增江大桥悬臂施工挂篮设计及施工控制.doc

1、1增江大桥悬臂施工挂篮设计及施工控制摘要：在施工方便性、经济性和安全性较等方面比较了几种挂篮，结合增江大桥实际情况，选择三角挂篮结构形式，并介绍了其详细构造。建立挂篮计算模型,计算分析施工过程和走行过程中挂篮的受力和变形情况。进一步对三角挂篮施工过程中质量控制进行总结分析。 关键词：悬臂施工；连续梁；三角挂篮 中图分类号：TU74；文献标识码：A ；文章编号： 1 工程概况 增江大桥位于增城市正果镇及小楼镇，横跨增江，大桥全长799.29m，其中主桥跨径组合为 68+2x110+75+55，共 418m（桥跨布置图见图 1 所示） 。主桥的预应力混凝土连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。箱梁梁高和

2、底板厚度均按 1.8 次抛物线设计，采用单箱单室预应力混凝土，110m 跨梁高从跨中 3.0m 变化至根部的 6.5m，悬臂板根部厚度为80cm；110m 跨箱梁底板厚度从 28cm 变化至根部 90cm。1#、2#、3#墩悬臂两端对称各 14 个节段，4#墩悬臂增城方向 4 个节段，从化方向 5 个节段，1#、2#、3#、4#墩的 01#块均采用支架现浇，从 2#块开始挂篮施工。 2图 l：增江大桥主桥布置图 2 挂篮形式的选取 挂篮的设计主要根据施工图纸、施工及变形要求、施工荷载、施工条件及安装位置等进行综合考虑。在比较了无弦无平衡重挂篮、菱形挂篮、弓弦式挂篮、斜拉式挂篮等结构形式后,选取

3、了三角挂篮形式。该挂篮主要有以下优点:重心位置低,走行时的稳定性较好；重量较轻，易于搬运和拆装；结构简单、杆系少、受力明确；无需平衡重，操作方便，移动灵活、平稳；外模、底模随挂篮一次移动到位，缩短了挂篮的移动时间。 3 三角挂篮的构造 增江大桥三角挂篮的主体结构为三角形桁架，每台挂篮有两片主桁架，主桁架除销子为 40Cr 钢外，其余均由普通型钢及钢板组焊而成。挂篮由三角形桁架系统、提吊系统、模板系统、走行及锚固系统、张拉操作平台等部分组成，除内模为钢木组合结构外，其余均为钢结构（结构如图 2 所示） 。 3.1 三角形桁架 三角形桁架是挂篮的主要承重结构，由两片主桁架、横联、顶横梁组成。挂篮的

4、前吊点均设置在顶横梁上，吊杆全部采用 32mm 的精轧螺纹钢。 33.2 提吊系统 前吊杆的作用是将底模架、梁体混凝土、施工荷载的重量传至主桁架上，每组吊杆采用 2 个千斤顶通过放置在顶横梁上的扁担梁调节底模标高。后吊杆的作用是将底模架荷载的一部分传至己成型的箱梁底板上，底板上端放置 2 个千斤顶通过扁担梁调整底模标高。 3.3 模板系统 模板由底模、外侧模、内模、外端模等几部分组成，侧模板采用 5?厚的钢板，底模采用 6?厚的钢板，内模由内模架及吊架组成，外端模采用木板做面板，背面用型钢做肋加强。 3.4 走行及锚固系统 挂篮纵梁下面的桥面用砂浆找平，使两道纵梁处于同一水平面。将备用支座安放

5、到距已浇筑节段前端 30cm 处并锚固，在支座底面垫适合的钢板，使四个支座处于同一水平面。挂篮行走时，在后锚点上，用特制小轮反挂于行走轨道的上翼缘板，用液压千斤顶驱动挂篮前移。行走轨道的固定,是通过箱梁竖向预应力筋(或预埋精轧螺纹钢)安装反压梁进行固定。挂篮行走到位后，将后支座钢板抽出，支座移作备用。 4 挂篮加工和制作 挂篮主要单元部件由工厂加工运送到现场，部分特殊构件由现场制作，所有构件运送到现场后开始安装，在 0#、1#段施工完成后，主墩上一组 2 个挂篮一起拼装。焊接完成后需对焊缝进行探伤检测，合格后方可使用。 5 挂篮设计验算 45.1 荷载参数及组合 荷载组合时需考虑混凝土浇筑时胀

6、模等系数的超载系数，动力系数，挂篮空载行走时的冲击系数。荷载有三种组合情况，组合:混凝土重量+超载+动力附加荷载+挂篮自重+人群和机具荷载；荷载组合:混凝土重量+超载+挂篮自重+人群和机具荷载；荷载组合:挂篮自重+冲击附加荷载。荷载组合用于主桁架承重系统强度和稳定性计算,荷载用于刚度计算(稳定变形)计算,荷载组合用于挂篮系统行走计算。通过对挂篮各节段进行计算及分析比较，确定 5梁段（梁重 175.8 吨，梁段长 3.6m）工况荷载作为挂篮设计荷载。 5.2 挂篮检算 检算内容包括：挂篮与梁段混凝土重量比，浇筑混凝土时最大变形，锚固安全系数，行走时的抗倾覆安全系数，三角桁架梁，底模前后横梁、底纵

