土木工程毕业设计（论文）桥梁施工临时结构设计（含图纸和建模）

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1、需要全套设计请加需要全套设计请加 174320523174320523 各专业都有各专业都有桥梁施工临时结构设计Temporary Structural Design for Bridge Construction2010 届 土木工程 学院专 业 土木工程 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2010 年 6 月 6 日毕业设计成绩单毕业设计成绩单学生姓名学号20060387班级土 0601-11专业土木工程毕业设计题目桥梁施工临时结构设计指导教师姓名王国安指导教师职称讲师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书毕业设计任务书题

2、目桥梁施工临时结构设计学生姓名学号20060387班级土 0601-11 专业土木工程承担指导任务单位土木工程学院导师姓名王国安导师职称讲师一、设计内容运用有限元软件结合手工计算，对挂篮进行设计计算并绘制施工详图。1. 熟悉悬臂施工和挂篮的类型、特点2. 熟悉有限元软件并对菱形挂篮进行建模3. 对挂篮进计计算4. 数据处理、相关的手算5. 绘图、成文 二、基本要求 熟练掌握挂篮的设计过程，能够比较熟练的应用有限元软件对菱形挂篮进行模型建立、结构计算和数据的分析处理。完成 1 万字以上的设计说明书一份，绘制不少于 5 张 A3 图纸(包含手工绘图)，翻译与桥梁相关的外文文献不少于 3000 汉字

3、。三、技术指标采用菱形挂篮。四、参考文献1. 桥梁工程 王序森，唐寰澄编著 中国铁道出版社 1995.122. 桥梁悬臂施工与设计 雷俊卿主编 人民交通出版社 2000.053. 桥梁施工临时结构设计 陈伟，李明主编 中国铁道出版社 20024. 桥梁施工及组织管理 黄绳武主编 人民交通出版社 1993.035. 桥梁悬臂施工与设计 雷俊卿主编 人民交通出版社 2000.05五、进度计划第 1-2 周：收集参考文献，阅读参考文献，并进行英文翻译，写出开题报告，熟悉有限元计算软件。第 3-6 周：菱形挂篮主桁架的设计计算第 7-10 周：其他细部结构的设计计算第 11-13 周：绘图、整理、答辩

4、教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告毕业设计开题报告题目桥梁施工临时结构设计学生姓名学号20060387班级土 0601-11专业土木工程一、设计背景和应用现状1纵观人类历史和社会的发展，土木工程行业的发展是社会进步的一个标志之一。桥梁建设的发展是土木行业发展的一个重要表现，但其施工的技术和质量关乎桥梁建设的经济性和安全性，因此桥梁施工临时结构的设计在施工中得到了重视并且其设计方法和手段得到了很大的提高。2目前，桥梁的施工方法和手段在不断的发展和创新。其中，比较常用的桥梁上部结构施工方法总体上分为现场浇筑法和预制安装法。具体又分为：固定支架就地浇筑法；悬臂施工法；转体施工法；顶推施工

5、法；逐孔施工法；横移施工法；提升与浮运施工法。各种施工方法都有其优缺点，但在其他方法不能满足或耗费太大是，首选悬臂施工法并且在国内外许多大桥中都有成功的范例。悬臂施工中最常用的临时结构一般为挂蓝施工，如黄河大桥的挂蓝施工，南京赛虹桥的挂蓝施工等。挂蓝的结构类型有三角形，菱形，弓线形，斜线形等，但菱形挂蓝有其独特的优点，在此只研究菱形挂蓝。二、设计进行的主要工作与任务1 熟悉悬臂施工和挂蓝的类型和特点；2 熟悉有限元软件并对挂蓝进行建模；3 对挂蓝进行计算；4 数据处理、相关的手算；5 绘图、成文。三、设计所采用的方法和手段1 采用菱形挂蓝；2 运用有限元理论对挂蓝进行计算与分析；3 大部分采用

6、手算并与软件建模分析进行复核；四、设计要达到的预期结果和目的1 掌握桥梁施工临时结构设计及菱形挂蓝设计的总过程和方法；2 掌握信息收集和外文翻译的相关能力；3 希望对所学知识和技能有一个全面的提高。指导教师签字时 间 年 月 日毕业设计开题报告毕业设计开题报告题目桥梁施工临时结构设计学生姓名学号20060387班级土 0601-11专业土木工程五、设计要达到的预期结果和目的1.掌握桥梁施工临时结构设计及菱形挂蓝设计的总过程和方法；2.掌握桥梁施工临时结构设计及菱形挂蓝设计的总过程和方法；3.掌握信息收集和外文翻译的相关能力；4.希望对所学知识和技能有一个全面的提高。六、进度计划第 1-2 周：

7、收集参考文献，阅读参考文献，并进行英文翻译，写出开题报告，熟悉有限元计算软件；第 3-6 周：挂篮的设计计算以及施工工艺；第 7-10 周：挂篮的建模计算及检算；第 11-13 周：绘图、整理、答辩。指导教师签字时 间 年 月 日摘 要随着桥梁建设的快速发展，桥梁施工的技术得到很大提高。悬臂施工在大跨度及其他方法难以实施的环境中是经常采用的施工的方法，其中以挂篮为临时结构的悬臂施工技术是重要技术之一。本课题以实际工程为资料，进行优化的菱形挂篮设计。首先，对悬臂施工技术进行简要说明，并对各种类型挂篮进行比较说明以此选出方案菱形挂篮，然后根据菱形挂篮设计资料和分析理论进行菱形挂篮的设计和检算。主要

8、内容包括菱形挂篮的模板系统、主桁系统、吊带和锚固系统及走形系统的强度、刚度和安全稳定进行设计和检算。其中利用 midas 有限元软件进行分部建模设计计算和部分进行手算与之复核，应用计算机辅助软件 cad 进行整套图纸绘制。关键词：悬臂施工 菱形挂篮 设计与计算AbstractAlong with the bridge constructions fast development, the bridge constructions technology has the very big enhancement. The bracket construction in the great span

