毕业设计--无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁桥施工三角挂篮设计.doc 84页

石家庄铁道大学四方学院毕业设计无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁桥施工三角挂篮设计BallastlessTrackLine(40+64+40)mContinuousGirderBridgeConstructionofTriangleHangingBasketDesign2015届土木工程系专业土木工程学号20115415学生姓名冯康平指导教师满洪高完成日期2015年6月1日 毕业设计成绩单学生姓名冯康平学号20115415班级方1101-14专业土木工程毕业设计题目无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁桥施工三角挂篮设计指导教师姓名满洪高指导教师职称教授评定成绩指导老师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：主任签章：年月日 毕业设计任务书题　目无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁桥施工三角挂篮设计学生姓名冯康平学号20115415班级方1101-14专业土木工程承担指导任务单位四方学院导师姓名满洪高导师职称教授1.设计内容(1)挂篮结构形式的选择；(2)挂篮尺寸的拟定；(3)箱梁荷载的计算；(4)挂篮杆件受力计算；(5)挂篮受力结果检核；(6)挂篮的安装与使用；2.基本要求(1)了解悬臂施工的基本方法，介绍现阶段挂篮的形式及其各自的优缺点。(2)根据大桥的图纸，设计一套挂篮，设计中要求挂篮结构简单、受力明确。(3)对主要受力结构及其细部结构要进行计算，并能清楚锚固系统和走行系统。(4)挂篮的安装方案及其使用的注意事项。(5)按时独立完成一份完整、正确、整洁的计算书，并学会用软件计算。(6)绘制不少于3张完整、整洁的挂篮图。3.主要技术指标(1)最大梁段重:150.7t；(2)最大梁段长:4.25m；(3)梁高变化范围:6.05m～3.05m；(4)走行方式为无平衡重走行；(5)主构架前节点最大下挠值:<20mm；(6)底模板、外模刚度:支撑计算跨径的1/400；(7)内模刚度:支撑计算跨径的1/400；(8)工作状态抗倾覆系数:>2.0；(9)前上横梁、走行梁、底模平台横梁和纵梁刚度:支撑计算跨径的1/400；4.应收集的资料及参考文献[1]《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005/J461-2005).北京：人民交通出版社，2005[2]《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002).北京：人民交通出版社，2002[3]《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005/J460-2005).北京：人民交通出版社，2005[4]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001).北京：人民交通出版社，2001[5]《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008).北京：人民交通出版社，20085.进度计划第1～2周查阅文献，收集资料，整理资料，外文翻译；第3～5周进行桥梁结构分析与挂篮基本内容、原理学习；第6～8周Midas软件学习，挂篮的各构件设计，绘制各构件的CAD图纸；第9～10周检算挂篮的各构件的力学特征，优化已设计的挂篮结构，检查图纸尺寸；第11周文字录入，准备答辩； 教研室主任签字时　间　　年　月日毕业设计开题报告题目无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁桥施工三角挂篮设计学生姓名冯康平学号20115415班级方1101-14专业土木工程1.课题设计背景桥梁常被认为是一个国家的历史与文化的象征。我国是世界上历史文明最长的国家之一，因此在前人克服自然障碍的时候，桥梁的建造技术有了光辉的成就和灿烂的历史轨迹。古时候桥梁的建造材料大多来源于天然材料如木材、石材等，随着新建筑材料的发现，以及波特兰水泥的研制成功，桥梁的建设进入高强、轻型、大跨新时期。由于线路要跨越大河大江，普通混凝土已经不能满足抗裂、经济性、安全性等要求，因此在国内外预应力混凝土悬臂、刚构桥成为大跨桥梁主要的桥型，随之悬臂施工中挂篮的设计与施工技术得到了快速发展。挂篮的施工既能保证线路跨越的既有线路的正常运营，同时也可以减少采用支架就地现浇带来的材料费用以及支架地基处理费用，，以及不影响河道的通航。挂篮施工具有桥梁的施工不收既有线路行车影响，也不受跨越障碍如河水、洪流、冰流等影响施工的独立性，而且还能减少施工设备，简化施工工序，实现机械化和循环作业，提高模板的高效利用，并提高工程质量。由于挂篮的施工越来越多的应用到各种截面大跨桥梁的施工中，因此挂篮的设计与施工也要不断向前发展以适应桥梁桥型的发展。2.研究内容该设计主要是关于三角挂篮各部件的设计、组装与施工的技术内容。挂篮主要有桁架式、斜拉式、型钢式、混合式。挂篮的配重主要有压重式、锚固式和半压重半锚固式。挂篮的移动方式有滑动式、滚动式、组合式。挂篮的模板有钢模板、木模板。本桥梁的悬臂施工选择的是三角挂篮施工，挂篮采用滑动式走形方式，模板系统采用钢模板，锚固式配重体系。3.研究方法和手段挂篮的设计主要基于桥梁的跨度、梁体体系、截面形式等基本情况来选定，施工方根据设计单位的桥梁设计图纸的细部尺寸来设计所需要的悬臂挂篮的具体形式。挂篮形式主要以三角和菱形为主，有时由菱形挂篮改装而来的鹰嘴挂篮也经常采用。挂篮的具体尺寸要满足桥梁的设计图纸，并保证混凝土结构满足《混凝土结构设计原理》中规定的保护层，钢筋的构造，耐久性等要求。挂篮的各构件的受力分析与焊接要求要基于钢结构设计原理进行设计，同时利用材料力学来分析受压杆件的力学特征，保证杆件的强度、刚度、稳定性要求。挂篮各构件设计完成后，要进行各构件的应力和稳定性、疲劳强度的检算，从而保证各项构件指标处于钢结构设计原理的允许设计值之下。挂篮设计与检算完成后，要采用AutoCAD进行挂篮的各构件的细部的绘制，主要包括挂篮的整体图纸、各构件的细部尺寸、挂篮的三视图、钢材型号与数量用表，以便于工厂进行加工 与制作。4.挂篮设计难点挂篮的设计中难点主要有：(1)挂篮的各构件的尺寸的拟定设计。(2)挂篮的各构件的力学特征的检算。(3)挂篮的最后合拢段的梁体的变形控制，以及挂篮的劲性支撑骨架的设计。5.预期达到的效果(1)使挂篮的设计更加合理与实用简化计算。(2)使挂篮的制作与现场安装更加合理与高效。(3)保证挂篮在施工与拆卸过程中有足够的安全储备，保证施工人员和设备的安全。(4)使挂篮的设计更加轻型化，便于制作、运输和现场安装，减小挂篮的自重对梁体产生的变形与裂缝。(5)提高自身的分析与解决工程实际问题的能力，使自己受到工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员的所必需的综合训练。(6)通过研究分析把课本内容和真实案例联系到一起，巩固所学知识。(7)对桥梁知识有更加广泛的认识和深刻的理解。(8)培养自己善于分析与总结的能力。6.参考文献[1]《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005/J461-200).北京:人民交通出版社,2005[2]《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002).北京：人民交通出版社,2002[3]《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005/J460-2005).北京:人民交通出版社,2005[4]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001).北京:人民交通出版社,2001[5]《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008).北京：人民交通出版社,2008[6]其他相关规范手册[7]陈伟，李明.桥梁施工临时结构设计[M].北京:中国铁道出版社,2002.85-119[8]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制(第一版)[M].北京:人民交通出版社,2003[9]李庆华.材料力学[M].成都.西南交通大学出版社,2005:7.进度计划第1～2周查阅文献，收集资料，整理资料，外文翻译；第3～5周进行桥梁结构分析与挂篮基本内容、原理学习；第6～8周Midas软件学习，挂篮的各构件设计，绘制各构件的CAD图纸；第9～10周检算挂篮的各构件的力学特征，优化已设计的挂篮结构，检查图纸尺寸与钢材用表；第11周文字录入、答辩； 指导教师签字时间　　年　月日 摘要交通运输业快速发展，大跨度桥梁成为桥梁设计与建设的主要发展方向，悬臂工法由原来的钢桥悬臂拼装发展到连续梁桥的施工中。挂篮是悬臂工法中主要施工机具，挂篮施工可以减少支架和地基加固处理的费用，因此挂篮在今后大跨度桥梁的修建中普遍推广应用。由于结构软件的发展，大型结构可以选择使用电算软件进行设计检算，其中应用较多的是Midascivil设计检算，节省了设计人员检算的工作时间。在挂篮的设计过程中，首先要根据所提供的连续梁桥的施工分块图纸和相关数据，首先对挂篮的基本类型和尺寸进行拟定，然后分块计算箱梁悬浇块各部分混凝土的重量，并得到作用在挂篮底篮纵梁上均布荷载，然后利用Midascivil进行实体建模，检算各杆件的受力状态，每个杆件均要计算强度、刚度、稳定性三方面，由于钢结构设计采用容许应力应力法，最终要检核各杆件的结果是否符合设计规范的允许限值。关键词：悬臂工法　连续梁桥施工　Midascivil　挂篮设计容许应力法 AbstractWiththecontinuousdevelopmentoftransportationindustry,long-spanbridgesbecomethemaindevelopmentdirectionofbridgedesignandconstruction,cantilevermethodhasbeenextensivelypromotedandimplicatedintheprocess.Hangingbasketisthebestpreferredequipmentincantileverconstructionmethod.Duetotheadoptionofthehangingbasket,constructionitemcanreducethecostofbracketandfoundationtreatment.Therefore,thehangingbasketintheconstructionofthelongspanbridgesinthefuturewillincreasinglybeselected.Duetothedevelopmentofthecomputerassistancesoftware,Nowsuperconstructioncanadoptthecomputersoftwaretocalculatethestructuralstressstatesuchasstrength,stiffness,stability.MeanwhiletheMidascivilisbecomingthepopularsoftwareinthefieldofdesignandconstructionaboutthedesignandcalculationofBridgeandcivilbuildings.ByusingMidascivilconstructiondesignercanreducethenumberoftheworkfromthecalculation,Notonlycanreducethecostoftheprojectconstruction,butimprovetheeconomicalprofit.Intheprocessofthedesignofhangingbasket,weshouldbaseontheconstructiondrawingsandrelateddataofthecontinuousbeambridge.firstlythebasictypesanddimensionsofthehangingbasketshouldbeworkedout,andthenweshoulddivideboxbeamcantileverintofoursections,andthencalculatecastingblocktheconcreteweight,andworkouttheloadappliedinthehangingbasketbottomlongitudinalbeams,finallycalculatethebeamofabasketofuniformlydistributedload.Thencalculatethosepilotbeams,andthebeamstressstate.ThecalculationofthemaintrussstressstateshouldbeultimateworkedoutbyusingMidascivilsoftware.Meanwhileeachmembershouldbecalculatedaboutstrength,stiffness,stability,andusethelimiteddesignmethodinsteelconstruction.Finallyreviewsresultsifitisconvenienttothenationallinewithdesignspecifications.Keywords:cantilevermethodcontinuous-girder-bridgeconstructionMidascivilhangingbasketdesignlimitedstressdesign 目录第1章绪论11.1概述11.2国内外研究现状21.3　论文的研究内容4第2章设计计算说明52.1　设计依据52.2　工程概况52.3　挂篮结构52.3.1　挂篮设计的主要参数82.3.2　设计计算荷载组合工况92.3.3　作用于挂篮的荷载102.3.4　挂篮设计计算过程中力学符号正负规定12第3章三角挂篮模板系统梁体设计检算133.1　腹板下底纵梁的计算133.1.1　施工浇筑#1块时133.1.2　施工浇筑#4块时153.1.3　施工浇筑#5块时183.2　底板下纵梁的计算203.2.1　施工浇筑#1块时203.2.2　施工浇筑#4块时233.2.3　施工浇筑#5块时253.3　挂篮底篮后横梁的设计检算283.4　挂篮底篮前横梁的设计检算303.5　三角挂篮的内导梁设计检算333.5.1　浇筑#1块内导梁设计检算333.5.2　浇筑#4块内导梁设计检算353.5.3　浇筑#5块内导梁设计检算373.6　三角挂篮的外导梁设计检算393.6.1　浇筑#1块外导梁设计检算40 3.6.2　浇筑#4、#5块外导梁设计检算42第4章三角挂篮主桁架设计检算454.1　三角挂篮的上横梁设计检算454.1.1　三角挂篮后上横梁设计检算454.1.2　三角挂篮前上横梁设计检算474.2　三角挂篮悬吊系统吊杆（精轧螺纹钢)设计检算534.3　三角挂篮主桁架三角片设计检算534.3.1　主桁架荷载计算534.3.2　主桁架在荷载组合工况下设计与检算544.3.3　三角主桁架连接件销轴检算574.3.4　三角桁架后锚系统和挂篮整体抗倾覆稳定性检算58第5章挂篮安装与使用595.1　悬臂工法施工中挂篮的特性595.2　三角挂篮的安装施工工艺605.2.1　三角挂篮的安装605.2.2　三角挂篮的预压615.3　施工阶段三角挂篮的使用及其要求61第6章总结与展望63参考文献64致谢65附录A66英文原文66中文翻译70附录B74挂篮图纸 石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章　绪论1.1　概述人类在克服自然障碍过程中，桥梁的建造孕育而生。