摘要：以黔靈大橋主橋箱梁懸澆掛籃為例子，詳細(xì)介紹了菱形掛籃受力計(jì)算過程。
　　關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)；懸澆；菱形掛籃；受力計(jì)算。
　　
　　一、工程概況
　　貴陽市貴金線黔靈大橋主橋?yàn)?10+2×190+110m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，按兩幅橋設(shè)計(jì)，橋面總寬2×13.5m。單幅采用單箱單室斷面，其中箱寬7.0米，兩側(cè)懸臂翼緣板寬3.25米；箱梁根部梁高11.5米，跨中梁高4.0米，主跨主梁分塊為6×3.5米，5×4米，10×4.5米，3.0米(合攏段)，累計(jì)懸臂總長88米。
　　二、菱形掛籃受力計(jì)算
　　1、掛籃組成
　　菱形掛籃結(jié)構(gòu)簡單、受力合理，能承受較大的梁段節(jié)重（本例最重節(jié)段為270t）。主要由主桁、橫梁、下縱梁、內(nèi)外導(dǎo)梁、吊帶、模板、走行裝置等組成。掛籃總體布置見圖1。
　　           
　　
　　　　
　　1.1、掛籃主桁結(jié)構(gòu)
　　掛籃主桁由兩片菱形桁架組成，桿件均采用兩根槽36b組成格構(gòu)式組合截面，各桿件之間采用φ27的普通螺栓通過兩塊δ＝20mm厚的節(jié)點(diǎn)板連接成一體；兩片菱形桁架之間設(shè)平面及豎向聯(lián)結(jié)系。掛籃主桁設(shè)有前、后支座共四個(gè)，前、后支座通過滑道支撐在已灌注的箱梁腹板頂面，后錨固系統(tǒng)由后錨梁和錨固筋組成，錨固筋分別穿過頂板和翼緣板。
　　1.2、掛籃橫梁
　　前上橫梁（2工45a）支撐于掛籃主桁架上，承受由前吊帶傳遞的所有荷載；前下橫梁（2槽32b）通過前長吊帶吊掛在前上橫梁上，承受由縱梁桁架前端傳遞的所有荷載；后下橫梁（2工45a）通過后長、短吊桿吊掛在已灌注的箱梁梁體上，承受由下縱梁后端傳遞的所有荷載。
　　1.3、掛籃下縱梁
　　掛籃下縱梁由6組2槽40b、2組2槽36b、4組2槽36b組成，下縱梁兩端分別支撐在前、后下橫梁上。
　　1.4、掛籃內(nèi)外導(dǎo)梁
　　內(nèi)導(dǎo)梁和外導(dǎo)梁，分別主要承受待灌注箱梁頂板和翼緣板自重，以及各自相應(yīng)的施工荷載，同時(shí)又是內(nèi)、外模板的走行通道，兩端分別通過前短吊和后短吊帶將所受荷載傳遞到前上橫梁和已灌注的箱梁梁體上，內(nèi)導(dǎo)梁采用兩根槽40b組成；外導(dǎo)梁采用兩根工50b的組成。
　　1.5、掛籃吊帶
　　吊帶包括前長吊帶、前短吊帶、后長吊帶、后短吊帶和后短吊桿。前長吊帶是前下橫梁、前上橫梁之間的傳力結(jié)構(gòu)，根據(jù)傳力的大小，采用170×32的16Mn鋼帶制作而成；前短吊帶是內(nèi)外導(dǎo)梁前端與前上橫梁之間的傳力結(jié)構(gòu)，采用170×20的16Mn鋼帶制作而成；后長吊帶和后短吊帶是將后下橫梁所受荷載傳遞到已灌注的箱梁梁體上，采用170×20的16Mn鋼帶制作而成；后短吊桿采用φ32mm，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為780MPa的精軋螺紋鋼筋制作。
　　1.6、掛籃模板
　　掛籃所有模板均采用A3鋼，其中外模為δ＝6mm的A3鋼板，底模為δ＝8mm的A3鋼板；在模板的面板設(shè)置相應(yīng)加勁肋。
