超宽幅梁体挂篮设计与应有

超宽幅梁体挂篮设计与应用刘爽中铁十七局集团第四工程有限公司摘要本文针对桥面宽33m单箱四室的整体宽幅桥梁的雾凇高架桥，从整体宽桥面三角挂篮的设计与施工工艺方面作以介绍，阐述了整体宽桥面三角挂篮结构的设计、合理性及可操作性。

总结了实践中的几点经验，为同类宽桥面挂篮设计与施工提供了借鉴。

关键词超宽幅三角挂篮的设计与施工1 工程概况吉林市雾凇高架桥工程（吉林大街至四川路）, 第5＇联(18＇～21＇墩)采用等宽桥面、变高度预应力混凝土T构连续箱梁，整幅布置，孔跨布置为33.25+62+38.25=133.5m，桥面总宽33m。

主梁采用单箱四室直腹板截面，跨中梁高2m,通过二次抛物线渐变至支点处的3.6m 梁高。

箱梁悬臂长3.75m,箱内顶板厚度采用30cm；跨中底板厚度采用30cm, 通过二次抛物线渐变至中横梁处的60cm；腹板跨中段厚度采用70cm,在中横梁附件区域腹板厚度渐变至90cm。

端横梁厚度采用1.6m，中横梁厚度采用3.0m。

箱梁悬臂施工梁段长度为3.0 m。

该桥悬臂施工的关键是整体宽桥面挂篮的设计和全断面整幅悬臂施工。

2 挂篮的设计2 挂篮的设计连续箱梁施工采用挂篮悬臂浇筑，因存在节段砼自重大、箱室多、横向宽度过宽、粱高突变、全断面整幅一次浇注等因素，使得挂篮设计复杂、难度大、根据国内常用的平行桁架式挂篮、斜拉式挂篮、三角形挂篮、菱形桁架式挂篮等几种挂篮形式。

针对本桥箱梁截面宽、箱室多、一次浇注砼自重大、整体性要求高的特性，经从结构受力、施工操作方便与否及经济条件等几方面进行综合比较，选定挂篮结构为三角形挂篮，采用多片桁架梁组成。

2.1 挂篮主要设计参数取梁段最大重量第一节267.5 t；梁段长度3 m；梁高变化范围1.67～2.17 m；最大底板厚度为55cm；最大顶板厚度为30cm；挂篮为无平衡重、自行式行走，重量173 t；挂篮工作系数(挂篮总重与最大悬浇节段重量之比)为0.64。

2.2 挂篮设计特点⑴采用25.5m宽底模平台和5片主桁组成的三角挂篮全宽33m，目前国内属于超宽幅的。

挂篮的前上横梁和底模平台按等变位的原则进行布置，每片主梁荷载基本满足总体变位协调的原则。

⑵为减轻底模平台自重，底模平台采用整体式空间桁架，前、后下横梁与平台纵梁连成整体，较好地解决了如此大型的底模平台变形及稳定的问题。

同时为了防止底模平台前吊带调整坡度时锚点拉杆受弯，采用了铰接结构以保证底模与已灌注梁体的密贴和满足后锚点拉杆的受力要求。

⑶为了提高效率、确保挂篮平行前移，采用同步走行的设计原则。

走行前，将内、外模及底模平台与主梁分离，采用三道底篮滑移系统，采用吊杆兜底托住后下横梁，利用5路同步油压千斤顶将5片主桁同步牵引移动就位，以防桁片扭曲或变形。

(4)底板跨度25.5m，挂篮在滑移过程中，底板横梁不可能设计的截面很大，因此底模系统在滑移过程中需要设计3道底模滑梁，解决底模横梁的受力情况。

(5)挂篮施工时前支点的最大反力约90t 。

为避免主梁中室顶板受力破坏，中主桁的支点分布在腹板中线。

2.3 挂篮构造该桥19＇号主墩‘T”构采用宽幅挂篮施工,需2副挂篮。

考虑该桥的结构特点并结合施工简便、安全的要求。

挂篮设计为多桁架三角形挂篮。

鉴于整体截面箱梁的宽度大，箱室多，主桁架采用5片三角形桁架。

挂篮由主桁架、联结系、吊挂系统、底模平台、内外模系统、走行系统及后锚固系统组成。

挂篮结构设计如图2、图3所示。

图2 挂篮立面布置图图3 挂篮横面布置图（1）主桁架：挂篮主桁中主梁与立柱为钢箱梁，斜杆为钢拉带，相邻两片一组，通过联结系联结成整体；挂篮主桁各杆件之间均为销接，并在主桁架上设有围栏防护。