桥梁是设计用来满足人类跨越山川、河谷、城市、既有交通线路等障碍物的工程结构物，它也是人类克服自然障碍取得成功的重要标志之一。在我国，桥梁的发展历史可以追溯到周代(公元前11世纪～前256年)，因此我国具有悠久的桥梁建造技术发展史。从桥梁的发展历程来划分，桥梁的发展可划分为古代、近代和现代三个阶段。第一阶段、古代桥梁，在古代桥梁的发展过程中，建筑材料绝大多数来自自然界的原始物质。在考古的发掘中，经常会发现原始人类的造桥遗址，古人类在跨越山川和河谷时，常利用大自然倾倒下的树木，或者自然地质运动形成的石桥或石拱，或者是山谷间生长的蔓藤类植物作为跨越工具。经过人类文明的不断发展，远古人类慢慢开始有目的地砍伐树木为桥，堆砌石块为桥，但是具体的时间已无从考证。中国史料最早关于桥梁的记载可以追溯到周代，那时候已经开始大面积修建梁桥和浮桥，此时桥梁的材料大多数还是木材和天然石材。对于石桥最为出名的算是，现在依旧存在且正常使用的赵州桥(又名安济桥)，它建于公元605～617年，桥梁的净跨径为37米，古人首创在拱桥主拱圈上增加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱桥。第二阶段、近代桥梁，在近代的桥梁发展过程中，建造桥梁的建筑材料开始不断向前发展，逐步加入铸铁、波特兰水泥的新的人工加工的建筑材料。我国的冶金工艺发展史非常辉煌，但遗憾的是古人没用把精湛的冶金工艺引入桥梁的建造中来，但在18世纪初铸铁已经广泛引入桥梁的建设当中来。但由于前期的铸铁工艺的水平，铸铁的各项力学性能如抗冲击韧性较差、抗拉性能也较差、耐腐蚀性差，因此铸铁还不是建造桥梁的优选材料。在19世纪60年代后，酸性平炉炼钢和转炉炼钢生产工艺水平得到了快速提升，钢材的各种性能有了较大的改善与提高，在这种情况下，钢材成为建造桥梁优先选择的建筑材料。钢材较铸铁相比，抗拉强度大，抗冲击韧性好，特别是在19世纪70年代开始研制成功的钢板和矩形截面轧制钢材的出现，钢材开始广泛应用于桥梁的建造，特别是孕育了桥梁部件的工厂内加工，为桥梁的施工的技术发展产生巨大的推动力。第三阶段、现代桥梁，在现代桥梁的发展过程中，建筑材料得到了很大的发展进步，特别是20世纪30年74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计代预应力混凝土和高强度钢的研制成功。同时，桥梁的建造技术原理也得到了极大的发展，比如建筑材料的塑性理论和极限设计理论的发展进步，桥梁振动理论的研究和桥梁的空气动力学研究发展进步，及土力学和水力学理论的研究进步，这些基本原理为桥梁的建设提供了理论依据，为节约桥梁建设用材量、预先预计建筑结构基础的沉降量和确定基础的承载力提供了科学依据，为桥梁的多样化发展提供了依据和保障。桥梁的类型依据其使用的建筑材料和施工方法可分为：预应力钢筋混凝土桥梁、钢筋混凝土桥梁、钢桥。有这些理论的支持，桥梁跨径不断加大，一些组合梁桥最大单跨可达1990m，桥梁的结构形式也不断变化，出现了悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续梁桥、简支梁桥五种体系梁桥。我国在当代桥梁的建设上处在世界的先进水平，建造了一批具有世界之最的桥梁，比如杭州湾跨海大桥、重庆万县长江大桥、珠港澳跨海大桥等。在科学技术不断发展进步的当代，桥梁的跨径不断加大，桥梁的施工技术也在不断向前发展，尤其是悬臂工法的发展与推广运用，桥梁的设计与建造技术较之开国之前得到了很大的提升，桥梁结构形式也不断提出创新模型体系。同时，当代桥梁的发展向着轻质高强的方向前进，桥梁建设经济效益也会越来越高，在这个过程中桥梁的施工技术也不断发展，为桥梁的建设提供更快、更好、更安全的优势。1.2　国内外研究现状随着我国交通运输业的不断向前快速发展，铁路和公路都得到了快速发展，线路建设的总里程也在不断加大。由于线路中除了路基和隧道外均采用桥梁结构，随之带来的便是桥梁的快速发展，由于20世纪50年代以后，桥梁设计与施工技术理论的不断向前发展，我国桥梁的建设方面，不仅在桥梁结构形式、桥梁建筑材料、桥梁结构的理论分析和大型结构的电算软件方面有了长足的发展与进步，而且在桥梁的设计建造技术、桥梁施工控制理论、桥梁施工机具的设计与管理方面也积累了宝贵且丰富的工程经验。桥梁的施工技术在桥梁的设计发展史中，也在不断创新，工程技术人员不断提出新的施工工艺，从而大大加快桥梁结构的建设。在桥梁建造的最初时期，一般选用土围堰在河道上截断水源并用土胚成桥的施工方法，这种施工方法大大增加了土方量用量和相关费用，并且对于环境保护也不利。随着施工技术的向前发展，工程技术人员提出了预制梁体，龙门吊机吊装桥梁的简支梁桥施工工艺，这种方法减少了土方的使用用量，由于梁体在制梁场加工生产，梁体的施工质量好、可以得到保证，质量较为可靠，从而保证了整个桥梁结构的成桥质量，经济效益明显，因此简支梁桥施工方法依旧是现在中小桥梁的首选架设施工方法。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计我国是一个地域辽阔的大国，西部地区大多数为山区和河谷，为了全国经济的协调发展，国家在西部也大力发展交通运输业，因此地域特点就带来了桥梁跨度不断增大，预制梁体施工有时不能满足要求。如果采用支架就地现浇的方法施工，由于有些河谷的深度较大，这就造成支架模板系统用量的增加，并且施工时的整体稳定性和安全性也不能得到保证，这时悬臂施工方法成为最为可行的方法，经过工程实例的检验结果均符合设计规范。在20世纪50年代以后，悬臂施工法得以推广到钢桥和预应力混凝土悬臂梁桥建设当中来，在当代悬臂工法又被引进诸如悬索桥、斜拉桥、连续刚构桥、拱桥等桥梁结构类型施工建设中，很大程度上推动了大跨径桥梁的发展。悬臂施工方法具有十分明显的优势：①悬臂施工不影响下部既有线路、航道的运营。②悬臂施工不受下部空间的影响，河流洪水、来往车辆对施工的进行不产生影响。③悬臂施工所需要的支架和模板系统较少，对桥跨下部的地基没有特殊要求，无需对地基进行特殊加固处理，施工速度较快。④悬臂施工所需要的工程人员较少，施工周期短，具有极高的经济效益。基于这些优点悬臂施工工法在国内外得到了广泛推广和应用。我国悬臂工法在大跨径桥梁建造中，挂篮成为最经常采用的施工机具。我国在挂篮的设计上拥有一系列具有自主知识产权的创新技术，并且挂篮的发展也在向着国际化趋势发展。我国挂篮的发展趋势为：①挂篮的设备逐步系列化和规范化，结束了以前各个项目施工方自己根据梁体的特点自己设计挂篮，结束了挂篮的使用效率较低的局面。②挂篮的制作与加工逐步实现工厂化，工厂化生产的产品可以保证构件的生产质量，同时对于施工过程中损坏或磨损的杆件可以快速更换，提高挂篮的使用安全性和可靠性。③悬臂工法的挂篮施工流程逐步实现国家规范化和国家标准化，规范化和标准化是一个行业或项目必须具有的硬性规定。国外许多国家已经形成了自己在挂篮设计、制作、安装、使用一系列的国家规范和标准化流程。20世纪20年代，混凝土建筑材料广泛应用于桥梁工程，在国外悬臂施工方法发展十分快速，同时国外相继采用悬臂工法建造成功混凝土梁桥。在1928年，欧洲人Freyssinet创造性的选用悬臂工法，成功建成了跨径长达185m的普通钢筋混凝土拱桥，接着在1930年，欧洲人E.Baumgart吸收前人的经验，经过自己的创新，运用悬臂工法修建成功了单跨跨径长达68m普通钢筋混凝土简支梁桥。随着20世纪40年代预应力混凝土技术的出现，悬臂工法得到了大力推广，当时最为代表的是前南斯拉夫的克拉克拱桥，该拱桥主跨的最大跨径为390m，创造了当时世界桥梁界之最。随着设计理论、建筑材料、施工机具的不断发展，有些国家利用悬臂工法建造成的组合体系梁桥，单跨跨径已经达到900m，并且经过技术人员在实验室理论分析验证，在21世纪，采用悬臂工法施工建造组合桥梁，可以建造跨径在1000m以上的特大钢结构斜拉桥。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计当代我国的桥梁建造技术处于世界的前列，建造的理论也在不断与世界接轨，相关规范也在不断适应世界先进规范，从而为我国的工程技术走出国门打下基础。同时我国的一些先进理论也不断被其他国家采用，并加入本国的设计规范。随着桥梁理论、建造技术、施工机具的不断发展，我国桥梁设计与建设逐步朝着、轻质、高强、美观方向发展，并且桥梁的结构形式也会不断发展丰富，并且未来的桥梁建设必将更加注重环境保护和人文特色相结合。1.3　论文的研究内容(1)悬臂梁桥施工机具挂篮的设计(三角挂篮结构组成、杆件的材质选择、各部件的作用)；(2)挂篮的荷载工况计算(计算悬浇块分区域的重量、计算各杆件的自重、截面惯性矩、截面抵抗矩、三种工况下荷载计算)；(3)挂篮各杆件受力计算(杆件计算受力模型的简化、杆件荷载的计算、杆件的力学指标的检核)；(4)挂篮连接点处销轴、吊杆计算(销轴的力学模型简化、销轴荷载的计算、销轴的力学指标的检核、吊杆的荷载计算、吊杆的力学指标检核)；(5)挂篮施工阶段变形检算(底篮纵梁挠度检算、底篮横梁挠度检算、内外导梁挠度检算、上横梁挠度检算、主桁架的挠度检算)；(6)悬吊系统、主桁架杆件的稳定性检算(吊杆的安全系数检算，主桁架杆件的安全系数检算)；(7)挂篮的安装与使用研究(挂篮的结构形式选择优化、杆件的加工方案、杆件工厂预拼装方案、杆件的工地拼装预压方法、底模板标高的调整方式)；(8)挂篮的结构优化(对杆件强度刚度富余量较大的杆件进行优化、对吊杆的位置进行优化、调整支座的位置优化梁的受力状态)；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计第2章　设计计算说明2.1　设计依据①设计提供的(40+64+40)m无碴轨道双线预应力混凝土连续梁桥施工图纸；②《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)；③《客运专线铁路桥涵工程技术指南》(TZ213-2005)；④《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)；⑤《钢结构设计规范》(GB5007-2003)；⑥《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)；⑦《钢结构高强螺栓连接的设计、施工、及验收规程》(JGJ82-91)；⑧《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)；2.2　工程概况无碴轨道双线(40+64+40)m连续梁共分2个0号块，32个悬浇区段，3个合拢区段，2个直线区段。本桥梁体截面为单箱单室构造，整体桥型采用二次曲线变高度截面结构。箱梁顶面宽度为12.2m，底面宽度6.7m，全桥的基本结构如图2-1所示。图2-1　全桥纵断面图(单位:cm)2.3　挂篮结构本桥为无碴轨道双线(40+64+40)m预应力连续梁桥，施工选择悬臂工法进行桥梁的建设。在采用悬臂施工中，主要施工机具采用三角挂篮施工。三角挂篮主要由三角主桁系统、桁架走形锚固系统、内外导梁导向系统、上前横梁系统、底篮系统、内外模板系统、工作平台系统七大部分组成。挂篮是现在大跨径桥梁建设中最为常用的施工机具，具有施工封闭性强、施工周期短、对桥下既有线路或自然工况无特殊要求和影响。挂篮施工所需要的施工人员和机具数量较其他施工方法相比较少，因此采用挂篮施工具有较高的施工质量和经济效益，本次设计三角挂篮的立面图如图2-2所示。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图2-2挂篮立面图(单位:cm)三角主桁架：主桁架是挂篮的主要承受荷载的受力结构。该三角挂篮由2榀三角形主桁架、横向联结系组成。2个三角主桁架片中心间距为6.1m，主桁架立柱连接点中心高度为3m，每榀三角桁架片前节点间距为4.8m，后节点之间的间距为3.6m，主桁下纵梁总长度为9.5m。三角桁架主桁架杆件采用型钢组合截面，利用双槽钢加缀板焊接形成格构式钢构件，节点之间采用销钉联结。2榀三角主桁架之间用横向联结系形成一个空间受力结构，这样可以保证主桁架之间的横向稳定性。图2-3挂篮侧视图(单位:cm)74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计挂篮的悬吊系统：悬吊系统是连接上部和下部的关键结构，用于悬吊底模板系统、内外导梁导向系统、内外模板系统。下部结构自重和混凝土重量通过悬吊系统传递给主桁结构和已浇筑完成的悬臂梁段上。挂篮的悬吊系统主要由悬浇段箱梁底模板平台前后吊杆、外模板走形导向梁的前后吊杆、内模板走形导向梁前后吊杆、主桁锚固系统的吊杆四部分构成，挂篮的侧视图如图2-3所示。底模板的前后横梁均设立6个吊点，并且后横梁的吊杆采用高强度双Φ32精轧螺纹钢，前横梁采用高强度单Φ32精轧螺纹钢。箱梁底板模板前端的荷载先传给横梁，然后再传前吊杆，吊杆上部锚固于上前横梁上，顶部用液压千斤顶结合，在向跨中浇筑时底模板的标高不断变化，可以通过吊杆上方的液压千斤顶来调整底模板的设计标高，从而使箱梁底板成变高度截面。底模板的后部分锚固于已浇筑的梁体上，主要分布在底板和翼缘板上，施工时预先预留管道，在一段浇筑时穿插螺纹钢进行后锚固。内外导梁的走行导向系统也要设立吊点，由于受力较底模板系统较小，通常采用高强度Φ32精轧螺纹钢。图2-4　底模平台系统半俯视半剖视图(单位:cm)三角桁架的模板系统：外模板采用大型型钢模板拼装而成，内模板采用液压型钢模板组装而成。