浅谈贝雷片式挂篮设计及桥梁线形控制*

上海市基础工程集团有限公司 上海 200002

1 工程概况

昆山市中环快速化工程苏浏线大桥跨苏浏线河（原太仓塘），位于原黄浦江路大桥两侧。大桥为3 跨变截面混凝土连续梁桥，桥宽13 m，跨径布置（45 m+65 m+45 m），同河道斜交呈78°夹角（图1）。

图1 总体断面布置

主桥为单箱单室断面，跨中梁高2.2 m、墩顶梁高3.7 m，抛物线过渡；顶板宽13 m，底板宽6.5 m，悬臂宽3.25 m；主体箱梁混凝土强度等级C50，设计采用悬臂浇筑工艺，分为墩顶节段（0#块）、悬臂浇筑节段（8 个标准节块）、边跨现浇节段及合龙节段。悬臂浇筑节段最长4 m，质量约为105 t。

2 挂篮设计

本工程挂篮采用贝雷片组合式无压重型挂篮，挂篮后部不设压重，采用锚杆固定。主体结构采用1.5 m×3 m标准贝雷片，纵横梁采用工字钢，前端采用预应力钢筋作为吊杆，以固定底模系统，后端设置竖向预应力筋梁体锚固。

挂篮整体结构简单、受力可靠、移动便捷，可进行单元化组拼。所采用的挂篮总质量约45 t（含模板系统），挂篮质量与节段质量比在0.4～0.50之间。

3 结构分析及受力计算

挂篮分析计算中需考虑的荷载包括：浇筑节段自重、模板（按1.5 kN/m2计）、施工荷载（按2.0 kN/m2计），浇筑节段按照自重最大节段（4#块）核算，浇筑节段自重、模板（按1.5 kN/m2计）、施工荷载（按2.0 kN/m2计）在荷载组合下计算出均匀分配在8 片贝雷架上的吊点荷载（表1）。

表1 贝雷架上的吊点荷载组合

建立单榀贝雷架的有限元模型。施加吊点荷载，结构的应力及变形如图2所示。

图2 贝雷架结构的应力及变形

单根前下横梁的组合应力、剪应力分别为23.2 MPa及16.3 MPa；单根后下横梁的组合应力、剪应力分别为24.5 MPa、21 MPa。根据理论计算结果，挂篮主桁架采用4 榀长12 m贝雷片（1.5 m×3 m标准件组合），在支点位置增设加强弦杆，前后横梁采用双榀45#工字钢，锚杆及吊杆采用φ32 mm精轧螺纹钢（JL32，fpk=830 MPa）[1,2]。采用有限元模型对其整体结构进行计算分析，结果如图3所示。

图3 整体结构模型计算

4 荷载试验

荷载试验采用堆砂（袋）法，最大荷载按悬浇最大节段4#节段施工时的荷载（恒载+活载）的1.2倍，即预压荷载可取1 300 kN。为了掌握加载后挂篮的变形情况，在预压前先布设好沉降观测点。沉降观测点布设在挂篮2#块底模前端，左中右3 个测点。

R50#（南岸）挂篮于2013年9月5日逐级加载，9月13日卸载，累积沉降值22、23 mm，其中弹性变形值4～5 mm，非弹性变形值17、18 mm。

R49#（北岸）挂篮于2013年9月15日逐级加载，9月23日卸载，累积沉降值23、25 mm，其中弹性变形值4～5 mm，非弹性变形值18、20 mm。

根据现场荷载试验情况，贝雷片式挂篮总体的非弹性变形较大，主要原因包括连接位置（贝雷片标准件之间的销轴）存在空隙、各组件连接时（贝雷片同纵、横梁等）存在不密实的情况，因此在正式进行节段浇筑前，需要采取措施消除此部分非弹性变形，以确保混凝土浇筑质量。

5 标高控制

挂篮悬浇施工工艺中对施工节段的标高控制是关键，立模标高的确定，主要受节段悬臂长度的影响，并结合挂篮荷载试验时的受力变形情况综合确定，同时还要考虑到节段完成预应力张拉后将会上抬（本桥一般为5～15 mm）。本工程施工中根据挂篮采用的立模标高抛高值参考如表2所示（抛高值=立模指令标高-设计标高）。

表2 立模标高抛高值

6 模板加工及安装精度控制

挂篮施工采用的底模及侧模的加工、匹配精度对节段浇筑的线形及外观有直接的影响，挂篮模板为循环施工，加工时必须注意对其整体面板的精度、平整度进行严格控制，同时其前端和后端必须进行精确的匹配，确保前两个节段之间精确过渡。在浇筑前，应考虑对侧模前、后端部模板的加固，对拉杆件应靠近端部，防止在浇筑过程中模板变形，影响外观及线性。

7 结语

贝雷片式挂篮是一种较为成熟的混凝土结构桥梁施工挂篮结构，其部件由标准贝雷片组件组合而成，形式多样，可根据桥梁的结构特点及施工需求灵活调整，提高了材料的利用效率[3-5]。但其在实施中也存在诸如体量较大、施工操作空间小、结构受力后变形较大等不足之处。因此在挂篮的设计过程中，需要根据不同的桥梁结构及施工工况对挂篮体系进行受力及变形情况的分析计算。在实施前，须进行针对性的荷载试验，除验证挂篮的性能外，还应总结出挂篮的变形规律，作为下阶段施工线形控制的重要参考依据。在实施过程中，要充分考虑各种影响因素对桥梁线形的影响，制定准确的指令数据，确保施工质量。