三角形挂篮的优劣分析及预压方案

三角形挂篮的优劣分析及预压方案

摘要：挂篮是连续梁桥悬臂浇筑施工过程中必须的临时结构，关系到施工的安全以及后期桥梁的线形控制。本文首先分析总结了各种挂篮的结构选型及受力特点，其次阐述了某连续梁桥悬臂浇筑施工中三角挂篮的预压方案。

关键词：连续梁桥；悬臂浇筑；三角挂篮；预压方案

Abstract: The hanging basket is a temporary structure must be in the process of continuous beam bridge Cantilever Cast related to the construction of the security as well as post- alignment control of the bridge. This paper first analyzed and summarized the selection of a variety of hanging basket structure and the mechanical characteristics of the second section describes the triangle hanging basket in a continuous beam bridge Cantilever Cast preload.

Key words: continuous beam bridge; cantilever casting; triangle hanging basket; preloading programs

1 连续梁桥悬臂施工挂篮选型

大连市某立交桥及延伸线工程，上跨华北路、哈大铁路、哈大客运专线，经南关岭镇上跨南关岭转盘，上跨规划岭西路后落地。其中跨越既有哈大铁路及建设中的哈大客运专线为38＋60＋60＋38四跨悬臂浇筑预应力钢筋混凝土连续梁。连续梁为双向六车道加宽段，桥梁左右双幅箱梁，桥面全宽37.686m。箱梁浇筑分段长度依次为9.5m（0号块）+3.25m+6×3.5m，边中跨合拢段长均采用2m，边跨现浇段长度9m。

挂篮的主要功能是支撑模板、承受新浇筑混凝土重量、调整标高和提供进行张拉和注浆的工作平台。按照主要承重结构的形式可以分为：桁架式（包括平行桁架式、菱形、三角形和弓弦式挂篮）、斜拉式（包括三角斜拉式和预应力斜拉式）和牵索式等。衡量一个挂篮设计是否合理、材料是否节省的主要参数是挂篮质量和梁段混凝土的质量比，一般控制在0.3~0.5之间。

由于平行桁架式的材料利用系数不高；弓弦式挂篮虽受力合理但杆件较多，故此次挂篮主要在斜拉式、菱形和三角形挂篮三者中进行选择。斜拉式挂篮的受力和传力机制最为合理，但是需要在底模纵梁和主梁的尾部设置限位装置，同时在每个施工循环中需增加安装和拆卸斜拉杆、限位装置的工序，加大了施工难度。相比之下，三角形和菱形挂篮推移时相当方便，安全性亦高于斜拉式挂篮。虽然三角形挂篮在受力方面比斜拉式及菱形挂篮稍逊一筹，施工操作面也不如菱形挂篮宽敞，但是菱形挂篮由于受力点较高，挂篮的横向稳定性要求高，加工比较麻

烦；而三角形挂篮的受力重心较低，挂篮的稳定性比菱形挂篮高，节省了大量的横向联系钢材。三角形挂篮的加工量比菱形及斜拉式挂篮少，加工工艺要求低，加工方便。综合以上考虑，该桥最终采取三角形挂篮形式。挂篮质量和最重梁段混凝土的质量比为0.29。

图1 挂篮侧视图图2 挂篮横断面图

图1、图2图注：A主梁、B立柱、C斜杆、D内滑梁、E上前横梁、F走行轨道、G1后锚上横梁、G2反扣轮系统、H下前横梁、I下后横梁、J底模纵梁、K外滑梁、N1吊带、N2锚杆

2挂篮荷载传递路径

挂蓝荷载传递路径见图3。

3挂篮预压

3.1预压准备工作

挂蓝所有零部件及模板安装齐全，底栏后横梁和底模牢固的锁定在0号块的底板上，锁定的吊杆均采用Φ32精轧螺纹钢，上下均采用2颗螺栓予以固定，通过锁定一方面真实的模拟了后续的混凝土施工的工况保证了力量传递的准确性，另一方面消除了其它外来荷载对预压过程的影响。挂蓝后锚同样采用Φ32精轧螺纹钢，上下均采用2颗螺栓予以固定，螺纹钢、钢垫板以及扁担梁不能有任何缺陷和破损，扁担梁吊点位置处使用劲板予以加强或补强。对所有连接部位进行常规检查，对受力较大的部位进行详细的检查，特别是底栏部位容易忽视的位置。对检查出来的薄弱环节、焊缝不符合要求等问题及时整改和加强后方能预压，严禁预压或施工过程中进行焊接补强。后锚精轧螺纹钢连接器处的拧丝长度，均采用油漆做了标志，确保进丝长度一致。在挂篮各构件的锚点、支点、吊点位置，均安装了劲板，增强了型钢的抗剪和抗扭性能。预压加载前应对施工人员进行了交底。砂袋、称重设备、装运设备、提升的进场和调试。

3.2测点布设及观测方法

布置变形观测点，观测点布置在1#块远离0#块端，分别布置在翼缘板边缘，4个腹板位置，两侧共计12个观测点。详见图4。

观测采用水准观测方式，以绝对高程控制变形幅度。分别在预压前，预压重量50%、80%、120%、120%持荷12小时、持荷24小时、持荷48小时、持荷72小时观测。观测由同一人进行操作。

3.3加载

布置原则按照模拟梁体实际自重荷载分布布置，分为翼缘板、立墙及顶板与底板组合3种布置梁体自重荷载，上部施工荷载按照顶板面积平均分布。详见图5。

加载方式采用分三级加载方式：0→50%→80%→120%→持荷12h→持荷24h→持荷48小时→持荷72小时→卸载。加载过程模拟混凝土浇筑过程进行，从底板开始，最后至翼缘板。

砂袋加载前预先成称重，累计加载重量。每级加载之间间隔6小时。

图4 挂篮预压测点布置图

图5 挂篮预压荷载分布图

3.4卸载

卸载仍然采用分级方式：120%→80%→50%→0。卸载过程按照分级分别记录挂篮回弹值，作为计算弹性变形和饭弹性变形结果的参考数值。当持荷72小时内模架各测点累计沉降变形量最大值不大于2cm，即认为托架强度、刚度、加工质量和拼装质量满足设计要求。卸载后检查挂篮结构，对螺栓、销轴等构建进行检查是否由松动现象。卸载后每6小时进行一次观测，至挂篮无弹性变形。

4结语

三角形挂篮主桁杆件少，传力简捷，受力明确，成本低，加工简单，安装方便，对型钢的破坏较少，挂篮的回收价值较高。该桥经过比较最终确定采用三角形挂篮，在实际应用中挂篮的各项指标与计算结果吻合较好，同时具有刚度大、质量轻、移动方便快捷等特点，创造了良好的经济效益。

挂篮目前正朝着轻型化的方向发展，但是应同时考虑挂篮的刚度、强度和稳定性，以获得施工安全、质量与速度上的统一，自重可能略有增加，但总成本将有所下降。总之，需综合考虑各方面因素，才能达到效益的最优化。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。