懸臂施工中橋梁滑動式掛籃設計【含CAD圖紙、說明書】

懸臂施工中橋梁滑動式掛籃設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,懸臂,施工,橋梁,滑動,掛籃,設計,cad,圖紙,說明書,仿單 中期報告 題目：橋梁滑動式掛籃設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2013年03月21日 1.設計（論文）進展狀況 1.1完成了與課題相關的英文資料的翻譯。1.2繪制了掛藍的三維裝配體以及CAD圖。圖1 掛籃軸測圖圖2 掛籃俯視視角圖圖3 整體軸測圖 1.導軌 2.后錨定系統(tǒng) 3.氣壓輪子 4.菱形架 5.前支座 6.吊桿 7.側模板 8.工作臺圖4 cad主視圖11.內(nèi)上模版 12.內(nèi)下模板 圖5 cad右視圖 9.中間梁 圖6 cad俯視圖1.3制作了掛藍的裝配動畫以及運動動畫。 1.4對裝配體個大部件的受力以及布和安裝的合理性進行了分析。圖7 三維吊桿部位局部視圖 1.4.1如圖7所示上梁上安裝了多個拉桿，拉桿來固定下邊的兩個工作臺和下模版，而上梁有安裝在菱形架的前段，所以其受的力有菱形架來承擔，菱形架將受力傳到后邊，有后錨定系統(tǒng)的錨定力度來影響了上梁的吊拉穩(wěn)定性。 圖8 三維吊桿伸出板局部視圖 1.4.2 如圖8所示上梁前段安裝的長伸出板承擔著拉緊固定下邊兩個工作臺前段的作用，則這部分的鋼材選擇，熱處理，尺寸大小，變形量等因素都會影響到動作臺的穩(wěn)定及其安全使用性能。圖9 三維側模板固定板局部視圖 1.4.3 如圖9所示承擔側模板重量的長條班的鋼材選型，熱處理，以及尺寸會影響到側模板的安裝和固定，而本身側模板的選材也會影響到橋墩建筑的成型。 圖10 三維菱形架連接處局部視圖 1.4.4 如圖10所示菱形架的安裝定位靠的是銷子，這樣定位安裝準確且安裝拆卸方便。 圖11 三維中間橫梁結構局部視圖1.4.5 如圖所示中間梁采用螺釘連接更易組裝拆卸。 圖12 三維菱形架焊接板局部視圖 1.4.6 如圖12所示菱形架上安裝了固定連接板這樣可以使得兩邊的菱形架更好的協(xié)調同步運動行走。 圖13 三維液壓輪子結構視圖 1.4.7 如圖13所示在菱形架上設計安裝了液壓行走輪子，這相比以前的千斤頂推進系統(tǒng)要更為方便簡單快捷。 圖14 三維工作臺局部視圖 1.4.8 如圖14所示下工作平臺和上工作平臺和里的位置差錯架設了人梯是的工人在兩個平臺之間的互相工作更方便安全。圖15 前支座零件圖及其三維視圖 1.4.9 如圖15為前支座，作用在于固定菱形架，使得菱形架和軌道能水平接觸且安裝良好。其結構的大小合理性，材料的性能都影響到菱形架的安裝與三者之間的配合。 圖16 三維后錨定體統(tǒng)局部視圖 1.4.10 如圖16所示為后錨定系統(tǒng)有后鉚釘鋼棒，楔塊，螺母錨定壓板組成，摸頂?shù)牧Φ拇笮Q定了整體的穩(wěn)定性，楔塊是為了使得下螺母能更好的受力擰緊固定的。2.存在問題及解決措施 在本次設計階段內(nèi)，我深刻的體會到自己所儲備的知識的不足，以及所查閱資料的缺乏和片面性。在材料的認識上不夠，在材料的熱處理上認識不夠，在三維制作過程中由于零件圖紙尺寸的不全使得畫好后安裝不協(xié)調問題，以及安裝前視角為調整好導致的出圖水平度不好。為解決這些問題我也應該加強自己對相關知識的學習，努力使自己所設計出來的實物更具備可行性和實用性。同時，也應該加強自己與老師、與同學之間的溝通，使自己的設計在互相印證中得到提高和完善，加深自己對本次設計的理解，在深入學習軟件的相關使用方法調整自己的三維圖和二維圖。 最后，我相信自己可以保持積極樂觀的態(tài)度去繼續(xù)接下來的設計過程。在老師的悉心教導下，能夠快速、有效的完成所有設計流程，并最終順利結束本次畢業(yè)設計。3.后期工作安排3.1修改裝配圖和零件圖以及動畫。 第十周3.2完成相關計算。 第十一周3.3編寫論文。 第十二到十三周3.4將論文、圖紙交老師查閱在此修改。 第十四周 3.5準備終期答辯。 第十五周指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 開題報告 題目：橋梁滑動式掛籃設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 1. 題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況本題目來自工程實際，以現(xiàn)有的橋梁掛籃為模型進行技術改進，設計過程中掛籃的可靠性和安全性作為重點考慮的方面。本設計內(nèi)容具有很高的實用價值，涉及到機械、力學和液壓設計方面的知識，通過本畢業(yè)設計，能夠將大學中學到的機械、力學和液壓設計方面的知識很好的用到實際工程中，培養(yǎng)實際工程設計的技能1。國內(nèi)外技術發(fā)展，懸臂澆筑法施工（橋梁滑動式掛籃）從20世紀60年代由前西德首先使用以來，發(fā)展至今，已成為建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段2。日本預應力混凝土工業(yè)協(xié)會關于預府力混凝土長大橋梁的調查研究報告指出，1972年后建造的跨徑大于100m以上的橋梁近200座，其中懸臂法施工的橋梁占87以上，而采用懸臂澆筑法施工占80左右3,4。掛籃作為懸臂澆筑施工的主要設備已有多種類型，有些國家如日本、法國等已有定型的系列化產(chǎn)品5。我國從80年代開始使用這種技術以來，也已取得了巨大的成就6。縱觀國內(nèi)外，掛籃施工的優(yōu)秀實例有許多。最近幾年我國在懸臂掛籃施工中的發(fā)展也非?？?。我國的掛籃設計及制作已全部適應懸臂施工向高強、輕型、大跨發(fā)展的需要，從PC連續(xù)梁或剛構的懸臂施工掛籃最初是平行桁架式，后來，逐漸發(fā)展為多樣化，結構越來越輕型，受力越來越合理，施工越來越方便,應用也越來越廣泛8。2. 本設計的主要內(nèi)容橋梁掛籃施工（如圖1，圖2，圖3所示）技術是一項比較復雜的技術，重點在于掛籃的設計和安全性9，本設計針對特高橋和一些有特殊要求的現(xiàn)澆橋梁設計掛籃，主要內(nèi)容有根據(jù)橋梁尺寸設計掛籃，并對掛籃進行結構、強度計算、液壓系統(tǒng)設計、利用相關軟件模擬掛籃制作，掛籃裝配動畫及工作原理動畫。 圖1 懸臂掛籃施工圖 圖2 懸臂掛籃模板拼接圖 圖3 懸臂掛籃施工側面圖3. 設計方案懸臂掛籃澆筑法施工（橋梁滑動掛籃施工法）是目前修建大中型跨度橋梁的一種比較有效的施工手段，其施工方法一般為將梁每2m至5m分成一個節(jié)段，以掛籃為施工機具進行懸臂對稱澆筑施工10。掛籃是一個能夠相對獨立的可以自由行走移動的承重結構，掛籃懸掛在已經(jīng)張拉施工完畢的前端梁段上，在掛籃上進行下一梁段的模板安裝、鋼筋綁扎、夯澆筑、預應力張拉、壓漿等作業(yè)11。當完成本節(jié)梁段施工后，解除掛籃的約束，掛籃對稱向前移動至下一個梁段，進行下個梁段施工，如此循環(huán)施工，直到完成全部懸臂梁段施工。懸臂掛籃施工方法不受交通、通航、流水、深谷等影響，是大跨度橋梁跨越河流、山谷、交通繁忙線路的最佳方法12。目前國內(nèi)外采用的掛籃結構形式主要有以下幾種。3.1 平衡桁架式掛籃（見圖4），平衡桁架式掛籃的上部承重結構一般為等高度的桁架梁，桁架梁在已澆筑梁頂面用壓重后者錨固或者二者共用的方式來解決傾覆穩(wěn)定問題，桁架本身為受彎結構13。 圖4 平衡桁架式掛籃結構圖優(yōu)點：平行桁架式掛籃的尾部一般設有一平衡重（可用混凝土塊制作），其作用是防止掛籃在行走時因前重后輕，失穩(wěn)導致傾覆。該掛籃的優(yōu)點是結構簡單，可以充分利用常備式萬能桿件、軍用梁或貝雷梁制作掛籃的受力主桁架，可減少一次性投入。缺點：是掛籃自重大，工作系數(shù)（掛籃自重/梁體分段最大重量）較大，一般在1.0以上，對梁體在施工階段的荷載承受能力要求較高；掛籃本身承受荷載能力有限，施工節(jié)段不能太重；懸灌時撓度變形也比較大，近年已很少見應用。