凝凝土荷載5100kNN人群及施工荷載載1.55kN/mm2掛籃系統(tǒng)自重風(fēng)荷載風(fēng)速速13.6m/s索力2750kkN（單索），水水平角度31.93391°電算模型見圖十十四圖十四工況況=5\*ROMANV系統(tǒng)整體計計算模型系統(tǒng)應(yīng)力分布圖圖見圖十五，最最大應(yīng)力141MPaa。圖十五工工況=5\*ROMANV系統(tǒng)應(yīng)力分分布圖系統(tǒng)整體變形見見圖十六，變變形量57.5mmm。圖十六工工況=5\*ROMANV系統(tǒng)整體變變形圖各部件內(nèi)力計算算結(jié)果如下（取取各最不利構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力值）：：部位主縱梁前橫梁中橫梁后橫梁綜合應(yīng)力（MPPa）98.314113570.3約束反力：止推推機構(gòu)2128kNN←前錨桿組1306kkN↑標高調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)89kN↓6.4.3主主要構(gòu)件電算算結(jié)果序號構(gòu)件名稱控制工況桿件應(yīng)力極值（MPa）最大位移（mmm）豎向橫橋向1主縱梁工況Ⅴ14320—2前橫梁工況=6\*ROMANVI14140—3中橫梁工況=6\*ROMANVI13538—4后橫梁工況Ⅴ7017—5掛腿工況I120--6拱架梁工況=4\*ROMANIV37——拱圈工況=4\*ROMANIV687—撐桿工況=4\*ROMANIV12——綜上所述，各構(gòu)構(gòu)件折算應(yīng)力力均≤[σ]，強度滿足足要求；變形形量均≤，剛度滿足足要求。6.5各機構(gòu)構(gòu)受力情況張拉機構(gòu)34550kN（設(shè)定）,止推機構(gòu)29550kN（工況Ⅴ）,←前錨桿14400kN（工況=4\*ROMANIV）,↑后錨桿220kkN（工況Ⅴ）,↑標高調(diào)節(jié)機構(gòu)5598kN（工況=4\*ROMANIV），↓行走反滾輪3558kN（工況I），↓掛腿支點處16611kN((工況I).↑6.6掛籃籃整體抗傾覆覆計算6.6.1掛籃籃行走狀態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性按工況Ⅱ，計計算掛籃行走走狀態(tài)穩(wěn)定性性。掛籃行走走至新澆梁段段最外沿處（迎迎風(fēng)面積最大大），風(fēng)垂直直向上吹（風(fēng)風(fēng)速27.9m/s），為最危險狀狀態(tài)?？紤]荷載：模板板重量433kNN承載平臺重量11267kNN張拉機構(gòu)重量553kN反滾輪機構(gòu)重量量11kN風(fēng)載荷：風(fēng)速速27.9m/s?？們A覆力矩：MM傾=10900kN.m抗傾覆力矩：MM抗傾=47335kN抗傾安全系數(shù)：：k=M抗傾傾/M傾=4.36.6.2掛籃籃初張拉狀態(tài)態(tài)穩(wěn)定性工況=3\*ROMANIII，MMB25#節(jié)段，掛籃籃定位，斜拉拉索張拉至初初張拉值1725kkN（單索），未未澆砼，風(fēng)垂垂直向上吹(風(fēng)速13.6m/s),,計算掛籃初初張拉狀態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性?？紤]荷載：模板板重量433kNN承載平臺重量11267kNN張拉機構(gòu)重量553kN反滾輪機構(gòu)重量量11kN后錨桿組極限受受力按7740kNN計，風(fēng)載荷風(fēng)速速13.6m/s，索力1725kkN（此時傾傾覆力矩最大大）?？們A覆力矩：MM傾=130