外模板长度随浇筑段的长度不断变化，内模板采用抽拉式方式出模，在进行下一段连体的浇筑时可以使用电动或人力拉倒链葫芦，从而牵引内膜向前移动挂篮下底模板平台；底模板平台直接承受施工浇筑时梁段混凝土重量，并且为模板工程的作业提供平台，同时为绑扎钢筋、浇筑混凝土等工序提供施工空间与平台。该系统由底模板、底模纵梁、前横梁、后横梁组成。底模板采用大型钢模板，纵梁采用工字钢作为支撑传力结构。前后横梁中心间距为6.12m，底模纵梁与下横梁之间采用焊接连接，挂篮的底篮系统如图2-4所示。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计主桁架的锚固系统：锚固系统主要设计在主桁后节点处，总共两组锚固系统，每个锚固系统均用2个后锚横梁、2个后锚扁担梁、4根锚固吊杆。锚固系统的作用主要是平衡挂篮在施工产生的不平衡力矩，保证梁体的浇筑安全可靠进行。其传力途径为三角桁架后节点→后横梁→后扁担梁→后吊杆→已浇筑梁体的顶板、翼缘板。主桁架的走形系统：主桁结构的前行是通过下部铺设的导轨进行的，主桁前节点处一般设计为聚四氟乙烯板的可滑动走形舟船，而后节点采用扁担梁锚固，且工作时不允许移动的固定支座。走形结构主要由垫枕、工字钢轨道、前滑动支座、后反扣轮、牵引葫芦5部分组成。主桁架的走形可以分为手动牵引倒链葫芦、电动液压千斤顶牵引模式，一般情况下选择倒链葫芦迁移法进行挂篮的迁移，主桁架前行到设计位置后，要进行锚固，在悬浇施工过程中主桁架后节点用扁担梁锚固，走形反扣轮脱离轨道。2.3.1　挂篮设计的主要参数2.3.1.1　材料主要参数(1)混凝土容重:；(2)钢材弹性模量:；(3)混凝土超载系数:1.05；(4)钢材容重:；(5)Q235B:用于除销轴、吊带(杆)以外的其它构件；(6)Q345B:用于吊带；(7)40Cr号:钢用于销轴；(8)40Si2MnV(高强精轧螺纹钢筋):用于吊杆及锚杆。(Φ32精轧螺纹粗钢筋采用40Si2Mov钢材，屈服强度750MPa，容许应力[σ]=0.7×750MPa= 525MPa，容许剪应力[τ]=0.6[σ]=315MPa)；(9)连接材料:10.9S级钢结构用高强螺栓联结；气体保护焊丝；2.3.1.2　设计主要参数(1)施工人员、材料、机具荷载:按梁段顶面积计算；(2)风荷载:50年一遇基本风压为(具体参考《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001))；(3)混凝土灌注状态动力冲击系数取1.1；(4)挂篮走行状态动力冲击系数取1.2；(5)梁段长度:最大长度4.25m；(6)梁段重量:最大重量150.17t；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(7)挂篮重量:57.2t；(8)挂篮利用系数:38.09%；(9)梁段宽度(底/顶):6.7m/12.2m；(10)主构架前节点最大下挠值:<20mm；(11)前上横梁、走行梁、底模平台横梁和纵梁刚度:支撑计算跨径的1/400；(12)底模板、外模刚度:支撑计算跨径的1/400；(13)内模刚度:支撑计算跨径的1/400；(14)工作状态抗倾覆系数:>2.0；(15)行状态抗倾覆系数:>2.0；(16)箱梁悬浇段分段数据如图2-5连续梁悬浇段数据所示；图2-5　连续梁悬浇段梁体数据2.3.2　设计计算荷载组合工况(1)根据悬臂浇筑段长度、重量、截面梁高等参数，设计时有以下三种荷载组合工况进行计算。荷载组合I:混凝土重量+超载+动力附加荷载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；荷载组合II:混凝土重量+超载+混凝土偏载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；荷载组合III:混凝土重量+超载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；荷载组合IV:冲击附加荷载+挂篮自重荷载组合I、II用于主桁承重结构强度和稳定性计算；荷载组合III用于刚度计算(稳定变形)；荷载组合IV用于挂篮走形计算。浇筑#4块时，梁体悬浇段的重量最大，悬浇段长度也最大，此时采用计算模式为：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计梁段混凝土重量×1.05的超载系数+挂篮自重+施工人员、材料、机具荷载+风载浇筑#5块时，梁体悬浇段的重量较大，悬浇段长度也最大，此时采用计算模式为：梁段混凝土重量×1.05的超载系数+挂篮自重+施工人员、材料、机具荷载+风载(2)浇筑#1块时，底板的厚度最大，底板纵梁的受力较大，因此要加入检算过程。浇筑#4、#5块时梁体最长，挂篮行走距离最远，控制挂篮的走形状态抗倾覆稳定和内外模板内外走形导梁的强度和刚度。2.3.3　作用于挂篮的荷载箱梁荷载:取#1块、#4块、#5块分别计算由图纸所提供的箱梁的截面图，根据截面的特点，将箱梁划分为以下如图2-6所示4个区域：图2-6箱梁计算梁块分块图计算各区段的截面特性值如下：(1)对于#1块(梁体等效后：顶板厚0.4m；腹板厚0.8m；底板厚0.667m；梁高5.505m)：此时悬臂浇筑梁体截面高度最大，腹板高度最大，底板厚度最大，底模纵梁的受力最大。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计整个箱梁分区域后各部分的总体积(2)对于#4(梁体等效后：顶板厚0.4m；腹板厚0.8m；底板厚0.471m；梁高3.581m)：此时悬臂浇筑梁体重量最大，悬浇长度最大，前横梁受力最大，控制整个三角挂篮设计的重要梁段。整个箱梁分区域后各部分的总体积(3)对于#5(梁体等效后：顶板厚0.4m；腹板厚0.72m；底板厚0.429m；梁高3.254m)：此时梁体重量较大，悬浇长度最大，前横梁受力最大，也是控制整个三角挂篮设计的重要梁段。整个箱梁分区域后各部分的总体积(4)由上面箱梁分块区域计算所得混凝土体积，可以得出设计所需要的#1、#4、#5悬臂浇筑梁块的混凝土各部分的体积数据，作为下面设计与计算检核挂篮各杆件的强度、刚度、稳定性三方面的要求。现将箱梁各分块计算混凝土体积量汇总为如下表2-1所示。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计表2-1　各梁段计算箱梁截面内体积(单位:)梁段号#1块(3m)#4块(4.25m)#5块(4.25m)备注①7.0549.9929.992检核外模板导梁②24.26624.35419.918检核腹板下纵梁③6.9309.81810.090检核内模板导梁④10.74410.97410.354检核底板下纵梁2.3.4　挂篮设计计算过程中力学符号正负规定杆件轴力:拉力为正，压力为负；杆件弯矩:杆件下侧受拉为正，杆件上侧受拉为负；杆件应力:杆件拉应力为正，杆件压应力为负；杆件剪力:使杆件顺时针转动为正，使杆件逆时针转动为负；杆件位移:杆件向下变形为正，杆件向上变形为负；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计第3章　三角挂篮模板系统梁体设计检算3.1　腹板下底纵梁的计算3.1.1　施工浇筑#1块时(1)箱梁悬浇段荷载计算①悬浇段混凝土荷载单侧腹板混凝土的荷载集度为：②模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为：③倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：④人群和机具的荷载为：⑤底模纵梁的自重：=0.66⑥腹板下纵梁上的均布荷载集度为(腹板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为0.25m)：(2)纵梁的受力状态分析由底模腹板处纵梁受力方面分析，纵梁受力较小，对结构的强度要求不高，因此本次设计纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下：=920.8=16574在计算纵梁所用杆件的受力简化模型时，采用材料力学中的计算原理：线弹性、小变形。纵梁可以简化为简支梁，承受自重和混凝土重量，并且腹板纵梁受力模型简化为如下图3-1所示。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-1纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用Midascivil进行电算，采用电算浇筑#1块状态下腹板底篮纵梁的受力如下：①底模纵梁的剪力如图3-2所示：图3-2纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为：②底模纵梁的弯矩如图3-2所示：图3-3纵梁弯矩图(单位:kN.m)74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=138.37，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；③底模纵梁的挠度如图3-3所示：图3-4纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.1.2　施工浇筑#4块时(1)箱梁悬浇段荷载计算①悬浇段混凝土荷载单侧腹板混凝土的荷载集度为：②模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为：③倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：④人群和机具的荷载为：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计⑤底模纵梁的自重：=0.66⑥腹板下纵梁上的均布荷载集度为(腹板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为0.25m)：(2)纵梁的受力状态分析底模板腹板处纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下：=920.8=16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-5所示。(3)图3-5纵梁受力图(单位:m)纵梁的计算采用Midascivil进行电算，采用电算浇筑#4块状态下腹板底篮纵梁的受力如下：①底模纵梁的剪力如图3-6所示：图3-6纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计②底模纵梁的弯矩如图3-7所示：图3-7纵梁弯矩图(单位:kN.m)强度满足要求；由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=137.367，由材料力学的计算原理可得：③底模纵梁的挠度如图3-8所示：图3-8纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计3.1.3　施工浇筑#5块时(1)箱梁悬浇段荷载计算①悬浇段混凝土荷载单侧腹板混凝土的荷载集度为：②模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为：③倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：④人群和机具的荷载为：⑤底模纵梁的自重：=0.66⑥腹板下纵梁上的均布荷载集度为(腹板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为0.25m)：(2)纵梁的受力状态分析底模板腹板处纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下：=920.8=16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-9所示。图3-9纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用Midascivil进行电算，采用电算浇筑#5块状态下腹板底篮纵梁的受力如下：①底模纵梁的剪力如图3-10所示：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-10纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为：②底模纵梁弯矩如图3-11所示：图3-11纵梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=126.316，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；③底模纵梁的挠度如图3-12所示：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-12纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.2　底板下纵梁的计算3.2.1　施工浇筑#1块时(1)箱梁悬浇段荷载计算①悬浇段混凝土荷载底板混凝土的荷载集度为：②模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为：③倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：④人群和机具的荷载为：⑤底模纵梁的自重：=0.66⑥底板下纵梁上的均布荷载集度为(底板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为1m)：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(2)纵梁的受力状态分析对底模板底板处纵梁受力分析可知，底板纵梁所受的荷载相对较小，因此对于型钢号可以适当降低。本次设计中纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下：=920.8=16574杆件受力模型的简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁可以简化为两端支撑于底篮横梁上的简支梁，受力模型简化为如3-13所示。