桥梁悬臂施工大吨位挂篮设计及力学性能分析
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较大 … 。尤其 １ 号块 和 ２号 块均 在 ２ ０ 以上 ， ０ｔ 采用
既有 的挂 篮不 能｝ 芮足变 形 、 全 及 工 程质 量 控 制 要 安
求， 结合 本桥 施 工 特 点 ， 挂 篮 的承 载 能 力 进 行 验 对
算 ， 优化设 计 。 并 桁 架三 角型组 合挂 篮在 桥梁施 工 中是较 为常用 的挂篮 形式 ， 主要特 点 如下 ： 其 １ 在挂 梁前 移时 ， 混 凝 土梁 上 预埋 件 将 上 梁 ） 在
走行时稳定性进行验算 。
关 键 词 ： 梁工 程 ； 臂 施 工 ； 桥 悬 挂篮 ； 吨 位 ； 学 性 能 大 力 中图 分 类 号 ： ４ ８ Ｕ ４
１ 工 程 概况
柳林 滩黄 河公 路 大 桥 主桥 采 用 （６８＋ ７． ５×１０ ４ ＋ ６ ８ ｍ 预 应 力 混 凝 土 连 续 刚 构 ， 用 单 箱 单 室 ７．） 采 预 应 力混 凝 土直 腹 板 箱梁 ， 主桥 根 部高 ９ 跨 中梁 ｍ， 高 ３ 箱 梁高度 按 １６次 抛物线 变化 。本桥 采 用悬 ｍ， ． 臂 施工法 进行 施工 ， 本 桥 各 混 凝 土 浇筑 段 的重 量 但
（ 山东 黄河工程集团有限公司 ， 山东 济南 ２０ １ ） ５０ ３
摘
要： 结合柳林滩 黄河大桥主桥的大跨度桥 梁悬臂施 工梁段 吨位较大 的特点 ， 设计 了轻 型三角斜 拉式挂 篮 ， 采用
杆系有限元法对挂篮的受力性能进行 了分析 ， 主要包括结 构 内力、 力及变形 的计算 ， 应 以及结构 的整体稳 定和挂 篮
３ 结合 了桁架式挂 篮和滑动斜拉式挂篮 的优 ） 点 ， 架三 角型组 合 挂篮 不仅 能解 决重 载的问题 ， 桁 而
且挂 篮 的水平力 可 以控 制 在合 理 的范 围 之 内 ， 水 使
平制 动装 置较 为简单 安 全 。
度 、 度 及 稳 定 性 研 究 。 建 立 挂 篮 空 间 Ｍ Ｄ Ｓ模 刚 ＩＡ
型， 得到各构件的内力和应力以及变形值 ， 以验算其
强 度稳 定性等 各项 力学性 能指标 。荷载工 况 为混凝
土 自重 ＋模板 自重 ＋施工 荷载 。
所 建立 的 ＭＩ Ａ Ｄ Ｓ空 间有 限元 模 型如 图 ２所 示 。
挂篮 由主桁 架 、 前悬 吊系 统 、 悬 吊系统 、 模 后 底 平台、 模板 系统及 后 锚 、 行走 系统 组 成 ， 构 造 如 图 其
２ ３ ２ ｌ节段 模板 自重 ．．
前 上 横 梁
１５ ２ ２．
拉 杆
３ ． ２９
中上横梁 腹板钢 吊带
锚 固拉 杆
７ ． ７５ ８ ． ２５
３ ３２ ８ ．
拉杆 拉杆
拉 杆
２ ． ４４ ３ ． ２９
１９ ．
单 侧模板 自重为 １． ｔ ７ １。 ２ ３ ３ 其他荷 载 ．．
２ 斜拉 组 合 式 挂 篮 采 用 三 角 桁 架 受 力 代 替 纵 ） 梁受 力 的方式 ， 而 使 挂 篮 在 承 受 自重 及模 板重 量 从 时结 构受 力更加合 理 ， 篮 自身重量 得 以减轻 。 挂
３ 风 荷载 只在挂 篮行走 计算 时予 以考 虑 。 ）
２ ２ 计 算模型 的建 立 ． 取 １节 段 为 研 究 对 象 ， 挂 篮 各 构 件 进 行 强 对
１模板 、 ） 混凝土 自重及施 工荷载按均布荷载考虑。
第１ ７期
王祖蕾等： 桥梁悬臂施工大吨位挂篮设计及力学性能分析
式中：
— —
１９ ２
所计 算 构件段 范 围 的轴心 压力 ； 等效弯 矩 系数 ， 为 １０ 取 ．； 弯矩 作 用平 面 内 的轴 心 受 压 构 件 的稳 定 系数 ；
杆件
、＼ （ ａ ＭＰ ）
１４９ ６ ．
Ｉ５２ Ｏ ．
（ 应力） ＭＰ ） （ ａ
１１３ ８ ．
（ ｍ） ｍ
—２ ８ ．
桁 架 立 柱
主桁架斜杆
主 桁 上 纵 梁
拉杆
１２ ８ ｏ ．
１． ７６
— ２９ ３ ．