9、 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

10、diamond to hang the basket design. First, 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 theor

11、y 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

12、 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. Key word: the bra

13、cket construction diamond hangs the basket design and computation目 录第 1 章 绪论.11.1 桥梁挂篮施工历史回顾.11.2 桥梁挂篮施工种类与特点.21.2.1 挂篮分类及组成.21.2.2 挂篮结构的主要特点.51.3 挂篮施工的发展方向.61.4 此设计所选方案和说明.7第 2 章 挂篮设计资料与计算原理及内容.82.1 菱形挂篮的设计资料.82.2 挂篮的结构设计原理和检算内容.82.2.1 结构设计.92.2.2 结构检算.9第 3 章 挂篮模板系统设计与计算.113.1 底模系统.113.1.1 荷载分析.113

14、.1.2 底模设计与检算.113.2 侧模系统设计与检算.253.2.1 下部侧模设计与检算.253.2.2 上部侧模设计与检算.323.3 内膜系统设计与检算.373.3.1 内竖向模板设计与检算.373.3.2 内膜顶模设计与检算.373.3.3 内模顶模支架设计与检算.383.3.4 结论.423.4 滑梁设计与计算.423.4.1 外模滑梁设计和验算.423.4.2 内滑梁的设计与检算.453.5 分配梁设计与检算.453.5.1 分配梁截面选择.453.5.2 分配梁建模与检算.453.5.4 结论.45第 4 章 菱形挂篮主桁系统设计与计算.494.1 挂篮主桁结构基本尺寸拟定.4

15、94.1.1 拟定主桁的基本尺寸.494.1.2 拟定主桁的截面尺寸.494.1.3 简化计算模型.494.1.4 单片主桁节点和杆件单元编号.494.2 主桁前横梁设计与检算.504.2.1 前横梁尺寸和截面拟定.504.2.2 前横梁的建模计算.514.3 主桁检算（手算）.544.3.1 主桁模型的受力简化.544.3.2 计算各杆件长度.554.3.3 计算单片的主桁杆件内力.554.3.4 主桁的各杆件检算.564.4 主桁建模检算.584.4.1 主桁的建模.584.4.2 建模求内力和变形以及应力.584.4.3 结论.58第 5 章 挂篮悬吊锚固系统设计.615.1 锚固系统.

16、615.1.1 主桁后锚.615.1.2 其他锚固.615.2 悬吊系统.61第 6 章 结束语.62参考文献.63致 谢.64附录 A 外文翻译.65附录 B 图纸.71石家庄铁道大学毕业设计1第 1 章 绪论1.1 桥梁挂篮施工历史回顾悬臂浇筑法施工从 20 世纪 60 年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。日本预应力混凝土工业协会关于预府力混凝土长大桥梁的调查研究报告指出，1972 年后建造的跨径大于 100m 以上的桥梁近 200 座，其中悬臂法施工的桥梁占 87以上，而采用悬臂浇筑法施工占 80左右。挂篮作为悬臂浇筑施工的主要设备已有多种类型，有

17、些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品。我国从 80 年代开始使用这种技术以来，也已取得了巨大的成就。纵观国内外，挂篮施工的优秀实例有许多。最近几年我国在悬臂挂篮施工中的发展也非常快。我国的挂篮设计及制作已全部适应悬臂施工向高强、轻型、大跨发展的需要，从 PC 连续梁或刚构的悬臂施工挂篮最初是平行桁架式，后来，逐渐发展为多样化，结构越来越轻型，受力越来越合理，施工越来越方便,应用也越来越广泛。现将我国挂篮应用的部分实例和技术指标列于表 1-1。表 1-1 国内部分桥梁挂篮表桥名最大跨度/最大段重挂篮类型挂篮主要特点挂篮重/平衡重挂篮总重/梁段广西柳州大桥124m/92t平行桁架式万能杆件作主

18、桁，4号段开始悬灌75.7t/30t105.7t/92t=1.15福建乌龙江大桥144m/132t平行桁架式万能杆件主桁90t/无90t/120t=0.75武汉江汉二桥135m/132t平行桁架式万能杆件作主桁，3号段开始悬灌201.4t/86t287.4t/132t=2.18湖南常德原水大桥120m/160t平行桁架式万能杆件作主桁，1号段开始悬灌166t/无166t/160t=1.04广西红水河铁路斜拉桥96m/100t平行桁架式前后上横桁吊挂底模平台抗倾覆，3 号段开始悬灌77t/无77t/100t=0.77三门峡黄河公路大桥160m/187.7t平弦无平衡重式三角桁架，2 号段开始悬灌

19、98t/无98t/187.7t=0.54石家庄铁道大学毕业设计2续表 1-1桥名最大跨度/最大段重挂篮类型挂篮主要特点挂篮重/平衡重挂篮总重/梁段重庆长江北大桥/144t三角型组合梁式三角桁架73.2t/40t113.2t/144t=0.79钱塘江二桥（公路）80m/190t三角型组合梁式三角桁架，2 号段开始悬灌190t/160t=1.19湖北沙洋汉江桥111m/100t三角型组合梁式钢斜拉杆拉住底模架，2 号段开始悬灌56t/50t106t/100t=1.06湖南珠海湘江大桥90m/101t滑动斜拉式钢斜拉杆拉住底模架，1 号段开始悬灌46.2t/无31.5t/101t=0.31湖北襄樊汉