图3-13纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用结构设计软件Midascivil进行电算，采用电算浇筑#1块状态下箱梁底板纵梁的受力如下：①底模纵梁的剪力图3-14所示：图3-14纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为：②底模纵梁的弯矩如图3-15所示：由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=109.93，74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计从力学角度分析纵梁属于受弯构件，因此要进行杆件弯曲正应力强度检算，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；图3-15纵梁弯矩图(单位:kN.m)③底模纵梁的挠度如图3-16所示：图3-16纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计3.2.2　施工浇筑#4块时(1)箱梁悬浇段荷载计算①悬浇段混凝土荷载底板混凝土的荷载集度为：②模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为：③倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：④人群和机具的荷载为：⑤底模纵梁的自重：=0.66⑥底板下纵梁上的均布荷载集度为(底板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为1m)：(2)纵梁的受力状态分析底模板底板处纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上，工字钢的截面特性参数如下：=920.8=16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-17所示。图3-17纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用Midascivil进行电算，采用电算浇筑#4块状态下箱梁底板纵梁的受力如下：①底模纵梁的剪力如图3-18所示：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-18纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为：②底模纵梁的弯矩如图3-19所示：图3-19纵梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=122.23，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；③底模纵梁的挠度如图3-20所示：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-20纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.2.3　施工浇筑#5块时(1)箱梁悬浇段荷载计算①悬浇段混凝土荷载底板混凝土的荷载集度为：②模板荷载采用均布荷载计算，取2.5计算，模板的荷载为：③倾倒和施工振捣混凝土而产生的荷载：④人群和机具的荷载为：⑤底模纵梁的自重：=0.66⑥底板下纵梁上的均布荷载集度为(底板下方放置4根工字钢纵梁，纵梁间距为1m)：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(2)纵梁的受力状态分析对底模板腹板处纵梁受力分析可知，纵梁所受荷载相对较小，本次设计中纵梁采用Q235B钢材，单工字钢36b为支撑，焊接在底篮的两个横梁上。工字钢的截面特性参数如下：=920.8=16574杆件的受力简化采用材料力学的计算原理：线弹性、小变形。纵梁受力简化为如图3-21所示。图3-21纵梁受力图(单位:m)(3)纵梁的计算采用结构设计软件Midascivil进行电算，采用电算浇筑#5块状态下箱梁底板纵梁的受力如下：①底模板下纵梁的剪力如图3-22所示:图3-22纵梁剪力图(单位:kN)纵梁的支座反力为：②底模板下纵梁弯矩如图3-23所示：由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=116.31，从74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计力学角度分析，纵梁在受力上属于受弯构件，因此要进行杆件弯曲应力强度的检算，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；图3-23纵梁弯矩图(单位:kN.m)③底模板下纵梁的挠度如图3-24所示：图3-24纵梁挠度变形图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计3.3　挂篮底篮后横梁的设计检算(1)由设计说明知，内外模板和模板支架的荷载作为均布荷载处理，取2.5计算，施工时的人群和施工机具同样作为均布荷载处理，取2.5计算，混凝土施工时的倾倒和振捣荷载作为均布荷载处理，取4.0计算。由悬臂施工的分块情况可知，在浇筑#1块时，底板厚度最大，梁截面高度也最大，因此浇筑#1块时，后横梁的受力最大。后横梁的处理采用材料力学的基本原理，简化为连续梁体，受力简化图如图3-25所示。图3-25底篮后横梁受力图(单位:m)图3-21纵梁受力图（单位：m）其中：是悬臂浇筑#1块时腹板下方纵梁作用在下后横梁上的支座反力(91.701)；是悬臂浇筑#1块时底板下方纵梁作用在下后横梁上的支座反力(72.911)；(2)底篮的下后横梁由于受力较大，选用单一的型钢不能满足要求，该下后横梁选用双工字钢32b，采用缀板焊接，形成格构式构件，其力学参数如图3-26所示：=1453.4=23252图3-26下后横梁双工字钢截面(单位:mm)(3)采用Midascivil对底篮下后横梁进行电算，可得该连续梁体的内力计算结果：①下后横梁的剪力如图3-27所示：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-27底篮下后横梁剪力图(单位:kN)底篮后横梁的支座反力为：②下后横梁的弯矩如图3-28所示：图3-28底篮下后横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-101.21，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计③底篮下后横梁的挠度如图3-29所示：图3-29底篮下后横梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的下后横梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.4　挂篮底篮前横梁的设计检算(1)由设计说明知，内外模板和模板支架的荷载作为均布荷载处理，取2.5计算，施工时的人群和施工机具同样作为均布荷载处理，取2.5计算，混凝土施工时的倾倒和振捣荷载作为均布荷载处理，取4.0计算。由悬臂施工的分块情况可知，在浇筑#4块时，悬浇段长度最大，悬浇段梁体的重量最大，因此浇筑#4块时，下前横梁的受力最大。下前横梁的处理采用材料力学的基本原理，简化为连续梁体，受力简化图如3-30图示。图3-30底篮前横梁受力图(单位:m)其中：是悬臂浇筑#4块时腹板下方纵梁作用在下前横梁上的支座反力(60.92374 石家庄铁道大学四方学院毕业设计)；是悬臂浇筑#4块时底板下方纵梁作用在下前横梁上的支座反力(54.320)；(2)底篮下前横梁主要承受底篮全部纵梁重、底模板型钢模板重、悬臂浇筑混凝土重。由于下前横梁受力较大，如果选用单一的型钢则不能满足要求，本次设计中下前横梁选用双工字钢32b，采用缀板焊接，形成格构式构件，以增加构件截面抗弯抵抗矩和稳定性，其力学参数如图3-31所示下：=1453.4=23252图3-31下前横梁双工字钢32b截面(单位:mm)(3)采用Midascivil对底篮下前横梁进行电算，可得该连续梁体的内力计算结果：①下前横梁的剪力如图3-32所示：图3-32底篮下前横梁剪力图(单位:kN)下前横梁的支座反力为：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计②下前横梁的弯矩如图3-33所示：图3-33底篮下前横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-62.86，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；③下前横梁的挠度如图3-34所示：图3-34底篮下后横梁挠度图(单位:mm)刚度满足要求；由Midascivil计算出的下前横梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计3.5　三角挂篮的内导梁设计检算(1)三角挂篮的内导梁有两个作用：①在悬臂施工时承受箱梁的顶板混凝土、内模板型钢的重量；②在挂篮走形过程中，内导梁作为导向系统，提供移动轨道，保证内外模板和主桁架沿设计轨道运动，从而使内模板和主桁架在倒链葫芦的牵引下进入下一梁段的设计位置；本次设计中内导梁采用双槽钢32b，用缀板焊接成格构式杆件，加强稳定性。截面的特性值如图3-35所示：=1007=16105.6图3-35内导梁双槽钢32b截面图(单位:mm)(2)内导梁在浇筑梁块时梁体上作用的荷载情况分为以下情况：I悬臂浇筑#1块时内模板下底板混凝土的荷载为:180.18；II悬臂浇筑#4块时内模板下底板混凝土的荷载为:255.268；III悬臂浇筑#5块时内模板下底板混凝土的荷载为:262.34；IV挂篮的内模板型钢按2.5均布荷载计算的重量为:80；V内导梁的自重集度荷载为:=0.86；内导梁计算时将其受到的荷载简化为大小相等的6个集中荷载处理，同样可以达到工程所能要求的精度。3.5.1　浇筑#1块内导梁设计检算(1)#1块的悬浇段长度为3.0m，梁体的截面高度在悬臂浇筑块中最大，但是箱梁顶板尺寸在整个梁体上不发生变化。由第二章计算分析可知，内导梁上所承受的荷载主要来源于内模板传来的顶板混凝土的重量和内模板型钢的重量。内导梁的受力分析采用材料力学的原理线弹性、小变形原理，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-36所示。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-36内导梁受力图(单位:m)其中：、、、、、为箱梁的顶板混凝土重量和内模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。(2)采用Midascivil进行电算可以的内导梁的内力结果如下：①内导梁的剪力如图3-37所示：图3-37内导梁剪力图(单位:kN)内导梁的支座反力为：②内导梁的弯矩如图3-38所示：由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=126.17，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-38内导梁弯矩图(单位:kN.m)③内导梁挠度如图3-39所示：图3-39内导梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的内导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.5.2　浇筑#4块内导梁设计检算(1)#4块的悬浇段长度为4.25m，内导梁上的荷载主要有内模板传来的顶板混凝土重量和模板型钢的重量，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-40所示。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-40内导梁受力图(单位:m)其中：、、、、、为箱梁的顶板混凝土重量和内模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。(2)采用Midascivil进行电算可以的内导梁的内力结果如下：①内导梁的剪力如图3-41所示：图3-41内导梁剪力图(单位:kN)内导梁的支座反力为：②内导梁的弯矩如图3-42所示：由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=130.42，从力学的角度分析导梁属于受弯构件，因此要进行杆件弯曲正应力强度检算，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-42内导梁弯矩图(单位:kN.m)③内导梁挠度如图3-43所示：图3-43内导梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的内导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.5.3　浇筑#5块内导梁设计检算(1)#5块的悬浇段长度为4.25m，内导梁上的荷载主要有内模板传来的顶板混凝土的重量和模板型钢的重量74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计，内导梁的受力分析采用材料力学的原理，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-44所示。图3-44内导梁受力图(单位:m)其中：、、、、、为箱梁的顶板混凝土重量和内模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。(2)采用Midascivil进行电算可以的内导梁的内力结果如下：①内导梁的剪力如图3-45所示：图3-45内导梁剪力图(单位:kN)内导梁的支座反力为：②内导梁的弯矩如图3-46所示：强度满足要求；由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=133.31，从材料力学角度分析内导梁属于受弯构件，因此要进行杆件的弯曲正应力强度检算，由材料力学的计算原理可得：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图3-46内导梁弯矩图(单位:kN.m)③内导梁挠度如图3-47所示：图3-47内导梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的内导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.6　三角挂篮的外导梁设计检算(1)三角挂篮的外导梁有两个作用：①在悬臂施工时承受箱梁的翼缘板混凝土、外模板型钢的重量；②74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计在挂篮走形过程中，外导梁作为导向系统，提供移动轨道，从而使外模板在倒链葫芦的牵引下进入下一梁段的设计位置；外导梁采用双槽钢36b，用缀板焊接成格构式杆件，加强稳定性。