3.2 菱形掛籃（見圖5），菱形桁架為菱形掛籃的主要承重結構，菱形桁架前端伸出作為掛籃底模的懸掛平臺，后端錨固在箱梁頂板上，無平衡壓重，結構簡單、受力明確，是近年來常用的掛籃形式。圖5 菱形掛籃結構圖優(yōu)點：菱形掛籃外形美觀，結構簡單，桿件受力明確，計算簡便。作業(yè)面開闊，便于構造鋼筋分片吊裝，混凝土運輸車可直接從兩片桁架中間通過，運至施工的梁段；能加快梁段施工速度14,15。梁段循環(huán)周期平均為6至8天，是雙線鐵路橋梁懸灌法施工較短的循環(huán)周期。利用桁梁前后支座，使桁架在軌道上走行，無需平衡重，操作方便，移動靈活、平穩(wěn)16。外模、底模隨桁架一次到位，縮短了掛籃移動時間，移動一次只須2至4小時。 掛籃自重較輕。桁架縱向安裝尺寸，只要有12m梁段長度即可安裝兩套掛籃，起步時不需要兩套掛籃聯(lián)體，拼裝速度快，一套掛籃2至3天即可拼裝就位。掛籃所用材料均為常用材料，加工制造簡單。掛籃剛度大，變形小。適用范圍廣，適合于鐵路單、雙線箱型連續(xù)梁懸灌施工，桁間聯(lián)結系稍加改動也可用于公路橋的懸灌施工。缺點：其鉚釘孔預留位置較多，且預留孔要求位置精度高。 3.3 三角型掛籃（見圖6），三角形掛籃與菱形掛籃主要區(qū)別為主桁架結構形式不同，其承重結構為三角型，亦是后端錨固、前端懸掛，也屬近年來常用結構形式17。圖6 三角型掛籃結構圖 優(yōu)點：三角形掛籃與菱形掛籃相比，降低了前橫梁高度，即掛籃重心位置大大降低，從而提高了掛籃走行時的穩(wěn)定性。結構簡單，拆裝方便，重量較輕。設計中三角形掛籃主桁架和主要結構體系采用鋼板和型鋼焊制的箱形結構，單件重量較輕，主桁架桿件間采用法蘭結構用高強螺栓連接，易于搬運和拆裝。該三角形掛籃平衡重系統(tǒng)利用已成形梁段豎向預應力鋼筋作為后錨點，取消了平衡重的壓重結構。掛籃走行采用液壓走行系統(tǒng)，由導梁、走行輪、反扣輪、走行油缸組成，該系統(tǒng)具有掛籃就位準確、走行速度快、安全可靠等特點。該掛籃通用性強，稍做改裝即可用于其它幅寬和梁高的橋上缺點：鉚釘孔多，預留鉚釘孔位置精度要求高，不適用于過長的橋梁施工3.4 斜拉式掛籃（見圖7），在力學結構受力上與以上掛籃結構形式有較大不同，其上部采用斜拉體系代替了桁架式受力結構，而斜拉所引起的水平分力則通過上下的水平制動裝置來平衡，后端仍然采用錨固的方法來解決掛籃的傾覆穩(wěn)定18 圖7 斜拉式掛籃結構圖優(yōu)點：自重輕、結構簡單、受力明確、堅固穩(wěn)定、變形小、前移和拆裝方便、具有較強的可重復利用性。 缺點：安裝定位受力計算較為嚴格。綜上，通過這幾種掛籃結構形式優(yōu)缺點的比較，本設計擬采用菱形掛籃結構形式，該種結構適用范圍廣，適合于鐵路單、雙線箱型連續(xù)梁懸灌施工，桁間聯(lián)結系稍加改動也可用于公路橋的懸灌施工。菱形掛籃結構形式目前正逐漸得到普及，具有廣闊的應用前景。4.本課程研究的重點和難點 目標在于對菱形掛籃結構設計與改進，注重于掛籃結構組成設計，前吊掛系統(tǒng)液壓設計，安裝施工安全性設計及安全系數(shù)計算和受力分析計算，三維模型裝配動畫，工作原理三維模型動畫展示。5.前期已開展工作、 5.1查閱了大量相關專業(yè)資料為設計做好準備； 5.2熟看老師給的視頻和圖紙并完善圖紙結構； 5.3完成菱形掛籃二維圖初稿繪制、文獻綜述開題報告； 5.4進行掛籃結構的分析，擬訂一套結構方案。6.完成本課題的工作方案及進度計劃第1-2周：收集參考文獻、閱讀參考文獻、并進行英文翻譯、寫出開題報告； 第3-8周：掛籃的施工工藝論證及選擇、對所確定的掛藍方案設計計算；第8-10周：掛籃的建模計算及檢算；第10-14周：繪圖、三維繪制、動畫制作、論文撰寫；第15-16周：論文修改、整理、答辯。五、指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 六、所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻1 王序森，唐寰澄.橋梁工程M.中國鐵道出版社.1995.12.2 雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計M.人民交通出版社.2000.05.3 陳偉，李明.橋梁施工臨時結構設計M.中國鐵道出版社.2002.4 黃繩武.橋梁施工及組織管理M.人民交通出版社.1993.03.5 雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計M.人民交通出版社.2000.05 .6 李慶宇，張佳.機械制造裝備設計M.北京:機械工業(yè)出版社.2003.8.7 李明. 橋梁懸臂施工M.第五版，北京：中國計量出版社.2007.6.8 朱征.機械工程材料M.國防工業(yè)出版社 第二版. 2011.5.9 曹玉平，閻祥安.液壓傳動與控制M.天津-天津大學出版社.2003.8.10 劉玉彬.結構力學M.北京-科學出版社.2004 ISBN 7-03-013575-X.11 郁龍貴，喬世民.機械制造基礎M北京-清華大學出版社.2009.12 陳偉，李明.橋梁施工臨時結構設計M.北京:中國鐵道出版.2002:85-119. 13 雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計M.北京:人民教育出版社.2000.14 MSTroitskyTheory and Design of Cablestayed BridgeCrosby LockwoodStaples10don，197715 FlemingNonlinear Static Analysis of Cablestayed Bridge StructureInterJCompu-terStructures，1979，VoLlO16 GB50017-2003.鋼結構設計規(guī)范S.17 公路橋涵結構及木結構設計規(guī)范S.JTJ025-86.18 公路橋涵施工技術規(guī)范S.JTJ041-2000. 橋梁滑動式掛籃設計摘 要懸臂施工在大跨度及其他方法難以實施的環(huán)境中是經(jīng)常采用的施工的方法，其中以掛籃為臨時結構的懸臂施工技術是重要技術之一。本課題以實際工程為資料，進行優(yōu)化的菱形掛籃設計。本論文對懸臂施工技術進行簡要說明，并對各種類型掛籃進行比較說明以此選出方案菱形掛籃，然后根據(jù)菱形掛籃設計資料和分析理論進行菱形掛籃的設計和檢算。主要內(nèi)容包括菱形掛籃的模板系統(tǒng)、主桁系統(tǒng)、吊帶和錨固系統(tǒng)及走形系統(tǒng)的強度、剛度和安全穩(wěn)定進行設計和檢算。其中利用midas有限元軟件進行分部建模設計計算和部分進行手算與之復核，應用計算機輔助軟件cad進行整套圖紙繪制。關鍵詞：懸臂施工；菱形掛籃；設計與計算IBridgeslidingWagonDesignAbstractThe bracket construction in the great span and other methods implement with difficulty in the environment is the construction method which uses frequently, take hangs the basket as the temporary structure bracket construction technique is one of important technical. This topic take the actual project as a material, carries on optimized the diamond to hang the basket design. This word carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to select the plan diamond by this to hang the basket, then hangs