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1、菱形挂篮悬臂施工技术王占东 （中铁十六局集团第四工程有限公司 北京市 101400） 摘要：菱形挂篮主要受力构件为二力杆，具有结构轻巧、受力明确、拆锚方便的特点。 本文结合六沾复线天生桥双线特大桥介绍了菱形挂篮的构造、设计、拼装和悬臂施工工艺。 关键词：悬臂浇筑、菱形挂篮、设计、施工1 概述天生桥双线特大桥是六沾铁路复线跨度最大、墩身最高的特大桥，是全线的重难点工程，最高墩为73m （4#墩），上部构造为（68+2X 128+72m） 4孔预应力混凝土连续刚构，梁体为单 箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长397.6m，混凝土悬灌最大节段重量为2048kN，梁 体采用自行设计制造的6套挂篮分段
2、对称浇筑，悬浇段最大长度4m,连续梁结构见图1。”6SS0l.1230 0l.12300l.72S0图 1 天生桥双线特大桥连续梁结构示意图2 挂篮设计2.1 设计思路为保证质量，加快施工进度，挂篮的合理设计是连续箱梁施工的重要环节。天生桥双线特大桥主桥菱形挂篮设计主要从以下几个方面考虑：1）根据箱梁设计的特点及预应力体系的布置，挂篮主构件为菱形架，挂篮前端及中部工作面开阔，便于挂篮轨道、腹板和底板钢筋、竖向预应力钢筋的安装，加快施工速度； 挂篮设计结构简单，受力明确，行走方便。(2) 挂篮设计要充分考虑挂篮所用材料与前后工序所有材料的周转，以降低工程成本。(3) 挂篮在设计时应考虑加工简单，
3、操作方便，为此本桥挂篮菱形架杆件间连接采用 节点板焊接联结。主要材料采用Q235型钢及钢板，加工制作简单、成本低。(4) 利用箱梁竖向预应力筋锚固轨道及挂篮，取消了后平衡重，挂篮自重轻走行装置 构造简单，外侧模、底模可一次就位，内模也能整体抽拉到位2.2 设计参数(1) 、取最重段1#段重量(2048 KN)。(2) 、施工人员机具荷载取：P1=2.5KPa。(3) 、倾倒混凝土产生的冲击荷载：P2=2.0KPa。(4) 、振捣混凝土产生的荷载：P3=2.0 KPa。(5) 、钢筋混凝土容重取P=26.25KN/m3。(6) 、钢材弹性模量取2.1 X 105MPa(A3钢)。(7) 、杆件承
4、担混凝土重的弹性挠度取构件跨度的1/400,1400(8) 、杆件承担挂篮自重的弹性挠度取构件跨度的1/250,1250(9)、A3 钢：45钢：应力取值：L L140MPa，匚 L145MPa ,=85MPa轴弯L L210MPa，匸 L22OMPa ,L125MPa轴弯W级精轧螺纹钢筋：Ry=550MPa2.3 挂篮结构检算荷载传递路径见图 2。检算内容包括：菱形组合梁。按最大重量节段荷载对组合梁各杆件进行强度、刚度及稳定性检算；上下横梁、吊杆、导梁、滑道、压紧器、前支腿、后锚、底纵梁进行强度和刚度检算;各连接螺栓、连接板、焊缝进行强度检算;图 2 荷载传递路径挂篮为一个空间稳定结构,主桁
5、架可以简化为平面静定结构（如图 3 所示）,是一平面三 角形杆系结构。挂篮横梁按多跨连续钢梁检算,经检算,挂篮各系统的强度、刚度和稳定性均 符合桥规等有关规范要求。图3菱形主桁架计算简图（单位：cm）3 菱形挂篮构造菱形挂篮自重451,挂篮总重与最大梁段混凝土重量比为0.22,由主桁系、悬吊走行系统和模板系统（含底模平台）三部分组成。挂篮结构如图4所示：液压千斤顶 前上横梁底纵梁后上横梁菱形组合梁净丄3后锚滑道勺7I /岂册J匕前支丿2# 1#0#腿内导梁后下横梁图4 挂篮结构图3.1 主桁系主桁系包括菱形桁架、平联、上横梁三个部分；菱形桁架由40c组合焊接而成，平联 采用角钢组合结构，上横梁