（2）联结系采用槽钢结构形式，主梁及立柱均设置连接系连接（3）吊挂系统：由底平台吊挂系统、走行吊挂系统及底平台临时吊挂系统组成；底平台吊挂系统由前吊挂、后吊挂组成（浇筑混凝土时，由此吊挂发挥作用）；走行前吊挂采用挂梁与主梁相连，用于前吊带走行，走行后吊挂由型钢、轴承、及滚轴组成，当放下底模平台、拆除前后吊挂后，由走行前后吊挂实现底模平台走行。

（4）底模平台由滑道梁、底模纵横梁及底模、防护围栏组成。

（5）内外模系统由内外模板及支架组成。

（6）挂篮走行系统包括走道梁、后勾板、千斤顶。

由千斤顶顶推、拽拉挂篮走行、后勾板在空载走行过程中在主桁尾部提供一向下的压力以平衡挂篮前方的倾覆力矩，使挂篮具有必要的稳定性。

（7）锚固系统由主梁后锚固组成，其作用是在挂篮悬浇混凝土施工过程中，在主桁尾部提供一向下的压力，以平衡挂篮前方的倾覆力矩，使挂篮具有必要的稳定性。

2.4挂篮计算2.4.1计算假定⑴箱梁翼缘板砼及侧模重量通过外导梁、外模吊挂梁分别传至前一节段已完工的箱梁顶板和挂篮主桁的前上横梁上.⑵箱梁顶板砼、内模及其支架的重量由底模平台承担。

⑶箱梁底板、腹板砼及底模平台重量分别由前一段已完工的箱梁底板和挂篮主桁的前上横梁承担。

⑷挂篮主桁的立柱与斜拉钢带之间的连接假定为铰接。

通过计算来设计底模平台纵梁，前、后下横梁并求得其吊点反力。

2.4.2计算原理⑴通过计算来设计底模平台纵梁，前、后下横梁并求得其吊点反力。

⑵验算外导梁受力是否满足要求，求其前后吊点反力。

⑶通过各前吊点的反力，设计前上横梁，计算挂篮主桁三角架各部件内力，并求出挂篮前支点反力和后锚固力。

⑷计算挂篮空载走行时倾覆稳定系数。

⑸通过计算，为现场施工提供底模平台前端预抬量参考值。

2.4.3验算内容本文仅对砼在浇注状态（即相当于该节段砼完全作用于挂篮上）下，含挂篮自重与施工荷载及行走状态下抗倾覆性能进行分析。

分别计算底模纵梁、前后下横梁，滑梁（打灰和走行）、挂篮主桁及吊挂系统、吊带及其销轴计算、挂篮主桁后锚固、后沟板及后锚梁计算、挂篮走形计算、挂篮主桁螺栓的强度、刚度及稳定性。

经计算，强度、刚度都满足要求，挂篮行走时抗倾覆稳定安全系数>2，详见挂篮施工计算书，这里不作攒述。

3 挂篮施工3．1 挂篮安装箱梁0号块梁体浇筑前．按挂篮设计图纸预留Φ100mm的圆孔，用于底模滑梁、主梁锚固及后下横梁锚固吊杆安装等。

待0号块梁体混凝土达到设计强度，并在预应力施工完成、支架拆除后进行挂篮安装。

安装程序如下：(1)主桁架安装。

根据测量放样的挂篮走行轨道中线安装滑道，用钢垫片调整滑道处于水平位置。

塔吊吊装主桁架就位后，安装Φ32 mm精轧螺纹钢后锚，并调整好主桁架垂直度．设置稳固支撑。

随后安装下一片，并及时调整间距安装横梁与联结系。

(2)安装前、后横梁。

前、后横梁和底模滑梁在地面上拼装成骨架。

利用4个10 t手拉葫芦牵引就位，并及时与底板进行初步锚固，前下梁悬挂在主桁架上的前上横梁上，随后进行下一段安装。

吊装时吊点设在横梁的1/4处，安装高度距0#块底板1.5m处，以便纵梁的安装。

(3)安装纵梁，前、后下横梁安装就位后逐个安装纵梁。

(4)安装模板系统。

先吊装底模面板就位，随后进行外侧模安装，侧模用倒链吊在外主横架悬出的牛腿上。

3．2 挂篮行走3．2．1 施工准备(1)检查主梁后锚杆与底模后锚孔、底模滑梁后吊杆的预留孔及保险绳预留孔的位置、尺寸，必要时进行修整。

(2)检查各千斤顶及各手拉葫芦、保险绳等．要求受力性能良好。

3．2．2 挂篮前移上一段箱梁灌筑完毕，混凝土达到强度要求，完成预应力张拉后，方可移动挂篮，进行下一段箱梁的施工。

(1) 挂篮移动前先脱除侧模，然后脱除底模系统，使底模系统松动的悬挂于前上横梁及底模滑梁上。

(2) 挂篮后端锚固放松一点，用千斤顶将挂篮主梁顶起一定高度，拆除部分垫块，铺设至前段箱梁，用千斤顶迁引滑道移动至前一段箱梁上，然后在箱梁上锚固滑道，并在滑道上涂上黄油。