the basket design information and the analysis theory according to the diamond carries on the diamond to hang baskets design and to examine calculated. The primary coverage hangs baskets template system, the main spar system, the suspenders and the anchor system including the diamond and loses shape systems intensity, the rigidity and safe carries on the design stably and examines calculated. And carries on the branch modelling design calculation and the part using the midas finite element software enters the expert to calculate that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad. Keywords: the bracket construction ；diamond hangs the basket ；design and computatioII主要符號表K 安全系數(shù) E 材料彈性模量 安全系數(shù) p 比例極限E拉伸彈性模量 -0. 2 壓縮屈服強度b 抗拉強度 -1 疲勞極限N疲勞強度 電導率 III目 錄1 緒論11.1橋梁掛籃施工的國內(nèi)外研究情況11.2橋梁掛籃施工種類與特點31.2.1掛籃分類及組成31.2.2掛籃結構的主要特點61.3橋梁掛籃的施工工法及設計安裝注意事項71.3.1掛籃的主要組成71.3.2掛籃設計安裝注意事項81.4論文的提出與本文的組織91.4.1論文的提出及其本人所做的主要工作91.4.2本設計所選的方案及其說明91.4.3論文主要內(nèi)容102 掛籃設計資料與計算原理及內(nèi)容112.1菱形掛籃的設計資料112.2掛籃的結構設計原理和檢算內(nèi)容112.2.1結構設計112.2.2結構檢算123 MIDAS軟件簡介144 掛籃模板系統(tǒng)設計與計算174.1底模系統(tǒng)174.1.1荷載分析174.1.2底模設計與檢算174.2側模系統(tǒng)設計與檢算254.2.1下部側模設計與檢算254.2.2上部側模設計與檢算324.3內(nèi)模系統(tǒng)設計與檢算324.3.1內(nèi)豎向模板設計與檢算324.3.2內(nèi)膜頂模設計與檢算334.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示34IV4.4分配梁設計與檢算354.4.1分配梁截面選擇354.4.2分配梁建模與檢算35第5章 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設計與計算385.1掛籃主桁結構基本尺寸擬定385.1.1擬定主桁的基本尺寸385.1.2擬定主桁的截面尺寸385.1.3簡化計算模型385.1.4單片主桁節(jié)點和桿件385.2主桁前橫梁設計與檢算395.2.1前橫梁尺寸和截面擬定395.2.2前橫梁的建模計算395.3主桁檢算（手算）415.3.1主桁模型的受力簡化415.3.2計算各桿件長度415.3.3計算單片的主桁桿件內(nèi)力415.3.4主桁的各桿件檢算425.4主桁建模檢算445.4.1主桁的建模445.4.2建模求內(nèi)力和變形以及應力446 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設計466.1錨固系統(tǒng)466.1.1主桁后錨466.1.2其他錨固466.2懸吊系統(tǒng)467 S OLIDWORKS建模展示478 總結49參考文獻50致 謝51畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明52畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明53附錄54 橋梁滑動式掛籃設計摘 要懸臂施工在大跨度及其他方法難以實施的環(huán)境中是經(jīng)常采用的施工的方法，其中以掛籃為臨時結構的懸臂施工技術是重要技術之一。本課題以實際工程為資料，進行優(yōu)化的菱形掛籃設計。本論文對懸臂施工技術進行簡要說明，并對各種類型掛籃進行比較說明以此選出方案菱形掛籃，然后根據(jù)菱形掛籃設計資料和分析理論進行菱形掛籃的設計和檢算。主要內(nèi)容包括菱形掛籃的模板系統(tǒng)、主桁系統(tǒng)、吊帶和錨固系統(tǒng)及走形系統(tǒng)的強度、剛度和安全穩(wěn)定進行設計和檢算。其中利用midas有限元軟件進行分部建模設計計算和部分進行手算與之復核，應用計算機輔助軟件cad進行整套圖紙繪制。關鍵詞：懸臂施工；菱形掛籃；設計與計算IBridgeslidingWagonDesignAbstractThe bracket construction in the great span and other methods implement with difficulty in the environment is the construction method which uses frequently, take hangs the basket as the temporary structure bracket construction technique is one of important technical. This topic take the actual project as a material, carries on optimized the diamond to hang the basket design. This word carries on the briefing to the bracket construction technique, and hangs the basket to each type to carry on the comparison explanation to select the plan diamond by this to hang the basket, then hangs the basket design information and the analysis theory according to the diamond carries on the diamond to hang baskets design and to examine calculated. The primary coverage hangs baskets template system, the main spar system, the suspenders and the anchor system including the diamond and loses shape systems intensity, the rigidity and safe carries on the design stably and examines calculated. And carries on the branch modelling design calculation and the part using the midas finite element software enters the expert to calculate that reexamines with it, carries on whole set blueprint plan using computer auxiliary software cad. Keywords: the bracket construction ；diamond hangs the basket ；design and computatioV主要符號表K 安全系數(shù) E 材料彈性模量 安全系數(shù) p 比例極限E拉伸彈性模量 -0. 