20、江长虹大桥100m/104.6t滑动斜拉式钢斜拉杆拉住底模架，1 号段开始悬灌32.4t/无32.4t/104.6t=0.31江苏南京草场门大桥60m/87t弓弦式菱形型钢桁架，2 号段开始悬灌43.6t/无43.6t/87t=0.50京九铁路泰和赣江特大桥80m/140t菱形万能杆件为主的曲弦桁架，1 号段开始悬灌46.8t/无46.8t/140t=0.331虎门大桥辅航道桥270m/240.5t弓弦式万能杆件为主的曲弦桁架，1 号段开始悬灌88.7t/无88.7t/240.5t=0.37义乌经发大桥82m/134t菱形菱形型钢桁架，2 号段开始悬灌42.6t/无42.6t/134t=0.3

21、18吴忠黄河大桥90m/140t菱形菱形型钢桁架，2 号段开始悬灌63.8t/无63.8t/140t=0.451.2 桥梁挂篮施工种类与特点1.2.1 挂篮分类及组成目前，挂篮的型式很多，构造上亦有差异，其常见分类方法有：(1)按挂篮使用材料分类：有万能杆件、军用梁、贝雷梁等制式杆件组拼和型钢加工制成两种；石家庄铁道大学毕业设计3(2)按主要承重结构形式分类：桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、钢板梁式及牵索式四种；(3)按受力原理分类：垂直吊杆式、斜拉式、刚性模板三种；(4)按其抗倾覆平横方式分类：压重式、锚固式和半压重半锚固式三种；(

22、5)按其走行方法分类：一次走行到位和两次走行到位两种；(6)按其移动方式分类：滚动式、滑动式和组合式三种。挂篮通常都有以下几个组成部分：承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。承重结构是挂篮的主要受力构件，它承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷裁传到已施工完成的梁身上。挂篮的走行系统可用轨道或四氟乙烯滑板，牵引动力一般用电动卷扬机，它包括前牵引装置和尾索保护装置。为保证浇筑混凝土时挂篮有足够倾覆稳定性，往往在挂篮的尾部设置后锚固，一般通过埋在梁肋内的竖向预应力筋实现，当后锚能力不够时也可采用尾部压重等措施。挂篮的主要功能是支撑模板，承受新浇混凝土重量，由

23、工作平台提供张拧、灌浆的场地，调整标高。因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，移动灵活，便于调整标高等。几种主要常用挂篮的结构形式如图 1-1 至 1-6 所示。 1-1 平行桁架式挂篮图 1-1 平行靖架式挂篮石家庄铁道大学毕业设计4图 1-2 平弦无平衡重挂篮图 1-3 三角型组合粱式挂篮图 1-4 弓弦式挂篮石家庄铁道大学毕业设计5图 1-5 滑动斜拉式挂篮图 1-6 菱形桁架式挂篮1.2.2 挂篮结构的主要特点按主要承重结构形式分析挂篮结构的主要特点(1)平行桁架式挂篮。平行桁架式挂篮的上部结构外形一般为一等高度桁梁，其受力特点是：底模平台及侧模架所承重均

24、由前后吊杆垂直传至桁梁节点和箱梁底板上，故又称吊篮式结构，桁架在梁顶用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题，桁架本身为受弯结构。(2)平弦无平衡重挂篮。平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上，取消压重，在主桁上部增设前后上横桁，根据需要，其可沿主桁纵向滑移，并在主桁横移时吊住底模平台及侧模支架。由于挂篮底部荷重作用在主桁架上的力臂减小，大石家庄铁道大学毕业设计6大减小了倾覆力矩，故不需平衡压重其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固于主梁项板上。(3)菱形挂篮。菱形挂篮可以认为是在平行桁架式技篮的基础上简化而来，其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小粱，作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道，其菱形结

25、构后端锚固于箱梁底板上，无平衡压重，而且结构简单，故自重大大减轻，是近年来常用的挂篮形式。(4)三角形挂篮。三角形挂篮也是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来，它与菱形技篮均属于垂直吊杆式，主要区别在于主桁架的形状，其承重结构为三角形，其它组成类似于菱形挂篮，属于全锚式挂篮，自重轻。(5)弓弦式拄篮。弓弦式桁架(又称曲核桁架式)挂篮主格外形似弓形，故也可认是从平行桁架式挂篮演变而来，除具有桁高随弯矩大小变化外，还可在安装对施加预应力以消除非弹性变形 故也可取消平衡重，所以船重量较轻；(6)滑动斜拉式挂篮。滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大的突破，其上部采用斜拉体系代替梁式结构的受力，而由此引起的水

26、平分力，通过上下限位装置(或称水平制动装置)承受主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂或锚固于箱梁底板之上。(7)预应力斜拉式挂篮。预应力斜拉式挂篮的最大特点是利用梁体内腹板的预应力筋拉住模板从而使得挂篮结构简化，重量变轻。(8)三角型组合梁挂篮。三角型组合梁挂篮是在平行桁架式挂篮的基础之上，将受弯桁架改为三角行组合梁结构。由于其斜拉杆的拉力作用，大大降低了主梁的弯矩。从而使主梁能采用单构件实体型期。由于挂篮部结构轻盈除尾部锚固外。还需较大配重。其底模平台及侧模支架等的承重传力与平行桁架式挂篮基本相同。(9)自承式挂篮。自承式挂篮分为两种，一种是模板支承在整体桁架上，桁架用

27、销子和预应力筋挂在己成箱粱的前端角上。灌筑混凝土时主梁和走行桁架移至一边，挂篮前行时再按上。吊着空载的模板系统前移。另一种是将侧模制成能承受巨大压力的刚性模板，通过梁上的水平及竖向预应力筋拉住模板来承受混凝土重，走行方法与前者相同，由临时吊车悬吊着模板系统前移到下一梁段。这种方法对跨度不很大的等高度箱梁较为适宜。(10)牵索式挂篮。在斜拉桥的施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮，其承重结构不再支承在己灌筑梁段顶面，而是悬挂于己成梁段的下面，通过牵索系统将挂篮前端的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上，这是它的最大特点。1.3 挂篮施工的发展方向石家庄铁道大学毕业设计7(1)挂篮设备应系列化、规格化挂篮作为

