宽翼宽幅π型梁层错屉轨式挂篮技术

刘学青，舒 健，庄 琳，刘健雄

(1.湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南 长沙 410004；2.中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；3.中国水电建设集团房地产(长沙)有限公司，湖南 长沙 410007)

宽翼宽幅π型梁层错屉轨式挂篮技术

刘学青1，舒 健2，庄 琳3，刘健雄1

(1.湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南 长沙 410004；2.中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075；3.中国水电建设集团房地产(长沙)有限公司，湖南 长沙 410007)

文章以冷水江资江二桥为例，针对宽翼宽幅π型主梁悬浇挂篮设计与施工技术特点，提出了分层滑移概念，采用先挂篮结构再内模体系的异步前移方式，既减轻挂篮自重，又方便内模施工，供同类工程参考。

斜拉桥；前支点挂篮；宽翼宽幅；π型梁

0 引言

预应力混凝土斜拉桥主梁施工方案主要有预制悬拼和挂篮悬浇两种，挂篮悬浇方案主要采取后支点挂篮和前支点挂篮即牵索式挂篮两种。

设置在梁底的牵索式挂篮，设置C形钩反挂于已浇梁体，前端利用斜拉索作为前支点，将部分施工荷载转移到主塔上，后部利用反压支点反压在梁底，利用反压点和C形钩在已浇梁体上滑移作为挂篮的行走方式。

1 工程概况

冷水江资江二桥全长426 m，主桥为跨径2×149 m 独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，索塔高101 m，桥面宽34 m，其中两翼板宽2.5 m。斜拉桥主梁为双主肋“π”形梁，横坡2%，标准节段长6 m，梁高280 cm(主肋高255 cm)，横隔板设于节段前端。见图1。

图1 桥型布置图

2 前支点挂篮设计

资江二桥主梁标准节C55混凝土138.9 m3，最大节段方量150.9 m3。挂篮由C形钩、主纵梁、横梁、三角桁架、模板系统、止退锚固系统、升降(调高)系统、行走系统八大部分组成，除模板系统外主要材料为Q345钢板焊接钢箱梁。挂篮整体模型图见图2。

图2 挂篮整体模型图

2.1 C形钩

C形钩和主纵梁、中横梁拼接成半闭合稳定结构，C形钩处安装有液压式千斤顶和滑轨，供升降挂篮用。挂篮横断面图见图3。

图3 挂篮横断面图

2.2 主纵梁

左右两侧主纵梁为钢箱梁，长15.5 m，宽1.4 m，高1.6～2.0 m，前端设半径2.5 m圆弧满足前支点斜拉索安装、张拉。前支点置于主纵梁前端下面，由锚具异型接头、吊耳、水平调整高强螺杆、张拉杆、元宝梁及千斤顶组成。挂篮纵断面图见图4。

图4 挂篮纵断面图

2.3 横梁

横梁分前横梁、中横梁，长25 m，宽1.2 m，高1.6～2.0 m。横梁间设2根顺桥向短纵梁，支撑施工平台的同时提高整体性和平面抗扭刚度。

2.4 三角桁架

三角桁架用2根Ⅰ56 b工字钢加工，长13.5 m，高6.0 m。三角桁架前部吊挂前横梁，协助控制前横梁挠度。底篮前移时，三角桁架水平纵梁作为前移轨道承载，减轻C形钩受力，并防止挂篮倾覆。

2.5 模板系统

人行道翼板外侧模为整体，机械调节升降，内模板为独立系统，分3块用卷扬机升降，落在挂篮底横梁间平台上，横隔梁模板与底模铰接，侧翻脱模。

2.6 止退锚固系统

止退锚固系统由止退预埋件、止推座、止退杆和吊杆组成，止推底座安装在肋梁底面预埋件上，通过水平止退杆与挂篮纵梁连为一体来抵抗斜拉索分力，使用吊杆预紧防止止推件滑脱。