2 壓縮屈服強度b 抗拉強度 -1 疲勞極限N疲勞強度 電導率 III目 錄1 緒論11.1橋梁掛籃施工的國內(nèi)外研究情況11.2橋梁掛籃施工種類與特點31.2.1掛籃分類及組成31.2.2掛籃結構的主要特點61.3橋梁掛籃的施工工法及設計安裝注意事項71.3.1掛籃的主要組成71.3.2掛籃設計安裝注意事項81.4論文的提出與本文的組織91.4.1論文的提出及其本人所做的主要工作91.4.2本設計所選的方案及其說明91.4.3論文主要內(nèi)容102 掛籃設計資料與計算原理及內(nèi)容112.1菱形掛籃的設計資料112.2掛籃的結構設計原理和檢算內(nèi)容112.2.1結構設計112.2.2結構檢算123 MIDAS軟件簡介144 掛籃模板系統(tǒng)設計與計算174.1底模系統(tǒng)174.1.1荷載分析174.1.2底模設計與檢算174.2側模系統(tǒng)設計與檢算254.2.1下部側模設計與檢算254.2.2上部側模設計與檢算324.3內(nèi)模系統(tǒng)設計與檢算324.3.1內(nèi)豎向模板設計與檢算324.3.2內(nèi)膜頂模設計與檢算334.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示34IV4.4分配梁設計與檢算354.4.1分配梁截面選擇354.4.2分配梁建模與檢算35第5章 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設計與計算385.1掛籃主桁結構基本尺寸擬定385.1.1擬定主桁的基本尺寸385.1.2擬定主桁的截面尺寸385.1.3簡化計算模型385.1.4單片主桁節(jié)點和桿件385.2主桁前橫梁設計與檢算395.2.1前橫梁尺寸和截面擬定395.2.2前橫梁的建模計算395.3主桁檢算（手算）415.3.1主桁模型的受力簡化415.3.2計算各桿件長度415.3.3計算單片的主桁桿件內(nèi)力415.3.4主桁的各桿件檢算425.4主桁建模檢算445.4.1主桁的建模445.4.2建模求內(nèi)力和變形以及應力446 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設計466.1錨固系統(tǒng)466.1.1主桁后錨466.1.2其他錨固466.2懸吊系統(tǒng)467 S OLIDWORKS建模展示478 總結49參考文獻50致 謝51畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明52畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明53附錄54V1 緒論1 緒論1.1橋梁掛籃施工的國內(nèi)外研究情況懸臂澆筑法施工從20世紀60年代由前西德首先使用以來，發(fā)展至今，已成為建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段1。日本預應力混凝土工業(yè)協(xié)會關于預府力混凝土長大橋梁的調查研究報告指出，1972年后建造的跨徑大于100m以上的橋梁近200座，其中懸臂法施工的橋梁占87以上，而采用懸臂澆筑法施工占80左右2,3。掛籃作為懸臂澆筑施工的主要設備已有多種類型，有些國家如日本、法國等已有定型的系列化產(chǎn)品。我國從80年代開始使用這種技術以來，也已取得了巨大的成就4。縱觀國內(nèi)外，掛籃施工的優(yōu)秀實例有許多。最近幾年我國在懸臂掛籃施工中的發(fā)展也非?？臁Ｎ覈膾旎@設計及制作已全部適應懸臂施工向高強、輕型、大跨發(fā)展的需要，從PC連續(xù)梁或剛構的懸臂施工掛籃最初是平行桁架式，后來，逐漸發(fā)展為多樣化，結構越來越輕型，受力越來越合理，施工越來越方便,應用也越來越廣泛5,6。現(xiàn)將我國掛籃應用的部分實例和技術指標列于附錄表1.1。1.2橋梁掛籃施工種類與特點1.2.1掛籃分類及組成目前，掛籃的型式很多，構造上亦有差異，其常見分類方法有：按掛籃使用材料分類：有萬能桿件、軍用梁、貝雷梁等制式桿件組拼和型鋼加工制成兩種7；按主要承重結構形式分類：桁架式(包括平弦無平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、拉式(包括三角斜拉式和預應力斜拉式)、鋼板梁式及牽索式四種8,9；按受力原理分類：垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種；按其抗傾覆平橫方式分類：壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種；按其走行方法分類：一次走行到位和兩次走行到位兩種；按其移動方式分類：滾動式、滑動式和組合式三種。掛籃通常都有以下幾個組成部分：承重結構、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、走行系統(tǒng)和工作平臺。承重結構是掛籃的主要受力構件，它承受施工設備和新澆筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過支點和錨固裝置將荷裁傳到已施工完成2畢業(yè)設計（論文）的梁身上10。掛籃的走行系統(tǒng)可用軌道或四氟乙烯滑板，牽引動力一般用電動卷揚機，它包括前牽引裝置和尾索保護裝置。為保證澆筑混凝土時掛籃有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設置后錨固，一般通過埋在梁肋內(nèi)的豎向預應力筋實現(xiàn)，當后錨能力不夠時也可采用尾部壓重等措施。掛籃的主要功能是支撐模板，承受新澆混凝土重量，由工作平臺提供張擰、灌漿的場地，調整標高。因此掛籃不僅要求有足夠的強度保證，還要有足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，移動靈活，便于調整標高等11,12。圖 1.2菱形式掛籃圖 1.1三角式掛籃幾種主要常用掛籃的結構形式如圖1.1至1.4示。53畢業(yè)設計（論文）圖 1.3拱形掛籃圖1.4斜拉式掛籃1.2.2掛籃結構的主要特點按主要承重結構形式分析掛籃結構的主要特點a. 平行桁架式掛籃。平行桁架式掛籃的上部結構外形一般為一等高度桁梁，其受力特點是：底模平臺及側模架所承重均由前后吊桿垂直傳至桁梁節(jié)點和箱梁底板上，故又稱吊籃式結構，桁架在梁頂用壓重或錨固或二者兼之來解決傾覆穩(wěn)定問題，桁架本身為受彎結構13。b. 平弦無平衡重掛籃。平弦無平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎上，取消壓重，在主桁上部增設前后上橫桁，根據(jù)需要，其可沿主桁縱向滑移，并在主桁橫移時吊住底模平臺及側模支架14。由于掛籃底部荷重作用在主桁架上的力臂減小，大大減小了傾覆力矩，故不需平衡壓重其主桁后端則通過梁體豎向預應力筋錨固于主梁項板上。c. 菱形掛籃。菱形掛籃可以認為是在平行桁架式技籃的基礎上簡化而來，其上部結構為菱形，前部伸出兩伸臂小粱，作為掛籃底模平臺和側模前移的滑道，其菱形結構后端錨固于箱梁底板上，無平衡壓重，而且結構簡單，故自重大大減輕，是近年來常用的掛籃形式。d. 三角形掛籃。三角形掛籃也是在平行桁架式掛籃的基礎上簡化而來，它與菱形技籃均屬于垂直吊桿式，主要區(qū)別在于主桁架的形狀，其承重結構為三角形，其它組成類似于菱形掛籃，屬于全錨式掛籃，自重輕。e. 弓弦式拄籃。弓弦式桁架(又稱曲核桁架式)掛籃主格外形似弓形，故也可認是從平行桁架式掛籃演變而來，除具有桁高隨彎矩大小變化外，還可在安裝對施加預應力以消除非彈性變形 故也可取消平衡重，所以船重量較輕；f. 