28、PC 连续梁(或则构)悬管理筑的一种常用设备，应用已很普遍；而日前国内的并篮种类虽不少，但适应不同跨度和梁宽的系列化、规格化产品尚不多见，多数施工单位都是对不同跨度和梁贸使用一种挂篮仅对其某些杆件的市置作些调整，往往会田大马拉小车影响作仆效率 c 产生这种现象的原因除产品开发滞后外，还有拧篮在具体一个施工单位的利用率问题，为此建议成立挂篮系列产品租赁公司，以便解决产品系列化、规格化和利用率的矛盾。此外，挂篮设计还应考虑 RJ 梁悬灌段灌筑的连续性，附设一些保证全天候作业的设施，供施工单位根据不同的需要选用。(2)挂篮制作的工厂化由于挂篮作业的安全性要求较高，一般来说，除一些可利用的常备式杆件外

29、，挂篮的主要受力部件特别是一些需作特殊处理的杆件，宜由具有一定资质的厂家加工制作，并需作严格的检测，以绝对保证高空作业的安全。(3)挂篮施工作业的标准化和规范化目前，我国桥梁施工规范对挂篮的作业做了一些规定，但尚不够充分和完善；而国内出现的几起挂篮施工事故大多由于操作不当所致，建议在修订桥梁施工规范时对主要拧篮的操作要求予以进一步的补充和明确。(4)挂篮设计形式的新动向针对一般挂篮梁上结构占用悬灌作业场地的矛盾，国外有人设想将挂篮用箱梁的纵向预府力筋预张拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁顶设专门为滑移挂篮而用的结构，待完成滑移作业后将这部分结构后移，腾出作业场地。对此有必要作进一步的探讨与研究针

30、对弯梁桥，国内有关单位已研制出一种斜拉组合式挂篮，这种弯梁施工用挂篮既能纵向走形，又可横向转动，其组合位移便形成了沿桥梁的曲线走形。挂篮前移时，是用锚固于梁顶的上横梁维持大梁稳定的，挂篮转动是靠顶推挂篮后端实现的。这种挂篮的出现，为弯桥的悬灌开辟了一条新的路径。1.4 此设计所选方案和说明根据以上论述和具体的施工条件，此设计确定选菱形为主桁结构的挂篮进行实际施工和设计。其中的计算方法和分析原理桥梁临时结构设计相应的标准和规范，大部分采用手算并与用有限元软件进行建模分析计算的结果相比较和复合。石家庄铁道大学毕业设计8有限元分析的方法是一种结构设计进行电算的有效和适用的方法，与之相关的软件有许多，

31、如 ansys 软件，midas 软件等。此挂篮的设计主要用 midas 软件进行建模与分析计算。石家庄铁道大学毕业设计9第 2 章 挂篮设计资料与计算原理及内容2.1 菱形挂篮的设计资料临时结构的设计一般都要根据具体项目的设计资料和施工现场的条件来确定一种较为优化的施工方案。此设计为公路桥梁悬臂施工的临时结构设计，根据施工条件优选菱形挂篮作进行悬臂施工。图纸截面资料如图 2-1 所示。图 2-1 桥梁截面图根据图纸和相关资料可知此挂篮的功能需满足以下要求：需完成施工梁段为 3m、3.5m、4m；需完成施工梁段的梁高为 0.66m 至 0.35m，腹板厚为 0.8m 至 0.5m；需完成施工的

32、桥面宽为 11.46m；需要有一定的施工空间，以便施工；有足够的强度，刚度和稳定安全系数，达到相应规范要求。2.2 挂篮的结构设计原理和检算内容石家庄铁道大学毕业设计102.2.1 结构设计结构设计主要包括设计依据、主要技术指标和其他要求。具体如下：设计依据桥梁施工图设计文件；现行钢结构设计、施工技术规范；现行铁路（公路）桥涵设计、施工技术规范；现行钢结构施工及验收规范；梁段细部情况。挂篮的主要技术指标可灌梁段的最大重量:根据桥梁设计文件确定；可灌梁段最大长达:根据桥梁设计文件确定；梁高变化范围:根据桥梁设计文件确定；挂篮自重：一般最大梁重的 0.350.45；主桁最大变形:20mm；抗倾覆稳

33、定系数:走行时大于 2.0;浇注混凝土时大于 2.0；主桁前节点离梁段端面距离0.5m；主桁杆件安全系数:大于 1.2；挂篮走行方式:分次或一次走行完成。菱形挂篮设计的其他说明菱形挂篮主桁系统主要由菱形主桁结构，横向联接系和前横联组成。菱形主桁架一般由型钢或钢板焊接成箱型结构，杆端采用节点板栓接，也可以焊接，主桁的前端点一般放置前横梁。菱形主桁架立柱和后斜杆之间应可设置一道横向联接系，保证整个挂篮悬灌时柱桁架受力均匀，以及挂篮走行时的稳定性和一致性。2.2.2 结构检算结构检算的内容主要包括结构检算依据、荷载组合和结构简化计算图示等。具体说明见下：结构检算的依据浇筑混凝土时的冲击系数:1.2。

34、空载走行式的冲击系数:1.3。挂篮总重控制在设计范围内，允许最大变形（包括吊带变形的总和）20mm。石家庄铁道大学毕业设计11自锚系统的安全系数:2.0。浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数:2.0。荷载组合荷载组合。混凝土自重+动力冲击荷载+挂篮自重+人群和施工机具荷载（计算强度） 。荷载组合。混凝土自重+挂篮自重+人群和施工机具荷载（计算刚度） 。挂篮自重+冲击附加荷载+风载（计算走行） 。挂篮检算的结构受力简化和传力过程根据梁段的细部情况，梁截面可分为底板、腹板、顶板和翼板进行荷载计算，底板和腹板荷载由底模系统承担，顶板荷载由内膜系统承担，翼板荷载由外膜系统承担，通过前后吊杆吊带传递到