7、梁、吊梁、滑道、后锚，各连接螺栓、连接板、焊缝等的强度、刚度及稳定性检算。 5.2.1 挂篮自重（包括桁架、挂篮模板、锚固设备等）为 460KN，挂篮自重与最大梁段重量 1757.6KN 之比为 0.262。比值越低，说明承受节段单位重量所用挂篮材料越省，整个挂篮系统设计越合理。规范规定挂篮与梁段混凝土重量的比值宜 0.30.5，0.262 略低于 0.3，但经验算各设计指标及安全性均满足要求。 5.2.2 计算浇筑混凝土时挂篮最大变形时，不考虑荷载不均匀系数，经计算挂篮最大变形量为 8mm20mm，满足规范最大变形的要求。 5.2.3 每榀三角架后部有四根 32mm 精轧螺纹钢与桥面锚固，每

8、榀5三角架的最大后锚力为 N48.5t，而每根 32mm 精轧螺纹钢的许用拉力为 60t。则后锚的锚固系统安全系数为 4.92，满足规范要求。 5.2.4 当挂篮空载前移到箱梁浇注位置时，处于悬伸空载下的挂篮所受的倾覆力最大。在此工况下可知三角架前端荷载 T18t，按照 1.2的不均匀扩大系数行走后锚负荷 F10.8t。行走后锚与主桁架以 32 精轧螺纹钢连接，32 精轧螺纹钢许用拉力为 60t，则挂篮空载前移时抗倾覆安全系数为 5.52，满足规范要求。 5.2.5 经验算挂篮各结构、构件及连接的强度、刚度及稳定性检算均满足要求。 6 挂篮预压试验 为确保挂篮施工质量和安全，拼装完毕后需对挂篮

9、进行荷载试验。预压前、预压后以及卸载后，对挂篮标高、变形等进行跟踪观测，以掌握挂篮弹性和非弹性变形的具体数据。 最大浇筑梁段重量为 158t，加载时以最大梁段重量的 120%进行预压。加载方式采用反力架加载。采取分级加载及卸载，按 050%100%120%分级加载，120%100%50%0 分级卸载。每级加卸载，整个体系基本稳定且持荷时间不少于 2 小时。 7 挂篮预压试验 7.1 挂篮的使用 在混凝土浇筑前，应对挂篮进行全面检查，重点是后锚系统及各吊杆。 挂篮行走是挂篮施工过程中的一个重要环节，为确保挂篮行走安全，6挂篮行走时要注意：(1)在张拉压浆后 68 小时，终凝后方可移动挂篮。(2)

10、由于挂篮倾覆力矩主要靠后锚点来抵抗，挂篮行走前，必须对轨道的锚固情况进行重点检查。(3)两侧挂篮要同步对称前移，同时严格控制各千斤顶的行程，及时检查各构件的位移量，发现偏差及时调整。(4)挂篮预留孔位置要准确，保证底模位置的准确，使各吊杆不受弯不受剪。 7.2 混凝土施工的质量控制 7.2.1 安装模板：模板就位后，应对其平面位置、标高、节点联系及稳定性进行检查，全部合格后，方可进行下一步工作。在浇筑混凝土时，安排专人进行模板检查，发现问题及时纠正。 7.2.2 混凝土浇筑：在初凝前连续的浇筑完成整个节段。混凝土浇筑应遵循“先前端，后后端”的施工顺序，使挂篮的较大变形及早发生，避免箱梁交接面新

11、老混凝土处出现裂纹。浇筑应保持悬臂两端挂篮荷载相对于墩顶的相对平衡，混凝土由墩顶位置对称向两端挂篮均衡泵送，同时横向要沿桥轴线平衡浇筑，防止箱梁发生扭曲变形。 7.2.3 其它注意问题：严格控制梁段的混凝土浇筑方量，以减少实际值与计算采用值之间的误差。应在当日 22：00次日凌晨日出前完成立模，以避免不均匀温度的影响。 7.3 挂篮施工监控 大跨度连续梁桥施工时，挂篮变形、箱梁自重、温度等对结构内力和变形存在影响，导致结构的理论设计值与实际测量值存在偏差。需建立合理的计算模型，根据实际施工工序、荷载参数等进行施工监控计算，得出施工控制的目标值，为下一节段的立模标高和线形调整提供依据，7确保成桥

12、后的结构内力和线形符合设计要求。 实时监测主要有：物理测量（时间、温度等） ，力学监测（主梁及桥墩混凝土应力应变） ，线形监测（主梁线形、轴线偏位等） 。应变及线形测量均应选在凌晨温度稳定、无风状态下。主梁每一节段施工的应力测试和线形监测一致，均有五个工况：挂篮前移定位后，节段混凝土浇筑前，节段混凝土浇筑后，预应力张拉前，预应力张拉后。 8 结语 三角挂篮施工方便、经济且安全性较高。设计时需充分认识挂篮在施工过程和走行过程中各构件的传力机理，建立挂篮在各种工况下的计算模型，完整地分析各杆件的受力和变形情况及挂篮的整体工作情况，计算表明增江大桥三角挂篮满足施工过程中受力和变形的要求。挂篮施工还需

13、注意施工过程中质量的控制，加强挂篮施工监控，确保结构内力和线形符合设计要求。 参考文献 1小沃尔特?波多尔尼(美),J?M?米勒尔(法).预应力混凝土桥梁分段施工和设计M .万国朝,黄邦本译.北京:人民交通出版社,1986. 2王武勤.PC 桥梁悬臂灌注施工挂篮的发展J.桥梁建设,1997,(4):55257. 3周永兴,何北益,邹毅松等.路桥施工计算手册M.北京:人民交通出版社,2001 4何沁,黎训国.大跨度连续刚构轻型三角形挂篮的设计.华中科技大学学报(城市科学版)第 21 卷第 4 期.2004 年 12 月. 85孟钢,叶建良,徐国亮.南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量控制要点.公路,2009 年 3 月. 作者简介：王艳(1981-)，女，吉林通化人，汉族，硕士，路桥助理工程师，从事道路与桥梁设计工作。