翼 板 自重 ：． ３ ５Ｘ ． １３× ． ６＝１ ． ３ 。 ２ １８ ｔ
— —
—
—
所计算构件段范围内的最大弯矩 ；
—
—
在弯矩作用平面内对较大受压纤维的 毛 截面模 量 。
各个 杆件 正应 力 与压杆 稳定 应力计 算结 果见 表
１。
表 １ 各杆件计算结果 ＼＼ 数值 正应力
１３ ４ ４ ．
压杆稳定
位移
底板 自重 ：
（ ． ８７＋ ． ２ ）× ． ２ ６ ２：５ ． ６ ； ６ ４ ０ ６ １６ ３ ５× ． ／ ７ ３ｔ 顶 板 自重 ：． ６ ５Ｘ ． ３ ５＝２ ． ｔ ２ ８ ８ ２ ６× ． ６ １；
１所示 。
２３ 计 算荷 载 ．
２ ３ １ １节段 自重 ． ．
高 腹板 ：
２ 力 学 性 能分 析
２ １ 计 算假 定 ．
（ ． ８ ９＋ ． ３ ７ ７ ８ ５ ７ ４ ７ ）×３ ５× ． ／ ６ ． ２ ； ． ２ ６ ２＝ ９ ７ ｔ
低 腹板 ：
（ ． ８ ７＋７ ３ ８ ７７６ ． ３ ５）×３ ５×２ ６ ２＝６ ． ２ ； ． ．／ ８８ ｔ
混 凝土 振捣 、 冲击 荷 载及人 群 、 械等 活 载按恒 机
第２ ８卷
第 １ ７ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
甘肃科 技
Ｇａ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎｏ ｎｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｌ
ｌ ２ Ⅳ０ １ ｆ ８ ． ．７ Ｓｅ ２ ２ ｐ． ０１
２１ ０２年 ９月
桥 梁 悬 臂 施 工大 吨位 挂 篮 设 计 及 力 学性 能 分 析
王祖蕾 ， 王孝军
固定 ， 证 上横梁 与挂 梁之 间 可 以相 对滑 动 ； 个挂 保 整
图 １ 挂 篮 构 造 立 面
篮结构 重心 始终 处 于 已灌 梁 段 上 的安全 位 置 ， 到 达
了不加 平衡重 的 目的。
２ 每 个节段 底 部 曲线 暂按 直 线 考虑 ， 略节 段 ） 忽
前后 高度 差对结 构受力 的影 响 。
既有 的挂 篮不 能｝ 芮足变 形 、 全 及 工 程质 量 控 制 要 安
求， 结合 本桥 施 工 特 点 ， 挂 篮 的承 载 能 力 进 行 验 对
算 ， 优化设 计 。 并 桁 架三 角型组 合挂 篮在 桥梁施 工 中是较 为常用 的挂篮 形式 ， 主要特 点 如下 ： 其 １ 在挂 梁前 移时 ， 混 凝 土梁 上 预埋 件 将 上 梁 ） 在
走行时稳定性进行验算 。
关 键 词 ： 梁工 程 ； 臂 施 工 ； 桥 悬 挂篮 ； 吨 位 ； 学 性 能 大 力 中图 分 类 号 ： ４ ８ Ｕ ４
１ 工 程 概况
柳林 滩黄 河公 路 大 桥 主桥 采 用 （６８＋ ７． ５×１０ ４ ＋ ６ ８ ｍ 预 应 力 混 凝 土 连 续 刚 构 ， 用 单 箱 单 室 ７．） 采 预 应 力混 凝 土直 腹 板 箱梁 ， 主桥 根 部高 ９ 跨 中梁 ｍ， 高 ３ 箱 梁高度 按 １６次 抛物线 变化 。本桥 采 用悬 ｍ， ． 臂 施工法 进行 施工 ， 本 桥 各 混 凝 土 浇筑 段 的重 量 但
（ 山东 黄河工程集团有限公司 ， 山东 济南 ２０ １ ） ５０ ３
摘
要： 结合柳林滩 黄河大桥主桥的大跨度桥 梁悬臂施 工梁段 吨位较大 的特点 ， 设计 了轻 型三角斜 拉式挂 篮 ， 采用
杆系有限元法对挂篮的受力性能进行 了分析 ， 主要包括结 构 内力、 力及变形 的计算 ， 应 以及结构 的整体稳 定和挂 篮
３ 结合 了桁架式挂 篮和滑动斜拉式挂篮 的优 ） 点 ， 架三 角型组 合 挂篮 不仅 能解 决重 载的问题 ， 桁 而
且挂 篮 的水平力 可 以控 制 在合 理 的范 围 之 内 ， 水 使
平制 动装 置较 为简单 安 全 。
度 、 度 及 稳 定 性 研 究 。 建 立 挂 篮 空 间 Ｍ Ｄ Ｓ模 刚 ＩＡ
