1.1.掛籃總體結(jié)構(gòu)

掛籃由三角形主桁架、底模平臺、模板系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及走行系統(tǒng)六大部分組成。

圖1 掛籃總體結(jié)構(gòu)

主桁架：主桁架是掛籃的主要受力結(jié)構(gòu)。由2榀三角主桁架、橫向聯(lián)結(jié)系組成。2榀主桁架中心間距為6.22米，每榀桁架前后節(jié)點(diǎn)間距分別為4.85m、4.1m，總長9.67m，主桁架桿件采用槽鋼焊接的格構(gòu)式，節(jié)點(diǎn)采用承壓型高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)。橫向聯(lián)結(jié)系設(shè)于兩榀主桁架的豎桿上，其作用是保證主桁架的橫向穩(wěn)定,并在走行狀態(tài)懸吊底模平臺后橫梁。

圖2 主桁架

底模平臺：底模平臺直接承受梁段混凝土重量，并為立模，鋼筋綁扎，混凝土澆筑等工序提供操作場地。其由底模板、縱梁和前后橫梁組成。底模板采用大塊鋼模板；其中縱梁采用雙[32槽鋼和單I32工字鋼，橫梁采用雙[36b槽鋼，前后橫梁中心距為5.1m，縱梁與橫梁螺栓聯(lián)接。

圖3 底模平臺

模板系統(tǒng):外側(cè)模的模板采用大塊鋼模板拼組，內(nèi)模采用組合鋼模板拼組。外模板長度為4.3m。內(nèi)模板為抽屜式結(jié)構(gòu),可采用手拉葫蘆從前一梁段沿內(nèi)模走行梁整體滑移就位。

懸吊系統(tǒng)：懸吊系統(tǒng)用于懸吊底模平臺、外模和內(nèi)模。并將底模平臺、外模、內(nèi)模的自重、梁段混凝土重量及其它施工荷載傳遞到主構(gòu)架和已成梁段上。懸吊系統(tǒng)包括底模平臺前后吊桿、外模走行梁前后吊桿、內(nèi)模走行梁前后吊桿、墊梁、扁擔(dān)梁及螺旋千斤頂。底模前后橫梁各設(shè)4個吊點(diǎn)，采用雙Φ25精軋螺紋鋼筋。底模平臺前端懸吊在掛籃前上橫梁上，前上橫梁上設(shè)有由墊梁、扁擔(dān)梁和螺旋千斤頂組成的調(diào)節(jié)裝置，可任意調(diào)整底模標(biāo)高。底模平臺后端懸吊在已成梁段的底板上和翼緣板上。外模走行梁和內(nèi)模走行梁的前后吊桿均采用單根Φ25精軋螺紋鋼筋。其中外模走行梁前吊點(diǎn)與走行梁銷接，以避免吊桿產(chǎn)生彎曲次應(yīng)力。

錨固系統(tǒng)：錨固系統(tǒng)設(shè)在2榀主桁架的后節(jié)點(diǎn)上，共2組，每組錨固系統(tǒng)包括2根后錨扁擔(dān)梁、2根后錨橫梁、6根后錨桿。其作用是平衡澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的傾覆力矩，確保掛籃施工安全。錨固系統(tǒng)的傳力途徑為主桁架后節(jié)點(diǎn)→后錨橫梁→后錨上扁擔(dān)梁→后錨桿→箱梁頂板、翼板。

圖4 主桁架后錨

走行系統(tǒng): 走行系統(tǒng)包括墊枕、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。掛籃走行由2臺YCL60型千斤頂牽引主桁架并帶動底模平臺和外側(cè)模一同前移就位。走行過程中的抗傾覆力傳力途徑為主桁架后節(jié)點(diǎn)→后支座→軌道→墊枕→豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。

內(nèi)模在鋼筋綁扎完成后采用手拉葫蘆沿內(nèi)模走行梁滑移就位。

圖5 走行牽引裝置

1.2.主要特點(diǎn)