35、前上横梁和已浇梁段上。各个部分传递到前上横梁的所有荷载都传递到主桁架上。主桁架再通过前支点和后锚点把力传递到已浇梁段顶板。悬吊系统部分在整个挂篮受力中起到力系转换的作用。挂篮传力过程示意图如图 2-2 所示。图 2-2 挂篮传力过程示意图挂篮结构计算可以整体建模计算，也可以分部建模计算，此设计采用分部建模计算和小部分采用手算与之进行复核。本设计除面板的检算采用建筑施工计算手册（第二版） （江正荣编著）上的大模板设计规范外，其他设计的检算采用桥梁工程 （中铁二局股份有限公司 2009 年编著 ）的相应规范。底模系统后吊杆前吊杆待浇梁段腹板混凝土待浇梁段底板混凝土待浇梁段顶板混凝土待浇梁段翼板混凝

36、土内外模系统主桁前横梁后吊杆主桁系统已浇梁段底板前吊杆后锚点前支点已浇梁段顶板石家庄铁道大学毕业设计12第 3 章 挂篮模板系统设计与计算3.1 底模系统3.1.1 荷载分析为了方便计算，把混凝土的自重进行分块划分并计算相应部分荷载。分块如图3-1 所示。图 3-1 箱梁荷载分布图取单位长 1m 计算其相应面积均布荷载，梁段为预应力钢筋混凝土，所以混凝土容重取,每块荷载计算如下：3.1.2 底模设计与检算底模受力荷载计算3=26kN/m 2V10.20.421268.073kN/m2qhV40.680.380.90.382.62661.6qh2V3260.6617.160kN/mqh211.4

37、75kN/m石家庄铁道大学毕业设计13考虑增大系数 1.2，底模承受 V2 和 V3 荷载，因此底模两边承受的荷载较中部大，现分别计算如下：2121.21.2 181.298217.558kN/mVqq2231.21.2 17.16020.592kN/mVqq拟定模板规格和尺寸采用厚度为 5mm 的钢组合模板，模板加劲肋采用 8#槽钢，根据施工梁段最大长和横向宽度，取底模纵向长为 4200mm,横向宽为 6000mm根据模板大小，现初步拟定间距为:中部纵向间距 420mm,中部横向间距最大为 320mm。边部纵向间距210mm 边部横向间距 180mm.钢模板面板检算底模边部的面板的检算底模边

38、部的面板的检算以最不利情况下的三面固定，一面简支进行检算，面板示意图如下图 3-2 所示。图 3-2 底模边部模板面板示意图采用大模板计算法，计算长宽比，即，根据此长宽比值由建筑施工计算手册的附录（附表 2-19）查表 q=0.217N/mm2180mm1800.857 210XYLL0.0693 ,OXMK 0.0567OYMK 石家庄铁道大学毕业设计14 强度检算：取 1mm 宽面板条作为计算单元，荷载 q 为：0.217610.2176N/mmq 求支座弯矩：022. .0.07500.2176 180-488.58N mmoXMXXMKql 022. .0.07500.2176210-

39、544.10N mmoyMyyMKql 面板的载面系数：223111 54.17mm66Wbh 弯曲应力为：maxmax544.10130.48MPa4.17MW求跨中弯矩：22. .0.0138 0.2176 18097.29N mmMXXXMKql22. .0.0289 0.2176 210277.33N mmMYyYMKql钢板的泊松比 u=0.3，故需换算为：( )97.290.3 277.33180.49N mmvXYxMMuM( )277.330.3 97.29306.52N mmvyxyMMuM其弯曲应力为： maxmax306.5273.56MPa181MPa4.17MW故面板

40、强度满足要求。刚度验算：3536222.1 1052.4 10 N mm12(1 0.3 )12(1)OEhBu0.00196fK 0.0138,XMK0.0289,YMK石家庄铁道大学毕业设计150440.2176 1800.001960.186 mmmax52.4 10fqlWKB0.18611180968500WL故刚度满足要求。底模中部的面板的检算以最不利情况下的三面固定，一面简支进行检算，面板示意图如图-3 所示。图 3-3 底模边部模板面板示意图采用大模板计算法，计算长宽比，即根据长宽比，由建筑施工计算手册的附录（附表 2-19）查表，得 强度检算：取 1mm 宽面板条作为计算单元

41、，荷载 q 为：0.0206 10.0206N/mmq q=0.0206N/mm2320mm3200.762 400XYLL0.0750 ,OXMK0.0572,OYMK 0.0209,YMK0.0331,XMK0.00219fK 。石家庄铁道大学毕业设计16求支座弯矩：022. .0.0750 0.0206 320158.21N mmoXMXXMKql 022. .0.0750 0.0206 210207.86N mmoyMyyMKql 面板的载面系数：223111 54.17mm66Wbh 弯曲应力为：maxmax207.8649.89MPa4.17MW求跨中弯矩：22. .0.0331

42、0.0206 32069.82N mmMXXXMKql22. .0.0209 0.206 42075.95N mmMYyYMKql钢板的泊松比 u=0.3，故需换算为：( )69.820.3 75.9592.61N mmvXYxMMuM( )75.950.3 69.8296.89N mmvyxyMMuM其弯曲应力为： maxmax96.8923.25MPa181MPa4.17MW故面板强度满足要求。刚度验算：3536222.1 1052.4 10 N mm12(1 0.3 )12(1)OEhBu44max50.206 3200.002190.197 mm2.4 10fOqlWKB0.19711

