100m连续梁悬浇施工挂篮设计与计算

100m连续梁悬浇施工挂篮设计与计算

摘要：通过贝雷桁架挂篮的设计，解决复杂环境下大跨度连续梁悬臂浇筑施工的难题。贝雷桁架挂篮主要包括贝贝雷片主桁架、提吊系统、模板系统、走行及锚固系统。基于有限元分析的挂篮设计与计算为大跨度连续梁悬浇施工提供了理论基础，可为同类桥梁施工提供参考。

关键词：连续梁；悬浇施工；挂篮；设计

中图分类号：u445.466 文献标识码：a

1. 工程概况

甬江左线特大桥跨越宁波东外环公路采用（60+100+60）m连续梁结构，与公路夹角为72º，该段位于宁波镇海区蛟川街道，连续梁100m主跨与镇海支线特大桥1-96m系杆拱对孔布置。桥下净高大于5.5m，满足公路通行要求。

该连续梁梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。梁高在中支点处7.60m，边支点和跨中处4.6m，梁底按圆曲线变化，半径

r=369.667m。箱梁顶宽11.0m，底宽5.8m，顶板厚度45～55cm，腹板厚度45、70、90cm，底板厚度50～130cm。在端支点、中支点、跨中共设5个横隔板，隔板设有进人孔，供检查人员通过。采用有砟桥面，挡砟墙内侧净宽8.5m。桥上人行道栏杆内侧净宽11.0m。该连续梁设计最高运行速度120km/h，采用桥位悬臂浇筑法施工，正常使用条件下梁体结构设计使用寿命为100年。主梁沿纵向共分为59个梁段。其中各中墩0号梁段长14m，合拢梁段长2.0m，边

孔边直段长9.75m，其余梁段长分别为：2.5m、3.0m、3.5m、4.0m。主梁段除0号梁段、边直段在支梁上施工外，其余梁段均采用挂篮悬臂浇筑，悬浇梁段最重1714.7kn。

2. 贝雷桁架式挂篮设计

针对甬江左线特大桥的地理环境和结构特点，研究大跨度连续梁悬浇施工技术，基于有限元计算，设计了一种贝雷桁架式挂篮。2.1 设计参数

1) 材料设计参数

材料设计参数见表2.1-1。

表2.1-1 材料设计参数

2) 性能参数

贝雷桁架挂篮的性能参数：

a.适用最大梁段重：1800kn；

b.适用最大梁段长度：4.0m；

c.适用梁顶宽度：12m；

d.适用梁底宽度：6.4m；

e.适用梁高为：7.85～4.85m；

f.走行方式：无平衡重走行；

g.每套挂篮自重：800kn；

h.在14m长的起步长度内，可同时安装一对挂篮；

2.2 挂篮构造

贝雷桁架挂篮由贝雷片主桁架、提吊系统、模板系统、走行及锚固系统等组成，且保证总重量不大于800kn。贝雷桁架挂篮正面图及侧面图分别见图2.2-1和图2.2-2。

图2.2-1 贝雷桁架挂篮正面图

图2.2-2 贝雷桁架挂篮侧面图

1) 贝雷片主桁架

挂篮主体结构采用刚度大的“321”型贝雷梁结构[1]，每幅挂篮由两组主桁组成，每组主桁长12米，截面由4片贝雷梁通过钢支撑架连接成整体，两组主桁间分别在挂篮前支点和前端处横向用桁架连接(简称平联)，形成一个整体稳定的结构体系，用2i25、2i32a 工字钢作后锚梁，φ32精轧螺纹钢作吊、锚杆，挂篮前后支点处设一钢支墩。

2) 提吊系统

提吊系统[2]包括前后横梁及吊杆，横梁采用i40a及i36a工字钢加工而成，吊杆采用φl32精轧螺纹钢筋，jlm锚具及3cm厚垫板。

前横梁的作用是将悬臂浇筑的底板、腹板混凝土及底模板重量传至主桁架上。单侧挂篮前横梁上、下各1根，其间用φl32精轧螺纹钢筋连接，上、下横梁用2个32t手动千斤顶及扁担梁调节底模标高。

前吊杆6根，2根吊内模走行梁，4根吊外模走行梁，吊杆通过

垫座、垫板及螺母吊在前上横梁上，每根前吊杆处增设一个10t导链，以方便施工并增加挂篮在走形过程中的安全性。后吊杆数量及作用与前吊杆相同，不同之处是后吊杆通过预留孔直接吊在已完成梁段上。

后横梁的作用是将底模架荷载传至已成箱梁底板。上部设置调节孔，以适应梁底板厚度的变化，下端与底模架后横梁销接，上端穿过箱梁底板下横梁孔，上、下横梁用2个32t手动螺旋千斤顶及扁担梁支撑在已成箱梁的底板上。

3)模板系统

箱梁外侧模采用大块钢模板，长度4.5m，高度7.621m，模板横肋采用[8槽钢，竖肋采用6mm钢板，外框架由 [16b槽钢组焊而成。外侧模支承在4根外模走行梁上，走行梁用两根i32b工字钢组焊而成，后端通过吊杆悬吊在已浇好的箱梁顶板上（在浇筑顶板时设预留孔），后吊杆与走行梁间设有后吊架，后吊架上装有滚动轴承，挂篮行走时，外侧模走行梁与外侧模一起沿后吊架滑行。

内模用竹胶板作面板，10*10方木做带木，15*15方木做分配梁，碗扣式脚手架搭设支架。

底模由底模架和底模板组成。底模架由底模纵梁和底模横梁组装而成，底模纵梁采用i32a工字钢，腹板下间距30cm，底板下间距50-56.5cm；底模横肋采用[8槽钢制作，横桥向布置，腹板下间距15cm，底板下间距30cm。。底模为钢模板，两外缘贴泡沫胶带，在浇筑混凝土时，外模与底模夹紧，以防漏浆。底模架前端槽钢可组

成操作平台。

挂篮模型采用侧模夹底模的装配方式，通过侧模顶口、底口对口拉杆固定模型。侧模是由钢桁架片和δ=6mm的钢板组成，用槽钢和部分角钢焊接成桁片，桁片间用角钢焊接成一个整体，δ=6mm的钢板作面板。

4)走行及锚固系统

a.挂篮走行系统

走行系统[3]由p43钢轨轨道、托船组成，轨道由2根p43钢轨组成，挂蓝走行时先将贝雷片主梁后锚杆稍松开，用导链将贝雷片主梁拉住固定，用导链或慢速卷扬机牵引滑道移到位，贝雷片主梁的前移带动侧模系统，底模系统及内滑梁整体移位，随着贝雷片主梁的前移，压紧器交替前移，以保持贝雷片主梁的稳定，滑到位以后将贝雷片主梁后锚杆锚紧。

b.锚固系统

挂篮锚固系统[4]是用φl32精轧螺纹钢和后锚扁担梁把贝雷桁架后节点锚固在已完成梁段的竖向预应力筋上。每片桁架用6根φl32精轧螺纹钢筋，单侧挂篮用12根。

3. 挂篮计算

利用有限元软件 midas对挂篮在各个施工工况下的应力和变形进行计算分析，有限元模型见图3。对于双拼工字钢、贝雷桁架加强弦杆采用在单根截面的基础上调整截面特性值的方法进行模拟，将作用在翼板模型上的荷载以线荷载的形式加载到外侧模导梁上