6、采用2 I 40c型钢组拼。3.2 吊挂调整系统吊挂调整系统包括前下横梁、后上横梁、后下横梁及吊带千斤顶等组成。横梁材料为I40c,后上横梁固定在已完成梁段箱室混凝土底板顶面上，上横梁与下横梁连接采用32精 轧螺纹钢筋吊带,前后下横梁共同承托模板及梁段钢筋混凝土重量,吊带的升降采用千斤顶 进行调整, 以达到梁段所需标高。3.3 行走系行走系是挂篮前后位移装置，包括内外滑移粱及走行轨道。 菱形组合梁走行系统：在每片梁前端设滑动点2个，后部设平衡导向滑轮，箱梁顶面上 设2个滑道，向前滑移。侧模走行：外模走行，在侧模上安装调节杆，当松开后锚栓、底模连接螺栓及支撑拆模 时，在模板自重和调节杆共同作用下
7、，侧模、底模向下脱落在主梁上，主梁、侧模、底模、 内模滑梁同时前进。内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，与主梁、侧模、内模同时前进。3.4 模板系 模板系统包括外模、内模和底模（含底模平台）三个部分；外模、底模均采用大块组合 钢模，内模为组合钢模；内外模桁架采用型钢组拼；底模平台纵横梁均采用40c型钢组拼。4、挂篮预压试验 为了消除挂篮的非弹性变形和实际观察挂篮承载情况，在灌注 1#梁段混凝土前对挂篮 进行加载试验，并在加载过程中观测弹性和非弹性变形之值作为今后梁段调整立模标高的参 考。41 试验方法综合考虑施工安全、现场条件以及工序安排等因素,挂篮使用前在地面进行预压试验。预压试验采
8、用两个挂篮对顶布置，穿心式液压千斤顶张拉的方法进行。试验布置如图5所示：图5 挂篮预压试验布置图经过计算得知挂篮的试验荷载取508.6KN即可满足要求，此荷载等于吊带主桁架支反 力及施工荷载重量的 1.2 倍。每套挂篮安装前，都必须对主桁架采取千斤顶对拉预压。以达到消除其非弹性变形和 测取其弹性变形值的目的。将主桁架反扣，利用现有的梁体张拉设备（精轧螺纹钢筋和液压 千斤顶）对拉，加载力分0、50%、100%、120%等4级进行加载试验,测试前后吊点扰度值， 以指导立模标高。压载时间自压载结束到开始卸载为48小时。42 变形观测挂篮在每级加载或卸载的时候及时进行观测，记录数据。在加载过程中应注意
9、检查挂篮各个部位，如发现异常现象应立即停止加载，进行处理。对预压试验得到的测量数据进行统计分析，得出挂篮施工挠度，为悬臂施工提供依据。5 挂篮安装0#块待混凝土达到设计强度，预应力张拉，压浆施工完毕，即在其上进行挂篮拼装，灌 注1#梁段混凝土。菱形组合挂篮拼装程序：前后支座一主梁一后锚梁一后锚杆一中横梁一 后吊杆f前横梁f前吊杆f底模f外模f内模。6 悬浇施工工艺6.1 普通悬臂段：挂篮在 0#段、1#段拼装完毕,即可进行悬臂段施工,并形成循环作业,每一循环施工过程 如图 6 所示。施工过程中应注意:前移挂篮时，由于线路有较大纵坡，下坡方向后方用2台10t吊链作锚固,与前移所用倒链一同进行工作
10、,防止因前方重量太大产生溜车。钢筋成型时,因本桥是呈二次抛物线变化，需进行编号，按位置进行准确绑扎。混凝土浇筑过程中，前后两个挂篮同时对等放料，严禁出现两端混凝土数量不一致。张拉预应力钢绞线时，应力应变双控以应变为主， 以保证梁体线型。锚具制作、编制线束，张拉 锚具准备图 6 悬臂节段施工工艺流程图6.2 合龙节段施工6.2.1 合龙段施工要点 在各 T 构最后一节梁段浇筑张拉完成后，清除 T 构上不必要的施工荷载，一直无法清 除的可以移至此0号块上，使T构上的施工荷载处于相对平衡。方可进行合龙段施工。 进行合龙段施工前，对全桥的箱梁顶面标高及轴线进行联测，并连续观测气温变化及 梁体相对标高变