　　掛籃端模采用分塊鋼模板以適應(yīng)箱梁腹板和預(yù)應(yīng)力孔道位置的變化，端模板外包內(nèi)外模前端，用螺栓固定，在箱梁頂板上方是由伸出端面的結(jié)構(gòu)鋼筋來固定。
　　1.7、走行裝置
　　內(nèi)、外模走行是通過內(nèi)、外導(dǎo)梁在吊架滑輪滑行；桁架走行是在滑道上滑行，滑道是用鋼板組焊的箱形結(jié)構(gòu)，滑道錨固在已灌注箱梁的頂面，道頂面放置前后支座，支座與桁架節(jié)點(diǎn)通過螺栓連接，前支座沿滑道頂板上緣滑行，后支座通過反扣裝置沿滑道頂板下緣滑動(dòng)，反扣裝置作用是防止掛籃在走行時(shí)墜落，滑道分節(jié)向前倒用。

                     
　　2、荷載類型及荷載分配
　　荷載類型：
　　2.1.1.砼自重：取2.6t/m3,并考慮1.05的增加系數(shù)
　　2.1.2.施工荷載：250kg/m2
　　2.1.3模板及支架荷載：底模150kg/m2（按5t計(jì)算）；側(cè)模及排架230kg/m2（按30t計(jì)算）；內(nèi)模230kg/m2（按10t計(jì)算）
　　2.1.4.掛籃主要構(gòu)件重考慮65t（不含模板及支架荷載）；
　　澆注砼時(shí)，荷載分配以下：
　　2.2.1、外導(dǎo)梁：翼緣砼+側(cè)模及排架+施工荷載
　　2.2.2、內(nèi)導(dǎo)梁：頂板砼+內(nèi)模+施工荷載
　　2.2.3、下縱梁A：腹板砼+施工荷載
　　2.2.4、下縱梁B、C：底板砼+底模+施工荷載
　　3、計(jì)算工況
　　工況一：施工第一個(gè)3.5m節(jié)段，102.9m3，重267.5t
　　工況二：施工第一個(gè)4m節(jié)段，95.2m3，重247.5t
　　工況三：施工第一個(gè)4.5m節(jié)段，76.1m3，重197.9t
　　工況四：空載走行時(shí)。
　　4、線荷載計(jì)算
　　下縱梁及內(nèi)、外導(dǎo)梁在各種工況下所受的線荷載如下表：
 

　　5、SPA2000建模計(jì)算每種工況的結(jié)果
　　具體步驟：

                      
　　5.1、根據(jù)掛籃的尺寸，在SP2000下建立空間模型。
　　5.2、根據(jù)各種桿件截面，輸入相應(yīng)桿件截面特性。
　　5.3、加載每種工況的線荷載到相應(yīng)的導(dǎo)梁及下縱梁上。
　　5.4、運(yùn)行軟件
　　5.5、數(shù)據(jù)結(jié)果，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：彎矩、剪力、軸力、前支座反力、后支座反力、桿件的撓度、空間掛籃的撓度。
　　6、各桿件的受力分析及型號(hào)選擇
　　在實(shí)際施工中，考慮掛籃的多次使用，在桿件應(yīng)力取值上要有一定的安全儲(chǔ)備，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：[σ]軸≤130Mpa；[σ]彎≤130Mpa；[τ]剪≤80Mpa，[σ]組合≤（1302+3×802）1/2=190Mpa；
　　主桁部分：主桁桿件主要受軸力控制，其中后腹桿、上弦桿為受拉桿件，前腹桿、下弦桿、立柱為受壓桿件，桿件軸應(yīng)力σ=N/ψA。為了加工及安裝的方便，鋼材類型選擇槽鋼，型號(hào)一般為2槽36b或2槽40b組成的格構(gòu)式截面，節(jié)點(diǎn)板螺栓按雙剪計(jì)算。