(3)采用千斤顶牵引，先在滑道上每隔5cm画一道刻度线，滑移过程中要求5片主梁的前进距离的偏差不超过5cm，解决了多片主梁同步前移，同时带动侧模与底模系统一起前移。

(4) 挂篮移动到位后，将主桁后端进行锚固，锚固时用千斤顶将后锚杆预拉，上紧，同时将各锚杆受力调节均匀。

(5) 模板滑移到位后，利用挂在横梁上的导链滑车提升底模至已成粱段底板面；连结前吊带。

然后立即将底锚杆插入，调整挂篮底板中线及标高，锚固后吊杆，上紧前吊杆。

(6) 提升侧模系统，调整侧模高度及垂直度，并进行固定。

(7) 检查。

(8) 至此准备施工下一梁段。

4挂篮施工特点⑴挂篮在1#块处，由于受0#块仅11m长度的影响，采用连体组装施工，并在组拼后对结构进行预压，以充分消除非弹性变形，此外在校核中计算了结构弹性变形值。

⑵当施工2#块以后各梁片时，将挂篮主梁进行加长。

⑶立模标高的调整是通过调节精轧螺纹钢螺母来实现。

⑷过去悬臂挂篮施工中，一般采用了跟踪调整吊带以消除变形的影响。

本桥考虑与施工监控同步，采用一次抛高的方法，避免中期调整吊带对结构及砼造成的不利影响。

⑸挂篮宽度大，施工中的加载方式和方法对结构的变形影响较大。

因此在砼灌注过程中，本着“由中至边对称、先底板，再腹板，最后顶板”，“先变形，后合拢”的原则进行每个节段的灌注。

5 施工注意事项5.1 预留孔应做到不漏埋，不歪不斜。

5.2 挂篮滑道铺设要平直，应在一个水平面上。

挂篮移动前应检查部件是否完全转化为滑移状态，主桁移动时须均匀平稳，左右同步、方向顺直。

5.3 挂篮移动就位调整后，应对锚固系统进行逐个检查，确保各吊杆受力均匀。

5.4 两端挂篮要对称同步前移，行程最大偏差控制在100cm，以免对墩身产生较大的不平衡弯矩。

5.5 砼浇筑，两端应同步进行，两端砼浇筑重量偏差不大于10m3。

6 结束语利用挂篮悬浇箱梁砼，是桥梁施工的常用手段和方法，但具体施工方案的设计优化与应用实施，则是至关重要的。

如何选定适合结构特点、既满足受力要求又便于施工且经济合理的挂篮型式，是该类桥型施工方案的设计优化与应用研究核心，值得工程技术人员深思和重视。

经实践检验，本桥选用的宽幅斜拉三角组合梁式挂篮，其施工设计应用较为成功，值得借鉴。

但在这里针对本挂篮提出几点改进意见：（1）减轻挂篮自重。

挂篮工作系数(挂篮总重与最大悬浇节段重量之比)为0.64，挂篮自重较重，可以将后吊挂、行走吊挂换成φ32精轧螺纹钢，既便于挂篮的调整，也便于解除吊带、前移挂篮；充分利用精轧螺纹钢的韧性和抗拉特性，有利于减轻自重，使其重量仅为传统自重的一半；底纵梁间距也可以适当放大，减少纵梁的数量，减轻底板的重量；主桁、立柱、钢拉带结构断面也可以减少，减轻自重。

（2）本挂篮为整体式宽幅挂篮，整体移动过程中阻力大，可能使桁片发生扭曲和变形，所以主桁不仅要抹上黄油作润滑，还要铺上四氟板。

（3）挂篮的走行平衡可以采用平滚反压轮，主梁滑移时先进行锚固反压轮，走行到位后再松开并锚固扁担梁，移动较为方便。

这样既解决了走行移动和结构自重的平衡问题，同时也避免了预埋式滑道的繁琐工序。