滑動斜拉式掛籃?；瑒有崩綊旎@在力學體系方面有較大的突破，其上部采用斜拉體系代替梁式結構的受力，而由此引起的水平分力，通過上下限位裝置(或稱水平制動裝置)承受主梁的縱向傾覆穩(wěn)定由后端錨固壓力維持。其底模平臺后端仍吊掛或錨固于箱梁底板之上。g. 預應力斜拉式掛籃。預應力斜拉式掛籃的最大特點是利用梁體內(nèi)腹板的預應力筋拉住模板從而使得掛籃結構簡化，重量變輕。h. 三角型組合梁掛籃。三角型組合梁掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎之上，將受彎桁架改為三角行組合梁結構。由于其斜拉桿的拉力作用，大大降低了主梁的彎矩。從而使主梁能采用單構件實體型期。由于掛籃部結構輕盈除尾部錨固外。還需較大配重。其底模平臺及側模支架等的承重傳力與平行桁架式掛籃基本相同。i. 自承式掛籃。自承式掛籃分為兩種，一種是模板支承在整體桁架上，桁架用銷子和預應力筋掛在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土時主梁和走行桁架移至一邊，掛籃前行時再按上。吊著空載的模板系統(tǒng)前移。另一種是將側模制成能承受巨大壓力的剛性模板，通過梁上的水平及豎向預應力筋拉住模板來承受混凝土重，走行方法與前者相同，由臨時吊車懸吊著模板系統(tǒng)前移到下一梁段。這種方法對跨度不很大的等高度箱梁較為適宜。j. 牽索式掛籃。在斜拉橋的施工中，利用斜拉主索牽掛掛籃，其承重結構不再支承在己灌筑梁段頂面，而是懸掛于己成梁段的下面，通過牽索系統(tǒng)將掛籃前端的垂直荷載直接傳到斜拉橋的主塔上，這是它的最大特點。1.3橋梁掛籃的施工工法及設計安裝注意事項1.3.1掛籃的主要組成a. 懸吊系統(tǒng),其作用是將底模板、張拉平臺的自重及其上的荷載傳遞到主桁架。通常是以鉆有銷孔的鋼帶或兩端有螺紋的圓鋼組成，張拉平臺的懸吊系統(tǒng)可用鋼吊帶、鋼絲繩、鏈條等組成15,16。b. 錨固系統(tǒng),為防止掛籃的前移和澆注混凝土時的傾覆失穩(wěn)，并確保施工過程的安全。錨固系統(tǒng)的設置至關重要。故應驗算掛籃的傾覆穩(wěn)定性，其穩(wěn)定系數(shù)不應小于2。c. 行走系統(tǒng),掛籃走行系統(tǒng)分為桁架走行系統(tǒng)、底模、外模走行系統(tǒng)以及內(nèi)模走型系統(tǒng)。掛籃的整體縱移可采用滾移或滑移等方式，其動力可用電動絞車或油壓系統(tǒng)牽引移位，也可通過手動葫蘆人工牽引就位。d. 張拉平臺,張拉工作平臺設在掛籃的主桁架前端，用于張拉縱向預應力鋼筋、管道壓漿等。操作時可用手動葫蘆調整其高度。模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由外側模、內(nèi)模和底模幾部分組成。外側模一般采用整體鋼制大模板，當梁高變化較大時，可沿梁高分為3塊左右，以隨梁高變化拆裝調整。內(nèi)模一般通過模架放置在內(nèi)模走行梁上，走行梁前端吊在桁架橫梁上，后端吊在已澆梁段頂板的預留孔上。底模有底模架、底橫梁和模板組成，通過底橫梁的前后吊帶懸掛在掛籃主桁的前吊點和已澆梁段上，隨主桁一起前移17。1.3.2掛籃設計安裝注意事項 a. 掛籃設備應系列化、規(guī)格化,掛籃作為PC連續(xù)梁(或則構)懸管理筑的一種常用設備，應用已很普遍；而日前國內(nèi)的并籃種類雖不少，但適應不同跨度和梁寬的系列化、規(guī)格化產(chǎn)品尚不多見，多數(shù)施工單位都是對不同跨度和梁貿(mào)使用一種掛籃僅對其某些桿件的市置作些調整，往往會田大馬拉小車影響作仆效率c產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因除產(chǎn)品開發(fā)滯后外，還有擰籃在具體一個施工單位的利用率問題，為此建議成立掛籃系列產(chǎn)品租賃公司，以便解決產(chǎn)品系列化、規(guī)格化和利用率的矛盾。此外，掛籃設計還應考慮RJ梁懸灌段灌筑的連續(xù)性，附設一些保證全天候作業(yè)的設施，供施工單位根據(jù)不同的需要選用18。b. 掛籃制作的工廠化,由于掛籃作業(yè)的安全性要求較高，一般來說，除一些可利用的常備式桿件外，掛籃的主要受力部件特別是一些需作特殊處理的桿件，宜由具有一定資質的廠家加工制作，并需作嚴格的檢測，以絕對保證高空作業(yè)的安全。c. 掛籃施工作業(yè)的標準化和規(guī)范化,目前，我國橋梁施工規(guī)范對掛籃的作業(yè)做了一些規(guī)定，但尚不夠充分和完善；而國內(nèi)出現(xiàn)的幾起掛籃施工事故大多由于操作不當所致，建議在修訂橋梁施工規(guī)范時對主要擰籃的操作要求予以進一步的補充和明確。d. 掛籃設計形式的新動向(1) 針對一般掛籃梁上結構占用懸灌作業(yè)場地的矛盾，國外有人設想將掛籃用箱梁的縱向預府力筋預張拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁頂設專門為滑移掛籃而用的結構，待完成滑移作業(yè)后將這部分結構后移，騰出作業(yè)場地。對此有必要作進一步的探討與研究(2) 針對彎梁橋，國內(nèi)有關單位已研制出一種斜拉組合式掛籃，這種彎梁施工用掛籃既能縱向走形，又可橫向轉動，其組合位移便形成了沿橋梁的曲線走形。掛籃前移時，是用錨固于梁頂?shù)纳蠙M梁維持大梁穩(wěn)定的，掛籃轉動是靠頂推掛籃后端實現(xiàn)的。這種掛籃的出現(xiàn)，為彎橋的懸灌開辟了一條新的路徑。1.4論文的提出與本文的組織1.4.1論文的提出及其本人所做的主要工作本題目來自工程實際，以現(xiàn)有的橋梁掛籃為模型進行技術改進，設計過程中掛籃的可靠性和安全性作為重點考慮的方面。本設計內(nèi)容具有很高的實用價值，涉及到機械、力學和液壓設計方面的知識，學生通過本畢業(yè)設計，能夠將大學中學到的機械、力學和液壓設計方面的知識很好的用到實際工程中，培養(yǎng)學生進行實際工程設計的技能。橋梁掛籃施工技術是一項比較復雜的技術，重點在于掛籃的設計和安全性，本設計針對特高橋和一些有特殊要求的現(xiàn)澆橋梁設計掛籃，主要內(nèi)容有根據(jù)橋梁尺寸設計掛籃結構、利用相關軟件做掛籃強度計算、繪制三維張配體、繪制二維零件圖、繪制三維零件圖、制作三維裝備及其工作原理動畫、撰寫論文。1.4.2本設計所選的方案及其說明結合對比前邊提到的方案本課題選擇菱形掛籃方案進行設計計算。圖 1.7菱形掛籃施工圖菱形桁架為菱形掛籃的主要承重結構，菱形桁架前端伸出作為掛籃底模的懸掛平臺，后端錨固在箱梁頂板上，無平衡壓重，結構簡單、受力明確，是近年來常用的掛籃形式19。優(yōu)點：菱形掛籃外形美觀，結構簡單，桿件受力明確，計算簡便。作業(yè)面開闊，便于構造鋼筋分片吊裝，混凝土運輸車可直接從兩片桁架中間通過，運至施工的梁段；能加快梁段施工速度20。梁段循環(huán)周期平均為6至8天，是雙線鐵路橋梁懸灌法施工較短的循環(huán)周期。利用桁梁前后支座，使桁架在軌道上走行，無需平衡重，操作方便，移動靈活、平穩(wěn)。外模、底模隨桁架一次到位，縮短了掛籃移動時間，移動一次只須2至4小時。 掛籃自重較輕。桁架縱向安裝尺寸，只要有12m梁段長度即可安裝兩套掛籃，起步時不需要兩套掛籃聯(lián)體，拼裝速度快，一套掛籃2至3天即可拼裝就位。掛籃所用材料均為常用材料，加工制造簡單。掛籃剛度大，變形小。適用范圍廣，適合于鐵路單、雙線箱型連續(xù)梁懸灌施工，桁間聯(lián)結系稍加改動也可用于公路橋的懸灌施工21。缺點：其鉚釘孔預留位置較多，且預留孔要求位置精度高22。1.4.3論文主要內(nèi)容論文主要內(nèi)容背闊，掛籃種類介紹、掛籃安裝施工設計注意事項、菱形掛籃具體結構組成介紹、菱形掛籃各個部分受力計算檢驗。 2 掛籃設計資料與計算原理及內(nèi)容2 掛籃設計資料與計算原理及內(nèi)容2.1菱形掛籃的設計資料臨時結構的設計一般都要根據(jù)具體項目的設計資料和施工現(xiàn)場的條件來確定一種較為優(yōu)化的施工方案23。