连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算方案

连续梁悬臂浇筑挂篮设计与计算方案第1章绪论1.1研究背景和意义随着我国经济的迅速发展，交通运输方面对于桥梁建造的速度要求越来越高；同时近年来随着桥梁结构多样化、复杂化的发展，所在的地理位置和自然条件的千差万别，不同的桥梁所采用的施工工艺也不尽相同，在施工中投入的临时结构设备也存在着种类和形式上的变化和发展。

其中本次设计的连续梁桥的挂篮是临时结构当中相当重要的一部分，在桥梁施工当中有着不可替代的作用。

悬臂施工具有很大的优势：不需要大量的施工机械和临时设备；不影响桥下通航通车；施工受季节、河道水位影响小。

悬臂施工的主要施工工具为挂篮，因此挂篮设计的合理与否将关系到整个桥梁的施工质量。

1.2国外研究现状挂篮悬臂施工在我国的桥梁施工当中运用广泛，悬臂浇筑法施工从60年代由前西德首先使用以来，先后由各国借鉴运用，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。

有一项数据：日本预应力混凝土工业协会《关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告》指出，1972年后建造的跨径大于100m以上的桥梁近200座，其中悬臂法施工的桥梁占87%以上，而采用悬臂浇筑法施工占80%左右。

这充分表明了悬臂施工方法在当代以及今后桥梁施工当中将处于非常重要的地位，挂篮作为悬臂灌筑施工的主要设备现已有很多类型，有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品，这为施工过程带来很大的便利。

我国自从80年代开始使用这种技术以来，已经取得了巨大的成就，但与其他在悬臂施工方面发展较快的国家相比仍然有着不小的差距。

因此，总结并比较各种类型挂篮的优劣，努力发展我国的悬臂施工工艺，对今后的应用及其发展有着重要的意义。

1.3 悬臂施工法的施工工艺用挂篮悬臂浇筑施工又称为迪维达克施工法，施工前需要首先将梁体进行施工设计分段，然后按照设计节段长度在桥墩两侧以挂篮为机具进行对称悬臂施工， 0号段在墩顶位置，其上可提供挂篮的安装和材料的堆放地，因此长度按两个挂篮的纵向安装长度而定，一般5～10m。

0号段是悬臂浇筑施工的中心段，同时也是体系转换的控制段，受力最为复杂，预应力孔道也最多，需要精心施工。

0号段对称往外为两侧利用挂篮分段对称悬臂施工部分，根据挂篮的承载能力和预应力筋的布置要求，一般每2～5m分成一个节段。

桥跨中间和边缘需要设置合龙段分别为中跨合龙段和边跨合龙段，边跨合龙段均在支架上现浇完成，中跨合龙段仍用悬臂施工完成，中跨合龙段是悬臂施工的关键部位，应该尽量的短，一般1.5～2.0m为宜，有多个中跨合龙段的时候还需要选择最优合龙顺序以使结构体系转换后的力最为合理。

挂篮悬臂施工时需要首先在已经建好的的桥墩顶部现浇0号段，拉预应力筋以后在其上安装两个悬臂端挂篮，如果墩顶位置不够，可以将两侧挂篮的承重梁先连在一起；安装完毕后即可用挂篮浇筑对称的1号和1’号段，这两个节段通过拉预应力筋和0号段连接成一个整体；之后两个挂篮可以解体，各自前移，进行下一个节段的浇筑施工，浇筑一段，前进一段，直至悬臂完成，接下来就可以根据设计工序在支架上进行边跨合龙或悬臂进行中跨合龙，最终转化成为连续梁体系。

1.4挂篮结构挂篮是悬臂施工中的关键设备。

其主要功能是支承模板，承受新浇筑的混凝土的重量。

这就要求挂篮不仅要有足够的强度保证，还要有足够的刚度以及稳定性。

挂篮具有结构简单、自重轻、前移和装拆方便、坚固稳定、受力后变形小、便于调整标高和具有较强的可重复利用性等特点，挂篮下部有充足的空间，可提供较大的施工作业平台，有利于钢筋模板施工操作。

