菱形挂篮的设计、制作、应用

菱形挂篮的设计、制作、应用

1工程概况

1.1桥型布置

巴阳2号特大桥起讫里程为K182+600〜K183+177，全长577m,采用双向分离式，左右线桥净距0.5~18.0m。左线桥平面部分位于直线、部分位于R=3000m的圆曲线上，桥面纵坡部分为

R=9700m的凸曲线、部分为+0.5%和-2.45%双向坡，桥面横坡为单向2%右线桥平面部分位于直线、

部分位于R=4200m的圆曲线上，桥面纵坡部分为R=10000m的凸曲线、部分为+0.5%和-2.35%双向坡,

桥面横坡为单向2%。本桥主跨为100+180+100m的预应力混凝土混凝土连续刚构，左右线引桥均为4X 30（云阳岸），2X 30m万州岸）预应力混凝土连续T梁。

1.2箱梁结构

巴阳2号特大桥主桥采用单箱单室变高度截面，为三向预应力结构。箱梁顶板高12.1m，底板

宽7m,外翼板悬臂长2.55m。箱梁0号段长15m（包括墩两侧各外伸2.25m），每个“ T”构纵桥向分为20个对称梁段，梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为5X 3.5m+ 8X 4m+ 7X 4.5m，累计悬臂

总长81.0m。1号~20号梁段采用挂篮悬臂浇注施工，悬臂浇注梁段最大控制重量2332.5KN（未考虑

施工荷载），挂篮设计自重1000KN全桥共有6个合拢段（两幅桥），分别是4个边跨合拢段和2个中跨合拢段，合拢段长度均为

3m边跨现浇段长8.36m。

箱梁根部断面梁高10.5m，跨中及边跨支架现浇段梁高3m（箱梁高均以腹板外侧为准），从中

跨跨中至箱梁根部，箱高以半立方抛物线变化。从1号梁段至6号梁段腹板厚70cm,从6号梁段

至13号梁段腹板厚60cm,从13号梁段至21号梁段腹板厚50cm,边跨21梁段号至23号梁段腹板厚60cm,腹板变厚处设50cm渐变段过渡。每号梁段的腹板上设有抗剪齿口。箱梁底板厚除0号梁

段为150cm外，其余梁段底板从箱梁根部截面的120cm厚渐变至跨中及边跨合拢段截面的36cm厚。

1.3预应力束布置

每个T构悬臂浇筑段设预应力钢束80束，其中肋板束40束，顶板束40束，此外还有预备束

4束。箱梁悬浇完成后，未利用的顶板预备束孔应灌浆填塞。中跨连续底板束36束，顶板束2束;

每边跨连续底板束16束，顶板束4束。钢束均采用OVM15系列锚具或其它合格产品，用配套系列千斤顶对称张拉。箱梁腹板上设有竖向预应力筋，采用精扎螺纹粗钢筋，箱梁顶板上设有横向预应力束。

2挂篮的现状分析与选型研究2.1挂篮分类

挂篮是大跨径箱梁悬臂浇筑法施工的主要设备，在施工中受深水、高墩、峡谷及气候等影响小,

可以充分利用有限的空间，多次重复使用，容易掌握施工工艺和保证施工质量，在施工中对节段的施工误差可以不断地进行调整，从而

保证悬浇施工的精度。挂篮按构造形式可分为桁架式（包括平弦无平衡重式，菱形，弓弦式等）、斜拉式（包括三角斜拉式和预应力斜拉式）、型钢式及混合式四种；挂篮按抗倾覆方式可分为压重式、锚固式和半压重半锚固式三种；挂篮按走行方法可分为一次走行到位和两次走行到位两种；而按其移动方式可分为滚动式、滑动式和组合式三种。

几种流行的挂篮结构的主要特点

2.1.1平行桁架式挂篮

平行桁架式挂篮的上部结构一般为一等高桁梁，其受力特点是：底模平台及侧模支架所承荷重

均由前后吊杆垂直传至桁架节点和箱梁底板上，故又称吊篮式结构，桁架在梁顶用压重或锚固或二

者兼之来解决倾覆稳定问题，桁架本身为受弯结构。见图4 - 1。

前后上横桁

平衡重

I 「币

,I

底模平台

图4 —1平行桁架式挂篮图4 —2平弦无平衡重挂篮

2.1.2平弦无平衡重挂篮

平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上，取消压重，在主桁架上部增设前后上横桁，根据需要沿主桁纵向滑移，并在主桁横移时吊底模平台及侧模架。由于挂篮上部荷载作用在主桁架上的力臂减小，大大减小了倾覆力矩，故不需要平衡压重，其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固于主梁顶板上。见图4—2。

2.1.3菱形挂篮

菱形挂篮可认为是在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，而且结构简单，故大大减轻自身静荷载。见图 4 - 3。

2.1.4滑动斜拉式挂篮

滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大突破，其上部采用斜拉体系代替梁式或桁架式结构的受 力，而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）固定，主梁的纵向倾覆稳定由

后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂锚固于箱梁底板之上，见图

4— 4。

大上横梁

图4 — 4滑动斜拉式挂篮

2.2挂篮的选择

图4—3菱形挂篮

元宝梁

限位板

压紧器

千斤顶 三角

千斤严

前托梁

F IT 1.1「中凹 1 ■- rt-1-1 VI 花VI

■

限位器 后托梁心 顶紧丝干

后锚干

上横梁

滑梁

滑梁

夕侧模

斜拉带 活动槽钢

对现有挂篮的施工特点、操作工艺、用料情况等进行了分析和研究，结合巴阳1号、2号桥的具体情况进行了比选，参考了国内近年来使用的挂篮，最后决定采用菱形桁架式挂篮，菱形挂篮主

要有以下优点:

菱形挂篮主桁架杆减少，传力简洁，受力明确，锚杆及吊杆采用精轧螺纹钢制作，成本低，加工简单，安装方便，易于操作。

菱形挂篮主桁具有一定的通用性，能够适合于本桥浇筑段长度有变化的特点。

菱形挂篮支腿高，通行方便，施工作业空间大。

主桁斜拉杆截面有增大的空间，能提高挂篮的整体刚度。

主桁梁加载试验用千斤顶即可进行，方法简单，省时省工，又能降低试验费用。

3挂篮的设计

3.1设计原则

⑴满足钢结构强度、变形要求；

⑵具有可操作性，材料节省；

⑶荷载考虑要偏大，构件设计尺寸要足够，从而确保整个挂篮系统偏于安全。

3.2设计依据3.2.1最重梁段及其基本参数

根据设计图纸提供的参数，最重梁段及其基本参数见表4- 1。

巴阳2号特大桥最重梁段及其基本参数表

3.2.2规范规定3.2.2.1设计方法

巴阳2号特大桥挂篮的设计按照“正常使用极限状态法”一一即正常使用的某项规定限值，本

设计取结构挠度5 = 20 mm为规定限值。按正常使用极限状态只考虑荷载短期效应组合。