大跨度桥梁挂篮施工技术

大跨度桥梁挂篮施工技术【摘要】随着桥梁建筑技术的发展，挂篮设计趋于定性化、标准化和系列化。

本文主要对大跨度桥梁挂篮施工技术展开了一番探讨。

【关键词】大跨度；桥梁；挂篮施工技术一、前言大跨度桥梁施工容易受到种种不良因素的影响，如果仍然采用保守的方式进行施工的话，不仅难以取得比较好的效果，还有可能对整个工程造成不良影响，此时挂篮施工的方法就能够彰显其巨大的优势。

二、挂篮施工的概念挂篮施工是将悬吊设施分节分步骤地施工，顺利完成挂模、绑扎钢筋等工序，最后通过检测以确保整个挂篮工作的质量。

挂篮施工常用于以下情形：1.跨越能断航的河流；2.跨越繁忙的公路和铁路；3.跨越高难度的障碍。

三、现场管理提高挂篮施工的安全性提高挂篮的安全性以及稳定性，其关键控制部门是现场的管理部门。

因此，只有管理部门制定出有效的措施才能够全方位的确保挂篮施工过程中的安全性。

1.选用合格材料在选择挂篮的材料的时候，材料购买部门应当选择正规厂商提供的合格的产品，这是保证挂篮施工安全稳定性的根本。

尤其是使用在组合粱连接、后锚杆锚固、缆风连接、反压轮安装、吊带销接、型钢焊接等薄弱点的原材料、构件更要严把质量关，只有这样才能从根本上将影响挂篮施工安全的不利因素予以消除。

