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高墩大跨度上下双室连续刚构渡槽是一种新型的渡槽结构形式,通过在连续刚构桥箱梁内设置一道过水隔板,将传统的单箱单室箱梁改变为上下两室箱梁结构,水体从箱梁的上箱室通过,将承载结构与过水槽身有效地结合,实现了“桥槽合一”,为我国首创。由于上下双室渡槽独特的结构形式,先前未有悬臂浇筑施工的经验和与之对应的挂篮结构,而挂篮作为悬臂浇筑施工的主要设备,其强度、刚度和稳定性直接关系到作业人员的安全和工程的质量。因此,对新型渡槽悬臂浇筑施工挂篮的力学性能分析和优化研究,可为挂篮的设计和组装提供技术参考。为此,本文以徐家湾渡槽为工程依托,对所提出新型菱形挂篮结构建立空间有限元模型,分析了其在混凝土浇筑状态和空载行走状态下的力学性能。最后,提出斜拉组合式轻型菱形挂篮新型结构,对主桁架进行优化分析,使其重量降低,优化改造后,该组合式挂篮可适用于渡槽更重更长节段混凝土施工要求。本文主要研究内容包括以下五个方面:(1)对挂篮结构的类型、受力特点以及我国挂篮的设计研究现状和存在问题进行了总结和归纳,提出了挂篮向设备系列化、设计标准化及结构新型化的方向发展。(2)针对上下双室连续刚构渡槽的施工过程及关键技术,详细介绍了渡槽0#段挂篮锚固预埋件的设计、菱形挂篮悬臂施工工艺以及合拢段施工要点。(3)分析新型菱形挂篮的结构特点和传力机理,建立其空间有限元模型,分别就菱形挂篮在混凝土浇筑状态和空载行走状态下的强度、刚度和稳定性进行了分析,得到不同状态下挂篮各组成结构的应力、位移变化以及菱形挂篮结构的薄弱部位。(4)结合力学和结构计算基本理论,对菱形挂篮各组成构件的受力模型作出假设,给出各构件强度、刚度和稳定性的理论分析方法,理论计算结果与有限元分析结果相近,误差较小。该理论方法计算简便,可为挂篮的初步设计提供理论参考。最后对结构分析结果中挂篮强度或刚度不足构件提出改造措施,使挂篮各结构均满足受力性能的要求。(5)为了加长每节段浇筑长度,提高施工速度,提出斜拉组合式轻型菱形挂篮结构,通过增加斜拉系统,降低了挂篮主桁架的应力和变形,并根据计算结果对主桁架结构进行优化,重量减少53.9%。优化改造后,使该组合式菱形挂篮适用的最重渡槽节段达400t、最长浇筑节段长度达5.0m,与原菱形挂篮控制指标?值0.39相比,组合式菱形挂篮设计控制指标为0.324,降低16.9%,节段浇筑长度增加1m。