桁架式挂篮的设计和施工

浙江灵江大桥主跨为72m+3×122m+72m预应力箱形连续梁，其主梁为分离式双幅单室断面，支点处梁高6.9m，腹板厚90cm；跨中及边跨端支点处梁高为3.1m、腹板厚40cm；单幅箱梁顶板宽12m、底板宽6.5m；梁底呈二次抛物线。梁体采用挂篮分段对称悬臂浇筑施工。每个施工临时T构由18对梁段组成，每段长2.5m～4m，最重段1#块为135kN，其次为4#块重118kN。根据施工单位的具体情况，结合该桥的桥形，施工时T构的0#、1#块段在托架上施工，其它梁段均采用挂篮施工。

1 挂篮选型

由于该桥为分离式双幅桥梁，主桥箱梁悬臂施工时所需的挂篮用量较大，因此在挂篮选型时不仅要满足设计施工方面的受力要求，而且还应从充分利用施工单位现有设备出发，尽量减少新制杆件的用量，降低施工成本。根据设计院的要求，挂篮自重必须控制在600kN以内，因此挂篮应是一个与传统挂篮不同的轻型挂篮。

方案一：主桁采用三角形桁架。该方案挂篮自重轻，结构受力明确合理、刚度大，但新制杆件量大，加工精度要求高，制造成本高。

方案二：主桁采用六四军用梁拼装的平行桁架，挂篮前移采用主桁架系和模板系分别移动到位。该方案挂篮自重轻、结构受力明确合理、新制杆件量小、拼装方便简单，但主桁刚度较小，砼施工时主桁前端的挠度较大。

通过对方案的综合比较和研究，并对施工单位现有设备进行了调查，选用方案二是较可行的。在该方案中，主桁架采用六四军用梁拼装，充分利用了施工单位的现有设备，且重量轻，制造成本低。虽然六四军用梁桁架的强度或刚度不如三角桁架的大，但每桁采用2片六四军用梁无论在强度上还是在刚度上均能满足施工要求。砼施工时主桁前端的挠度可以通过调整挂篮底模前吊点来满足设计要求。底模采用桁架式钢骨架，均由小型角钢焊接而成，结构受力明确，刚度大，自重轻。挂篮前移采用主桁架系和模板系分别移动到位，增加了移动的灵活性和稳定性，使挂篮的受力体系更合理。

2 挂篮构造

挂篮主要由主桁架系、外导梁系、模板系、锚固系统和滑道等部分组成，挂篮构造如图1所示。

图1 挂篮构造示意

2.1 主桁架系统

主桁架系统由平行桁架、前横梁、联结系组成，是挂篮的主要受力结构。一个挂篮由两行主桁架组成，每一主桁由2片六四军用梁组拼成。主桁架前端设有一组前横梁（2I45工字钢），尾部设有两组后锚梁（2I45工字钢），两主桁架之间设有横向联结系。这样，两行分离的主桁架构成一个框架结构，成为一个整体。

施工时，砼和模板的近一半荷载通过前吊带传至主桁架，通过后锚梁处的吊带将傾覆范力传至已浇筑的梁体。

2.2 外导梁系统

外导梁系统由外导梁、吊杆组成，主要用于支承侧模重量，并随主桁架共同前移。当模板系向前移动时外导梁又是模板移动的滑道。外导梁的前端通过吊杆悬挂于前横梁上，尾部则悬挂于已浇筑的梁体翼缘上。吊点处均设有螺旋千斤顶，可以方便地调整侧模的标高。

2.3 模板系统

该系统由侧模、底模及内模组成。侧模采用型钢钢骨架，底模采用桁架式钢骨架，竹胶板为模面板，所以模板的整体性好，刚度大，砼的灌注质量高且外形美观。内模采用木模，施工成本较低且易施工。

侧模悬挂在外导梁和外挂梁上，模板钢骨架上设有圆滚，以供模板前移时使用。利用梁体通风孔，在侧模上设有拉杆，当主桁前移时兼做模板的支撑。底模设有前后托梁。前托梁设有吊点，通过吊带悬挂在前横梁上，后托梁则用后锚杆锚固在已灌注成形的箱梁底板上。

2.4 锚固系统

锚固系统由锚固梁、吊带组成。根据该桥的特点，分别采用了两种锚固方式，以平衡挂篮在模板前移时或灌注砼时所产生的傾覆反力。路桥技术网

施工2#块时，将预埋在0#块中的直径为φ32mm的冷拉ＩＶ钢筋通过连接器锚固在后锚梁上；施工其它块件时，通过预留孔将后锚梁上的吊带锚固在梁体梗肋处，从而将傾覆反力传至已浇筑的梁体。

2.5 滑道系统

滑道系统由上滑道、下滑道和垫块组成，是支承挂篮和挂篮移动的导向装置。每行主桁下设置一滑道，上滑道设置在主桁下弦节点处；下滑道为一根P43钢轨，通过垫块与之固定。

3 挂篮设计

3.1 主要技术参数

梁段最大重量为120t，梁段最大长度为4m，梁段最大高度为6.31m。挂篮前移方式为滑移，采用5t倒链做动力，挂篮总重小于60t。主桁架前移时的倾覆安全系数不小于1.4；挂篮工作时的倾覆安全系数不小于1.4。

3.2 主要结构受力计算

挂篮主桁架按平面桁架简化，弦杆最大水平拉（压）力：N=143.3t/桁<[N](200t/桁)

挂篮前移时，主桁架先前移到位，后锚梁锚固后再前移模板，故主桁架前移时为倾覆最不利状态。为了防止主桁架倾覆，在主桁架后部需加3t/桁压重。经计算得抗倾覆安全系数K为1.508

挂篮在砼灌注状态下，灌注4#块砼时为倾覆最不利状态, 经计算得抗倾覆安全系数K为1.994

挂篮工作时，悬臂端的最大变形理论计算值1.8cm。当挂篮各部位调整得较好时，实际变形与设计值相符。

4 挂篮施工

0# 、1#梁段在托架上施工完成后，利用托架吊装主桁架各部件，在已浇筑的0# 、1#梁段上拼装挂篮，对称施工。

挂篮移动前清理桥面、铺设滑道；外侧模的翼缘部分通过外挂梁锚固在已浇筑的梁体翼缘上；用倒链或钢丝绳将底模悬挂在侧模钢骨架上。

挂篮前移分两次进行，先将主桁架系统及外导梁前移到位，安装调整就位后锚固后锚梁，然后再将底模和侧模整体前移就位。

由于桥面设有纵坡和横坡，在施工过程中通过在P43轨下设置垫块，使挂篮两行下滑道顶保持同一标高。挂篮主桁系统前移时两侧应同步进行，前后位移偏差应小于5cm，主桁系统调整就位后应立即锚固后锚梁，且将锚固吊带蹬紧。

根据计算的挂篮悬臂端最大的变形值，在模板系统安装调整时预留下沉量2cm。