此設計為公路橋梁懸臂施工的臨時結構設計，根據(jù)設計條件選菱形掛籃作進行懸臂施工。圖紙截面資料如圖2.1所示。圖2.1橋梁截面圖根據(jù)圖紙和相關資料可知此掛籃的功能需滿足以下要求：a. 需完成施工梁段為3m、3.5m、4m；b. 需完成施工梁段的梁高為0.66m至0.35m；c. 需完成施工的橋面寬為7.15m；d. 需要有一定的施工空間，以便施工；e. 有足夠的強度，剛度和穩(wěn)定安全系數(shù)，達到相應規(guī)范要求。2.2掛籃的結構設計原理和檢算內(nèi)容2.2.1結構設計結構設計主要包括設計依據(jù)、主要技術指標和其他要求。具體如下：a. 設計依據(jù)(1) 橋梁施工圖設計文件；(2) 現(xiàn)行鋼結構設計、施工技術規(guī)范；(3) 現(xiàn)行鐵路（公路）橋涵設計、施工技術規(guī)范；(4) 現(xiàn)行鋼結構施工及驗收規(guī)范；b. 梁段細部情況(1) 掛籃的主要技術指標(2) 可灌梁段的最大重量:根據(jù)橋梁設計文件確定；(3) 可灌梁段最大長達:根據(jù)橋梁設計文件確定；(4) 梁高變化范圍:根據(jù)橋梁設計文件確定；畢業(yè)設計（論文）(5) 掛籃自重：一般最大梁重的0.350.45t；(6) 主桁最大變形:20mm；(7) 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):走行時2.0;澆注混凝土時2.0；(8) 主桁前節(jié)點離梁段端面距離0.5m；(9) 主桁桿件安全系數(shù):1.2；(10) 掛籃走行方式:分次或一次行走完成。c. 菱形掛籃設計的其他說明菱形掛籃主桁系統(tǒng)主要由菱形主桁結構，橫向聯(lián)接系和前橫聯(lián)組成。菱形主桁架一般由型鋼或鋼板焊接成箱型結構，桿端采用節(jié)點銷子連接，也可以焊接，主桁的前端點一般放置前橫梁。菱形主桁架立柱和后斜桿之間應可設置一道橫向聯(lián)接系，保證整個掛籃懸灌時柱桁架受力均勻，以及掛籃走行時的穩(wěn)定性和一致性24。2.2.2結構檢算結構檢算的內(nèi)容主要包括結構檢算依據(jù)、荷載組合和結構簡化計算圖示等。具體說明見下：a. 結構檢算的依據(jù)(1) 澆筑混凝土時的沖擊系數(shù):1.2。(2) 空載走行式的沖擊系數(shù):1.3。(3) 掛籃總重控制在設計范圍內(nèi)，允許最大變形（包括吊帶變形的總和）20mm。(4) 自錨系統(tǒng)的安全系數(shù):2.0。(5) 澆注混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):2.0。(6) 荷載組合1） 荷載組合。混凝土自重+動力沖擊荷載+掛籃自重+人群和施工機具荷載。2） 荷載組合?；炷磷灾?掛籃自重+人群和施工機具荷載（計算剛度）。3） 掛籃自重+沖擊附加荷載+風載（計算走行）。b. 掛籃檢算的結構受力簡化和傳力過程根據(jù)梁段的細部情況，梁截面可分為底板、腹板、頂板和翼板進行荷載計算，底板和腹板荷載由底模系統(tǒng)承擔，頂板荷載由內(nèi)膜系統(tǒng)承擔，翼板荷載由外膜系統(tǒng)承擔，通過前后吊桿吊帶傳遞到前上橫梁和已澆梁段上。各個部分傳遞到前上橫梁的所有荷載都傳遞到主桁架上。主桁架再通過前支點和后錨點把力傳遞到已澆梁段頂板。懸吊系統(tǒng)部分在整個掛籃受力中起到力系轉換的作用25。掛籃傳力過程示意圖如圖2.2所示。底模系統(tǒng)后吊桿前吊桿待澆梁腹板混凝土tu土待澆梁底板混凝土待澆梁段頂板混凝土待澆梁翼板混凝土內(nèi)外模系統(tǒng)主桁前橫梁后吊桿主桁系統(tǒng)已澆梁段底板前吊桿后錨點前支點已澆梁段頂板圖 2.2掛籃傳力過程示意圖掛籃結構計算可以整體建模計算，也可以分部建模計算，此設計采用分部建模計算和小部分采用手算與之進行復核。本設計除面板的檢算采用建筑施工計算手冊（第二版）（江正榮編著）上的大模板設計規(guī)范外，其他設計的檢算采用橋梁工程（中鐵二局股份有限公司2009年編著 ）的相應規(guī)范。3 midas軟件簡介 3 midas軟件簡介MIDAS/CIVIL 是基于對預應力箱梁、懸索橋、斜拉橋、結構水化熱等土木建筑分析中各種功能進行綜合分析考慮而開發(fā)的最先進的土木結構分析系統(tǒng)。 圖3.1 midas軟件界面截圖 主要功能;結構的靜力分析、結構的動力分析、結構的穩(wěn)定分析、結構的非線性分析、預應力效應分析、混凝土收縮、徐變分析、施工過程的體系轉換、活載效應分析影響線、汽車荷載、火車荷載、人群荷載等。建模分析過程: 前處理創(chuàng)建有限元模型、材料、截面定義、節(jié)點、單元建立、邊界、荷載條件定義; 求解定義分析選項和求解控制、求解 solve; 結果查看荷載組合功能、結果的圖形顯示、結果的列表顯示; 設計驗算。圖3-2 施工階段信息輸入窗口圖 3-3 預應力特性數(shù)據(jù)輸入界面圖 3-4 以軌道為實例進行分析圖圖3-5 數(shù)據(jù)分析曲線畢業(yè)設計（論文）圖 3.2特征功能窗口圖 3.3載荷分析窗口圖 3.4軌道分析圖 3.5軌道分析結果4 掛籃模板系統(tǒng)設計與計算4 掛籃模板系統(tǒng)設計與計算4.1底模系統(tǒng)4.1.1荷載分析為了方便計算，把混凝土的自重進行分塊劃分并計算相應部分荷載。分塊如圖4.1所示。（4.1）圖 4.1 箱梁荷載分布圖取單位長1m計算其相應面積均布荷載，梁段為預應力鋼筋混凝土，所以混凝土容重取,每塊荷載計算如下：（4.2）（4.3）（4.4）4.1.2底模設計與檢算a. 底模受力荷載計算（4.5）（4.6）考慮增大系數(shù)1.2，底模承受V2和V3荷載，因此底模兩邊承受的荷載較中部大，現(xiàn)分別：b. 擬定模板規(guī)格和尺寸圖4.2底模邊部模板面板示意圖采用厚度為5mm的鋼組合模板，模板加勁肋采用8#槽鋼，根據(jù)施工梁段最大長和橫向寬度，取底?？v向長為4200mm,橫向寬為6000mm根據(jù)模板大小，現(xiàn)初步擬定間距為:中部縱向間距420mm,中部橫向間距最大為320mm。邊部縱向間距210mm。畢業(yè)設計（論文）c 鋼模板面板檢算（1） 底模邊部的面板的檢算底模邊部的面板的檢算以最不利情況下的三面固定，一面簡支進行檢算，面板示意圖如下圖3.2所示。采用大模板計算法，計算長寬比即，(4.7)根據(jù)此長寬比值由建筑施工計算手冊的附錄（附表2-19）查表 強度檢算：(4.8)取1mm寬面板條作為計算單元，荷載q為：(4.9)求支座彎矩：(4.10)面板的載面系數(shù)：(4.12)(4.11)彎曲應力為： (4.13)求跨中彎矩：(4.14)(4.15)鋼板的泊松比u=0.3，故需換算為：(4.16)其彎曲應力為：(4.17) 故面板強度滿足要求。剛度驗算：(4.18)(4.19)(4.20)故剛度滿足要求。(2) 底模中部的面板的檢算以最不利情況下的三面固定，一面簡支進行檢算，面板示意圖如圖4.3所示。采用大模板計算法，計算長寬比，即(4.21)圖 4.3底模邊部模板面板示意圖根據(jù)長寬比，由建筑施工計算手冊的附錄（附表2-19）查表，得強度檢算：(4.22)取1mm寬面板條作為計算單元，荷載q為：(4.23)求支座彎矩：(4.24)(4.25)面板的載面系數(shù)：彎曲應力為：(4.26)(4.27)求跨中彎矩：(4.28)(4.29)鋼板的泊松比u=0.3，故需換算為：(4.30)其彎曲應力為：(4.31)故面板強度滿足要求。剛度驗算：(4.32)(4.33)(4.34)故剛度滿足要求。綜上所述，初步擬定滿足要求，并有較大富足。c. 底?？v梁設計計算(1) 尺寸初步擬定底模邊部采用HN4501509/14，型鋼兩邊各焊接厚8mm的鋼板，中部采用采用相同型號的工字鋼工45015011.5，但不需要焊接鋼板。初步布置如圖4.4所示。圖4.4 底?？