　　橫梁部分：橫梁受力是通過下梁縱或前帶吊來傳遞，是彎、剪組合，根據(jù)組合應(yīng)力大小各自選擇鋼材類型，在澆注砼工況，各橫梁的撓度fmax≤L/400。鋼材類型可以為槽鋼、工鋼、H型鋼。如果后長吊帶間距比較大，掛籃走行時(shí)，為了防止后下橫梁撓度過大，底模變形過大，因此，在選擇后下橫梁時(shí)，還要考慮走行工況。
　　下縱梁部分：下縱梁也是彎、剪組合，為了與支座板很好地安裝，一般選鋼材類型為槽鋼。當(dāng)箱梁比較高時(shí)，腹板處與底板處下縱梁型號(hào)相差較大，為了防止失穩(wěn)，腹板處的下縱梁槽鋼有時(shí)改為桁架式，這樣可以減少腹板處下縱梁的數(shù)量，當(dāng)然，此時(shí)也增加了桁架的材料和安裝難度。
　　導(dǎo)梁部分：導(dǎo)梁也是彎、剪組合，因?yàn)樵诳蛰d走行時(shí)，導(dǎo)梁計(jì)算長度基本增加一倍，彎矩有可能增加，在選擇鋼材材型號(hào)時(shí)，要充分考慮空載走行工況。
　　撓度：除了考慮各桿件自身撓度符合規(guī)范外，掛籃整體撓度控制在30mm左右為宜，方法可以預(yù)張拉后錨固筋、適當(dāng)增大某橫梁型號(hào)。
　　三、掛籃澆注砼時(shí)的整體穩(wěn)定檢算
　　根據(jù)掛籃整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算支反力，檢算最不利工況下的掛籃整體穩(wěn)定。
　　計(jì)算簡圖如圖4所示：

                                
　　由計(jì)算知，要達(dá)到平衡,后錨產(chǎn)生需要98.6t的力，傾覆穩(wěn)定系數(shù)K=(Mr/Mp)>2，則后錨需要提供力，T>2x98.6=197.2t以上為單片桁架受力。
　　后錨為4根Φ32精軋螺紋筋，極限承載力為[T]=fA=780N/mm2×[4×（π×322÷4）]=2500KN=250t>T=197.2t
　　四、掛籃走行時(shí)的整體穩(wěn)定檢算
　　由計(jì)算知，空載走行最不利狀況時(shí)，滑道處錨筋產(chǎn)生37.5t的力，傾覆穩(wěn)定系數(shù)K=(Mr/Mp)>2，則滑道錨筋需要提供力，T>2x37.5=75.0t滑道錨筋有兩種形式，一種是穿過頂板；另一種是預(yù)埋在砼里。
　　穿過頂板形式：由2根Φ32精軋螺紋筋承擔(dān)，極限承載力為
　　[T]=fA=780N/mm2×[2×（π×322÷4）]=1250KN=125t>T=75.0t
　　預(yù)埋形式：2根Φ32精軋螺紋筋預(yù)埋1.5m，砼與鋼筋粘結(jié)極限承載力為：
　　[T]=[C]×2×πd×ι=2.6N/mm2×2×π×32×1500=784KN=78.4t>T=75.0t
　　均滿足要求！
　　五、結(jié)束語
　　實(shí)踐證明，空間菱形掛籃在黔靈大橋上的應(yīng)用是成功的，菱形掛籃承載能力強(qiáng)，是掛籃進(jìn)一步輕型化、整體化發(fā)展的一種結(jié)構(gòu)形式，它是一種值得推廣的掛籃形式。
　　利用SAP2000軟件建立掛籃空間模型，更能反映整體實(shí)際效果，在調(diào)整桿件位置和荷載時(shí)，比分拆計(jì)算更方便、快捷。
　　本掛籃的各桿件型號(hào)，可以作為250t左右，4.5m長節(jié)段梁重的掛籃設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整，對(duì)現(xiàn)場施工技術(shù)人員整體了解掛籃也有一定的幫助。