混凝土斜拉桥前支点挂篮设计概要.docx

边主梁混凝土斜拉桥前支点挂篮设计概要
旷新辉、殷源
（湖北省路桥集团有限公司，武汉430000）

摘要：前支点挂篮作为砼斜拉桥施工的通用设备，受节段长度、节段重量、索力大小和索倾角变化影响，挂篮各部位应力、位移发生显著变化，斜拉索索力分次调整范围也和挂篮的设计刚度息息相关，计算需考虑的荷载工况比较多，有必要从理论上进行分析探讨，找出挂篮结构尺寸和刚度的最佳设计范围，优化挂篮结构设计。本文按照GBT3811-2008起重机设计规范的要求，对结构的使用频率、使用应力、安全系数进行了确定，通过建立理论公式对挂篮整体结构进行了设计分析，加快挂篮设计流程，确保各使用工况挂篮安全系数满足规范要求，可作为边主梁斜拉桥前支点挂篮设计规范性指导文件。
关键词：斜拉桥；前支点挂篮；应力；位移；冲击荷载

前言
前支点挂篮也称牵索式挂篮，利用待浇梁段斜拉索作为挂篮前支点支撑力，施工过程中将挂篮后端锚固在已浇梁段上，它能充分发挥拉索的作用，由斜拉索和已浇梁段来共同承担待浇梁段的混凝土荷载。待浇梁段混凝土达到所需强度后，张拉纵向预应力后张拉索力，拆除斜拉索与挂篮的连接，使节段荷载转换到斜拉索上，再前移挂篮。
前支点挂篮主要由两组挂篮主纵梁、3~4组横梁、挂腿、后锚点、前支点张拉系统、行走系统、止推器、牵引系统等构成，由于利用斜拉索提供悬浇节段的部分支撑力，使得挂篮的刚度
利用斜拉索、挂腿、后锚、止推器等作为砼悬臂浇筑的主要传力为挂篮的在施工过程中需要

挂篮需要考虑的荷载限值、材料的取用限值、挂篮设计挠度限值、荷载组合各分项系数
表2.1前支点挂篮计算荷载取用值序号名称类型取值规范章节计算公式备注1砼荷载恒载26KN/m3JTG/TF50-20112模板荷载恒载1.1KN/m2经验值3拱架荷载恒载1.5KN/m2JTG/TF50-20114挂篮自重恒载78.5KN/m3挂篮设计值5工作状态风荷载动载0.304KN/m2GB50009-20128.16级风，13.8m/s6极限状态风荷载动载1.699KN/m2GB50009-20128.112级风，32.6m/s7人群及施工荷载动载2KN/m2GB50009-20128斜拉索索力动载KN设计和监控值
表2.2挂篮材料属性取用值序号材料抗拉、抗压和抗弯许用应力[σ](Mpa)抗剪许用应力[τ](Mpa)承压许用应力[σcd](Mpa)杨氏弹模E(Mpa)泊松比μ重量密度ρ(kg/m3)1Q235B1751012452.06E+050.378502Q345B2571483602.06E+050.37850340Crd＜100mm3932275502.06E+050.378504d＞100mm3612085052.06E+050.378505精轧螺纹钢（强度等级785MPa）6002.00E+050.37959说明：根据GB/T3811-2008第条，挂篮设计工况为挂篮在有风工作状态下的荷载组合，材料强度系数n=1.34，普通材料[σ]=σs/n；高强材料[σ]=（0.5σs+0.35σb）/n；[τ]=[σ]/1.732，第三强度理论；[σcd]=1.4[σ]。销轴材料40Cr的许用强度查《机械设计手册》卷1表3-1-9取值。精轧螺纹钢材料参数按照GB/T20065-2006取值。
表2.3挂篮结构设计允许挠度限值序号部位结构形式允许限值备注1承载横梁简支结构l/7502非承载横梁简支结构l/4003顶板拱形支架两铰拱简支结构l/7504挂篮主纵梁悬臂结构l/500说明：根据GB/T14406-2011第条，承载简支梁挠度按照中等精度控制为l/750；非承载简支梁按照l/400控制；悬臂梁按照l/500控制。
表2.4荷载组合各分项系数荷载种类砼荷载模板荷载拱架荷载挂篮自重工作状态风荷载极限状态风荷载人群及施工荷载斜拉索索力计算工况荷载系数结构变形计算11111011结构应力计算1.151.151.151.151.3501.351.15挂篮冲击荷载22220000挂篮抗风稳定性计算011101.3501.15
挂篮设计流程

图3.1挂篮设计计算流程示意图

边主梁尺寸结构示意图及编号

砼斜拉桥目前的最大跨径为530m（挪威1991年，斯卡思圣特桥），第二大跨径为500m（荆州大桥，2001年）。由于斜拉桥为多点弹性受力支撑结构，梁高较矮，梁高和跨径之间没有明显的比例关系，但是梁宽和梁高之间有明显的比例关系，一般梁高为梁宽的1/10；目前悬浇砼斜拉桥的施工节段一般是7.5~8m，部分桥梁的边跨配重节段长度6m。
查阅了一些边主梁斜拉桥桥面宽度，布置双向4车道时，桥面宽度为21-22.5m，布置双向6车道时桥面宽度27~28m。
桥面为双向8车道时，整体式斜拉桥宽35~36m，一