高铁跨既有铁路连续梁斜拉挂篮设计与施工

□ 田华博　中铁十九局集团第三工程有限公司

高铁跨既有铁路连续梁斜拉挂篮设计与施工

□ 田华博中铁十九局集团第三工程有限公司

本文结合当前高铁连续梁施工的一般情况，对铁路客专跨既有铁路连续梁斜拉挂篮设计与施工、挂篮的结构形式、标准化挂篮选型、关键技术等进行了简要分析，提出了一些铁路挂篮设计施工标准化策略，以供同行交流学习。

高铁建设；跨既有铁路；连续梁；斜拉挂篮；设计；施工

实际中，挂篮是悬臂施工中的主要设备，也是在铁路连续梁施工中常见的设备。在现实应用中，由于种类较多、缺乏标准等问题，在安装和使用的过程中容易出现安全隐患，值得技术人员关注与思考.

1.挂篮形式选择与结构参数

1.1挂篮形式选择

悬灌施工中存在挂篮构件的单块最大重量、挂篮安拆时吊车的摆放空间、挂篮的截面尺寸等多种因素制约挂篮的布置和结构设计，南环线特大桥挂篮形式在参考了平弦无平衡重挂篮、菱形挂篮、弓弦式挂篮、三角挂篮、斜拉式挂篮等结构形式后，充分考虑该处既有线施工的安全控制的难度，从中选取了轻型斜拉挂篮。该挂篮与其他形式挂篮比较有几个突出特点：第一，斜拉挂篮与菱形等挂篮相比，主梁紧贴已浇梁体，挂篮重心紧靠已浇梁体，并将以往的走行轨道优化为平板支撑，用特制的压轮，减小行进中的摩擦阻力，从而提高挂篮走行的稳定性，劳动强度减小，工效提高。第二，结构简单、重量较轻、便于拆卸。设计中斜拉挂篮主梁和主要结构体系采用钢板和型钢焊制的箱形结构，单件最大重量不足3吨。上主梁、下主梁及斜横梁间采用法兰结构用高强螺栓连接，易于搬运和拆装。第三，该斜拉挂篮平衡重系统在已成形梁段用竖向预应力钢筋作为后锚点，取消了平衡重的压重结构，确保了挂篮的整体稳定性能。第四，挂篮底部最大构件距梁底可缩减70cm，增大与既有线铁路接触网安全距离。第五，该挂篮通用性强，为后期施工预留一定的扩张能力，稍做改装即可用于其他梁高和幅宽的桥上。

1.2挂篮结构参数

第一，适应范围。理论上说，每段使用挂篮浇筑长度为3m，但为了避免现实中的应用困难，允许3.5-4m节段改造空间。同时，挂篮施工最大节段混凝土浇筑重量100吨，要预留最大节段150吨的施工能力；其中，箱梁底板宽6.7m，顶板宽13.4m，按等截面设计，并具备变截面改造的条件。第二，安全系数及结构钢度。挂篮行走时抗倾覆稳定系数＞2，结构稳定系数＞1.5，容许应力提高系数1.5，同时，底模板本身的最大计算挠度变形＜5mm，斜拉杆伸长量＜6mm。

2.高铁跨既有铁路连续梁斜拉挂篮设计

2.1承重系统设计

称重系统是由主梁、滑梁、横梁、上下限位器、活动支撑等部件构成。其中，主梁是整个系统中担负承重的主角，担负着灌浆柱两端以及模具自身的重量，同时为模板的走行提供支撑。参考设计要求，一般分为上下两层模式，便于制造和施工操作，为了维护主梁的稳定，除了设置支撑垫梁外，还可加上后端设压紧器和预应力筋连接，防止发生断裂和颠覆。此外，还包括斜上横梁，主要是位于主梁中部的两侧位置，通过一根两槽钢构成的双悬臂梁实现。

2.2模板系统设计

模板系统较为复杂，这和功能的多样性相关，从底部向顶部依次的设计顺序为：底模、侧模、内模、端模。

其中，底模板设计为钢模，方便固定于底板纵梁上，发挥更大的稳定性作用。侧模亦为钢模板，用来固定于侧模桁架上，同时内模通过拉条与外模板进行作用。端模板采用钢模，同样出于稳定性考虑，位于内外模之间。而外侧模桁架为箱梁腹板外模支撑，既是箱梁上翼缘板的承托，又是外滑梁和底模分别前移时的支承。它由型钢组成，顺桥向间距100cm均布5片，通过与外侧模整体钢模及纵向角钢连成统一整体。首尾的外侧模桁架及整体钢模与活动支承相连接，活动支承在前后下横梁上，通过调整活动支承可以调整外侧模标高，横向通过拉条保证箱梁断面的几何尺寸，可调丝杠可以微调外模的横向及竖向位置。