1.4.1挂篮分类目前，挂篮的形式有很多。

挂篮可以按照多种分类方式进行分类，常见的分类方法有：(1)按挂篮使用材料分类：由军用梁、贝雷梁、万能杆件等制式杆件组拼的挂篮和由型钢加工制成的挂篮两种；(2)按受力原理分类：垂直吊杆式(包括三角形挂篮和菱形挂篮)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、刚性模板式三种；(3)按抗倾覆平衡方式分类：压重式、锚固式和半压重半锚固式三种；(4)按移动方式分类：滚动式、滑动式和组合式三种。

1.4.2挂篮承重结构形式分析(1)平行桁架式挂篮。

平行桁架式挂篮上部结构为一等高度钢桁梁。

其受力特点为：底模平台及侧模桁架所承重均有前后吊杆垂直传至钢桁梁节点和箱梁底板，桁架梁顶用锚固或压重或二者结合的方法解决倾覆稳定的问题，桁架本身会受弯。

(2)菱形挂篮。

菱形挂篮可以认为是从平行桁架式挂篮的基础上简化而来的，其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小梁，作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道，其菱形结构后端锚固于箱梁顶板上，无平衡压重，且结构简单，故自重轻，近年来在桥梁施工中广泛采用。

(3)三角形挂篮。

与菱形挂篮结构相似，受力较菱形挂篮有利，但施工空间较小，会给施工带来不便。

三角形挂篮在桥梁施工中也较为常见。

(4)弓弦式挂篮。

弓弦式桁架挂篮主桁外形似弓形，桁高随弯矩大小变化，可以在安装时施加预应力以消除非弹性变形。

可消除平衡重，故重量一般较轻。

(5)滑动斜拉式挂篮。

滑动斜拉式挂篮上部采用斜拉体系代替梁式结构的受力，由此引起的水平分力，通过上下限位装置(或称水平制动装置)承受，主梁的纵向倾覆稳定性由后端锚固压力维持。

其底模平台后端仍吊挂或锚固于箱梁底板之上。

(6)预应力斜拉式挂篮。

预应力斜拉式利用梁体腹板的预应力筋拉住模板，从而使得挂篮结构简单，重量变轻。

(7)牵索式挂篮。

斜拉桥施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮，其承重结构悬挂于已成梁段的下面，通过牵索系统将挂篮的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上。

设计者设计好了挂篮样图后，就要进行挂篮制作阶段。

在制作时要严格按照图纸要求，对挂篮结构、材料、大小、质量等任何细节都不得随意改变，除非出现特殊问题，可以与相关设计人员或负责人沟通，经同意后方可进行相应变动，如果不按照设计进行制作，轻者会影响施工效果，重者会因为质量问题而造成人员的伤亡与财务损失，所以必须要明白其重要性，并且在制作完成后，相关人员要通过多次的审核与实验，保证挂篮各部件的准确性与稳定性，如果出现问题必须第一时间解决，确保没有问题后才能进行下一步的安装。

1.4.4 安装挂篮最后，依据水平中线的测量结果来铺设轨道，并将安装后的挂篮移动到 0# 块处固定即可。

需要注意的是首次使用挂篮时要进行试压，可采用如水箱加载、千斤顶高强钢筋加力等方法。

1.4.5校正与安装模板模板分为外模板与模板，对于模板的校正与安装，首先将底模、侧模与模合理安装，底模是放在挂篮底部的纵梁段与横梁段上方的，侧模则由外框架搭建而成，并且形成一个整体，而模则与框架是分散的，不构成一个整体，因为在每一段梁段上两者的高度都是不一致的，需要进行不断修改，最后通过各部分的组装，完成整个模板的安装工作。

模板的校正过程：首先，要依据箱梁搭的截面情况来确定下一步砼浇筑的浇筑次数，是一次还是分次。

一次浇筑法，要求箱板底部要有留一个窗口，使砼(混凝土)由窗口流入箱，分布至底模上。

当箱梁比较高的时候，砼到达底模比较困难，应采用减速漏斗，以改变砼的方向，使其向下运动。

而分次浇筑法，先进行底模、侧模、侧板、底板的预应力筋与普通钢筋的安装，并通过前一次砼浇筑完成后，再进行模、项板的预应力筋与普通钢筋的安装。

然后，每经过一次浇筑底模就要相应的提高一次，如果对于提高要求不多的时候，可以用支垫底模法来对底模加高，经过几次提高之后，由于提高差距变大，则可以使用提升挂篮的方法来增高底模，这样底模不断增高调整的过程就是模板的校正过程。