• 三角形主桁架結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，重量輕、剛度大。

• 三角形掛籃重心低，掛籃的拼裝、使用、拆除安全、方便。

• 操作方便、安全，施工人員站在梁頂即可完成各項操作。

• 采用無平衡重液壓千斤頂牽引方式，走形平穩(wěn)、安全。

1.3.主要技術(shù)性能及參數(shù)：

• 適應(yīng)最大梁段重：1320KN

• 適用施工節(jié)段長：3.5－4.0m

• 適用梁體寬度（底/頂）：6.7—12.6m

• 適用梁高：3.05—4.35m

• 掛籃自重：500KN

• 走行方式：液壓千斤頂或手拉葫蘆牽引

• 工作狀態(tài)傾覆穩(wěn)定系數(shù)：4.1

• 走行狀態(tài)傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.9

• 主構(gòu)架前節(jié)點(diǎn)最大彈性變形：16mm

2.1.設(shè)計規(guī)范

《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2010]241號）

《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2010]241號）

《鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程》（TB 10110-2011）

《鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))懸臂澆筑施工技術(shù)指南》（TZ324-2010）

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）

《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》(JGJ82-2001)

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）

《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D64-2015）

2.2.材料

鋼材：

Q235B：用于除銷軸、吊帶（桿）以外的其它構(gòu)件。

40Cr號鋼：用于銷軸

40Si₂MnV(高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋)：用于吊桿及錨桿。

連接材料：

10.9S級鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)副

E43XX 焊條

Er49-1 CO₂氣體保護(hù)焊絲

2.3.計算荷載

2.4.1.混凝土容重:  26KN/m³

2.4.2.混凝土超載系數(shù):  1.05

2.4.3.鋼材容重:  78.5KN/m³

2.4.4.施工人員、材料、機(jī)具荷載:  1.0KN/m²,按梁段頂面積計算。

2.4.5.風(fēng)荷載：50年一遇基本風(fēng)壓為0.6KN/m²

2.4.6.混凝土灌注狀態(tài)動力系數(shù)取1.1

2.4.7.掛籃走行狀態(tài)動力系數(shù)取1.2

2.4.主要技術(shù)指標(biāo)

梁段長度：4.0m

梁段重量：1400KN

主構(gòu)架前節(jié)點(diǎn)最大下?lián)现担?lt;20mm

前上橫梁、走行梁、底模平臺橫梁和縱梁剛度：支撐計算跨徑的1/400

底模板、外模剛度：支撐計算跨徑的1/400

內(nèi)模剛度：支撐計算跨徑的1/400

工作狀態(tài)抗傾覆系數(shù)：>2.0

走行狀態(tài)抗傾覆系數(shù)：>2.0

2.5.計算工況

根據(jù)梁段長度、重量、梁高等參數(shù)，設(shè)計時按以下4種工況進(jìn)行計算。

工況一： 1號梁段混凝土灌注完成工況。此工況梁段長度最小、混凝土重量最大。

工況二：4號梁段混凝土灌注完成工況。此工況梁段長度最大、混凝土重量較大。

以上工況荷載組合為：

計算強(qiáng)度時：1.1的動力系數(shù)X梁段混凝土重量X1.05的超載系數(shù)＋1.2的動力系數(shù)X掛籃自重＋施工人員、材料、機(jī)具荷載+風(fēng)荷載；

計算剛度時：梁段混凝土重量＋掛籃自重＋施工人員、材料、機(jī)具荷載。

工況四：4號梁段完成，掛籃由3號至4號梁段走行工況。此工況掛籃走行距離最長，控制掛籃走行狀態(tài)抗傾覆穩(wěn)定及內(nèi)外模走行梁走行狀態(tài)的強(qiáng)度和剛度。