v梁布置圖（單位:mm）(2) 荷載計算底模鋼模板和加勁肋的重量計算：(4.35)(4.36) (4.37)一根邊梁的線荷載計算：一根中梁的線荷載計算：1） 邊梁檢算邊梁的受力簡化圖示如圖4.5所示。面上每點受力均布圖 4.5邊梁計算簡圖（力單位：kN）利用midas建模計算其內(nèi)力，撓度圖、彎矩圖和剪力圖如圖4.64.8所示。圖4.6 邊梁撓度圖圖4.7 邊梁彎矩圖圖4.8 邊梁剪力圖由midas軟件計算得，最大彎矩：最大剪力：最大位移：支座反力：邊梁自重：。截面特性計算如下: 面積：,x軸慣性矩：(4.38)h=450強度檢算：彎曲正應力(4.39)剪切應力(4.40)強度滿足要求。剛度檢算：剛度滿足要求。1） 中梁檢算底模中梁受力圖簡化如圖4.9，其內(nèi)力由midas建模計算，結果如圖4.104.13所示。60008001000圖4.9 底模中梁受力簡化圖（長度單位:mm,力單位：N/m）圖4.10 底模中梁荷載反力圖圖4.11 底模中梁自重+荷載圖4.12 底模中梁彎矩圖圖4.13 底模中梁剪力圖由midas軟件計算得，最大彎矩,最大剪力,最大位移，支座反力。邊梁自重。截面特性計算如下: 面積,x軸慣性矩(4.40)H=450mm:(4.41)強度檢算：(4.42)彎曲正應力(4.43)剪切應力強度滿足要求。剛度檢算：剛度滿足要求。綜上所述，底?？v向梁設計滿足要求。4.2側模系統(tǒng)設計與檢算4.2.1下部側模設計與檢算考慮梁段高度的變化，將側模分為上下兩塊鋼模板組成，以便完成變高度施工。上部模板包括翼緣部分的斜模板，并用斜支架支撐翼緣模板。先對下部模板進行設計檢算。a. 荷載計算振動產(chǎn)生的荷載（水平方向）: 混凝土對模板產(chǎn)生的側壓力計算：梁段最大梁高6.793m，采用坍落度為30mm,混凝土澆注速度。(4.44)(4.45)取F1,F2中最小值，即總設計值：b. 側模面板設計檢算側模同樣采用6mm厚的組合鋼板，鋼板加勁肋的間距為:420mm420mm。采用大模板計算法，計算長寬比，即，根據(jù)此比值由建筑施工計算手冊的附錄（附表2-19）查表 ，(1) 強度檢算：取1mm寬面板條作為計算單元，荷載q為：(4.46)求支座彎矩：(4.47)面板的載面系數(shù)：(4.48)(4.49)彎曲應力為：求跨中彎矩：(4.51)(4.50)鋼板的泊松比u=0.3，故需換算為：(4.52)(4.53)其彎曲應力為：(4.54)故面板強度滿足要求。(2) 剛度驗算：（偏于安全，用強度設計值進行剛度檢算）(4.55)(4.56)(4.57)故剛度滿足要求(3) 側?？v肋設計檢算縱向肋的間距為420mm，豎向大肋間距最大為2000mm.檢算如下：縱向肋計算受力見圖4.14所示。圖4.14 外模縱向肋受力簡圖(長度單位:mm,力單位：kN/m)圖4.15 外?？v向肋變形圖圖4.16 外模縱向肋彎矩圖圖4.17 外?？v向肋剪力圖圖4.18 外模縱向肋自重反力圖圖4.19 外模肋剪應力圖圖4.20 外?？v向肋彎曲應力圖由midas軟件建模計算，結果如圖4.224.27所示，得最大彎矩：最大剪力：,(4.58)最大位移：，支座反力：。橫梁自重：。截面特性計算如下: 面積,x軸慣性矩(4.59)h=140,強度檢算：強度滿足要求。剛度檢算:(4.60) 剛度滿足要求。綜上所述，外?？v向肋設計滿足要求。(4) 側模豎肋設計檢算先假定橫向拉桿的間距:780mm,820mm,1800mm,懸臂150mm。其中受力最大的豎向大肋的荷載計算如下：豎肋受力計算簡圖如下圖4.21所示。用Midas軟件建模計算的結果如下面圖4.214.25所示。圖4.21 豎肋受力計算簡圖（力單位：kN/m）最大彎矩,最大剪力,最大位移。支座反。截面特性查表得，如下:面積,x軸慣性矩圖4.22 豎肋支座反力圖圖4.23 豎肋變型圖6圖4.24 豎肋剪力圖圖4.25 豎肋彎矩圖（4.61）H=200強度檢算：強度滿足要求。剛度檢算：（4.62）面板位移+縱肋位移：0.36+0.88=1.24mm3mm。面板位移+豎肋位移：0.36+2.3=2.66mm3mm。剛度滿足要求。綜上所述，豎肋設計檢算滿足要求。4.2.2上部側模設計與檢算a. 上部側模的豎向部分模板設計上部側模的豎向部分模板設計與下部側模相同，縱向肋的間距減為400mm.由于荷載較小，不需檢算。b. 翼緣部分的模板設計與檢算翼緣部分的模板的加勁肋與豎向板相同，只是面板加勁肋的豎向間距變?yōu)?00mm(相對于斜面)，由于荷載不是很大，不用外加縱向肋，豎肋與下部模板相同。由荷載計算得小于豎向模板，面板不需檢算。c. 翼緣模板的支架設計與檢算荷載計算(4.63)混凝土自重:振動荷載:施工人員和機器荷載:模板自重取為：所以，傾斜部分支架荷載為: 豎向部分的支架荷載偏于安全取模板下部荷載，即4.3內(nèi)模系統(tǒng)設計與檢算4.3.1內(nèi)豎向模板設計與檢算由于內(nèi)膜豎版受的荷載與外側模豎向部分相同，所以內(nèi)模豎向模板的設計與外側模相同，不需檢算即滿足要求。4.3.2內(nèi)膜頂模設計與檢算a. 頂模模板設計與檢算(1) 尺寸初步擬定鋼模板采用厚度為5mm的鋼板，加勁肋選用鋼板,面板的間距最大為420mm520mm。(2) 荷載計算混凝土自重: 振動荷載: 施工人員和機器荷載:鋼板自重取為：則，荷載值計算如下：面板檢算假定為三面固定，一面簡支，并由midas軟件建模計算得，最大應力為：最大位移為：(4.64)所以，強度和剛度均滿足要求。彎矩圖和應力圖分別見圖4.26和4.27所示。圖4.26 內(nèi)模頂板最大應力圖圖4.27 內(nèi)模頂板最大彎矩圖4.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示圖 4.28支撐架4.3.3內(nèi)模頂模支架solidworks圖示由midas軟件計算得支座反力，最大軸向拉力為18.8kN，最大軸向壓力為11.2kN，最大位移為0.99mm(滿足要求)；軸力、彎矩產(chǎn)生的應力都很小，剪應力也同樣很小，所以內(nèi)膜撐架設計滿足要求。4.4分配梁設計與檢算4.4.1分配梁截面選擇分配梁工字鋼中心間距取為0.278m。吊桿處上下都用一塊鋼板與兩工字鋼焊接以把梁工字鋼連成一整體。4.4.2分配梁建模與檢算分配梁上面與前橫聯(lián)相連，下面與滑梁、底模前橫梁相連，為了便于計算的準確，把兩工字鋼分開計算。由midas軟件計算得單片分配梁的支座反力FR1=169.6kN, FR2=272.4kN, FR3=272.4kN, FR4=169.6kN。單片分最大彎矩為，最大剪力為223.2kN，最大位移為1.6mm(滿足要求)，最大剪應力為71.3MPa，最大彎曲應力為80.5MPa，均滿足要求，所以分配梁的設計滿足要求。圖4.29 分配梁單片計算簡圖(長度單位:mm,力單位:kN)圖4.30 單片分配梁的一半位移圖圖 4.31單片剪切力圖圖 4.32 單片剪切分布力圖圖4.33 單片分配梁剪切應力圖圖4.34 單片分配梁組合最大應力圖5 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設計與計算第5章 菱形掛籃主桁系統(tǒng)設計與計算5.1掛籃主桁結構基本尺寸擬定5.1.1擬定主桁的基本尺寸根據(jù)最大梁段和施工環(huán)境，根據(jù)橋梁橋面寬度和前面所設計的分配梁的尺寸來初步擬定兩片主桁的間距為2.72=5.4。主桁高度暫擬定為4m，考慮到盡量減小受壓桿的長度，本菱形掛籃采用優(yōu)化的菱形掛籃。單片主桁的尺寸如圖5-1 所示。 圖5.1 單片主桁尺寸圖（單位:mm）5.1.2擬定主桁的截面尺寸掛籃需要考慮較大的剛度，一般采用箱型截面或格柱式截面。此設計采用鋼板焊接箱型截面，便于施工和偏安全考慮，主桁的各桿件都采用相同的截面。截面示意圖如圖5.2所示。5.1.3簡化計算模型圖5.2 主桁截面示意為了計算的簡化，理論模型采用桁架單元模型，單片主桁結構模型簡化如圖5.1所示。5.1.4單片主桁節(jié)點和桿件畢業(yè)設計（論文）為了計算方便和便于說明，對單片主桁進行節(jié)點編號和單元編號。圖5.1點數(shù)字為節(jié)點編號，節(jié)點間的數(shù)字為單元編號。