几种施工常用挂篮的比较与选型

挂篮的比较与选择

1，概述

随着现代桥梁技术的发展，由于桥式结构的不同，其上部结构的施工方法也各不一样。对于主梁采用预应力钢筋混凝土材料的大跨连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥、伸臂梁桥和斜拉桥等，在距离地面高度较大或跨越河流、深谷、大的障碍物时，不便于用支架现浇施工，其主梁一般采用悬臂施工方法。

悬臂施工分悬臂灌注和悬臂拼装两种方法。悬臂灌注法是以挂篮作为承力体系，利用挂篮平台进行预应力安装、钢筋绑扎、混凝土灌注等作业，将梁体分节段循环浇筑；悬臂拼装法则是在地面上将梁体分节段预制，运到现场，利用起重机将预制梁段提升到设计高度，按序拼装，梁段之间以粘胶剂或湿接缝进行连接。

悬臂灌注法施工的主要设备是挂篮。所谓挂篮，就是一个以既完梁体作为载体，并能沿着梁上轨道向前行走，进行梁段循环施工的移动模架。

2，挂篮的分类及比较

根据构造形式和受力体系的区别，挂篮型式可分为桁架式挂篮、斜拉式挂篮、牵索式挂篮及复合式挂篮。其中，桁架式挂篮按其受力主桁架的不同结构形式，常见的有平行桁架式挂篮、弓弦式挂篮、三角式挂篮、菱形挂篮等。

2.1 桁架式挂篮

桁架式挂篮的基本结构一般包括受力主桁架、模型系统、悬吊及锚固系统、行走系统四大部分。主桁架是挂篮荷载的主要受力单元，通常是以型钢或钢板组焊的杆件、节点板、螺栓或铰销等组拼形成的钢桁架结构。

2.1.1 平行桁架式挂篮

平行桁架式挂篮的受力主桁架一般为一等高度桁梁，其总体方案如图1所示。

平行桁架式挂篮的尾部一般设有一平衡重（可用混凝土块制作），其作用是防止挂篮在行走时因前重后轻，失稳导致倾覆。

该挂篮的优点是结构简单，可以充分利用常备式万能杆件、军用梁或贝雷梁制作挂篮的受力主桁架，可减少一次性投入。缺点是挂篮自重大，工作系数（挂篮自重/梁体分段最大重量）较大，一般在1.0以上，对梁体在施工阶段的荷载承受能力要求较高；挂篮本身承受荷载能力有限，施工节段不能太重；悬灌时挠度变形也比较大，近年已很少见应用。

2.1.2 弓弦式挂篮

弓弦式挂篮以其受力主桁架形似弯弓而得名，可认为是从平行桁架式挂篮演变而来，其总体方案如图2所示。弓弦式挂篮与平行桁架式挂篮相比，自重相对较轻，工作系数一般在0.5~0.9之间，荷载承受能力较大，故其应用范围较广。

但弓弦式挂篮也有较多缺点：一是受力主桁架本身为超静定结构，杠系多，各杠系受力分配不易确定，制作安装都比较复杂；二是施工操作较为繁琐，如挂篮行走就要分四步以上进行：移主桁架到位并锚固、移内外模滑梁、移底模及外侧模、移内侧模到位。三是主桁架间横向联接件多，占用空间大，使得施工操作不是很方便。

2.1.3 三角式挂篮

三角式挂篮也是在平行桁架式挂篮的基础上，将受力主桁架改为三角形组合梁结构，其总体方案如图3所示。三角式挂篮各杆件之间通常用铰销连接，工作系数一般在0.3~0.6之间。

当然，该型挂篮亦有不足：主桁架纵梁通常是压弯构件，如果纵梁过长，会使得长细比过大，水平分力（压力）大，容易导致压弯失稳，因此悬灌重量和节段长度受限制，一般不宜大于4m。

2.1.4 菱形挂蓝

菱形挂蓝的主受力桁架为菱形结构，可认为是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来，其总体方案如图4所示。菱形主桁架结构较简单，受力明确，各构件均是拉压杆件，节点受力，不存在受弯现象，因此具有较大的承载能力，工作系数一般在0.3~0.6之间。

菱形挂蓝与三角式挂篮相比，构件稍多，重量稍大。但其受力更合理承载力更大。在主梁截面高，节段荷重大时，比较适用。

2.2 斜拉式挂篮

2.3 复合式挂篮

复合式挂篮的行走方式为前滑后滚。在前支点处设置滑船，滑船底面黏贴四氟板（因其抗压强度高，且与钢的摩擦系数极小）；后支点锚固小车轮子反扣在工字钢轨道翼缘板下，以抵抗行走时悬臂端因模板自重等引起的倾覆力矩。挂篮顶端可设置防雨棚，有利于改善劳动环境。其总体方案见图5所示。

复合式挂篮有些类似于菱形挂篮（故也有称其为复合式菱形挂篮）。其结构受力明确，具有较大承载能力，重量也比较轻，工作系数一般小于0.4.因其前端主桁架悬空，前吊点位置升高，故宜采用液压提升系统控制，施工简便迅速。该型挂篮具有承载能力大、适用桥型广、操作迅速简便、可反复多次使用的优点，可避免一桥一篮，重复投资，因此具有极大的应用前景。

3，各式挂篮的选择

3.1 理想的挂篮型式

上面介绍了常见的几种挂篮型式。由于设计者思考角度不同，各自适用的桥式结构范围也不一样，不能靠单一指标来判断孰优孰劣。一般而言，现代挂篮比较理想的结构是：

（1）在保证使用功能的前提下受力主桁架结构越简单越好。

（2）模型系统要尽量保证刚度，减少挂篮自身变形，要调位、修整方便。

（3）锚固及悬吊系统以防止挂篮倾覆为前提，要绝对保证挂篮的稳定，挂篮走行、施工时抗倾覆系数不得小于2。

（4）行走系统一般以采用前滑后滚的方式为宜，即在受力主桁架的前支点处设置滑船。后支点处设置滚轮反扣在轨道工字钢上翼缘，可以取代平衡重，防止主桁架在走行时倾覆。

（5）挂篮的结构要能满足大多数桥型的悬灌施工要求，通用性强，能够多次倒用。

结束语：

综上所述，投资设备最大、最理想的施工挂篮，宜选择工艺先进、操作简便、可多次重复利用的带液压系统的复合式挂篮。