某特大刚构桥施工挂篮受力与变形分析
等相关规范，得出结论。
1.4.3 研究目的
目前大多数悬臂施工的桥梁都采用了挂篮悬臂施工。施工挂篮未来发展趋势往轻型化、拆装简便化、施工便捷化、通用化和重复利用率高等方向发展，同时也面向特大跨度桥梁，超宽桥面的施工方向发展。本文对挂篮的主要受力构件进行力学模型简化，实现受力明确和计算简便且趋于真实，能够保证挂篮施工的安全可靠和施工进度，同时简化方法和计算结果可对新型挂篮的设计和改进提供依据。
1.4.4 研究意义
大跨度桥梁多采用预应力混凝土桥梁的分段施工法，该工法是从预应力原理、 箱梁设计和悬臂施工法综合演变而成的。除预制顶推拼装法以外， 尤其是特大桥梁中更是普遍应用平衡悬臂灌筑法——即单 “T” 的每一个设计节段利用挂篮对称就地浇筑混凝土。 悬臂灌筑法中不需要大量的施工支架和临时设备，不影响桥下通航和通车， 施工不受季节、 河道水位的影响。平衡悬灌法施工的成败及质量控制的优劣在于挂篮的工艺设计， 挂篮设计的好坏直接影响到施工进度， 它是特大桥梁施工中的一项关键技术。又由于梁段的施工过程在挂篮上进行又系高空作业，且为梁段的承重结构，所以对施工挂篮的受力与变形分析具有很现实的意义。本文希望通过研究挂篮的各种构件的简化计算和有限元模型仿真分析进行对比，得到一些有益的结论，其结果能够指导挂篮的工艺设计，增加施工进度，降低施工成本，达到施工安全可靠，经济合理。
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2 挂篮计算说明
2.1计算依据
2.1.1 计算的原则
挂篮是由钢结构构件组装而成的设备，为保证其工作的可靠性和安全性，特对设备整体及一些关键零部件进行强度、刚度和稳定性验算。挂篮的各种工况的真实受力较复杂，本文采用对结构及受力进行相应的简化力学模型计算，其简化原则是：计算状态比实际工作受力状态更趋于保守，偏于安全。
2.1.2 计算依据及参考资料 a.《钢结构规范》（GB50017-2003）； b.《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)； c．《HLGL270-16.2/4.5型挂篮说明书》； d．《HLGL270-16.2/4.5型挂篮图纸》； e．《材料力学》李学罡/蔡明兮主编。
2.2工程概况
本工程主桥采用115+200+115m预应力混凝土连续刚构，箱梁采用C55砼，东引桥采用60+3X100+60m连续梁，箱梁采用C50砼。单幅桥宽16.2m，采用单箱单室直腹板断面，其中箱宽8.0m，两侧翼缘板悬臂宽4.1m。箱梁纵向节段最大长度为4.5m，最大桥宽16.2m，最大梁块重量为270t，梁采用三向预应力体系，用三角形挂篮施工悬浇。
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2.3挂篮设计
2.3.1 主要技术参数 （1）混凝土自重为26.02kN/m3 （2）钢弹性模量ES?2.06?105MPa （3）材料容许应力
Q235钢材的许用正应力????145MPa Q235钢材的许用剪应力????75MPa Q345钢材的许用正应力????200MPa Q345钢材的许用剪应力????120MPa 2.3.2 HLGL270-16.2/4.5型挂篮构造
本文计算的挂篮为HLGL270-16.2/4.5型挂篮，是钢结构三角形组合式设备，主桁架主梁进行局部加强的4根HN600?200普通热轧H型钢组成，前上横梁由2根普通热轧H型钢HN500?200组成。立柱由4根HN500?200普通热轧H型钢组成，立柱平联和主梁平联均由2?32a普通热轧槽型钢组成。底模前后横梁由2HN400?200?2HN450?200普通热轧H型钢组成，底模纵梁由8HW300?300和6HM482?300普通热轧H型钢组成。 吊带由180??40的Q345钢组成。其他材料均用Q235钢材。HLGL270-16.2/4.5型挂篮的具体含义如下图：
HLGL 270 — 16.2 / 4.5 桥梁块段最大长度（4.5m） 桥面最大宽度（16.2m） 桥梁最大块段重量（270t）
挂篮
图2-1 挂篮型号含义图
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2.3.3 挂篮计算设计荷载及组合 3.3.3.1荷载系数
考虑箱梁混凝土浇筑时涨模等系数的超灌系数：1.05； 预压时动力系数：1.1；
挂篮空载行走时的冲击系数：1.3；
浇筑混凝土和挂篮的行走时的抗倾覆系数：1.5。 3.3.3.2 施工荷载
箱梁荷载：本文研究的箱梁最重节段为270t，考虑超灌系数1.05，重量为283.5t；施工器具及人群荷载：2kPa； 预压荷载：283.5?1.2=340.2t 3.3.3.3荷载组合
荷载组合I：挂篮自重+预压荷载重+冲击附加荷载；
荷载组合Ⅱ：混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+施工荷载； 荷载组合Ⅲ：混凝土重量+超载+挂篮自重+施工荷载； 荷载组合Ⅳ：挂篮自重+冲击附加荷载；
荷载组合I用于挂篮预压时计算；荷载组合Ⅱ用于刚度计算（稳定变形）计算；荷载组合Ⅲ用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载组合IV用于挂篮系统行走时抗倾覆计算。
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3挂篮主要构造受力与变形分析
挂篮的主要受力构件有底篮的纵梁和前后横梁、吊杆、主桁架的上横梁及主纵梁、立柱及支座等。本章就这些主要受力构件在各种不同的施工工况的荷载作用下进行力学模型的简化，对验算其强度和刚度，并对整体的抗倾覆能力和横向稳定性进行验算，保证在工程中悬臂浇筑施工挂篮的安全可靠。
按照《钢结构规范》（GB50017-2003）中第3.1.2中第1条的规定：承载能力极限状态包括：构件和链接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。在挂篮计算中可以按承载能力极限状态计算，但由于计算简便在简化模型时有时偏于理想，故在本章的计算中采用容许应力来校核。根据规范。在计算中刚度校核值为：胯间为
L/400；悬臂端为1/200，单位：m。
3.1挂篮底篮的纵梁受力与变形
挂篮底篮纵梁的计算考虑预压和浇筑两种工况。在本文的计算中假定危险截面为最重梁块施工截面（由于缺少工程施工图，不能知道其他节段梁的尺寸和重量，亦不知道其他危险截面,因此以最重梁段作为危险截面进行校核），其底板为
8m?4.5m，梁重270t。为计算偏于安全，在预压工况中考虑冲击系数、施工人
群和模板荷载，考虑纵梁自重；在浇筑工况中把整个梁段的荷载加到纵梁上并考虑混凝土超灌系数、冲击系数。
3.1.1 预压荷载下的纵梁受力与变形
预压时全部荷载作用到挂篮的底模上，考虑预压荷载为最重梁段的1.2倍，模板荷载和施工人群荷载按120kN估算，冲击系数为1.1考虑，重力系数取
9.8N/Kg，则底模纵梁所受荷载为：
G??270?9.8?1.2?120??1.1?3295.2kN
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