11、化和轴线偏移量，观测合龙段在温度影响下的梁体长度变化。连续观测时间 不少48h,观测间隔3h。 采用挂篮作为合龙段支架，并利用N36、N37钢束作为临时锁定索，预先将其张拉到 设计值的 20%。在一天中最低温度时灌注两边主跨合龙段混凝土，为缩短混凝土及张拉施工 的间隙时间，可采取提高混凝土一个等级或使用早强剂。 混凝土强度达到设计要求后，方可进行第二批钢束的张拉，应严格按照设计要求的张 拉顺序双向对称张拉。 混凝土达到设计要求的强度后，解除另一端支座临时固定约束，完成体系转换，然后 按设计要求张拉全桥剩余预应力束，当利用永久束时，只需按设计顺序将监时锁定钢束补拉 至设计张拉力即可。 临时束的张
12、拉一般宜在0.450.50com，以防在合龙过程中预应力束过载振废物面需 重新更换新束。 若考虑梁在合龙的收缩、徐变的影响，可采用在合龙锁定前将梁预顶4值，即可抵 消梁体后期收缩，徐变产生的收缩影响。6.2.2 合龙段施工流程施工流程见图7。6.2.3 合龙梁段施工注意事项（1）、合龙段施工原则：先边、后中、依次对称进行，采用体外钢支撑。（2）、合龙段梁施工如立模、绑扎钢筋或安装钢筋骨架，制孔管的安装、灌注混凝土及 张拉方法均与前跨梁段施工相同。图 7 合龙段施工工艺流程图（3）、为使合龙梁段标高符合设计要求，并能与相连梁段顺接，合龙前应对相连两个T构的中线及各梁段的标高进行测量，调整中线，并
13、视标高情况，通过在适当位置采用压重或 千斤顶顶升方法（即调整支座标高），将标高调整到符合设计要求的标高，其措施如下：边跨合龙梁段利用千斤顶调整直线端支座标高；在已成梁段端块上压重，使合龙段的两悬臂之高差， 在允许范围之内。中跨合龙梁段按照常规施工，此段为最后合龙梁段，由于张拉、混凝土收缩徐变和温度等因素和影响， 该处合龙梁段悬臂合出现较大高差，欲消除此高差，在允许范围内除上述措施外，采用如下 措施：A三T构使用三套挂进行同步施工；B从1#梁段施工开始，按照消除合龙梁段处两悬臂端高差来调整悬浇块的高程；C 在合龙梁段较少的情况采用反向合龙，正向张拉的方案，边跨和中跨段同时施工，先 张拉中跨1/3
14、 的合龙束后，边跨合龙束张拉合龙，再进行中跨合龙束补足张拉合龙。D 采用多个大吨位千斤顶同步施工，调整支座标高，使合龙段两端头箱梁标高差符合规 范要求。（4）、合龙段纵向制孔波纹管是中间联通管，与两悬臂伸出波纹管连接可采用 0#梁块 段波纹管外套接或内套接方式，为防止波纹管上浮无法进行压重，考虑到灌注混凝土后穿束 困难，为确保孔道坐标准确，可适当增多定位钢筋或在安装波纹管同时将纵向钢绞线束全部 穿好压重，穿束时，钢绞线束前端戴上一个铁尖帽子，以方便穿束，波纹管接头处一定要封 严，并严格检查确保孔道质量，严防漏浆。（5）、悬臂边跨梁合龙前，合龙段两端悬臂受温度的变化影响可能产生纵向伸缩，使合 龙
15、段间距变化，从而导致合龙段混凝土凝固过程中受到张拉或压缩的超应力影响而产生裂 缝，因此，合龙段要按设计温度进行约束锁定。锁定的办法是：合龙段的钢支撑，临时合龙 束和预埋件按设计图纸办理。（6）、合龙段体外钢支撑安装、焊接应在上述最低气温条件下进行，构件两端的钢板用 千斤顶进行预压，从减少构件本身的变形，钢支撑下料按合龙段的实际长度进行，钢支撑的 轴线应与箱梁中线平行，两侧与中线等距，以免钢支撑偏心受压。7）、钢支撑安装、焊固后，应立即在低温下张拉临时钢绞线束加固锁定，预应力按张 拉控制应力 0.50com 进行控制，张拉顺序先底板后顶板，对称进行。如合龙段未设负弯矩钢 束时，为加强抗弯能力，在顶板上层纵向钢筋的位置加设一层（P 12）钢筋，并与接头钢筋 焊接。（ 8 ）、合龙段检查合格后，即可灌注混凝土。因气温