在外侧模桁架内侧上隅角处设下有上下两排滚筒，外滑梁在其中间穿过，外滑梁由两槽钢组成。两端设有竖吊杆，穿过箱梁顶板预留孔而悬挂在主梁的上横梁上。松开其后吊杆，外滑梁后端落在侧模桁架的下滚筒上，此时外滑梁可随主梁在外力牵引下向前滑移，到位后安上后吊杆。

很明显，通过活动支承使底模横梁与外侧模桁架联结，可以实现较好的独立功能，例如，当底模拆模下落，外侧模桁架的上滚筒即压在外滑梁上缘，此时在外滑梁前端设有倒链牵引，不会直接脱落。

内模桁架位于箱室内顶板底，是顶板内模支撑，又是内滑梁和内模分别前移时的支承。内滑梁主要承担内模传来的重量，当主梁前移时，松开内滑梁后吊点，其可随主梁在外力牵引下向前滑移到位，到位后下落内模桁架及内膜底板至内滑梁上并移动到位，调整固定。

2.3走行系统

走行系统的设计并不复杂，主要包括滑梁的滑道、导向、锚固、顶推等装置，此外，在侧模与底模的走行系统中加入牵引装置。

3.高铁跨既有铁路连续梁斜拉挂篮施工

3.1挂篮预压

挂篮使用前，重点对斜吊杆做强度试验，在张拉力大于等于500kN的时候，所有吊杆均做探伤检查，后下吊杆、下限位器张拉力≥500kN，在内、外模板的截面尺寸与设计尺寸对比检验后，利用钢绞线将承台预埋的型钢与挂篮横梁连接，采用4个100吨千斤顶同时对称对挂篮进行预压，按最大节段重量50%、100%、150%的3个阶段施加张拉力，观测出挂篮的弹性变形和非弹性变形值，对观测结果数据统计分析整理后，结果显示挂篮实际变形值与设计的理论值相符，完全满足结构使用要求，可依据测得的弹性变形值，确定出后期挂篮模板预拱度调整值。

3.2挂篮行走

挂篮行走主要分3方面，实际施工时，底模、侧模同步前移，内模在底板钢筋完工后再前移到位。第一，主梁走行，包括：（1）梁段张拉完成后，松开并抽出斜吊杆，抽出内外滑梁后吊杆，滑梁后端落在内外侧模桁架下滚筒上；（2）松开压紧器取掉限位销，将后上限位器与主梁脱离，在支撑垫梁下铺设钢板，并在钢板与垫梁间加适量圆钢以减小摩擦阻力；第二，侧模和底模走行，包括：（1）旋紧压紧器竖向预应力筋连结螺母，旋紧后限位器的连接螺栓用限位销定位；（2）穿上后上吊杆并旋紧螺丝栓，拆除下限位器、后下吊杆，并用10吨倒链把底、侧模固定支承在外模滑梁上；第三，底、内模前移，包括：（1）提升底板，安外侧斜吊杆和后吊杆，提升侧模至设计标高并予以固定，用斜吊杆精细调整底模标高；（2）绑扎底板钢筋，安装预应力钢束管道，绑腹板钢筋，安装竖向预应力钢筋；（3）通过吊杆与主梁、上横梁连结；内模下落至内滑梁上并前移到位，安装内斜吊杆。调整内模顶标高，绑扎顶板及翼板钢筋，安装预应力钢束及管道；（4）调整标高检查无误后灌注新梁段砼、待砼达85%强度后进行张拉，滑移挂篮，重复以上步骤至合拢段。

最终，经过科学组织与严格的现场施工，使得本项目高铁连续梁施工圆满结束，取得了满意的效果，实现了铁路客专跨既有铁路连续梁斜拉挂篮设计与施工、挂篮的结构形式、标准化挂篮选型等关键技术的既定目标任务，本文以上仅供与同行交流学习。

［1］宋先义.轻型斜拉挂篮设计与施工［J］.中国市政工程，2015，02：96-99+125.

［2］李向海.南平闽江大桥斜拉桥挂篮设计与施工技术［J］.铁道建筑技术，2011，10：14-17+43.