43、3201624500WL故刚度满足要求。综上所述，初步拟定满足要求，并有较大富足，具体布置见图纸。石家庄铁道大学毕业设计17底模纵梁设计计算尺寸初步拟定底模边部采用 HN4501509/14，型钢两边各焊接厚 8mm 的钢板，中部采用采用相同型号的工字钢工 45015011.5，但不需要焊接钢板。初步布置如图 3-4所示。荷载计算底模钢模板和加劲肋的重量计算： 23 9 4.27 68.05/100/ 4.2 60.390.886kN/mgq 211.21.2 0.886217.6218.7kN/mbgqqq221.21.2 0.88620.621.7kN/mzgqqq一根边梁的线荷载计算：1

44、218.7 0.1532.8kN/mbq 一根中梁的线荷载计算：121.70.715.2kN/mzq边梁检算边梁的受力简化图示如图 3-5 所示。图 3-5 边梁计算简图（力单位：kN）利用 midas 建模计算其内力，挠度图、弯矩图和剪力图如图 3-63-8 所示。图 3-4 底模纵梁布置图（单位:mm）石家庄铁道大学毕业设计18图 3-6 边梁挠度图图 3-7 边梁弯矩图图 3-8 边梁剪力图石家庄铁道大学毕业设计19由 midas 软件计算得，最大弯矩：max142.2kN mM最大剪力：max80.2kNN最大位移：7.4mm支座反力：1270.1kN,80.2kNRRFF边梁自重：。

45、2 3.46.8kNG 截面特性计算如下: 面积：,42=1.475 10 mmAx 轴惯性矩：843.5623 10 mmxI h=450,，863xx3.5623 101.6 10 mm/2450/2IWh63S =150 14 218+2118 2+9105.5=1.0143 10 mm强度检算：弯曲正应力max33max6114.2 101071.38MPa181MPa1.6 10MW剪切应力36maxmax880.2 101.0143 10=9.13MPa181MPa 3.5623 1025NSIb强度满足要求。刚度检算：max60007.4mm12mm500500l刚度满足要求。中

46、梁检算底模中梁受力图简化如图 3-9，其内力由 midas 建模计算，结果如图 3-103-13所示。石家庄铁道大学毕业设计2060008001000图 3-9 底模中梁受力简化图（长度单位:mm,力单位：KN/m）图 3-10 底模中梁荷载反力图图 3-11 底模中梁自重+荷载反力图石家庄铁道大学毕业设计21由 midas 软件计算得，最大弯矩,最大剪力,max65.7kN mMmax35.3kNN最大位移，支座反力。边梁自重3.8mm1233.2kN,35.3kNRRFF。截面特性计算如下:2 2.44.8kNG 面积,x 轴惯性矩42=1.024 10 mmA843.224 10 mmx

47、I H=450mm,863xx3.224 101.43 10 mm/2450/2IWh强度检算：/S =385mmxI图 3-12 底模中梁弯矩图图 3-13 底模中梁剪力图石家庄铁道大学毕业设计22弯曲正应力max33max665.7 101045.9MPa181MPa1.43 10MW剪切应力3maxmax35.3 10=7.9MPa181MPa 385 11.5NSIb强度满足要求。刚度检算：max60003.8mm12mm500500l刚度满足要求。综上所述，底模纵向梁设计满足要求，具体尺寸见挂篮图纸。(5)底模前端横梁设计与检算按照经验，底模前端横梁试选为焊接箱型截面，尺寸初步拟定如

48、下图 3-14底模前横梁承受底模纵向梁传来的力，并将力传给吊带。底模两边需要一定的空间来作为空间平台，先取两边各伸出 1.4m。又前面计算出的纵梁的支座反力作为荷载施加于前横梁，工作平台采用木板平铺于工字钢梁上，工字钢支撑于前后横梁上，其作用于横梁的力近似等于 4.51.4=6.3 KN。所以底模前横梁的受力计算简化如下图 3-15 所示。图 3-14 底模前横梁截面图（单位:mm）石家庄铁道大学毕业设计23图 3-15 底模前横梁受力简图（力单位：kN）图 3-16 底模前横梁反力图图 3-17 底模前横梁自重反力图石家庄铁道大学毕业设计24图 3-18 底模前横梁弯矩图图 3-19 底模前

49、横梁剪力图石家庄铁道大学毕业设计25由 midas 软件建模计算得，结果图如图 3-163-20 所示。最大弯矩:max87.5kN mM最大剪力：max401.2kNN悬臂最大位移：3.7mm腹板处最大位移：0.26mm支座反力：12492.6kN,171.3kNRRFF横梁自重：。2 4.32 3.631.6kNG 截面特性计算如下: 面积,x 轴惯性矩42=2.1408 10 mmA847.7775 10 mmxI h=500,863xx7.7775 103.11 10 mm/2500/2IWh63230 22 2422 12 226 226/21.84 10 mmS 强度检算：弯曲正应

50、力max33max687.5 101028.2MPa181MPa3.11 10MW剪切应力36maxmax8401.2 101.84 10=39.56MPa181MPa 7.7775 1024NSIb图 3-20 底模横梁位移图石家庄铁道大学毕业设计26强度满足要求。刚度检算：max15000.26mm3mm500500l刚度满足要求。综上所述，初步拟定横梁截面和尺寸满足要求。3.2 侧模系统设计与检算3.2.1 下部侧模设计与检算考虑梁段高度的变化，将侧模分为上下两块钢模板组成，以便完成变高度施工。上部模板包括翼缘部分的斜模板，并用斜支架支撑翼缘模板。先对下部模板进行设计检算。(1)荷载计算

51、振动产生的荷载（水平方向）: 24.0kN/m混凝土对模板产生的侧压力计算：梁段最大梁高 6.793m，采用坍落度为 30mm,混凝土浇注速度。2.5m/hv 取 F1,F2中最小值，即2F=45.221kN/m总设计值：245.221 1.24 1.459.865 kN/mqdP 245.221 1.254.265 kN/mgdP(2)侧模面板设计检算侧模同样采用 6mm 厚的组合钢板，选用 8#槽钢作为加劲肋，外加纵向肋为 14#，大竖肋选用 20#槽钢，钢板加劲肋的间距为:420mm420mm。采用大模板计算法，计算长宽比，即，根据此比值由建筑施工4201 420XYLL计算手册的附录（