2.7 升降(调高)系统

该系统有两种调节类型：C形钩升降千斤顶；锚于挂篮纵梁上的精轧螺纹钢吊杆、三角桁架前吊杆组成。

2.8 行走系统

行走系统包括三角桁架和C形钩行走系统，均由行走滚轮、轨道梁、滑板、60 T牵引千斤顶组成。

斜拉索拉力转移到混凝土后即可移动挂篮，首先解除三角桁架前吊点锚固，前移三角桁架6 m，锚固好三角桁架，再解除各处竖向吊杆，降C形钩使挂篮脱离，在C形钩轨道梁和三角桁架水平梁上安装挂篮行走装置，前移挂篮就位。

3 前支点挂篮设计特点

前支点挂篮设计荷载取用方法基本一致，根据截面型式、索面型式、斜拉索锚固部位不同略有差异。前支点挂篮利用斜拉索辅助受力，核心构件是C形钩，利用C形钩勾挂主梁配合后支点反压实现挂篮前移，应根据主梁不同的梁型、梁宽及翼宽进行系统性设计，要对挂篮纵移时稳定性进行验算。

受支点数限制，前支点挂篮底篮常采用强大的横梁和斜撑框架体系，以保证节段全载情况下挂篮横向刚度，并克服双索斜拉时横向分力造成的受扭和压屈失稳可能。主纵梁设计应充分考虑抵抗斜拉索纵向分力引起的压屈，以及节段混凝土全载、施工荷载及挂篮自重的综合作用。C形钩是前支点挂篮受载主要构件，其受力也非常复杂，受主梁翼宽影响很大。

在工程实例中，对单索面同时是扁平宽翼板设计的桥型，翼板受C形钩悬臂作用力大，常选用其他方式解决挂篮前移或受力。如顺德高赞大桥，为倒三角形断面的单索面斜拉桥，顶板宽达30.5 m，单独设计了辅助行走提篮结构，带动底篮共同行走[1]。如广东崖门大桥，桥梁长1 296.04 m，主桥采用双塔单索面，梁宽26.8 m，采用无C钩牵索挂篮，纵梁与底篮为一整体，浇注混凝土时前端由斜拉索承受荷载，在主梁前端安装导梁作为前移轨道，后端利用锚固在主梁上的吊架滑移[8]。

资江二桥项目前支点挂篮采用常规设计，考虑到幅宽太大，在桥面设一对三角桁架辅助挂篮纵移和横梁受力；设于节段前部的横隔立梁阻碍内模板系统随挂篮整体前移，需先行拆散平放在底篮平台上；宽达2.5 m的翼宽，C形钩悬臂力很大，结构尺寸很大，实际使用时每钩处配置了4根吊杆，混凝土浇注时主纵梁直接吊于混凝土主肋上，以减小弹性下挠量。

4 层错屉轨式挂篮设计概念

根据前支点挂篮设计特点，以及资江二桥实际使用效果，认为采用先前移挂篮结构再前移内模体系的异步前移方式，提出层错屉轨式挂篮设计概念。该设计采用分层滑移模式，用吊杆取代C形钩，既可以减轻挂篮自重，又方便内模板滑移施工。

层错屉轨式挂篮，两主纵梁与前后横梁刚接成一个整体的主框架，内模板支撑刚接成一个整体的模板框架，双层叠合布置。挂篮不设底中横梁，以方便滑移；不设C形钩，通过设于双主肋两侧的受力吊杆挂于已浇梁段；吊杆与挂篮主纵梁采用辊轮组接触传力。