型， 得到各构件的内力和应力以及变形值 ， 以验算其
强 度稳 定性等 各项 力学性 能指标 。荷载工 况 为混凝
土 自重 ＋模板 自重 ＋施工 荷载 。
所 建立 的 ＭＩ Ａ Ｄ Ｓ空 间有 限元 模 型如 图 ２所 示 。
挂篮 由主桁 架 、 前悬 吊系 统 、 悬 吊系统 、 模 后 底 平台、 模板 系统及 后 锚 、 行走 系统 组 成 ， 构 造 如 图 其
２ ３ ２ ｌ节段 模板 自重 ．．
前 上 横 梁
１５ ２ ２．
拉 杆
３ ． ２９
中上横梁 腹板钢 吊带
锚 固拉 杆
７ ． ７５ ８ ． ２５
３ ３２ ８ ．
拉杆 拉杆
拉 杆
２ ． ４４ ３ ． ２９
１９ ．
单 侧模板 自重为 １． ｔ ７ １。 ２ ３ ３ 其他荷 载 ．．
２ 斜拉 组 合 式 挂 篮 采 用 三 角 桁 架 受 力 代 替 纵 ） 梁受 力 的方式 ， 而 使 挂 篮 在 承 受 自重 及模 板重 量 从 时结 构受 力更加合 理 ， 篮 自身重量 得 以减轻 。 挂
３ 风 荷载 只在挂 篮行走 计算 时予 以考 虑 。 ）
２ ２ 计 算模型 的建 立 ． 取 １节 段 为 研 究 对 象 ， 挂 篮 各 构 件 进 行 强 对
１模板 、 ） 混凝土 自重及施 工荷载按均布荷载考虑。
第１ ７期
王祖蕾等： 桥梁悬臂施工大吨位挂篮设计及力学性能分析
式中：
— —
１９ ２
所计 算 构件段 范 围 的轴心 压力 ； 等效弯 矩 系数 ， 为 １０ 取 ．； 弯矩 作 用平 面 内 的轴 心 受 压 构 件 的稳 定 系数 ；
杆件
、＼ （ ａ ＭＰ ）
１４９ ６ ．
Ｉ５２ Ｏ ．
（ 应力） ＭＰ ） （ ａ
１１３ ８ ．
（ ｍ） ｍ
—２ ８ ．
桁 架 立 柱
主桁架斜杆
主 桁 上 纵 梁
拉杆
１２ ８ ｏ ．
１． ７６
— ２９ ３ ．
翼 板 自重 ：． ３ ５Ｘ ． １３× ． ６＝１ ． ３ 。 ２ １８ ｔ
— —
—
—
所计算构件段范围内的最大弯矩 ；
—
—
在弯矩作用平面内对较大受压纤维的 毛 截面模 量 。
各个 杆件 正应 力 与压杆 稳定 应力计 算结 果见 表
１。
表 １ 各杆件计算结果 ＼＼ 数值 正应力
１３ ４ ４ ．
压杆稳定
位移
底板 自重 ：
（ ． ８７＋ ． ２ ）× ． ２ ６ ２：５ ． ６ ； ６ ４ ０ ６ １６ ３ ５× ． ／ ７ ３ｔ 顶 板 自重 ：． ６ ５Ｘ ． ３ ５＝２ ． ｔ ２ ８ ８ ２ ６× ． ６ １；
１所示 。
２３ 计 算荷 载 ．
２ ３ １ １节段 自重 ． ．
高 腹板 ：
２ 力 学 性 能分 析
２ １ 计 算假 定 ．
（ ． ８ ９＋ ． ３ ７ ７ ８ ５ ７ ４ ７ ）×３ ５× ． ／ ６ ． ２ ； ． ２ ６ ２＝ ９ ７ ｔ
低 腹板 ：
（ ． ８ ７＋７ ３ ８ ７７６ ． ３ ５）×３ ５×２ ６ ２＝６ ． ２ ； ． ．／ ８８ ｔ
混 凝土 振捣 、 冲击 荷 载及人 群 、 械等 活 载按恒 机
第２ ８卷
第 １ ７ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
甘肃科 技
Ｇａ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎｏ ｎｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｌ
ｌ ２ Ⅳ０ １ ｆ ８ ． ．７ Ｓｅ ２ ２ ｐ． ０１
２１ ０２年 ９月
桥 梁 悬 臂 施 工大 吨位 挂 篮 设 计 及 力 学性 能 分 析
王祖蕾 ， 王孝军
固定 ， 证 上横梁 与挂 梁之 间 可 以相 对滑 动 ； 个挂 保 整
图 １ 挂 篮 构 造 立 面
篮结构 重心 始终 处 于 已灌 梁 段 上 的安全 位 置 ， 到 达
了不加 平衡重 的 目的。
２ 每 个节段 底 部 曲线 暂按 直 线 考虑 ， 略节 段 ） 忽
前后 高度 差对结 构受力 的影 响 。