截面的特性值如图3-48所示：=1405.8=25303.4图3-48外导梁双槽钢32b截面(单位:mm)(2)外导梁上作用的不同浇筑状态下荷载情况分为以下：I悬臂浇筑#1块时外模板上翼缘板混凝土的荷载为:183.404；II悬臂浇筑#4块时外模板上翼缘板混凝土的荷载为:259.792；III悬臂浇筑#5块时外模板上翼缘板混凝土的荷载为:259.792；IV挂篮的内模板按2.5均布荷载计算的总荷载为:50；V外导梁的自重集度荷载为:=1.07；外导梁计算时将其受到的荷载简化为6个集中荷载处理，同样可以达到工程所能要求的精度。3.6.1　浇筑#1块外导梁设计检算(1)#1块的悬浇段长度为3m，外导梁上所承受的荷载主要来源于侧模板传来的顶板混凝土的重量和侧模的型钢重量，外导梁的受力分析采用材料力学的原理，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-49所示。图3-49外导梁受力图(单位:mm)其中：、、、、、为箱梁的顶板混凝土重量和侧模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(2)采用结构设计软件Midascivil进行电算可以的外导梁的内力结果如下：①外导梁的剪力如图3-50所示：图3-50外导梁剪力图(单位:kN)外导梁的支座反力为：②外导梁的弯矩如图3-51所示：图3-51外导梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=232.116，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计③外导梁挠度如图3-52所示：图3-52外导梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的外导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；3.6.2　浇筑#4、#5块外导梁设计检算(1)#4、#5块的梁体的悬浇段长度为4.25m，外导梁上所承受的荷载主要来源于侧模板传来的顶板混凝土的重量和侧模板的型钢重量，外导梁的受力分析采用材料力学的原理，简化为简支悬臂梁计算模型，其受力模型如图3-53所示。图3-53外导梁受力图(单位:m)其中：、、、、、为箱梁的顶板混凝土重量和外模板型钢的重量作用在导轨上的简化集中荷载。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(2)采用Midascivil进行电算可以的外导梁的内力结果如下：①外导梁的剪力如图3-54所示：图3-54外导梁剪力图(单位:kN)外导梁的支座反力为：②外导梁的弯矩如图3-55所示：图3-55外导梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=265.800，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计③外导梁挠度如图3-56所示：图3-56外导梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的外导梁的挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计第4章　三角挂篮主桁架设计检算4.1　三角挂篮的上横梁设计检算三角挂篮的上横梁具有两个作用：①作为吊杆的锚固端，悬吊底篮下横梁，承受吊杆传来的下部底篮的荷载，并将下部荷载传递给主桁架，使主桁架整体受力；②作为横向联结系保证主桁架结构的整体稳定性，充分发挥主桁各杆件的材料性能；对于上横梁，上前横梁受力较之上后横梁的要大，因此选择组合型钢截面，上前横梁采用双工字钢40b，上后横梁采用双工字钢36b，并且用缀板焊接形成格构式构件，增加结构的稳定性。4.1.1　三角挂篮后上横梁设计检算(1)上后横梁主要承受吊杆传来的下部横梁的力，在计算时采用材料力学的简化方法，上后横梁可以简化为材料力学中的简支悬臂梁结构计算模型。由底篮下横梁受力分析知，当浇筑#1块时，吊杆传来的集中力最大，因此用浇筑#1块来设计并检算上后横梁。上后横梁采用双工字钢36b，截面特性值及横梁计算模型如图4-1、4-2所示：=1841.6=33148图4-1挂篮上后横梁双工字钢36b截面(单位:mm)图4-2挂篮上后横梁受力图(单位:m)74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计其中：、是浇筑#1块时下后横梁经后吊杆传递来的支座反力(12.14)；是焊接的双工字钢36b的自重集度荷载()；(2)采用结构设计软件Midascivil进行电算可以的上后横梁的内力结果如下：①上后横梁的剪力如图4-3所示：图4-3挂篮上后横梁剪力图(单位:kN)上后横梁的支座反力为：②上后横梁的弯矩如图4-4所示：图4-4挂篮上后横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-35.7，由材料力学的计算原理可得：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计强度满足要求；③上后横梁的挠度如图4-5所示：图4-5挂篮上后横梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的纵梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；4.1.2　三角挂篮前上横梁设计检算上前横梁主要承受吊杆传来的下部横梁的力，在计算时采用材料力学的简化方法，上前横梁可以简化为材料力学中的简支悬臂梁结构计算模型。由底篮下前横梁受力分析计算知，当浇筑不同的悬浇块时，吊杆传来的集中力大小不同，因此要对#1、#4、#5块分别来设计并检算上前横梁。上后横梁采用双工字钢40b，截面特性值参数及横梁的计算模型如图4-6、4-7所示：=2278=33148图4-6挂篮上前横梁双工字钢40b截面(单位:mm)74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图4-7挂篮上前横梁受力图(单位:m)其中：、、、、、是浇筑悬浇块时下后横梁经后吊杆传递来的支座反力(10.446、139.228、232.325、232.325、139.199、10.445)；、是外导梁计算得到的支座反力；、是内导梁计算得到的支座反力；是焊接的双工字钢40b的自重集度荷载()；(1)浇筑#1块阶段：外导梁的支座反力:；内导梁的支座反力:；采用结构设计软件Midascivil进行电算可以的上前横梁的内力结果如下：①上前横梁的剪力如图4-8所示：图4-8挂篮上前横梁剪力图(单位:kN)上前横梁的支座反力为：②上前横梁的弯矩如图4-9所示：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计图4-9挂篮上前横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-375.31，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；③上前横梁的挠度如图4-10所示：图4-10挂篮上前横梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的上前横梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；(2)浇筑#4块阶段：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计外导梁的支座反力:；内导梁的支座反力:；采用结构设计软件Midascivil进行电算可以的上前横梁的内力结果如下：①上前横梁的剪力如图4-11所示：图4-11挂篮上前横梁剪力图(单位:kN)上前横梁的支座反力为：②上前横梁的弯矩如图4-12所示：图4-12挂篮上前横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-573.2，由材料力学的计算原理可得：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计　　强度满足要求；③上前横梁的挠度如图4-13所示：图4-13挂篮上前横梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的上前横梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；(3)浇筑#5块阶段：外导梁的支座反力:；内导梁的支座反力:；采用结构设计软件Midascivil进行电算可以的上前横梁的内力结果如下：①上前横梁的剪力如图4-14所示：图4-14挂篮上前横梁剪力图(单位:mm)74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计上前横梁的支座反力为：②上前横梁的弯矩如图4-15所示：图4-15挂篮上前横梁弯矩图(单位:kN.m)由Midascivil计算出的弯矩图可得，梁体的最大弯矩为=-573.2，由材料力学的计算原理可得：强度满足要求；③上前横梁的挠度如图4-16所示：图4-16挂篮上前横梁挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的上前横梁挠度图可得，梁体的最大挠度值为：刚度满足要求；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计4.2　三角挂篮悬吊系统吊杆(精轧螺纹钢)设计检算吊杆是三角挂篮的主要组成部分，按使用材料可以分为精轧螺纹钢吊杆和钢吊带，它是把连接挂篮上部结构和下部结构的重要传力构件，传力途径为：混凝土及模板重→底篮纵梁→底篮横梁→前后吊杆→内外导梁→上横梁→三角主桁架。同时在施工过程中，吊杆的作用十分关键，悬挂的吊杆可用来调整底模板的高度，使浇筑的箱梁底板下部线型成二次曲线变化，为悬臂梁桥的变截面施工带来了很大的便利。(1)前吊杆最大的受力区域在下前横梁段，并且在浇筑#4段由下前横梁的受力检算结果可知，吊杆所承受的荷载最大，最大的支点反力为。该吊杆的应力为：强度满足要求；该吊杆的安全系数为：强度储备系数满足要求；(2)后吊杆最大的受力区域在下后横梁段，#1悬浇块的截面高度最大，对于后吊杆作用的力最大，此处采用双Φ32精轧螺纹钢，并且在浇筑#1段有下后横梁的受力检算结果可知，吊杆所承受的荷载最大，最大的支点反力为。该吊杆的应力为：强度满足要求；该吊杆的安全系数为：强度储备系数满足要求；4.3　三角挂篮主桁架三角片设计检算4.3.1　主桁架荷载计算三角挂篮的主桁架三角片是整个结构的主要受力杆件，同时两个三角片通过横向联结系和上横梁连接在一起，增加了结构的稳定性，并且使结构受力更加均匀。同时主桁架的受力较其他部件要大，要求要有较高的强度和稳定性，因此在设计时选择双槽钢40b焊接缀板的加工制作方法，形成格构式构件，增加主桁截面的抗弯抵抗矩，74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计减小主桁架的变形，增加结构的稳定性。主桁架的荷载计算按照第二章的荷载组合工况计算，其计算公式为：悬浇混凝土重量+超载+动力附加荷载+人群机具荷载+挂篮自重。在该荷载组合下，由上两章的计算结果可得，主桁架三角片在浇筑#5悬浇块时，节点的所作用的吊杆传来的下前横梁的支座反力最大，单片主桁架其安置前横梁点处最大荷载为。4.3.2　主桁架在荷载组合工况下设计与检算(1)主桁架为三角挂篮的主要承载结构，各杆件的受力较大，同时还要保证整个结构在施工过程中的整体稳定系和刚度要求，因此该三角桁架主三角片采用双槽钢40b，焊接缀板形成格构式构件，增加截面的惯性矩，提高杆件在使用过程中安全性系数。三角主桁架的杆件的各项力学参数和主桁架三角片计算力学图如图4-17、4-18所示：=1864.4=37288.8图4-17挂篮主桁双槽钢40b截面图4-18挂篮主桁三角片受力图(单位:m)其中：是浇筑箱梁悬浇段#5块时下前横梁传给吊杆的支座反力()；74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(2)采用结构设计软件Midascivil进行电算，可以得到三角主桁架的内力结果如下：①三角桁架片的剪力如图4-19所示：图4-19挂篮主桁三角片剪力图(单位:kN)图4-19挂篮主桁三角片剪力图(单位:kN)主桁架三角片的支座反力为：②三角桁架片的弯矩如图4-20所示：图4-20挂篮主桁三角片受力图(单位:kN.m)强度满足要求；由Midascivil计算出的弯矩图可得，杆件最大弯矩为=-360.1，由材料力学的计算原理可得杆件的组合应力最大值为：74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计③三角桁架片的组合应力如图4-21所示：图4-21挂篮主桁三角片组合应力图(单位:MPa)图4-21挂篮主桁三角片组合应力图（单位：Mpa）④三角桁架片的挠度如图4-22所示：对于三角挂篮结构，国家相关结构设计规范规定主桁架的前节点最大允许挠度值为20mm；图4-22挂篮主桁三角片挠度图(单位:mm)由Midascivil计算出的三角桁架挠度图可得，桁架前支点的最大挠度值为：刚度满足要求；⑤三角桁架片的轴力如图4-23所示：由三角桁架的轴力图可以分析三角主桁架各杆件的受力状态，从轴力图上可以看出①杆、⑤杆轴力为正值，因此为受拉杆件。对于②杆、③杆、④杆轴力均为负74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计值，因此为受压杆件。由于受压杆件在轴力作用下杆件可能失稳状况，因此在设计检算杆件时要进行压杆稳定检算。设计时采用材料力学原理对三个压杆进行压杆稳定检算，三个杆件均简化为一端铰接，一端固结的压杆梁并且长度因数μ=0.7，压杆②稳定性计算过程如下:稳定性满足要求；以此计算原理检算可得③、④杆件压杆稳定性同样满足钢结构设计规范和材料力学原理相关稳定安全系数限值要求。图4-23挂篮主桁三角片轴力图(单位:kN)由三角桁架片的轴力图可检算各杆件的强度，各杆件检算结果如下表4-1所示：表4-1挂篮主桁架各个杆件轴力值与检算结果序号内力选材面积正应力允许应力结果①1606.202［40b96.71205满足要求②-1787.092［40b107.60205满足要求③-1233.942［40b74.30205满足要求④-1268.522［40b76.38205满足要求⑤1474.932［40b88.81205满足要求⑥02［40b0205满足要求⑦02［40b0205满足要求4.3.3　三角主桁架连接件销轴检算(1)从上一节的Midascivil计算结果可以知道，主桁架②74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计杆件所受的轴力最大1787.09。