1.5菱形挂篮1.5.1 菱形挂篮的结构及构造菱形挂篮主要由承重系统、走行系统、模板系统、悬吊系统、锚固系统和拉操作平台组成。

1.5.1.1 承重系统挂篮的承重系统由菱形主桁架组成。

主桁架竖放于箱梁腹板位置，主桁的片数由主梁截面特性确定，一般为两片。

主桁各杆件一般采用双槽钢截面，各杆间的连接一般为栓接或销接。

两片主桁间用槽钢或角钢组成的横联连接。

主桁架承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将合作传到已施工完成的梁身上。

在主桁前端节点处放置一根横梁，横梁一般采用双工字钢截面，若悬吊系统采用吊带，两工字钢间距由吊带宽度确定。

在横梁上设置吊点，用于悬吊底模横梁、侧模导梁及模导梁。

1.5.1.2 走行系统挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统及模走行系统。

桁架走行系统是在两片桁架下已浇箱梁顶面铺设用钢板组焊的轨道，轨道顶面放置前后支座，支座与主桁节点栓接，前支座支撑在轨道顶面，下垫聚四氟乙烯滑板，可沿轨道滑行，主桁前移时后支座通过反扣装置沿轨道顶板下缘滑行，不需加平衡重。

底模和外模与挂篮主桁同步行走，走行时，底模模板仍然支撑在底模纵梁上，底后横梁和外模模板系统悬挂于侧模走行梁上，随侧模走行梁一起向前行走。

模待前段箱梁底板和腹板的钢筋绑扎完成后，沿导梁滑移到位。

浇筑混凝土前，主桁架后端用精轧螺纹钢锚固于已浇梁段箱梁顶面。

1.5.1.3 模板系统模板系统由外侧模、模和底模等几部分组成。

外侧模由模板及其加劲肋组成。

模板通常采用钢板，加劲肋一般采用小型号的槽钢或角钢。

外侧模横向由侧模桁架支撑，侧模桁架竖向支撑于侧模导梁上。

挂篮行走时，外侧模与侧模桁架一同沿导梁行走。

模模板一般采用组合钢模板，不设加劲肋，横向由模框架支撑。

模框架通常采用双槽钢截面，顶板倒角处设带销孔的钢板，以适应由腹板厚度变化引起的顶板宽度变化。

横向模框架通过纵向连接梁连接成整体，再通过滑轮连接到模导梁上，挂篮行走时，模板及模框架沿导梁随其一起向前行走。

底模由底模模板、模板加劲肋、底模桁架(或纵梁)、底横梁组成。

底模模板一般采用钢板，当腹板倾斜时，由于梁高沿桥向变化，底模宽度会沿桥向变化，模板宽度沿桥向也发生变化，这时可在底模模板中间一定围加一块木模板。

模板加劲肋采用较小型号的槽钢或角钢。

底模模板及其加劲肋纵向由底模桁架(或纵梁)支撑，底模桁架(或纵梁)支撑于前后底横梁上。

底模桁架一般由型钢焊接而成，底模纵梁一般采用型钢，底模横梁一般采用双槽钢截面或双工字钢截面。

1.5.1.4 悬吊系统悬吊系统是由螺旋千斤顶、扁担梁、吊杆或吊带组成的，用于悬吊模板系统。

悬吊段很重时采用吊带，否则可以采用吊杆。

吊带或吊杆一般通过扁担梁固定于前上横梁上。

由于桥梁的梁高一般是沿着纵桥向变化，为了使挂篮能很好的适应梁高变化，需借助螺旋千斤顶及扁担梁来调整底模模板的标高。

1.5.1.5 锚固系统对双向以及三向预应力梁，可借助梁腹板的双向预应力钢筋将滑道锚固在梁的顶板上，用以平衡挂篮空载走行时的倾覆力矩；对无竖向预应力筋的梁，可通过施工中的预埋钢筋或预留孔洞来解决。

1.5.1.6 拉操作平台拉操作平台悬挂于主桁上，通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬臂梁上，一般用角钢和钢筋组成，平台平面铺以木板供作业人员站立行走，可用手动葫芦调整其高度。