连续箱梁悬浇挂篮标准化设计

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1、连续箱梁悬浇挂篮标准化设计旷新辉，潘诚文，甘晶，夏俊杰（湖北省路桥集团有限公司，湖北武汉430000）摘要：我国冃前所用挂篮大部分为施工单位口行设计制造，处于“笨、重、粗”状态，其结构形式、荷载级别、悬浇长度各异，不利于挂篮周转使用。本文通过调研国内连续箱梁设计参数，提出挂篮荷载分级，设计通用型的可变幅挂篮结构，并对该挂篮细部结构进行分析，给挂篮设计和制造的同行提供一个参考。关键词：连续箱梁；挂篮；标准化；设计・八—1—一、刖吕：挂篮是连续箱梁悬臂施工的主要设备，我国目前所用的挂篮，基本上都是施工单位根据所承建工程的需要，结合自己拥有的器材自行设计制造,大部分都处于“笨、重、粗

2、”的状态[2],其结构形式、荷载级别、悬浇长度各异，不利于挂篮周转使用。本文针对以上情况，通过调查国内现有连续梁桥（含刚构）的设计情况，提出挂篮设计荷载分级，结合菱形挂篮、三角挂篮、弓弦式挂篮的特点，提出了可变幅挂篮的设计思路，通过数学分析方法找出可变幅挂篮的最佳设计尺寸，并对该挂篮细部结构进行分析。抛砖引玉，希望能给挂篮设计和制造的同行提供一个参考。二、冃前国内连续箱梁设计参数：根据国内外连续梁桥（含连续刚构）统计资料分析，支点处主梁高度一般为主跨的1/15^1/20,跨中高度一般为主跨的1/30^1/60,其中铁路桥梁取大值⑴。以下表「表3分别为公路连续梁、公路刚构桥、铁路连

3、续梁比较有代表性的桥梁设计尺寸。备注：1＞海口市新东大桥，60+2X90+60；2、南水北调丹江口汉江大桥，50+7X90+50；3、G104新徐舍大桥，65+110+65；4、常德沅水大桥，84+3X120+84；5、丹江口二桥，88+2X150+88；6、南京长江二桥北汉桥，90+3X165+90o作者简介：旷新辉（1977-）,男,工程师,电邮：kxh77@sina.com。1三、挂篮荷载分级：根据调查的公路连续箱梁、刚构桥，铁路连续箱梁桥结构尺寸和最大悬浇荷载，本文拟将挂篮按照以下荷载级别进行分类：备注：由于特重载挂篮不常用，故不单独进行设计，可采用两套轻载挂篮代替一套使

4、用（每腹板采用双桁片）。备注：1、紫阳汉江特大桥，95+2X170+95；2、龙潭河大桥，106+3X200+106；3、河耳沟特大桥，122+210+122；4、江津长江大桥，140+240+140；5、重庆黄花园大桥，137+3X250+137；6、虎门大桥辅航道桥，150+270+150。四、通用型挂篮设计理念：1、可变幅的通用型挂篮利用顶部收缩杆（2号杆）进行角度调节，使其能够适应不同长度的悬浇节段施工。该结构受力状况介于菱形挂篮和三角挂篮之间，与弓弦式挂篮受力类似。其主要受力结构如下图所示：图1可变幅挂篮上部结构力学简图2、可变幅挂篮的两个三角架可作为箱梁零号块支架使用

5、，以节约零号块支架措施费用。五、主要计算公式推导：1、通用型挂篮各杆件角度最优化分析：为确保挂篮结构轻巧，构造了以下一个函数：??(????)=7??=1(??)X????X????1)上式中Ni为i号杆内力；li为i号杆长度；＜1)为压杆稳定系数，杆件受拉时©取1,本文中受压杆件©取0.5。*1)式中Ni与杆件的截曲积Ai成正比，上式为挂篮结构重量的优化函数，当1)取极小值时挂篮结构最优，以此求出Qi的函数关系。利用几何关系求出Ni和li,代入1)式化简为：??X??2)其中A二PI7sinalsina3sina5sina7■1备注：1、枣临铁路G206立交2#大桥，32+48

6、+32；2、郑西客专渭南渭河特大桥，40+64+40；3、杭长客专岳汝立交特大桥,48+80+48；4、京津城际杨村特大桥，60+100+60；5、宜万铁路双流特大桥，60+108+60；6、郑西客专咸阳渭河特大桥，75+120+75o作者简介：旷新辉(1977-),男，工程师，电邮：kxh77@sina.com。2B=2cotal+3cota2+3cota3+3cota4+3cota5+3cota6+3cota7◎当B取零值时代表一个特例,杆1、2、3为半径为17的一个半圆弧(弓弦式挂篮的优化目标:节点内接于半圆)。实际上所有杆件均为直线，必须满足以下方程：al+a2+a3+a

7、4+a5+a6+a7=2.5n3)挂篮的优化目标是尽量满足A和B同时取较小值。2)式中B变化率大于A,主耍考察B式角度取值，考查cot(x)曲线(见图2),ai应尽量取口/4~兀/2之间的角度值，若能保证ai中有部分角度取n/2则更佳。◎当a3、a4、a5取乳/2时为菱形挂篮优化设计目标；◎当al、a4、a5取n/2时为三角形挂篮优化设计目标；◎通用型挂篮设计另外一个设计冃的是采用挂篮的三角架安装在墩身上作为零号块的支撑架使用，以节约零号块支架投入，此时当a3、a6取n/2,通用