为便于安装使用和拆卸，主桁架的各杆件之间采用销轴连接，该挂篮杆件与连接的节点板之间采用Φ70的销轴连接，连接点处的销轴采用40Cr的钢材，销轴的力学模型可以简化为两面受剪，销轴所能承受的最大剪切应力为：强度满足要求；杆件的销轴与相连接的节点板接触面的挤压强度检算，最大的挤压力为：强度满足要求；(2)结论：主桁架各杆件连接点处的销轴受力均未超过规范所规定的允许限值，因此选择Φ70销轴作为连接部件，可以满足工程相关技术要求。4.3.4　三角桁架后锚系统和挂篮整体抗倾覆稳定性检算(1)挂篮主桁架三角片的计算结果可得，主桁架后支点的支反力为：。三角桁架的后锚采用扁担梁+短纵梁结构形式，由于后节点的支座反力较大，并且施工过程中也用其来平衡结构的不平衡力矩，因此每个吊杆均采用Φ32精轧螺纹钢作为一个吊杆，每个主桁三角片后节点共布设四组吊杆。单片主桁架的后锚固点的受力为：挂篮主桁架后锚采用4根单Φ32精轧螺纹钢，精轧螺纹钢的应力为：强度满足要求；后锚系统锚杆的安全系数为：强度储备系数满足要求；(2)结论：三角挂篮在浇筑梁块时，整个三角挂篮结构受力最大，由上面的计算结果可知，主桁架锚固系统后锚杆的安全系数为2.107大于国家规范所允许最小值安全系数2.0，因此可以得出三角挂篮在空载和浇筑时抗倾覆稳定性安全，并且结构各杆件的强度、刚度、稳定性均满足国家相关规范，可以在项目现场正常使用，此次设计的三角挂篮可以满足(40+64+40)m连续梁桥的悬臂施工作业。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计第5章　挂篮安装与使用5.1　悬臂工法施工中挂篮的特性挂篮施工是悬臂施工的重要方法，它是一个能够沿着箱梁顶部上放置的导轨进行滑动或滚动的桁架式结构构件，挂篮的前段是悬吊即将悬浇的梁块，处于悬空状态，挂篮的后节点锚固于已浇筑的箱梁上，在挂篮的前段可以进行悬浇块的模板的架设、钢筋绑扎、预应力管道的布置，混凝土工程的浇筑和预应力钢筋的张拉、灌浆封锚，然后进行混凝土的养护进入下一梁块的浇筑。(1)悬臂工法中挂篮按照构造特点可以分为：斜拉式、桁架式、型钢式、组合式。按照挂篮结构的抗倾覆形式可以分为：压重式、锚固式、半压重半锚固式。按照挂篮的走行方式可以分为：滑动式、滚动式。(2)本次桥梁设计挂篮时采用结构计算软件Midascivil设计分析，设计的三角挂篮的总重量为57.2t，挂篮的自重仅为悬浇段重量的37.9%，从而使梁段在施工时所受的施工荷载降低，最后减少设备的运输和安装费用，加快桥梁的施工工期，减低工程费用，降低工程的总造价，提高经济效益。(3)悬臂工法中挂篮可以为施工人员和机具提供充足的施工空间，作业面较为宽阔，增加施工的效率。挂篮采用吊杆系统悬吊底篮系统，并且吊杆还起到调整箱梁底板的设计标高，施工的灵活性和可操作性较大。较之传统的满堂红支架来说，挂篮施工大大降低了支架的使用量，并且不需要对地基进行特殊加固处理。同时吊杆顶部设计有液压千斤顶，方便吊杆的升降，为吊杆系统的锚固和拆除提供极大的便利。(4)悬臂工法施工中选择使用挂篮作为施工机具时，在开始浇筑梁段时，要首先对挂篮进行预压实验，确定挂篮可承受的荷载与设计的荷载值有无差别。在进行挂篮预压的同时，预施加的荷载也有助于消减杆件的非弹性变形，减小挂篮在悬浇梁块的时候主桁架前节点的挠度值，从而保证浇筑混凝土梁体时，挂篮变形量小于国家规范。(5)本次设计的三角挂篮的抗倾覆方式选择的是锚固式，采用扁担梁和吊杆进行锚固，从而减少压重物带来的操作空间的减少。采用锚固体系进行平衡不平衡力矩，可以充分发挥杆件的材料性能，同时主桁架各杆件为拉压杆件，、计算荷载时传力简洁明了，便于计算。(6)本次设计的三角挂篮构造简单，便于施工安装和使用，三角形结构稳定性强，受力明确，主桁架的前节点的变形量较小，满足设计规范。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计5.2　三角挂篮的安装施工工艺5.2.1　三角挂篮的安装(1)三角挂篮的锚固和荷载试验预埋构件的设置由于无碴双线桥梁的#0块采用贝雷托架现浇成型，#1～#8采用悬臂工法施工，因此要在#0块上进行预先埋设精轧螺纹钢以用来锚固#1块浇筑时的三角挂篮的主桁架，以抵抗施工过程中产生的不平衡力矩。锚固系统一般选用精轧螺纹钢，其预先锚固端要设立弹簧，以用来缓冲一部分因浇筑混凝土时产生的动荷载在主桁架后节点的支座反力，保证主桁架的安全性和稳定性。(2)锚固点孔道的预留在采用托架浇筑#0块时候要按照三角挂篮设计时的设要求进行孔道的预留，工程中一般采用预埋PVC管来成孔。在使用挂篮进行箱梁各区块的浇筑时，由于悬浇段的重量和挂篮的自重之和较大，因此为了防止预留的锚固孔道在使用过程中被压扁，规范中规定要在预留孔道附近布置2层相垂直的钢筋网片，以用来提高预留孔道附近混凝土的抗压强度，钢筋网片的间距采用10cm，网片的面积为1600。结构设计相关规范对于用于锚固钢筋预留的孔道位置要求十分精确，孔道中心位置的偏差要保证在10mm内，而且预留管道和预埋构件一定要于箱梁水平面垂直，对于金属波纹管、塑料PVC管的下部端口一定要用法兰盘扣紧，避免在浇筑过程中出现漏浆将孔道封死。(3)三角挂篮走形轨道的安装#0块浇筑完毕后，利用现场工地布置的塔吊将三角挂篮的走形轨道吊装到#0块设计的轨道安放位置，两个轨道要关于箱梁中线对称布置，轨道的间距要根据三角挂篮的主桁架立柱之间的中心距离设定。在安装挂篮走形轨道前要对箱梁的顶部进行整平处理，然后用水冲洗干净，轨道安放完毕后要对轨道顶面进行水平度测量，以保证轨道平面处于水平状态。轨道采用工字钢，下部用螺栓在箱梁顶部锚固起来，锚固的螺栓要求逐个检查，要保证螺栓帽不出现松动或脱落现象。(4)三角挂篮主桁架的安装74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计首先安装三角挂篮的主桁架前支点，前支点下部一般采用聚四氟乙烯板作为滑动支座，并且要求在前支点的下方放置垫块，调整前支点杆件处于水平状态。然后安装主桁架的后节点水平杆件，首先将后支点的反扣轮穿上轨道，在用销轴连接反扣轮和后水平杆件。在安装立柱和斜杆件，立杆一定要保证垂直，形成一个三角桁架片，此时要在每个桁架片两端安设防风倒链葫芦拉链，保证三角片的稳定性，然后安装横向联接系，从而增加了挂篮的整体稳定性。(5)挂篮底篮的安装桥梁的#0块采用托架现浇施工，这时可以采用三角挂篮的底篮进行#0块的现浇，这样可以减少挂篮的拼装时间，提高材料的利用率。完成#0块浇筑后拼装主桁架，安放吊杆然后连接底篮系统开始进行#1块的浇筑。(6)内外导梁的安装三角主桁架安装完毕后，采用吊杆系统悬挂内外导梁，从而支撑内外模板，保证混凝土的正常浇筑，并且内外导梁的长度要大于悬浇段长度，并且伸入#0块内。(7)#0块的托架的拆除三角挂篮主桁架和底篮系统拼装完毕后，要将#0块的三角托架拆除。拆下来的三角托架可以作为三角挂篮进行荷载试验时测量支架反力的装置，这样可以充分发材料的利用率，提高经济效益。5.2.2　三角挂篮的预压(1)三角挂篮安装完成后，要根据设计规范对挂篮各杆件进行检查和调试，杆件间的焊缝要满足钢结构设计规范相关规定，螺栓不能出现螺帽松动和脱落，销轴处一定要采用可靠的固定方式，一般采用反退插销固定。(2)三角挂篮拼装、检查完成后，要进行预压，以用来检测挂篮所能承受的荷载。挂篮预压一般采用沙袋法，沙袋的堆砌要去按照箱梁的分块施加，如腹板与翼缘板的荷载不能重叠。记录最终挂篮的支座反力，即可确定挂篮是否可靠，预压完成后既可以进行箱梁的浇筑。(3)三角挂篮的预压也可以用来消减杆件的非线性变形，减少施工阶段主桁架的变形，便于精确控制桁架前支点的挠度值。同时减少各杆件的装配应力，优化三角桁架结构的受力。5.3　施工阶段三角挂篮的使用及其要求(1)三角挂篮各构件安装调整完成后，施工技术人员必须按照相关规范对三角挂篮的锚固系统、主桁架的前后支点、吊杆体系进行检查与记录，保证三角挂篮的各杆件符合设计要求，各相交杆件的轴线交于一点。(2)对于三角桁架的斜拉杆、吊杆系统，都是三角挂篮的主要参与受力杆件，因此要进行严格的检查，要求这些构件的刚钢材不能有缺陷，并且不允许焊接，避免降低杆件的疲劳强度，加工于施工过程中要时刻注意不能烧焊到精轧螺纹钢吊杆。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计(3)对于悬吊系统里的锚固点和连接器，安装使用过程中要用油漆做好标记，吊杆与连接器连接时要保证安装准确到位，精轧螺纹钢要伸入下部的连接器内不少于8cm。(4)本三角挂篮每个三角桁架片的锚固系统采用4组精轧螺纹钢，整体三角挂篮主桁架的锚固体系共采用8组精轧螺纹钢，在挂篮浇筑完成进行下一梁段的浇筑时，三角挂篮走形到下一悬浇段的设计位置后要进行及时的锚固，以保证挂篮的安全，防止挂篮的滑动。(5)对于吊杆体系中，每个吊杆的顶部设计有液压千斤顶，在使用过程中液压千斤顶承受的最大荷载不得大于千斤顶的设计荷载。当对底模板的标高进行调整时，前上横吊杆系统的六个吊杆应该同时进行调整，保证吊杆的受力均匀，防止吊杆发生过载现象，降低吊杆系统的安全系数。(6)浇筑完成进行下一梁段的浇筑时，挂篮在走形过程中采用倒链葫芦牵引，移动时候将吊杆从主桁架上放开，并且保证模板于箱梁脱离。并且在走形过程中要安排技术人员采用全站仪观察挂篮的走行情况，观察各构件间是否存在摩擦、牵拽，一旦发现挂篮的前行过程出现不平顺现象，应该马上停止向前走形，查找原因处理完成后才可以继续走形。(7)三角挂篮在进入下一梁段的浇筑前，施工技术人员应事先在箱梁上用墨水盒弹出挂篮的前进轴线，从而保证挂篮的走形保持平顺和一致。(8)挂篮浇筑完后进入下一梁段的浇筑设计位置后，要及时进行锚固，这时候应该办证三角挂篮的主桁架处于水平状态，后锚点的反扣轮要保证自由状态，不能承受任何荷载。(9)挂篮在浇筑合拢段时要十分注意施工工艺，合拢段的施工工艺可以分为：①首先合拢桥梁的边跨，在边跨完成合拢后，可以解除桥梁主桥墩上设置的临时固结装置，一般选用水泥硫磺砂浆作为临时固结装置。②然后进行主跨的合拢，主跨合拢的时间要选择在温度较低的时刻，这样可以保证梁体内部温度应力和温度变形较小，从而保证合拢完成后桥梁内部温度应力和残余变形较小，由工程经验可得，在夜间凌晨左右浇筑合拢段，梁体内部的温度应力和变形较小。③合拢时要在合拢段设置型钢劲性支撑，保证梁体浇筑时的稳定性，保证合拢段浇筑的相对稳定性。同时，在浇筑合拢段时要选择微膨胀、早强的混凝土，这样买可以保证浇筑完成后的梁体整体性较好。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计第6章　总结与展望经过这次毕业设计实践，自己对连续梁的施工与相关施工机具有了更深一步的认识。这次毕业设计的内容为(40+64+40)m连续梁桥施工三角挂篮的设计，本桥每跨梁体分为8个悬臂浇筑段，和一个支架就地现浇梁段。悬浇段最大长度为4.25m，悬浇块最重为150.17t，根据施工图纸设计出的三角挂篮的重量为57.2t，挂篮利用系数为38.09%，符合挂篮设计轻型化的要求，降低了挂篮用钢量，降低了工程采购施工机具的造价，具有较高的经济效益。本次设计三角挂篮整个过程采用了大量的电算过程，运用了大型结构设计软件Midascivil进行杆件的设计与检算。在设计开始之处，由于未接触过这种设计软件，于是自己就从图书馆和网上查找与该软件相关的纸质和电子资源，经过两周左右的练习，自己对于Midascivil的各控件的功能有了基本掌握。Midascivil具有较高的可视化处理程序，对于杆件材料的定义也较为规范，该软件采用材料、节点、单元、边界条件、荷载、运行六大流程完成结构的内力计算，可以显示结构各部分的应力状态，基于此设计检算出的结果具有较高的准确性。经过这次计算机辅助设计，自己对于电算在结构设计中的作用有了新的认识，并且加强了自己在以后的学习和工作中学习计算机工程设计辅助软件的态度。在软件的帮助下，自己很快完成了杆件的受力计算，在分析完各杆件的应力状态后，对于部分杆件在强度、刚度、稳定性方面有较大储备时，对整体结构进行优化。从杆件的受力和材料选择两个方面进行优化，采用小一些的杆件材料、改变杆件的连接方式，这样不仅可以降低了结构用钢量，减小了结构的自重，减少了项目设备支出费用，同时也可以优化各杆件之间的受力状态，增强了结构的稳定性。通过这次悬臂梁桥三角挂篮设计，自己对土木工程施工机具有了更深一步的认识。桥梁建设日益朝着大跨、多样、变截面的方向前进，因此悬臂工法在以后会越来越多的得以应用与推广，随之挂篮的设计与施工也跟着快速发展。我国悬臂工法中使用的挂篮也在不断向前发展，设计的理念和思路正在和国际相接轨，在经济全球化的背景下，我国在挂篮的设计与加工技术也在逐步与国际发达国家相互借鉴学习，我国挂篮会逐步走向轻质、高强、多样、大跨的发展方向，也会成为桥梁建设的主要施工机具。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计参考文献[1]《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005/J461-2005).北京:人民交通出版社,2005[2]《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002).北京:人民交通出版社,2002[3]《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005/J460-2005).北京:人民交通出版社,2005[4]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001).北京:人民交通出版社,2001[5]《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008).北京:人民交通出版社,2008[6]其他相关规范手册[7]陈伟,李明.桥梁施工临时结构设计[M].北京:中国铁道出版社,2002.85~119[8]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计(第一版)[M].北京:人民交通出版社,2000[9]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制(第一版)[M].北京:人民交通出版社,2003[10]李庆华.材料力学[M].成都:西南交通大学出版社,2005[11]路桥集团第一公路工程局主编.公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000.北京:人民交通出版社,2001[12]中铁十九局集团有限公司.铁路客运专线施工与组织[M].成都:西安交通大学出版社,2005[13]王用中,黄裕陵,杨兴其.