52、附表 2-19）查表 ，0.0600OXMK 0.0227XMK12101220.222000.22 261 1.02.545.221kN/m25 15Ftv 2226 6.793176.618kN /mFH石家庄铁道大学毕业设计27，0.0168YMK0.00160fK 强度检算：取 1mm 宽面板条作为计算单元，荷载 q 为：0.0599 10.0599N/mmq 求支座弯矩：022. .0.0600 0.0599 420633.982 N moXMXXMKql 022. .0.0550 0.0599 420581.150 N moyMyyMKql 面板的载面系数：223111 56mm6

53、6Wbh 弯曲应力为：maxmax633.982105.66MPa6MW求跨中弯矩：22. .0.0227 0.0599 420239.86N mMXXXMKql22. .0.0168 0.0599 420177.52N mMYyYMKql钢板的泊松比 u=0.3，故需换算为：( )239.860.3 177.52293.12N mvXYxMMuM( )177.520.3 239.86249.48N mvyxyMMuM其弯曲应力为： maxmax293.1248.85 MPa181MPa6MW故面板强度满足要求。刚度验算：（偏于安全，用强度设计值进行刚度检算）3536222.1 1060.82

54、 10 N m12(1 0.3 )12(1)OEhBu石家庄铁道大学毕业设计2844max60.0599 4200.00160.36mm0.82 10fOqlWKB0.36114201000400WL故刚度满足要求(3)侧模纵肋设计检算纵向肋的间距为 420mm,采用 14# 截面，竖向大肋间距最大为 2000mm.检算如下：59.8650.4225.14kN/mqdq纵向肋计算受力见图 3-21 所示。图 3-21 外模纵向肋受力简图(长度单位:mm,力单位：kN/m)图 3-22 外模纵向肋变形图石家庄铁道大学毕业设计29图 3-24 外模纵向肋剪力图图 3-23 外模纵向肋弯矩图图 3-

55、25 外模纵向肋自重反力图石家庄铁道大学毕业设计30由 midas 软件建模计算，结果如图 3-223-27 所示，得最大弯矩：max6.9N mM最大剪力：,max25.9kNN最大位移：，0.88mm支座反力：。12321.8kN,42.2kN43.0kNRRRFFF，横梁自重：。2 0.50.31.3kNG 截面特性计算如下: 面积,x 轴惯性矩32=4.216 10 mmA741.2086 10 mmxI h=140,763xx1.2086 101.7 10 mm/2140/2IWh图 3-26 外模纵向肋剪应力图图 3-27 外模纵向肋弯曲应力图石家庄铁道大学毕业设计315352.4

56、 21.48 10 mmS强度检算：max13.6MPa180MPamax39.4MPa310MPa强度满足要求。刚度检算: 刚度满足要求。综上所述，外模纵向肋设计满足要求，并且有很大富余。(4)侧模竖肋设计检算先假定横向拉杆的间距:780mm,820mm,1800mm,悬臂 150mm。其中受力最大的竖向大肋的荷载计算如下：59.86510.7101.77kN/mqdq竖肋受力计算简图如下图 3-28 所示。用 Midas 软件建模计算的结果如下面图 3-293-32 所示。由 midas 软件建模计算得，最大弯矩,最大剪力max29.1kN mM,最大位移，支座反力max107.8kNN2

57、.3mm。截面特性查表得，123453.8kN,49.6kN182.5kN75.4kNRRRRFFFF，如下:面积,x 轴惯性矩32=3.2837 10 mmA741.910 10 mmxI 0.88110.0004 mm0.002mm2000500500fl图 3-28 竖肋受力计算简图（力单位：kN/m）石家庄铁道大学毕业设计32图 3-29 竖肋支座反力图 图 3-30 竖肋变形图图 3-31 竖肋剪力图石家庄铁道大学毕业设计33h=200,753xx1.910 101.91 10 mm/2200/2IWh531.147 10 mmS强度检算：max71.1MPa180MPamax152

58、.1MPa310MPa强度满足要求。刚度检算：面板位移+纵肋位移：0.36+0.88=1.24mm3mm。面板位移+竖肋位移：0.36+2.3=2.66mm3mm。刚度满足要求。综上所述，竖肋设计检算满足要求，具体布置见图纸。3.2.2 上部侧模设计与检算(1)上部侧模的竖向部分模板设计上部侧模的竖向部分模板设计与下部侧模相同，纵向肋的间距减为 400mm.由于荷载较小，不需检算。2.310.0013mm0.002mm1800500fl图 3-32 竖肋弯矩图石家庄铁道大学毕业设计34(2)翼缘部分的模板设计与检算翼缘部分的模板的加劲肋与竖向板相同，只是面板加劲肋的竖向间距变为400mm(相对

59、于斜面)，由于荷载不是很大，不用外加纵向肋，竖肋与下部模板相同。由荷载计算得小于竖向模板，面板不需检算。(3)翼缘模板的支架设计与检算荷载计算混凝土自重:振动荷载:施工人员和机器荷载:232.5kN/mq 模板自重取为：240.5kN/mq 所以，倾斜部分支架荷载为: 竖向部分的支架荷载偏于安全取模板下部荷载，即支架尺寸初步拟定和受力简化支架尺寸图如下:（图 3-31）各杆件的尺寸截面现拟定如下：材料统一采用：Q235。外杆件（包括最上斜杆，最左斜杆和最有竖杆）采用截面：200759/11。内杆件（包括最内斜杆，内横杆和内竖杆）采用截面：140608/9.5。建模与输出结果侧撑以上的荷载主要由