5.2主桁前橫梁設計與檢算5.2.1前橫梁尺寸和截面擬定圖5.3 弦桿截面圖其中：H=250mmB=78mmtw=7mmtf=12mmBS=152mmts=1e-007mm根據(jù)前面分配梁計算的反力通過吊桿作用于前橫梁上，而前橫梁的反力傳給兩片主桁的前支點，以此擬定橫梁尺寸和各桿件截面，如圖5.3所示。前橫梁上下弦桿和支座處的豎桿的截面選用250787/12的組合截面，斜桿和其他豎桿的截面初選為250809/12。5.2.2前橫梁的建模計算模型簡化為桁架模型，兩主桁前支點簡化為一個鉸支座和一個滑動支座，利用midas軟件建模計算。橫梁受力模型根據(jù)分配梁的支座反力的大小，前橫梁如圖5.4。圖 5.4前橫梁強度和剛度檢算根據(jù)midas軟件建模計算結果得（不考慮自由端）如下結論：最大位移為5#節(jié)點: 最大壓力為10#和18#桿：最大拉應力為最大壓應力為10#和18#桿： 圖5.6 前橫梁節(jié)點編號圖 5.5前橫梁節(jié)反力圖圖 5.7前橫梁單元編號 最大拉力為：所以，強度滿足要求。經(jīng)檢算，最危險的剛度也滿足要求。結論前橫梁的初步設計符合，強度和剛度均滿足要求。5.3主桁檢算（手算）5.3.1主桁模型的受力簡化根據(jù)傳力路徑，前面計算得的前橫梁支座的反力作用于主桁前支點上，因此單片主桁的受力簡化圖如下圖5.8所示。截面選用焊接箱型截面，節(jié)點編號和單元編號及尺寸如圖5-1所示。 圖5.8單片主桁受力圖5.3.2計算各桿件長度根據(jù)圖4-1，各桿件的長度計算如下：1#桿：2#桿：3#桿：4#桿：5#桿：5.3.3計算單片的主桁桿件內(nèi)力支座反力對后支點取矩，即 （5.1） （5.2） 由（5.1），（5.2）兩式解得，桿件內(nèi)力計算根據(jù)3節(jié)點的受力情況，計算圖示如圖5-9所示。(5.4)(5.3) 圖5.9 3#節(jié)點受力圖其中， 代入以上數(shù)據(jù)，由式（5.3），（5.4）解得同理，計算其他桿件如下：5.3.4主桁的各桿件檢算由于兩片主桁對稱，現(xiàn)只對一片主桁的各桿件進行檢算。檢算內(nèi)容包括強度、剛度、整體和局部穩(wěn)定等。截面特性計算面積：x軸、y軸的慣性矩和抵抗矩：(5.5)對中性軸的最大面積矩：回轉半徑： (5.6)(5.7)2#桿檢算(1) 強度檢算:(2) 剛度，整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定檢算(5.8)剛度驗算:(5.9) 整體穩(wěn)定驗算：由于截面焊接，板件寬厚比20，屬于C類截面，由查表得穩(wěn)定系數(shù)，于是(5.10)局部穩(wěn)定驗算：結論主桁2#桿件設計與檢算滿足要求并有較大安全富余。其他桿件檢算由于2#桿受壓，其長度也最大，屬于最危險桿件。由上面的檢算得知2#桿滿足求，其他桿件的設計不需檢算，滿足要求。5.4主桁建模檢算5.4.1主桁的建模主桁采用桁架模型，建模軟件采用midas,建模示意圖如圖5.10所示。圖5.10 單片主桁建模（力單位：kN）5.4.2建模求內(nèi)力和變形以及應力由midas建模的內(nèi)力圖，變形圖，應力圖如圖5.115.13所示。由midas建模（考慮自重）得，與手算相等。最大位移為3#節(jié)點，最大應力為2#桿，檢算也都滿足要求，即設計符合要求，有較大富余。圖5.11 主桁變形圖 圖5-12 主桁內(nèi)力圖（單位：kN） 圖5-13 主桁應力圖6 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設計6 掛籃懸吊錨固系統(tǒng)設計6.1錨固系統(tǒng)6.1.1主桁后錨采用后錨桿錨固后橫梁，預先在已澆梁段預埋孔道，后錨桿穿過梁頂板錨固在頂板位置，同時后錨桿上端用千斤頂頂緊，給主桁后錨一個反力，并且采用分配梁進行分配錨固，以便提高后錨安全系數(shù)26。具體見施工詳圖。6.1.2其他錨固其他錨固按要求采用相應的錨固辦法。6.2懸吊系統(tǒng)懸吊系統(tǒng)主要包括底模前后吊桿吊帶、內(nèi)外前后吊桿吊帶及相關的分配梁，通過前面第4章和第5章的計算可得吊桿吊帶承受的最大拉力，根據(jù)最大拉力來選擇相應的吊帶和吊桿。件附錄表6.1為選擇情況和復核結果。7 solidworks建模展示7 S olidworks建模展示圖 7.2橋梁內(nèi)下支架圖 7.1 橋梁內(nèi)下模板裝配體圖 7.4 第二步建立拉伸中間橫梁圖 7.3橫梁建立第一步拉伸實體圖 7.6 第四步 切除如圖所示圖 7.5 第三部陣列第二部圖 7.8建立如圖里邊拉伸圖 7.7連接點第一步穿件拉伸實體 畢業(yè)設計（論文）圖 7.9建立內(nèi)部梁圖 7-8 連接點零件建模第五步拉伸如圖板圖 7.10建立后邊槽口圖 7.12菱形架構件圖 7.11 最后創(chuàng)建下邊槽口完成建模圖 7.13滑動式菱形掛籃施工圖8 總結8 總結 本設計是結合具體工程所作的臨時結構設計菱形掛籃施工設計。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，把四年所學的知識充分利用了起來，拓寬了自己的知識面，包括基礎知識和專業(yè)知識。特別是在獲取知識和解決問題的能力方面得到了很大的提高。但在設計中也遇到了許多問題，得到老師和同學的大量幫助，把問題解決了。本菱形掛籃的設計花了我大量心血，但由于時間的關系，也存在許多不足之處，其中只對主桁結構，模板系統(tǒng)和掛籃的分配梁和懸吊系統(tǒng)進行設計和檢算。而掛籃的走行部分結構沒有具體設計，細部連接部分也沒能具體說明，包括許多附屬結構沒能能夠設計和檢算。不過這次設計讓我對懸臂施工有了更深入的學習和了解，對掛籃的傳力路徑有了一個完整的認識，能獨立完成結構施工中大部分的臨時結構設計。參考文獻參考文獻1 王序森，唐寰澄 橋梁工程M北京：中國鐵道出版社，1995.12.2 雷俊卿橋梁懸臂施工與設計M北京：人民交通出版社，2000.05.3 陳偉，李明橋梁施工臨時結構設計M北京：中國鐵道出版社，2002.4 黃繩武橋梁施工及組織管理M北京：人民交通出版社，1993.03.5 雷俊卿橋梁懸臂施工與設計M北京：人民交通出版社，2000.05.6 葛俊穎橋梁工程（上，下）M北京：中國鐵道出版社，2007.08.7 張志國，張慶芳鋼結構（第二版）M北京：中國鐵道出版社，2008.12.8 Omaifar A，Qi C X，S HConstrained optimization via genetic algorithmsJSimulation，1994， 242254.9 李振榮海上橋梁施工普蘭店大橋施工技術總結C北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985.10 王華廉橋梁施工M北京：中國鐵道出版社，1997.11 Evin R I，Lieven A JDynamic finite element model updating using neural networksJJournal of Sound&Vibration，1998593607.12 萬明坤，程慶國主編橋梁漫筆M北京：中國鐵道出版社，1997.13 陳騎彪武漢白沙洲長江大橋3號主墩鋼吊箱設計與施工中國公路協(xié)會橋梁和結構工程學會2000年學術討論會論文集C2000165168.14 宋軍. 北江特大橋菱形掛籃設計與施工J施工技術, 2007, (S1).15 徐會超. 橋梁掛籃懸臂澆筑法施工技術分析J中國高新技術企業(yè), 2010.16 中鐵二局橋梁工程M北京：中鐵二局股份有限公司編著 ，2009.17 周云龍. 連續(xù)梁橋菱形施工掛籃的設計J. 山西建筑, 2009, (08).18 王哲蓀. 剛構-連續(xù)箱梁橋懸澆法施工撓度控制. 華東公路. 1998(3)：912. 19 段明德. 預拱度計算設置的絕對撓度法. 鐵道工程學報. 1996 (3)：6771.20 段明德. 對掛籃設計及應用的探討. 鐵道工程學報. 1998(2)：129133.