三门峡黄河公路大桥主桥设计.桥梁建设,1994(3)[14]JacquesMathivat.TheCantileverConstructionofPrestressedConcreteBridge.JohnWiley&Sons,1983[15]MalcomFletcher.TheCantileverConstructionofPrestressedConcreteSpan.Concreteinternation,Aug.1981,Vol.3,No.874 石家庄铁道大学四方学院毕业设计致　谢在这次大四毕业设计中，从刚开始指导老师分配设计题目，个人熟悉题目到开题，最后到现在的定稿，自己利用图书馆的纸质资源和网上的电子资源，查阅了大量的悬臂施工法的书籍，学到了很多新的知识，开拓了自己在工程项目施工方面的眼界，对自己接下来的研究生阶段学习和将来的工程现场工作意义重大。大学毕业设计是大学生最后一次考试，是综合运用四年当中所学的相关知识去解决实际问题，并且提出新的处理方案的一次尝试，可以说它既是一次毕业考核，也是一次展现自己在大学四年当中所收获的知识储备，是理论走向实际的一次尝试。由于自己尚未步入工作岗位当中去，以一个刚毕业的大学本科毕业生角度来做这个工程实例，设计过程中设计纰漏很多，并且许多设计方案不太经济。由于缺乏现场工程经验，导致自己在结构优化方面也做的不好，未能有效降低结构的用钢量，降低项目经济支出，因此，在接下来的学习工作中，自己要多加强理论向实际迁移的能力。自己在毕业设计整个过程中遇得到了许多问题，也解决了很多问题，在这个过程中自己不断加强动手、动脑能力，想尽办法解决自己能解决的问题，在这个过程中自己再一次对过去的四年学习知识进行了梳理总结，自己收获颇丰。然而老师、同学的帮助起着至关重要的作用，有了他们的帮助才使得我的毕业设计得以按期顺利完成。首先、毕业设计整个过程中对我给予帮助最大，耐心指导毕业设计，也是自己最要感谢的是毕业设计指导老师满洪高教授。满教授做事认真负责，细致严谨，具有极高的学术功底。满教授在毕业设计指导中十分认真负责，对于比较繁琐的小问题满教授也是会认真仔细的给予讲解，并且从满教授讲解问题的方式和过程中，自己学习了作为一个工程技术科研人员必须具有的科学严谨和积极钻研的精神。通过满教授在整个毕业设计中的教导，使自己学会了独立自主解决工程中遇到的实际问题，学会了将理论知识迁移应用于实际问题之中，满教授的无私帮助对自己影响重大，这也对我接下来的研究生学习是一笔宝贵财富。感谢满教授，在整个毕业设计中您辛苦了。其次、自己要感谢室友和同学，他们在整个毕业设计过程中给予我很大的帮助，从和他们的设计交流中自己收获很多，发现了自己独立处理时未发现的问题，是自己进步很大。同时，自己还要感谢自己生活学习四年的母校，是她见证了我们的成长和进步，是她我们提供了一个优秀的教师团队，是她陪我们走完大学四年时光。除此之外，还要感谢四年当中所有给我上过课和那些未上过课但给予过帮助的老师们。最后，谢谢大家，感谢我的老师！感谢我的母校！感谢我的同学！感谢我的朋友！74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计附录A英文原文BridgeDesignPracticeinChina63.1.5BridgeConstructionTechniques63.1.5.1ConstructionalMaterialsAccordingtothedesignspecificationsforbridgesinChina,themaximumstrengthofconcreteis60MPa;theprestressingtendonsincludehard-drawnsteelbars,high-strengthsteelwires,andhigh-strengthstrands,thestrengthsofwhicharefrom750to1860MPa;thegeneralreinforcementbarsaremadeofA3,16Mn,etc.;thesteelplateismadeofA3or16Mnor15MnVN,etc.Innormaldesigns,theconcreteusedinprestressedbridgesshouldhaveastrengthhigherthan40MPa;theprestressingtendonsusedinpretensionedslabgirdersarehard-drawn45SiMnVbarswiththestrengthof750MPaorsteelstrandswithstrengthof1860MPa;thehightensilestrengthandlowrelaxationstrandsarewidelyusedinpost-tensionedconcretebridges.Nowaviaductusuallyhasalowerdepthofgirderssohigh-strengthconcreteover50MPaisoftenadopted.Concretehavingastrengthofover60MPaandtensilewiresandstrandswillbeusedinbridgesinthefuture.63.1.5.2PrestressingTechniquesPrestressingtechniquesincludinginternalandexternalprestressinghavebeenusedforabout40yearsinChina.Notonlywerethefullandpartialprestressedbridgesconstructedspeedily,butalsothepreflexprestressedgirdersanddouble-prestressedgirdershavebeenusedinviaductsandseparationstructures.Thehightensilestrengthandlowrelaxationstrands,thereliableanchorages,suchastheOVMsystem,andthehigh-tonnagejackshavebeenwidelyusedinmanybridgesincludingcontinuousgirderbridges,T-framebridges,cable-stayedbridges,andsuspensionbridges.ThedesignandconstructionofprestressedconcretestructuresisanormalprocessinChina.Theexternalprestressingtendons,includingunbondedtendons,havebeenusedinnewbridgesandinthestrengtheningofmanyoldbridges.Now,severalexternalprestressedlong-spancompositebridgesarebeingbuiltinChina.63.1.5.3PrecastTechniquesofConcreteandSteelGirders74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计MostsimplysupportedgirderbridgesaremadewithfabricatedmethodsinChina,andfactoryproductionisusuallyadopted.Whenthespanisshorterthanabout22m,thepretensioned,prestressedvoidedslabgirderisoftenthebestchoice,andthehigh-strengthandlow-relaxationstrandsareusedastheprestressedreinforcement.Whenthespanisoverabout25m,thepost-tensionedT-girdermaybeused,inwhichthestrandsarearrangedwithcurvedprofiles.Intheconstructionofsomebridgesandurbanviaductsandinprecastingyards,steamcuringisoftenusedtoincreasethestrengthofconcreteearlyandtoraisetheworkingefficiency.Usuallytheweightandlengthofaprecastgirderarelimitedtobelowabout1200kNand50mtoeasetransportanderection.Segmentalbridgesareusuallybuiltusingthecantilevercastingmethod,orothercastingmethods;nevertheless,onlyafewsegmentalbridgesareconstructedwiththecantilevererectionmethod.Weusuallycastinplacebecauseitisnoticedthattherustingofprestressingstrandsatthesegmentjointsmaycutdowntheservicelifeofbridges.Thehighanticorrosiveexternalprestressingtendonorstrandcableisnotwidelyadoptedyetinpost-tensionedsegmentalbridges.InChina,completerivetingtechniqueshavebeenreplacedbyweldingandhigh-strengthboltingtechniques.Completeweldedboxandcompositegirdershavebeenusedinurbanviaducts,sepa-rationstructures,andcable-stayedbridges;techniquesadoptedinshipbuilding,suchascomputerlayoutandprecisioncutting,arebeingintroduced.63.1.5.4CableFabricationTechniquesAbout10to20yearsago,thestaycableinChinawasfabricatedmainlyontheconstructionsiteandconsistedof5-mm-diameteror7-mm-diameterparallelgalvanizedsteelwires.ItwasprotectedwithPEcasingpipegroutedwithcement,orwithcorrosionpaintandthreelayersofglassfiberscoatedbyepoxyresin.Alotofcable-stayedbridgeshavebeenbuiltinthelastdecadeandthecablefabricationtechniqueshavedevelopedrapidly.WiththeconstructionofShanghaiNanpuBridgein1988,thefirstfactory,whichmechanicallyproducedlong-layspiralparallelwirecableswithahot-extrudedPEorPEandPUsheath,wasestablished.Sincethen,thequalityofstaycableshasgreatlyimproved,especiallyinresistancetocorrosion.Nowthemaximumworkingtensionofstaycablesisover10,000kNandhigh-qualityanchoragehasbeendeveloped.Inrecentyears,theparallelandspiralstrandcablesoffactoryproductionwithmaximumworkingtensionsatover10,000kNhavebeenfrequentlyusedincable-stayedbridges.Atthesametime,themaincablesofSantoandHumen(suspension)Bridgesweresuccessfullyfabricatedin74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计China;theparallelwirestrandconsistedof127φ5.2-mmzinc-coatedsteelwiresandhadalengthofover1600m;themeansquarerooterrorinthelengthofwireswaslowerthan1/36,000.Now,JiangyinYangtzeRiverBridge,havingthelongestspan,closeto1400m,inChina,isunderconstruction;itsmaincableswillalsobeprefabricated.63.1.5.5ConstructionTechniquesofLarge-DiameterPilesInChina,boredpilesareusuallyadoptedforlargebridges.WhenthegroundispoorortherockformationisneartheEarth’ssurfaceorriverbed,pileshavetobebuiltintherockandtheybecomethebearingpiles.Normally,thediameterofbearingpilesisabout0.8to2.5m.Alarge-diameterpilecanbeadoptedtoreplacethepilegroupinordertoreducematerialconstructiontime.Usuallythislarge-diameterpilehasadiameterof2.5to7m,ishollow,andconsistsoftwoorthreesegments.Thefirstsegmentofthepileisadouble-wallsteelandconcretecompositedrivepipewhichisdrivenintoaweatheredlayerasacofferdam;thesecondsegmentisahollowconcretebearingpilewhichhasasmallerdiameterthanthefirstsegment,andthepiershaftisconnectedonthetopofthissegment;thelastsegmenthasaminimumdiameteror,similartothesecond,itisbuiltintherock.Asaresult,constructioniseasy,andnoplatformorhollowpileusesupalotofconcreteandsteel.63.1.5.6AdvancedConstructionTechniquesWiththedevelopmentoftransportationinChina,moreandmorelargebridgeshavebeenbuiltandnewconstructiontechniqueshavebeendeveloped.Continuouscurvedbridgeshavebeenbuiltwiththeincrementallaunchingmethod,andthespeedofthecantilevercastingconstructionmethodisabout5or6dayspersegment.Thecable-stayedcompositebridges,whosecompositegirdersarecomposedofprefabricated,whollyweldedsteelgirdersandprecastreinforcedconcretedeckslabs,wereconstructedwiththecantilevererectionmethod—forexample,the602-mShanghaiYangpuBridge,builtin1993.Forprestressedconcretecable-stayedbridges,thetensionsofstaycablesandalignmentofgirdercaneasilyachievetheirbeststatesbyusingcomputer-automatedcontroltechniques.Theconstructionmethodofmodernlong-spansuspensionbridgeswasanewtechniqueinChinaseveralyearsago,mostusingPWS(prefabricatedparallelwirestrand)methods.Theimprovementofconstructiontechniquesisnotonlyincontinuousgirderbridges,rigidframebridges,cable-stayedbridges,andsuspensionbridges.Inadeepvalleyorfloodriver,thestiffreinforcementskeletonconsistingofsteelpipesisusedasthereinforcementofalong-spanconcretearchring;afterthestiffreinforcementskeletonis74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计erectedandclosedupatmidspan,theconcreteispumpedintothesteelpipes;then,byusingthetravelingform,whichissupportedonthestiffreinforcementskeleton,theconcreteiscastandthereinforcedconcreteboxarchringisformed.Anotherconstructionmethodusedinlong-spancompositearchbridgesistheswingmethod.Thetwohalvesofthearchareseparatelyerectedoneachsideofriverembankmentsorhillsides;then,byusingjacks,theyarerotatedaroundtheirsupportsunderarchseatsandclosedatmidspan;finally,theconcreteispumpedintothepipearch.Inordertokeepthebalanceofahalfarch,watercontainersareusuallyusedastheballastweights.Theprogressofconstructiontechniqueshasnotonlybeenmadeforsuperstructuresbutalsoforsubstructures.Theheightofreinforced,prestressedhollowpiersandprecastpiersusedindeepvalleyshasreachedover80m.Large-diameterhollowpilesandlargeconcreteandsteelcaissonsanddouble-wallsteelandconcretecompositecofferdamsareadoptedinriverorseadepthsover50m.From《BridgeDesignPracticeinChina》©2000byCRCPressLLC74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计中文翻译中国桥梁设计63.1.5桥梁建造技术63.1.5.1建筑材料根据中国的现行的桥梁结构设计规范，混凝土结构的最大容许工作应力为6MPa。预应力锚固索件主要包括冷拔碳素结构钢筋、高强度钢绞线、以及高强度钢丝束，这些预应力锚固索件的最值应力范围为750MPa至1860MPa之间。一般情况下，普通强化过的钢筋棒(束)是由16锰钢等高强合金钢铸成。钢板通常用A3型号钢材或16锰钢、以及15锰钒合金钢材构成，在通常的桥梁设计中，预应力混凝土梁的设计中，对混凝土的强度要求在40MPa以上，这样才可能保证结构的强度要求。在先张法施工的板梁中，对预应力锚固索件的选择常为高拔45硅锰钒合金钢筋，其强度要求为750MPa，或者采用抗拉强度为1860MPa的钢绞线来充当预应力锚固索件。在中国桥梁设计中，具有高强抗拉性能和低松弛性能的钢绞线被广泛应用于后张法预应力钢筋混凝土桥梁设计与施工中。现如今，高架桥通常采用那些强度超过50MPa的高强混凝土来作为低高度(扁梁)大梁的承重材料。当代科学发现，混凝土的强度可以超过60MPa，这种高强性能可以使混凝土和高强度抗拉钢绞线或者钢丝束越来越多的在未来的桥梁设计中使用。63.1.5.2预应力技术在当代中国，预应力技术主要包括体内预应力和体外预应力，这两种预应力方法在中国已经广泛使用超过40年。不仅全部预应力或者部分预应力桥梁在中国的到快速发展与建造，而且富有弹性的预应力梁和双预应力大梁已经在城市或者其地区的高架桥和单独建筑结构物建设中的到广泛应用。高强抗拉性能和低松弛性能的钢绞线、锚固能力可靠的锚固工具例如OVM锚固系统、以及高吨位的液压千斤顶已经广泛应用于许多桥梁建设中，其中就包括连续梁桥、T型梁桥、斜拉桥、悬索桥的建设过程中。在当代中国，预应力混凝土结构物的设计与建造过程是十分常见的设计选择方案。体外预应力锚固索具其中就包括无粘结预应力钢筋，这种具有特殊性能的新型钢筋已经在新型结构桥梁和许多旧桥加固中得到广泛应用。当代中国桥梁设计过程中，一些体外预应力的大跨度桥梁已经或者正在建设之中。63.1.5.3混凝土梁和钢梁的预制构件技术74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计在当代中国绝大多数的简支梁桥都采用装配式设计与施工方法来建造，并且这种装配式方法使得工厂化加工预制构件成为桥梁设计与施工过程中的备用选择。当设计的桥梁的跨径小于22m时，先张或者预应力施工的空腹混凝土梁常常是最佳方案，并且高强度和低松弛的钢绞线常常被选作该种桥梁的预应力施加结构。当设计的桥梁跨径超过25m时，这是通常会选用预应力T型梁桥，在这种体系桥梁体系中，钢绞线的布置形状一般为曲线形，近似于二次抛物线，这样可以保证个截面的强度都能满足设计要求。在一些桥梁、城市高架桥和预制场建设和生产过程中，蒸汽养护通常是用来增强混凝土的早期强度和快速提高构件的工作效率。一般情况下，预制梁构件的质量和长度都是有限制的，构件的长度不应超过50m，而且构件的质量不应超过1200kN，以便于预制构件的运输和工地上构件的安装。分段式拼装梁桥通常采用悬臂拼装方法来施工建造，或者采用其他的灌浆拼装施工工艺。然而，在中国仅有一部分分段式混凝梁桥采用的是悬臂灌浆拼装法来建造的。我们在建造施工中，通常会对那些预应力钢绞线在波纹管和外部锚固端等易造成钢筋锈蚀的区域进行灌浆封锚，从而降低这些潜在危险区域的钢绞线的锈蚀造成预应力混凝土梁的使用寿命减少的风险。对于高强度且抗锈蚀的外部预应力锚固索具或者钢绞线(束)，在当代中国桥梁的建设中特别后张法分段式拼装梁桥施工中仍然没有得到广泛的应用。在中国，复杂的铆接技术已经逐渐被焊接技术和高强度螺栓连接所代替。复杂的焊接构件和粱体预制构件已经被广泛应用于现代城市高架桥的设计与施工过程中，与此同时单独结构和斜拉桥的设计与施工中野开始使用焊接或螺栓连接的施工工艺。在船舶制造业中得到广泛应用的生产技术，例如电脑生产和精确的控制方法，已经开始引进到桥梁的设计与施工建造过程中来。63.1.5.4缆索制造工艺大约10到20年前，在中国的斜拉桥的缆索的制造与生产主要集中在建设桥梁的桥址处，并且一般情况下每根缆索由5mm或者7mm相互平行的镀锌钢丝相互交叉缠绕而成。在桥梁的施工建造过程中，这些缆索通常会在外面套上PE套管，并在套管与钢筋之间灌注混凝土，以保证其材料的耐久性，或者采用表面喷涂防腐蚀的特种油漆，并且用三层玻璃纤维布缠绕其表面，每层玻璃纤维布之间涂满环氧树脂。在最近的十几年里，大量的斜拉桥得以建设并且随之带来的是缆索生产工艺的快速发展与前进。正是由于1988年上海黄埔大桥的建设，第一个主要机械化生产长度较大的螺纹平行刚缆索并附带热压成型的PE或PU复合管的工厂的已建立。从第一个现代化刚缆厂的建立开始，缆索的质量已经得到了很大的提升，并不断向前发展，特别是在抗腐蚀的缆索方面的生产工艺更是发展迅速。现如今，刚缆索工作的最大容许拉力已经超过10,000kN，并且高质量的锚杆的生产工艺也的到了极大的提高。在近些年的发展过程中，平行螺旋缠绕而成的缆索且工厂检验其产品最大工作应力超过10,000kN的缆索已经在斜拉桥的建造施工中得到了频繁的应用。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计与此同时，随着钢缆索的生产工艺的不断改善，汕头虎门大桥的主跨悬索桥得以在中国建造成功。平行的钢绞线中包含着127根直径5.2mm的镀锌钢丝线，并且每根长度都超过1600m。在生产缆索的过程中，一根钢丝线的产品质量残次区只可为全长的1∕36000。在当代中国，江阴长江大桥已经成为跨径最大的桥梁，其跨径接近1400m，这座高规模的桥梁目前在中国将要建造完成。与此同时，江阴长江大桥的主缆索同样采用提前预制法来施工建造。63.1.5.5大孔径桩的建造工艺在当代中国，钻孔灌注桩经常用于大型或特大型桥梁建设中。当桥梁选址处的路面路基为干涸土层或者地表下的岩层非常接近地表或者河底河床，这时我们施工时就不得不将桩建在岩层上，这样的钻孔灌注桩称为端承桩，桩的承载力主要来源于下层的岩基或岩盖。在中国，一般情况下，端承桩的直径大约为0.8m至2.5m之间。在桥梁的建设施工过程中，大孔径钻孔灌注桩常常用于替代小口径桩群，这样桥梁的基础工程的建造时间就会相应减少，从而加快桥梁的建设过程。通常来说，这种大孔径钻孔灌注桩的直径为2.5m至7m之间，这种桩形成之初是中空的，并且有三部分构成。大孔径钻孔灌注桩第一部分区域里是双壁钢筋混凝土结构物构成的冲击管，这个冲击管主要作用是将桩打进风化层岩层，从而使双壁钢筋混凝土冲击管作为围堰结构。第二区域为中空的端承式混凝土钻孔桩，这部分桩体的直径要比上一区域的钢筋混凝土冲击管围堰的直径要小，并且桥梁的墩身与该区域的桩的顶部通过钢筋笼相连。最下面一个区域，其桩的直径更小或者与二区的直径相近你，这部分桩通常会钻到岩层上，并将岩层作为持力层。正式由于钻孔灌注桩的这种构造，从而使桥梁的基础工程建设变得更加容易，并且这种施工工艺大大降低了基础工程中的混凝土和钢材的消耗量。63.1.5.6先进的桥梁施工工艺在中国，随着交通的运输的不断发展，越来越多的大型以及特大型桥梁已经建造成功，并且新的桥梁施工工艺也在不断向前发展。连续型曲线梁桥已经使用逐段悬臂施工方法建造成功，并且采用悬臂灌注施工工艺建造每个梁段，其周期大约为5到6天。对于斜拉桥来说，它的部分构件粱体是由预制构件拼装而成的，整体焊接的钢梁和预制钢筋混凝土上承式路面，一般采用悬臂拼装的施工工艺来建造，例如，跨径为602m的上海杨浦大桥，修建于1993年，采用的即为悬臂拼装施工工艺。对于预应力钢筋混凝土斜拉桥来说，桥梁的每一部分斜拉索构件和粱体的定线和定位都可以通过计算机控制来使之达到最佳状态。在当代中国的桥梁建造过程的前几年中，大跨度悬索桥的施工建造工艺也得到了极大提高，大多数近几年修建成功的悬索桥均采用了PWS(预制钢绞缆索)施工方法。74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计桥梁施工建造工艺不仅仅在连续梁桥的得到了发展，而且在钢架桥、斜拉桥、悬索桥方面也有极大的发展。在深谷或有洪流的河道中修建桥梁时，包含有预应力钢管的刚性混凝土骨架经常会被充当大跨径混凝土拱桥的拱圈承重结构。在装配硬性刚劲骨架至拱桥的中间跨径时，这是就要往其内部泵送混凝土。这时通过混凝土的这种移动模式，从而形成混凝土骨架和混凝土拱圈以及拱肋，从而使拱结构得以形成，同时钢管内的混凝土主要是用来支撑拱结构的刚劲骨架。另一种用于大跨径拱桥的施工方法是转体施工。这种方法即为：将拱结构分为两部分，并且单独在河谷或者山谷拼装相应的拱结构。然后将两部分拱结构通过吊索结构，绕着其各自的支座旋转至拱桥的设计拱轴线位置，最后开始往钢筋骨架内泵送混凝土。为了保证施工过程中的拱结构的平稳性，通常将盛有水的容器作为压重装置。桥梁施工工艺的进步不仅使得超大结构的建造成为可能，而且使得地下结构的建设也成为可能。刚性预应力混凝土空心墩内和用于深谷中的预制墩的墩身高度已经超过80m。大口径空心桩和大体积钢筋混凝土沉井以及双壁钢筋混凝土围堰已经广泛应用于深度超过50m的河流或海洋之中。选自《中国桥梁设计》2000年发表于CRC出版社74 石家庄铁道大学四方学院毕业设计附录B74