预应力变截面连续梁挂篮设计及预压分析

预应力变截面连续梁挂篮设计及预压分析

摘 要：以某大桥主桥变高度预应力混凝土连续箱梁为工程实例，讨论了该桥挂篮的设计与验算，并对该桥挂篮预压试验，表明该桥挂篮设计合理，为类似工程提供参考。 关键词：连续梁；挂篮设计；挂篮预压；变形

作者简介：张海洋（1963-）男，福建漳州人，工学学士，工程师。研究方向：桥梁工程

abstract: a bridge,varying-depth prestressed concrete continuous box beam as an example, discusses the bridge hanging blue design and checking calculation of the bridge, and the hanging blue preloading test, indicates that the bridge hanging blue basket design is reasonable, and provide reference for similar project.

key words: continuous beam; design of hanging blue;preloading of hanging blue; deformation 中图分类号：u445文献标识码： a 文章编号：

1 工程概况

某大桥桥跨布置为：10×30+40+70+40+ 5×30m预应力砼连续t梁+变截面箱形连续梁m，主桥以（40+70+40）m 变高度预应力混凝土连续箱梁。设计标准：公路等级为一级公路，设计速度100km/h。图1.1为某大桥主桥立面布置图，图1.2为主桥断面图。

图1.1 某大桥主桥立面图（单位：cm） 图1.2 主梁断面图（单位：cm） 2 挂篮系统设计 2.1 挂篮结构

该桥挂篮为菱形挂篮，横向3片主桁，主桁杆件由2[32b槽钢组成，槽钢两侧各贴一块钢板形成箱形截面杆件，各杆之间通过节点板及材质45#钢的销子连接，其构造如图2.1所示。前上横梁由2i45a型钢组成，后锚梁由2i40a型钢组成，底篮前后托梁由2[40a普通热轧槽钢组成，底篮纵梁为i32a。模板重量和浇筑混凝土阶段混凝土的重量由挂篮前吊杆和后吊杆承担。前、后吊杆均采用φ32mm精轧螺纹钢筋，通过上部分配梁将底篮悬吊。浇注混凝土时，为了平衡前吊点产生的倾覆力矩，通过一组穿过箱梁顶板的锚筋锚固。挂篮移动时由反扣在工字钢轨道上的行走小车来平衡倾覆力矩，底模后吊由挂篮顶端中部移篮横梁两端悬吊的钢丝绳及手动葫芦承担。

图2.1 挂蓝主桁构造图（单位：mm）

挂篮共重496.3kn，箱梁最重节段为1#节段，重量为1287.4kn（长3.0m）；挂篮质量与箱梁块段重之比（挂篮工作系数）：496.3/1287.4=0.386。 2.2 设计参数 2.2.1 材料参数

(1) g砼=26kn/m3；弹性模量：e钢= 2.1×105mpa；(2) 材料

允许应力：对于q235材料，[τ]＝85mpa，[σ]＝140mpa；对于临时结构（挂篮次要部位）容许应力提高30%，材料容许应力[τ]＝85×1.3=110mpa，[σ]＝140×1.3=182mpa。 2.2.2 荷载参数

(1) 箱梁恒载：取最重节段1#块进行计算，长3.0m，重1287.4kn，；(2) 人员、施工设备及材料堆载等施工荷载：取1.0kpa；(3) 模板及加劲肋：取2.5kpa；(4) 振捣混凝土时产生的水平荷载：取1.0kpa：(5) 倾倒混凝土时产生的竖向荷载：取2.0kpa；(6) 混凝土偏载：取腹板重量的20%；(7) 风荷载：取v10=13.8m/s（六级风速）。 2.2.3 荷载系数

(1) 考虑箱梁混凝土浇注时膨胀等的超载系数：1.05；(2) 新浇混凝土等自重系数：1.1；(3) 挂篮空载行走时冲击系数：1.3；(4) 施工人员及机具荷载系数：1.0；(5) 倾倒混凝土时产生的冲击荷载分项系数：1.0；(6) 振捣混凝土时产生的竖向荷载分项系数：1.0；(7) 浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0。 2.2.4 荷载组合

荷载组合ⅰ：混凝土重量+动力附加荷载+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和机具荷载

荷载组合ⅱ：挂篮自重+横向风载+模板重

其中荷载组合ⅰ用于主桁承重系统强度、刚度和稳定性计算，荷载组合ⅱ用于挂篮行走计算。

3挂篮计算

挂篮系统设计计算采用计算机电算和手算相结合的方式，电算程序采用美国csi公司的sap2000 v10专业结构设计软件。 3.1 挂篮构件内力计算

各杆件荷载组合ⅰ、荷载组合ⅱ工况作用下受力的计算结果如表3.1所示。

表3.1 挂篮各杆件受力计算结果

3.2 荷载组合ⅰ作用下挂篮构件受力验算

此处仅对挂篮菱形主桁各受力构件进行强度及稳定验算。 主桁材料为q235b，2[32a上下贴厚10mm宽300mm的钢板，截面特性为：a=15572.69mm2，w=1830.13cm3，i=141.35mm，此处应力计算中计算长度按照图2.1中取各构件几何长度，变形计算中计算长度取各构件中心线交点间距离。 （1）单侧后锚固点计算

r锚固=-325.7kn负号表示反力方向向下。后锚点设2根φ32精轧螺纹钢，则倾覆安全系数为：fs=2×700×804.25/521100=2.16>2.0 （2）主桁前斜杆验算

主桁前斜杆l=4.72m，λ=μl/i=33.39，φ=0.893；n=934.0kn，m=5.79kn·m。

强度验算：σmax=n/a+m/w=63.14mpa

稳定验算：σmax=n/φa+m/w=70.33mpa 均满足要求。 （3）主桁下弦杆验算

主桁下弦杆l=5.56m，λ=μl/i=39.33，φ=0.88；n=786.9kn， m=3.68kn·m。

强度验算：σmax=n/a+m/w=52.54mpa 稳定验算：σmax=n/φa+m/w=59.43mpa 均满足要求。 （4）主桁后斜杆验算

主桁后斜杆l=4.4m，n=964.5kn， m=4.85kn·m。 强度验算：σmax=n/a+m/w=64.59mpa满足要求。 （5）主桁上弦杆验算

主桁上弦杆l=6.4m， n=786.9kn，m=4.51kn·m。 强度验算：σmax=n/a+m/w=53.00mpa满足要求。 （6）中立杆验算

中立杆l=2.79m，λ=μl/i=19.74，φ=0.933；n=582.0kn。 强度验算：σ=n/a=37.37mpa 稳定验算：σx=n/φa=40.05 mpa 均满足要求。

（7）挂蓝前上端点挠度 满足要求。

3.4 行走时挂篮构件受力验算

由表3.1可以看出挂篮在行走时，菱形主桁受力均小于箱梁浇筑时受力。以下对主桁侧吊架系统受力进行验算。