维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第１期 （总第１６７期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪＩ Ｎｏ．１，２００８ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１６７） 桥梁菱形挂篮设计与施工 容新 （广东省茂名市公路建设有限公司） 摘要：主要论述菱形挂篮的设计原则、总体构造和结构形式。该挂篮具有自重轻，大悬臂，加工简单，拼装、 走行方便，综合技术指标高的特点。 关键词：菱形挂篮；挂篮特点；结构形式 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２００８）０１—００９０—０２ １菱形挂篮设计原则 １．１ 减轻挂篮自重 为了保证挂篮自重符合设计要求，在设计时采取了如下 措施：选用一种受力合理、安全可靠的轻型结构作为挂篮承 重主桁，挂篮用材立足国内生产的高强轻质钢材，并便于加 工，挂篮前移时尾部充分利用箱粱竖向预应力筋平衡倾覆力 矩以取消配重，从而减轻自重。 １。２ 缩短挂篮施工周期 位置，其间由横向设置的前、后横梁及连杆连接。主桁架和 前、后横粱及连杆杆件均采用“口”截面，由钢板组焊而成。 内外纵梁、内外滑粱、前后托粱均采用较大型号的工字钢，分 配粱根据受力大小采用“口”截面或槽钢。主桁架和横梁采 用销接，其余部位采用栓接或焊接。挂篮主桁架尺寸选取原 则主要基于以下３点： （１）满足悬臂浇筑的要求，能够适合不同长度的浇筑梁 段； 挂篮设计考虑各梁段全断面一次性灌注，挂篮走行、模 板升降等全部采用液压装置、电气集中控制，靠机械化和自 动化来提高生产效率和降低工人的劳动强度，底篮及模板系 统采用垂直悬吊在主桁悬臂端，挂篮走行时，底篮、外模同步 （２）满足施工工作面的要求，使施工人员有作业空间； （３）各个杆件受力基本相等，即按等强度设计，这样可 以优化结构，节约钢材及制造费用。 ４．２吊挂及锚固系统 就位，尽量减少工序，缩短施工周期。 １．３保证悬浇混凝土质量 模板设计注重混凝土外观质量，以刚度控制设计，采用 钢板及型钢制作，坚固耐用，完全满足每对梁段使用不需要 更换和修补。制订箱梁施工实施细则，严格规范保持平衡施 工及施工荷载的措施，保证箱梁施工的安全和质量。 １．４改善施工条件和环境 设计挂篮时考虑所处位置箱粱面有宽敞的作业空间，便 于放置各种施工机具和操作人员往返，在挂篮上方设置遮阳 雨棚，改善工人作业环境。 ２菱形挂篮结构 菱形挂篮的作业机理是：在箱梁桥面铺设挂篮走行轨 道，该走行轨道下与箱梁腹板处的竖向预应力筋连接，轨道 顶面则与菱形主构架相连，走行轨道在灌注箱梁混凝土时是 个传力机构，而在挂篮前移时则为一滑行轨道；菱形主构 ４模板系统 架前端设置吊带，吊带吊住底模板前端，是一个主要受力机 ４．构，吊带可通过螺旋式千斤顶调整高度；底模板通过前后 模板系挂篮统包括底模和梁外侧模采用钢制大模板。 底横梁加以固定，前底横梁与吊带连接，后底横梁则锚于箱 内模在设计没有顶板齿板的节段采用整块钢模板，内模顶板 梁底板上；外侧模板在上侧拐角处设有纵移滑梁，在挂篮前 的宽度变化由横肋的活动销实现，腹板的高度变化则通过调 移过程中负载整个外模板的重量；内模板作业机理简单，不 整模板数来解决，内模顶板底模与腹板内侧模通过销子联 加赘述。 结，腹板内侧模可以转动一定的角度来适应腹板厚度变化。 内模在设计有顶板齿板的节段采用木模。 ３ 挂篮特点 （１）挂篮重量轻，降低桥梁悬臂施工过程中端部荷载， ４．５张拉操作平台 张拉操作平台通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬 使桥梁设计更为经济。 （２）挂篮构造简单，大型结构件采用螺栓连接，拼装简 臂梁上，用角钢和钢筋组成，平台平面铺以木板供作业人员 单、方便。 站立行走，可用手动葫芦调整其高度。 （３）后锚固采用精轧螺纹钢，受力明确，结构安全可靠。 ５挂篮拼装 （４）挂篮主要受力部件为钢箱梁，而非桁架，混凝土灌 挂篮拼装施工工序：轨道安装、锚固一主桁架安装一前 注过程中总变形＜１￣ｌｎ。灌注前只需预抬５—１０ ｍｍ就无需 后横梁桁片安装一挂篮后锚安装一外模板系统安装一底篮 再做其他调整。 系统安装一内模系统安装一各工作平台安装—调试。 ４ 菱形挂篮 ６挂篮移动程序 ４．１主桁架系统 （１）块段浇筑完成，待混凝土强度达到要求后，穿束、张 主桁是挂篮的主要承重结构。主桁架竖放于箱梁腹板 （下转第９２页） 一挂篮吊挂系统由吊带和吊杆组成。前后横梁下设吊带， 吊带通过分配梁与吊杆相连，吊杆再与底篮相连。后锚是主 桁架的自锚平衡装置“由锚固扁担梁”竖向预应力筋“连接 锚杆”千斤顶等组成。 ４．３走行系统 挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统 和内模走行系统。桁架走行系统是在两片桁架下已灌注的 箱梁顶面铺设２根用钢板组焊的箱形轨道，轨道用已灌注箱 粱的竖向预应力筋锚固于箱梁顶面，轨道顶面放置前后支 座，支座与桁架节点通过螺栓连接，前支座沿轨道滑行，后支 座通过反扣装置沿轨道顶板下缘滑动，不需加设平衡重，轨 道分节向前倒用；底模和外模与挂篮主桁同步走行，走行时， 底模仍然支撑在纵梁桁架上，外模则吊挂于外导梁上；内模 待前段箱梁底板和腹板钢筋绑扎完成后，沿内导梁滑移到 位。 收稿日期：２００７—１１－２６ 作者简介：容新（１９６２一），男，广东高州人，广东省茂名市公路建设有限公司机械工程师。 ・９０・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１６７期 黑龙江交通科技 第１期 ５试桩的重要性 ７为什么“为桩基础设计提供单桩承载力的试桩、锚桩不能 单桩承载力的确定，是决定桩基础设计的合理性，也是 用于工程桩” 控制桥梁经济指标的重要因素。因桥梁桩基础是地下结构 为桩基础设计提供单桩承载力的试桩，常用的是静载荷 物，是隐蔽工程，看不见，摸不着；如出现问题，较难发现，也 试验，静荷载试验所需的设备有：提供反力的堆载或锚桩，我 较难弥补和修复，而这些缺陷往往直接影响整个桥梁的使用 们目前常用的是锚桩。 安全。下部结构的造价，通常在整个桥梁造价中占较大的比 由于为桥梁桩基础设计提供单桩承载力试桩要做破坏 例，因此要做好下部结构设计，不是一件很容易的事，要根据 性的试验，因此试桩必须选择在桥梁主要墩位处及靠近钻孔 地质资料进行多次计算设计，多次调整下部结构布置，并提 位置处。并且要单独做试桩，试桩要做破坏性的试验，试验 供试桩单桩极限承载力。待试桩报告出来后，应根据报告提 后桩已破坏，故不能再用于桥梁工程当中，不能当做工程桩 供的试桩单桩承载力，对桥梁桩基础进行优化设计。只有这 再使用，这已被人们所认可。 样才是桩基础设计的全部过程。所以试桩在桥梁桩基础设 但锚桩不能用于工程桩这一条不被人们所认可，有人 计中占有相当重要的地位。试桩的数量和试桩位置要严格 认为锚桩用于工程桩，这样可以节省几根锚桩费用，表面上 按照有关规范执行。 看来是节约了工程造价。熟不知，锚桩是拉拔桩，而工程桩 静载荷试验是确定单桩承载力的最可靠的传统方法。 即是偏心受压桩，同时又受水平力、弯矩的作用。锚桩经过 为桥梁桩基础设计提供单桩承载力设计依据的试桩，应采用 试桩试验后，锚桩混凝土沿垂直于受力方向出现贯穿构件横 慢速维持荷载法加载达到桩的承载力的极限状态。 截面的裂缝，锚桩裂缝是否还在规范规定值范围内，我们看 为桥梁桩基础设计提供单桩承载力设计依据的试桩应 不见，摸不着，也无法检测。一旦锚桩当做工程桩使用后，桩 做破坏性的试验。只有这样才能得到真实的单桩承载力。 受到压力、水平力、弯矩的作用，其工程桩的裂缝将沿弯矩最 设计应依据试桩结果和地质资料确定桥梁桩基础的优化设 大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝， 计型式，只有这样才能设计出经济指标合理的桥梁。 