此工況荷載組合為：1.2的動力系數(shù)X掛籃自重＋風(fēng)荷載。

2.6.結(jié)構(gòu)計算

采用大型結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行整體空間內(nèi)力分析。按允許應(yīng)力法進(jìn)行檢算。計算模型全部采用梁單元，主桁架考慮節(jié)點(diǎn)次彎矩。為使模型簡潔，便于計算結(jié)果分析，外側(cè)模和外模走行梁自重、箱梁翼緣板混凝土重量及其上的施工人員、材料、機(jī)具荷載荷載轉(zhuǎn)換為集中荷載施加在前上橫梁上。內(nèi)模和內(nèi)模走行梁自重、箱梁頂板混凝土重量及其上的施工人員、材料、機(jī)具荷載荷載轉(zhuǎn)換為集中荷載施加在前上橫梁上。

圖6 掛籃總體計算圖式

圖7 掛籃總體計算圖式三維效果圖

2.7.計算成果

經(jīng)計算，在混凝土灌注狀態(tài)，走行梁強(qiáng)度剛度由工況二控制，其余所有構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度均由工況一控制。

主桁架壓桿穩(wěn)定主桁架桿件采用2[30b雙槽鋼綴板連接的格構(gòu)式。

主桁架節(jié)點(diǎn)連接螺栓驗算：

桿AB與節(jié)點(diǎn)板B的連接螺栓驗算。桿AB軸力絕對值較大，桿端次彎矩最大,連接螺栓個數(shù)最少。

節(jié)點(diǎn)采用雙節(jié)點(diǎn)板，每側(cè)螺栓群計算剪力V=657/2=328.5KN,扭矩為M=38.1/2=19KN.m。計算表明，受力最大的螺栓承受剪力為56.88KN，而每個螺栓的抗剪容許承載力為98.26KN，螺栓群有較大的安全儲備。

桿BC與節(jié)點(diǎn)板B的連接螺栓驗算。桿BC軸力絕對值最大，桿端次彎矩最小，連接螺栓個數(shù)較少。

每側(cè)螺栓群計算剪力V=1051/2=525.5KN。計算表明，受力最大的螺栓承受剪力為43.79KN，而每個螺栓的抗剪承載力為98.26KN，螺栓群有較大的安全儲備。

后支座計算：

后支座由連接板、豎板、水平板、隔板及加勁肋組焊而成，其中豎板、水平板和加勁肋構(gòu)成L形鉤板。掛藍(lán)走行時，后支座的水平板鉤住工字鋼軌道的上翼緣，以抵抗走行狀態(tài)的傾覆力。經(jīng)計算，后支座的承載力由水平板承載力控制。水平板采用δ20的鋼板雙面開坡口與豎板焊透，在每個水平板下設(shè)有三道δ12的加勁肋。每個加勁肋的尺寸為100X56mm，加勁肋分別與水平板和豎板雙面貼角焊，焊縫高10mm。每個水平板承受的豎向力為R”=R’/2=78KN。偏于安全，不計水平板與豎板的焊縫承載力，假定水平板所受豎向力全部通過加勁肋傳給豎板。

每個加勁肋與豎板的有效焊縫長度為l1=2X80=160mm；。

每個加勁肋與豎板連接焊縫允許承載力［N］=160X10X0.7X[τ]=160X10X0.7X100=112KN；。

則每個水平板的允許豎向承載力[Q]=3X[N]=3X112KN=336KN；。

由以上可知，每個水平板的安全系數(shù)k2b=[Q]/R”=336/78=4.3。

2.7.19.錨固精扎螺紋鋼筋計算

走行最不利狀態(tài)時，掛籃后支座反力R’=155KN由一根精扎螺紋鋼筋承受。單根精扎螺紋鋼筋承載力為481KN，則錨固精扎螺紋鋼筋承載力安全系數(shù) k2d=481/155=3.1

根據(jù)2.7.17――2.8.20四項計算，掛籃走行狀態(tài)抗傾覆系數(shù)由軌道承載力控制控制，最小安全系數(shù)K2=k2d=2.9。