挂篮纵移流程如下：解除框架层间锁定→松吊杆→主框架纵移→锚固主框架后锚点→模板框架纵移→锚固挂篮中锚点→框架层间锁定→挂索(前锚点)，见图5～7。

图5 底篮框架示意图

图6 主框架纵移示意图

图7 模板框架纵移示意图

5 层错屉轨式挂篮优缺点

通过挂篮结构和模板体系的层错前移设计，在框架间主纵梁的咬合和吊架的托滚作用下，加之模板体系延后纵移，可有效减小纵梁悬臂受力，主纵梁的控制弯矩将减小至原来的1/3，同强度设计情况下将节约材料近50%。设置内模框架，可整体将内模降低，前移后再整体升高，能显著减少模板拆装工作量，更好地保证内模作业安全。

C形钩是前支点挂篮传统的传力构件，是典型的悬臂受力结构，外形简洁受力明确，使用方便。主梁翼板是人行道、护栏等结构的承载基础，根部厚度一般只有20～30 cm，如与主梁顶板异步浇注，横向钢筋和预应力接续困难，经常引起开裂漏水甚至是护栏外倾。对于极宽翼板，C形钩悬臂受力极大，采用吊杆吊挂方式取代，变C形钩悬臂受力为吊杆直接抗拉，受力清晰、传力明确，操作方便安全可靠。

资江二桥挂篮总重为290 t，其中前横梁38 t，后横梁28 t，边主梁73 t，C形钩35 t。如采用层错式设计，不设中横梁，减小前横梁10 t，后横梁18 t，边主梁23 t，C形钩重35 t，总重约可减少86 t，约减轻30%。

层错屉轨式挂篮主框架与模板框架主纵梁叠合，应注意解决止推问题，可采用预紧后锚和中锚吊杆方式，以吊杆截面抗剪来协助解决，该方法较常规止推块更有效率和可靠，不存在止推块失效风险。

层错屉轨式挂篮，由于主纵梁与横梁不能有效形成带斜撑框架，平面抗扭刚度较现存C钩型挂篮略小，在设计和施工中应充分考虑该受力特点，保证纵横梁组成的口字型主框架平面抗扭刚度。

6 结语

现代城区桥梁幅宽常达30～40 m以上，常采用整体式设计，经常采用极宽翼板设计。采用牵索式前支点挂篮施工的斜拉桥，挂篮总体结构自重很大。本文提出分层滑移设计概念，采用先前移挂篮结构后前移内模体系的异步前移方式和屉轨式双层框架，利用吊杆直接吊挂，挂篮结构设计趋向合理。该设计既可减小挂篮自身材料用量，降低挂篮成本，又可保证主梁悬浇现场施工的操作性，将挂篮施工技术提高到一个新的阶段，为同类桥梁设计和施工提供了另一种可选方案。

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Stacking-drawler-rail Cradle Technology of Wide-flange and Wide-width π-type Beams

LIU Xue-qing1，SHU Jian2，ZHUANG Lin3，LIU Jian-xiong1

(1.Hunan Road and Bridge Construction Group Co.，Ltd.，Changsha，Hunan，410004；2.School of Civil Engineering，Central South University，Changsha，Hunan，410075；3.China Hydropower Construction Group Real Estate(Changsha)Co.，Ltd.，Changsha，Hunan，410007)

With Lengshuijiang Zijiang II Bridge as an example，regarding the characteristics of cantilever-grouting cradle design and construction technology for wide-flange and wide-width π-type main girder，this article proposed the concept of layered slipping，and used the asynchronous forward mode of cradle structure first and then internal mold system，which can both reduce the hanging basket weight and facilitate the internal mold construction，thereby providing the reference for similar engineering.

Cable-stayed bridge；Front-support cradles；Wide flange and wide width；π beam

刘学青(1973—)，高级工程师，研究方向：桥梁工程施工；

舒 健(1993—)，硕士研究生，研究方向：混凝土耐久性；

庄 琳(1981—)，工程师，研究方向：工程管理；

刘健雄(1977—)，高级工程师，研究方向：桥梁工程施工。

国家自然科学基金重点项目(U1361204)

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.013

1673-4874(2016)12-0043-04

2016-10-26