并逐渐向中和轴方向发展。这样，锚桩受拉的裂缝和工程桩 ６试桩、锚桩、工程桩的受力特性及裂缝方向 受弯的裂缝就有可能重合在一起了。这两组裂缝之和是否 试桩的受力特性是轴心受压：轴心受压构件混凝土是沿 满足规范要求，无从考察，也无从检验。如若超出规范值，那 平行于受力方向出现短而密的平行裂缝。 后果将不堪设想。因此，一旦桩的裂缝超出规范规定的范围 锚桩的受力特性是轴心受拉：轴心受拉构件混凝土是垂 值内，地下土的岩性复杂，地质条件复杂，地下水的腐蚀，各 直于受力方向出现贯穿构件横截面的裂缝。 种有害化学元素的存在等，将导致桩的混凝土保护层剥落， 工程桩是偏心受压构件，同时又受水平力、弯矩的作用， 桩内钢筋腐蚀，甚至桩内钢筋断裂，从而导致桩的刚度和强 使桩承受受剪及受弯的作用；受弯构件混凝土沿弯矩最大截 度降低，耐久性降低，甚至导致断桩。这样将给整个桥梁带 面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐 来不可预见的损失，甚至桥梁坍塌。 渐向中和轴方向发展。 （上接第９ｏ页） 受力均匀；（７）主桁架锚杆在浇筑混凝土前，用竖向预应力 拉、压浆； 张拉设备预先将其均匀收紧；（８）浇筑混凝土过程中，应保 （２）拆除前端横联，用浮吊将挂篮前端接长贝雷主桁 证两主桁受力均匀，不产生较大偏载。 架，再安装好横联； ８ 菱形挂篮设计与施工体会 （３）将挂篮后锚前移一个节段距离并预紧，将后支承枕 （１）为保证挂篮的强度和刚度，并减少挂篮自重，挂篮 木前移至下一段梁支承位置； 各杆件特别是主桁架用材，应尽量选取高强轻质钢材，并便 （４）将挂篮后端多余贝雷拆除备用，安装好后横联； 于加工，如１６ Ｍｎ钢。 （５）拆除底篮后锚，放松吊带（脱模），拆除内模； （２）菱形挂篮取消尾部配重后应注意自锚的安全性，特 （６）用千斤顶顶起横梁，放人滑槽、滑板； 别是前移时的抗倾覆稳定系数要大于２。挂篮设计时应考 （７）用手拉葫芦拖移横梁，将底蓝前移至下一梁段浇筑 虑其可重复使用性，经过简单处理后即可适应各种跨径和不 位置，移动时注意两边速度和位置一致； ． 同长度、宽度的箱梁施工。 （８）调整底蓝中线、标高、锁紧底蓝后锚，安装模板，收 （３）设计挂篮时要考虑各道工序操作人员的作业空 紧吊带，完成一个循环。 间，可在挂篮主桁上方设置遮阳雨棚，以改善工人工作环 ７挂篮施工技术要求 境。 （１）主桁架为贝雷片拼装而成，组数为４组，４组整体为 （４）该挂篮在实际应用中具有易于组装移动和模板调 主要承重结构，安装支承枕木时，必须确保４组贝雷整体受 整简单的特点，挂篮的前移仅需３ ｈ，模板调整需４ ｈ。每个 力，由于桥面设横坡，两边主桁架必须通过支承枕木调整水 节段平均施工周期６．５ ｄ，最快的节段５ ｄ，为争取桥梁的总 平；（２）主桁架在前移和浇筑混凝土过程中，必须设置防倾 体工期创造了有利条件。 覆手动葫芦，增强稳定性；（３）挂篮前，后吊杆、底篮后锚点 采用３２的精轧螺纹钢筋，使用前必须每一根都通过试拉合 参考文献： 格方可安装；（４）施工中应注意预埋吊杆孔，后锚杆采用竖 ［１］松井郁治，等．高松大桥的设计与施工［Ｊ］．桥梁与基础， 向预应力钢筋，必须注意竖向预应力钢筋施工下料长度，保 １９９９，（１）． ［２］ 雷俊卿．桥梁悬臂施工与设计［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 证可用连接器连接，连接器必须经过试拉，以保证安全；（５） ２０００． 注意各锚固吊点预埋位置，允许误差：纵向≤＋２０ ＩＴｌＩｎ，横向 ［３］ 张超福．清江渡槽施工用斜拉三角组合式挂篮的设计与施工 ≤±１０ ｍｍ；（６）挂篮移动就位调整后，必须保证所有吊带 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２００３，（３）． ．９２． ’