2.严控挂篮拼装质量在进行挂篮的拼装时，应当选择具有资质认证的施工单位进行挂篮的加工制作以及安装工作。

挂篮拼装时，应先安装三角形组合粱和上横梁以及拉锚设旌，使其不会倾覆。

然后依次安装前后悬吊系统，安装底模架前后下横梁，安装下纵粱和底模板。

在进行挂篮拼装施工过程中，现场管理人员应经常检查各连接件的连接情况及焊件的焊接质量。

只有确保这些薄弱部位的质量合格，才能保证挂篮安全施工万无一失。

尤其应当注意控制好锚杆的锚固搭接质量。

3.进行模拟加载试验在将拼装完成以后，必须对挂篮各部位进行承载力试验和变形测试。

根据旌工荷载对挂篮的总受力情况采用模拟加载的检测方法。

两只挂篮用砂袋进行对称逐级加载，加载重量为施工荷载的1.2倍，分为三级加载，依次加载总重为50％，100％，120％。

每级加载后，持荷2 h一3 h用百分袁测量挂篮在加载下各个部位的变形值。

第三级加载完成后持荷24 h，再测量挂篮在加载下各个部位的变形值。

然后分三级进行卸载，分别测出备阶段的弹性变形值。

绘出弹性变形曲线，作为各浇筑各节段的控制标高，最后结合设计的标高进行综合考虑。

同时，进行现场施工管理的人员必须对挂篮的主要受力零部件进行实时的观测。

四、挂蓝的组成及设计1.挂蓝的组成（一）主桁架主桁架：主要是起到承重底篮的作用。

前、后上横梁：后上横梁用工字钢，可在两悬臂端焊钢板加强；前上横梁中间部份用工字钢重叠加焊组合受力。

立柱：用工字钢，放在后横梁与主桁支点交接位置上，每个挂篮共两根，横桥向设横联，纵桥向与斜拉带连接形成一个三角形的受力结构。

斜拉带：用钢板焊成，通过立柱连接形成一个三角形传力到主桁上，改善主桁的受力结构。

（二）吊挂系统直接承受悬浇段施工荷载。

吊挂系统由前后下横梁、活动铰、底模纵梁组成。

（三）模板系统由底模、侧模、顶板及翼板模、端头模组成。

（四）锚固系统后锚是主桁梁自锚平衡装置，由锚杆、扁担梁及滑槽、滚棒组成。

主桁顶面上焊有滑槽，后锚上扁担梁底放置滑块，滑槽内有滚棒，挂篮前移时，通过后锚扁担梁滑块与滚棒移动，后锚保持在原位不动。

（五）行走系统由包括支点、平滚、后锚上滑移装置及拖移收紧设备组成；行走系统通过平滚，手拉葫芦拖动往前推移。

步骤是松动挂篮使底板、顶板与箱梁离开20cm，用千斤顶将主桁顶起，安装平滚、上好后锚，同时拖动两个葫芦，挂篮即可向前推进。

2.内力计算挂篮设计首先要考滤挂篮的自重、模板支架自重、振动力和冲击力、施工人群荷载、箱梁最大节段砼重量；挂篮主要验算主桁、前上横梁、前后下横梁受力情况：(一)前下横梁荷载计算：Q1为前下横梁悬臂端的自重；Q2为前下横梁自重+纵梁、底模平均荷载+箱段腹板砼平均荷载；Q3为前下横梁自重+纵梁、底模平均荷载+箱段砼底板平均荷载；P1为外侧模及模架重；P2—内侧模及模架重；R1、R2、R3为为吊杆所承受的支反力。

前下横梁，按简支梁中间最大跨度计算其挠度。

(二)后下横梁荷载计算：Q1为后下横梁悬臂端的自重；Q2为后下横梁自重+纵梁、底模平均荷载+箱段腹板砼平均荷载；Q3为后下横梁自重+纵梁、底模平均荷载+箱段砼底板平均荷载；P1为外侧模及模架重；P2—内侧模及模架重；R1、R2、R3为吊杆所承受的支反力。

后下横梁为工字钢叠加，按简支梁中间最大跨度计算。

五、挂篮施工的具体流程在混凝土浇筑开始前，应对挂篮进行一次全面检查，重点是后锚系及各吊杆。

混凝土浇筑必须平衡Ｔ型悬臂两端，偏载大小必须在设计允许值的范围内。

混凝土的浇筑应连续进行，尽量在混凝土初凝前完成整个节段的浇筑。

浇筑时，应采取调整后锚杆的方法，以防止竖向接合处出现裂缝。

具体做法是：当浇筑部分混凝土后，用千斤顶后锚的分配梁给后锚杆加力，后锚杆的力增大后主桁架后端下沉，通过主桁中间的铰支座将挂篮的前端上翘，前吊杆及主桁架内力增大，当混凝土连续浇筑时，就不会因挂篮受力前端下沉而使工作缝处出现裂缝。

挂篮前移时，混凝土强度达到规定的强度后，才能进行预应力张拉。

在完成预应力张拉后而且压浆强度达到规范要求后才可移动挂篮。

移动挂篮的步骤为：先将滑轨及锚轨纵移到位。

每个挂篮用4个千斤顶将主桁架下的滑动横梁顶起，然后将滑动纵梁纵向拖拽到位，接着将锚轨纵移到位，利用箱梁腹板处的竖向精轧螺纹钢筋将锚轨和滑轨锚定。

接下来进行模板的处理。

挂篮前移的同时带动底模及侧模前移就位。

所以应在侧模框架上先焊接角钢，再通过角钢将侧模支撑在横梁上，将内侧模的前端吊杆同内滑梁分离。

对后锚系进行转换。

先调整各处后锚轮，使其扣到锚轨的上翼缘下，并使其松紧一致。

最后用滑轨前端作反力架，利用千斤顶将挂篮牵引前移。

牵引前移时保持匀速以使所有设备都得以平稳牵引，避免发生较大扭曲力。

前移过程中应随时检查挂篮是否偏位，发生偏位时应及时进行纠正。

挂篮合龙段的施工特点为：首先要完成合龙段两端的箱梁施工，再把合龙段底模和侧模架立起来，在模内按设计图绑扎和焊接钢筋，安装波纹管和立芯模；浇筑合龙段前后箱梁时，在腹板内板面，各预埋一块钢板以确定合龙段长度，并在浇筑合龙段混凝土前，用四段工字钢分别焊牢预埋钢板，锁定合龙段长度；适当张拉通过合龙段的钢绞线；在一天内最低温时浇筑合龙段混凝土；待合龙段混凝土达设计强度的85%以上时，按设计张拉力，张拉通过合龙段；拆除锁定的工字钢，并拆模。

