桥梁施工中单侧悬臂挂篮法施工技术应用分析

周先楷 （安徽省交通建设股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

桥梁悬臂挂篮施工是指在桥梁上部结构施工的过程中对称或不对称地进行两边施工，既起到了加快工期，节约成本的作用，也能让桥梁结构体系不断地完善与优化。从施工质量与桥梁适应性的角度分析，挂篮对于修建变截面的桥梁更易操作，且钢筋连续性与混凝土整体性出色，符合技术要求。

1 挂篮类型与选型原则

1.1 挂篮类型

从挂篮类型来看，国内外在混凝土悬灌施工中主要使用的是平弦无平衡重挂篮与弓弦式挂篮。前者是在平行桁架式挂篮的基础上取消压重，然后按照实际需求沿着主桁纵向滑移。由于挂篮底部的倾覆力矩减少，不需要进行平衡压重就可以进行锚固处理。后者则是从平行桁架式挂篮演变而来，主要特点在于受力更加合理，在安装过程中结构内部可以预施应力，取消平衡重，整体重量较轻[1]。

1.2 选型原则

由于挂篮研究设计的技术水平要求较高，在选型方面需考虑到结构、重量、施工拆卸等多个方面的因素。但总体来看可以分为两种类型，一是直接通过后端平衡重平衡前端的倾覆力矩，结构简单，行走方便；另一类则是利用万能杆件设计进行拼装，非标加工量较少，通用性显著，可以取消平衡重。

2 挂篮结构技术分析

2.1 形式确定

形式确定需要结合工程结构的特征与本身的传力机理展开分析。由于各块段混凝土均采用一次浇筑，所以挂篮应该具备足够的刚度，按照箱梁结构特点与设计的要求，挂篮主要包括主桁承重系统、底篮、悬吊系统、行走系统与模板系统几个部分组成。另外在展开计算分析之前，应明确挂篮的传力机理，如图1所示。

图1 挂篮传力机理

2.2 结构计算分析

结构计算分析需要结合荷载参数、荷载系数与荷载组合方式来进行。荷载参数的确定包括箱梁荷载、外模与内模自重、施工荷载等。按照最不利布载原则，需要确定不同的荷载组合方式进行稳定性分析。系数方面，超载系数按照施工要求取值1.05，抗倾覆系数取值1.50，混凝土浇筑时的动力系数取值1.20。在计算过程中还需要考虑到混凝土浇筑受力状态，即混凝土刚刚浇筑完毕，还无法考虑初凝对于结构影响的阶段，该阶段的混凝土重量全部作用在挂篮之上，同时还包括混凝土浇筑、施工荷载的影响等，需要分别计算底篮、吊杆、后锚等结构的强度与挂篮整体抗倾覆能力。如果处于行走状态，还需要针对结构展开分析。

挂篮计算可以采用有限元分析软件展开建模，建模过程中按照设计假定将梁柱之间的连接判定为铰结，根据材料特性来分别计算挂篮总体挠度与构件强度。例如在结构离散化完成之后就可以对典型单元进行特殊分析，对单元中位移分布进行架设，按照所选择的位移模式来导出位移关系式。

2.3 强度分析

按照建立的有限元分析模型可以展开应力计算分析，将各部位的应力值进行统计后，将最不利的荷载组合进行计算。主要包括应力计算结果、刚度计算结果与抗倾覆验算的结果。

3 单侧悬臂挂篮技术工艺分析

3.1 拼装工艺

拼装前通过铺设枕木的方式来调整腹板顶面高差，保持挂篮水平。另外在完成准备工作后即可进行挂篮拼装，包括行走小车安装、内外模滑梁安装、模板安装等。拼装的要点在于内模系统与外模系统的安装。外模系统安装时需要在钢围堰区域搭设拼装平台，然后利用塔吊配合将滑车组提升到位，让模板固定在箱梁顶板与挂篮上前衡量之上。内模系统的安装则先将箱梁顶板内模组装成形后用螺纹钢筋锚固与挂篮上前衡量区域，再安装内侧模板。对于第一次的底板混凝土浇筑工作，需要考虑到浇筑承托位置时混凝土会产生侧压流动效果，在第一层浇筑时也应该注意螺栓与拉杆的处理。第二层浇筑时则可以在地板上设置支撑，并利用钢管支架作为顶板托架[2]。

3.2 加载实验

加载实验的主要目的在于通过测量挂篮在不同荷载作用下的内力，了解挂篮结构在工作状态下是否满足预期的技术要求。挂篮加载实验可以采取堆载法进行，贯彻项目包括后锚上桡值、主桁上前横梁跨中变形、应力监测结果等。

在进行正式实验接在前，首先利用第二级荷载进行预加载，一方面保持工作结构进入正常状态，另一方面也更好地对系统进行测试。在保障组织工作与系统测试工作结束之后，重复进行预加载2次后展开正式加载。实验选择在结构温度区域稳定的环境下进行，全部测点在正式加载实验前进行荷载读数，然后对不同仪器所测量的数值进行实时分析，了解控制部位的应力状况。但需要注意的问题在于，如果控制测点变位超过了允许范围，则应该停止加载实验[3]。

3.3 挠度与混凝土模块的控制

单侧悬臂挂篮施工环节中如果挠度与混凝土模块出现质量问题，必然影响工程质量。此时需要对影响挠度数值的因素进行分析，包括悬臂装置设备、重力荷载情况、环境温度变化等。另外，可以采用监控网对混凝土模块进行质量控制，可以选择在桥面墩顶区域安装监控系统，对于可能产生的误差进行实时监测与分析报告，通过系统配合完成控制工作。

3.4 施工要点分析

施工要点分析需要从挂篮模板系统、行走方法与箱梁悬臂浇筑施工三个方面来展开。

按照不同节段长度，挂篮悬臂施工也应该按照不同的方法进行。从模板系统来看，包括底模、外模、内模等不同部分。底模直接铺于底篮之上，外模则位于主桁，浇筑混凝土时随着箱梁高度的变化与长度的变化，考虑是否要拆除外模模板与骨架。内模则包括模板、骨架、滑梁等，前端悬吊与主桁，后端则悬吊于箱梁顶板区域，内外模采用对拉螺杆进行连接。

挂篮行走时首先在轨道表面铺设镀锌铁皮，在拆下蒂姆之后，确认模板是否与混凝土保持脱离，内模与外模架落于内滑梁之上。最终行走前进行安全检查，分析轨道是否保持水平，并确定锚固与支垫情况。实际滑行时对接缝、拉杆头进行处理，避免锈水影响混凝土表面，并将临时受力状态转变为永久受力状态[4]。

悬臂挂篮施工技术的支撑力显著，在运载施工材料时也应更加灵活。为了保障对于混凝土的张拉，可以在操作台上精确安装支架模板，更好地进行混凝土浇筑与钢筋配置。必要时应安装竖向预应力管道与竖向预应力筋，内侧模板同样需进行调整。最后在吊带预留孔设计完毕之后，对悬臂挂篮进行浇筑，观测测点标高。

4 结语

本文主要分析了挂篮悬臂施工技术及其实际应用，在此基础上对该类型的挂篮利用通用进行计算后，重点对其强度与刚度特性展开了研究。结果表明，悬臂挂篮法及其施工要点能够满足施工技术规范的要求，具有足够的承载力，可以满足未来施工的实际需要。在未来的桥梁工程当中，还应该注重挂篮选型，依照多维度的条件展开分析，在技术方面进行优化处理。