60、滑梁支撑承担，支撑模型由 midas 软件简化为梁单元模型，滑梁的支撑处简化为铰支，横向拉杆处和支撑杆与竖肋的节点处简化为只允许竖向微动的支座，翼缘支架模型受力简化如图 3-33 所示。翼缘支架建模计算的反力表为，弯矩图，轴力图如图 3-343-37 和表 3-1 所示。222kN/mq 210.20.421268.073kN/m2qh(8.0730.5) 1.2(22.5) 1.41.219.91kN/mqdq(8.0730.5) 1.2 1.212.35kN / mgdq59.865 1.271.84kN/msxq 石家庄铁道大学毕业设计35由 midas 软件计算得轴力产生的最大拉应力为

61、 14.8MPa，最大压应力为45.8MPa；弯矩产生的应力都很小，剪应力也同样很小，所以翼缘支架设计满足要求。图 3-33 翼缘支架尺寸图（单位:mm）4241石家庄铁道大学毕业设计36表 3-1 翼缘支架反力表注：(1)支座节点号如图 3-34 所示。(2)x 轴向右为正，z 轴向上为正，y 轴垂直于直面向里为正。支座节点荷载FX (kN)FY (kN)FZ (kN)1aaaa14.4918004aaaa36.84927059.1188624aaaa106.782400反力合力aaaa158.1234059.11886图 3-34 翼缘支架受力简化图（力单位:kN/m）图 3-35 翼缘支

62、架弯矩图石家庄铁道大学毕业设计37图 3-36 翼缘支架轴力图石家庄铁道大学毕业设计38图 3-37 翼缘支架变形图3.3 内模系统设计与检算3.3.1 内竖向模板设计与检算由于内膜竖版受的荷载与外侧模竖向部分相同，所以内模竖向模板的设计与外侧模相同，不需检算即满足要求。3.3.2 内膜顶模设计与检算(1)顶模模板设计与检算尺寸初步拟定钢模板采用厚度为 5mm 的钢板，加劲肋选用 8# ,面板的间距最大为420mm520mm。而横向中撑架间距为 1m。荷载计算混凝土自重: 211.475kN/m ()zzqh第三章计算得之振动荷载: 222kN/mq 施工人员和机器荷载:232.5kN/mq

63、钢板自重取为：240.39kN/mq 则，荷载值计算如下：面板检算假定为三面固定，一面简支，并由 midas 软件建模计算得，最大应力为： max=72.5MPa180MPa最大位移为：211.4750.391.214.238kN/mgdq2q11.4750.391.2(22.5) 1.420.538kN/mqdmax0.79mm420/5000.84mm500l石家庄铁道大学毕业设计39所以，强度和刚度均满足要求。弯矩图和应力图分别见图 3-38 和图 3-39 所示。图 3-39 内模顶板最大弯矩图图 3-38 内模顶板最大应力图石家庄铁道大学毕业设计403.3.3 内模顶模支架设计与检算

64、(1)支架尺寸初步拟定支架的尺寸如图 3-40 所示。材料：上弦杆梁采用 80435/8，下弦杆梁采用 80435/8，腹杆选用 100485.3/8.5。(2)荷载计算支架间距为 1m，钢模板和加劲肋的重量为 0.5kN/m2，根据前面计算的作用于面板的荷载，支架的荷载为：20.538 1 0.11 1.2 120.67kN/mq 荷载加载图示简化如图 3-40 所示。(3)建模检算采用一般梁模型，截面采用（1）所述，材料选用 Q235 钢。利用 midas 建模得相应的结果如图 3-413-46 所示图 3-40 内模顶板支架受力简化图(力单位：kN/m)图 3-41 内模顶模支架反力图石

65、家庄铁道大学毕业设计41图 3-42 内模支架一半的变形图图 3-43 内模支架轴力图图 3-43 内模支架弯矩图石家庄铁道大学毕业设计42图 3-44 内模支架轴向应力图图 3-45 内模支架弯矩应力图石家庄铁道大学毕业设计433.3.4 结论由 midas 软件计算得支座反力，最大轴向拉力为 18.8kN，=45.0kNR1R2F= F最大轴向压力为 11.2kN，最大位移为 0.99mm(满足要求)；轴力、弯矩产生的应力都很小，剪应力也同样很小，所以内膜撑架设计满足要求。3.4 滑梁设计与计算3.4.1 外模滑梁设计和验算(1)外滑梁截面选择外滑梁截面选用 2 400 x102x12.5

66、/18，具体尺寸如图 3-47 所示。(2)外滑梁建模计算外滑梁承受来自翼缘支撑架的力，根据翼缘支架的间距为 1m 的设计和挂篮总体设计,可对外滑梁进行建模，其中把滑梁前后掉点看做是简支梁支座。由于滑梁在施工过程中处于两种工况：一是混凝土浇注时的工况，二是挂篮走行时的工况。现分别对这两种工况进行检算。外滑梁处于工况一时的建模与验算按照简支梁进行建模，受力简图如图 3-48 所示。 图 3-47 外滑梁截面图图 3-46 内膜支架组合最大应力图石家庄铁道大学毕业设计44由 midas 软件建模得出外模工况一是的的反力图，变形图，内力图，应力图如图 4-494-52 所示。由 midas 软件计算得支座反力，最大弯矩为 243.7kNR1R2118.1kN, =126.0kNFFm，最大位移为 11.8mm(满足要求)；最大剪应力为15.2MPa，最大弯曲应力为132.2MPa，均满足要求，所以外模滑梁的设计在工况一时满足要求。图 3-49 外滑梁工况 1 时的反力图图 3-50 外滑梁工况 1 时的变形图图 3-48 外滑梁受力简图（力单位：kN）石家庄铁道大学毕业设计45(2)外滑梁工