拆除挂篮是整个工程的最后一步。

六、工程实例1、工程概述本实例中，大跨度桥梁全长650m，桥型的布置是5×40m+（75+125+75）m+4×40m。

主桥上构结构为三跨预应力混凝土连续刚构桥。

单幅箱梁底度7m，顶面宽度14.43m，箱梁的高度由0# 的 6.8m 变为合拢段的2.5m。

悬浇T 构两侧各有16 个悬浇段，跨中及边跨合龙段长2m。

2、上部结构施工方案主桥上结构采用挂篮悬臂浇注法，拟投入四套挂篮，分左右幅每T 构一套。

对于0# 及1# 块挂篮，由于支撑长度不足，因此为了方便拼装挂篮，在其墩上搭设托架进行浇注。

托架的设计过程中要对弹性和非弹性形变进行计算，而且托架除了符合承重要求之外，还要具备一定刚度。

对于墩上构箱梁，则分为16 个箱段，其中2# 到16# 块使用挂篮对称悬臂浇注法施工。

3、挂篮设计挂篮设计主要分为主桁架、立柱、斜拉带、吊挂系统、模板系统以及行走系统这几部分组成。

其中，主桁架对底篮起到承重的作用，其后上横梁使用的是工字钢，前上横梁的中间部位利用工字钢重叠加焊组合。

立柱是将工字钢安置于主桁支点和后横梁的交接位置，在每个挂篮中安装两根组成三角形受力结构。

斜拉带是使用钢板焊接而成，由立柱连接产生一个三角形将承载传递到主桁上，对主桁受力结构起到改善的作用。

吊挂系统主要是对悬浇段施工荷载起到承受作用，它分为前后下横梁、底模纵梁以及活动铰这几部分。

模板系统是由底模、侧模、翼板模、顶板以及端头模构成。

锚固系统中的后锚由锚杆、滑槽、后扁担梁以及滚棒构成，在挂篮前移的过程中，主要利用滚棒和后锚扁担梁进行移动，后锚则保持不动。

行走系统主要包括支点、后锚上滑移装置、平滚以及拖移收紧装置构成。

在其工作过程中，先将挂篮松动，使顶板、地板和箱梁距离20厘米，然后利用千斤顶把主桁顶起，进行平滚、后锚的安装，这样对两个葫芦进行拖动即可使挂篮前进。

4、桁架受力计算（1）三角桁架计算参数。

本工程中，主构架由三片对称的桁架式承载构件连接而成，因此只需要计算其中一片的受力和变形情况。

根据主构件构造，单片主构件架是简支梁结构、杆件间以销轴连接，其技术参数：节段浇注砼重量227.8t、底模重量20.23（t包括下横梁及附件）、侧模重量11.4（t包括外滑梁）、内模重量按照3t 考虑（包括支架和内模）、前横梁 5.2（t包括其上附件）、另加2％的施工负荷5.35t。

以上重量总计为272.98t，全部由主构架和箱梁节段端部承受，假定两者各承担一半，则主构架负载为136t，为方便计算偏安全按150t 负载计算，则单片构架端部承担的荷载为50t。

（2）受力分析及计算。

受力简图：由前可知单片主构架中一端负荷按50t 计算。

支座反力NA、NB如式（1）、式（2）所示。

由此可求得各杆件内力，如图 2 所示：（3）杆件的稳定性及强度计算。

选择受拉应力和压应力最大的构件进行校核，从杆件内力图可知，杆件BC 的轴向压力最大，计算其稳定性，杆件AC 的轴向拉力最大，计算其抗拉强度。

①杆件BC 杆的稳定性计算。

根据IX=37288.8cm4<IY=16452.54cm4，选取受力薄弱的方向进行计算，则轴向回转半径如式（3）所示长细比如式（4）所示：查表得稳定系数Φ=0.899，杆件BC 的稳定性σBC如式（5）的所示因此BC 杆件受压稳定。

②杆件AC 的抗拉强度验算。

杆件AC 的稳定性如式（6）所示因此杆件AC 强度足够。

从以上杆件计算可知，构件所有杆件受力均安全。

七、结束语挂篮施工工艺在大跨度桥梁工程施工中体现出来的先进性、合理性和适用性，促使其在公路和铁路桥梁以及城市高架桥施工中都得到了广泛性的应用，同时巩固了这一方法在桥梁建设施工过程中难以替代的地位。

参考文献：[1]章郝明.大跨度桥梁挂篮施工技术研究[J].南通航运职业技术学院学报.2013（03）:75-77[2]于德水.大跨度桥梁挂篮施工技术[J].交通标准化.2014（09）：123-125[3]罗振强.大跨度桥梁挂篮施工技术[J].科技资讯.2011（24）：92-94。