混凝土连续箱梁三角挂篮悬臂浇筑施工分析

龚志华

（中铁广州工程局集团有限公司，广东广州 511458）

0 引言

近年来我国桥梁事业发展迅猛，为跨越水域、现有路线等障碍物，混凝土连续箱梁跨径持续增大，悬臂浇筑逐渐成为主流工法。混凝土连续箱梁悬臂浇筑施工中，挂篮是核心设备，具有操作方便、施工速度快、结构轻型等特点，随着施工技术的发展挂篮结构形式已有多种，本文以三角挂篮形式为研究对象展开分析。

1 挂篮悬臂浇筑工法的发展情况

连续梁桥是一种古老结构体系，变形小、结构刚度好、行车舒适、养护简易、抗震性能好。20 世纪50 年代前，预应力混凝土连续梁跨径基本在百米以下，直至50 年代以后悬臂工法的应用，加速了预应力混凝土连续梁的发展，跨径朝着100～200m 多方向发展起来。

目前，混凝土连续箱梁施工中悬臂浇筑工法的运用具有普遍性。在整个悬臂浇筑施工过程中，所有工序包括模板安装、钢筋施工、混凝土浇筑以及预应力张拉等，均要依托挂篮，其是必不可少的施工工具，一旦挂篮设计不合理、施工不规范，极易导致安全事故的产生，引发巨大的经济损失甚至是人员伤亡。因此，为保证挂篮施工的安全性，必须根据项目情况合理选择挂篮结构，目前我国混凝土连续箱梁悬臂浇筑挂篮施工主要发展方向可归纳如下：

（1）挂篮朝着轻型、重载方向发展：我国初期采用的是平行桁架式挂篮，目前多种形式挂篮诸如弓弦式挂篮、三角式挂篮、菱形挂篮等得到运用，不断减轻挂篮自重、改善滑移系统以及力的传递，在节省挂篮主承重构件使用的材料同时实现重载。

（2）挂篮制作系统化、规格化发展：国内悬臂浇筑施工中挂篮种类与形式众多，然而使用不同跨度、梁宽的系列化、规格化产品不多，不利于提高施工效率。通过产品系统化、规格化发展，有利于施工单位根据实际需要选择挂篮，解决挂篮利用率等问题。

（3）挂篮制作工厂化发展：挂篮施工属于高空作业，安全性要求高，组成构件宜由专业厂家加工制作，现场拼装、预压，保证施工安全性，防止出现经济损失、人员伤亡等事故。

（4）挂篮施工标准化、规范化发展：混凝土连续箱梁悬臂浇筑施工中，需制定完善的挂篮施工操作规程，提高挂篮施工专业性、安全性。

2 三角挂篮及其在混凝土连续箱梁悬臂浇筑中的运用优势

2.1 三角挂篮结构形式

三角斜拉式挂篮，简称“三角挂篮”，与菱形挂篮相同均是由桁架式挂篮改良所得，其上部桁架结构采用的是三角组合梁结构，自重减轻、稳定性增强，是近年来常用挂篮形式。如图1 所示为三角挂篮总体结构，具体组成部分包括：主桁架、模板系统、悬吊系统、底模平台、锚固系统及走行系统。

图1 三角挂篮总体结构

2.2 三角挂篮在混凝土连续箱梁悬臂浇筑中的运用优势

结合相关理论与实践分析，三角挂篮在混凝土连续箱梁悬臂浇筑中的运用优势主要可归纳如下几点：

（1）三角形主桁架结构简单、受力明确，重量轻且刚度大；

（2）三角挂篮重心低，挂篮拼装、使用与拆除方便且安全性较高；

（3）三角挂篮操作便利，施工人员在梁顶可完成各项工作；

（4）采用3D 空间分析方法开展挂篮设计，保证挂篮施工安全性；

（5）三角挂篮外模板可采用大块定型钢模，箱梁混凝土外观平整度良好；

（6）三角挂篮模平台高度小，可有效控制桥下通航高度、通车净空，优势明显；

（7）三角挂篮采用无平衡重液压千斤顶牵引，行走平稳、安全。

3 工程案例

3.1 工程概况

本文以某标段桥梁工程为例展开分析，上部结构采用的是（40m+60m+40m）变截面连续梁桥。箱梁为单箱五室变宽变高截面，箱梁顶宽31.5m、支点处（梁高3.5m）、跨中处（梁高2.0m）箱梁底板宽分别为20.4m、22.5m。不同节段长度、重量如表1 所示。其中，0#块段采用支架浇筑法，1～6#块段采用挂篮悬臂对称浇筑法。

表1 不同节段长度、重量

3.2 三角挂篮结构形式

根据工程实际特点，设计采用装配式三角桁架型挂篮，主桁架与底篮不分体移动，保证挂篮行走时整体性较好。本项目三角桁架型挂篮纵、横断面如图2 所示。由于桥梁共5 个箱室，整体刚性内模会导致自重增加，为保证挂篮移动灵活性，选择采用竹胶板内模。左、右半幅底模采用铰接方法，挂篮移动时底模会出现一定变形，因此底模设2 道下滑梁，增加挂篮整体性。

图2 三角桁架型挂篮纵、横断面

本工程采用MIDAS/Civil 对挂篮结构进行建模计算，主梁悬浇节段恒荷载2434～2894kN，三角挂篮总计重力荷载1040kN，1040/2894=0.36＜0.5 且1040/2434=0.42＜0.5，满足规范要求；挂篮结构总体变形为17.2mm＜20mm，满足规范要求。

3.3 三角挂篮悬臂浇筑施工技术要点

此工程梁体施工分为临时固结墩施工、0#块施工、挂篮悬臂浇筑施工等，下文主要围绕挂篮悬臂浇筑施工展开分析。

3.3.1 挂篮制造与验收

挂篮必须由专业厂家定制生产，在挂篮进场前需对材料尺寸与质量、各类构件数量等进行全面检查。因挂篮质量与构件尺寸与工程整体施工质量直接相关，为确保无误，需对部分构件进行受力试验，检测结果显示构件内部无损伤方可投入使用。在厂内对挂篮进行试拼后运输至施工现场，吊车将构件吊至规定位置即已完成浇筑作业的0#块顶部，安装施工人员进行拼装。

3.3.2 挂篮安装

三角桁架型挂篮的安装步骤如下：

（1）拼装挂篮滑道、安装前后支腿。

（2）拼装挂篮主桁、安装后锚固。该工程主桁横联是由双拼［10 焊接而成，需使用高强螺栓对桁架进行连接，稳固桁架整体结构。

（3）安装上横梁。上横梁的前部采用双拼I45a，每间隔1m 的位置需焊接一厚度为10mm 的钢板，后利用销子将前上横梁与主桁架连接。

（4）安装前、后吊带。

（5）主桁锚固并调整横梁位置。

（6）吊挂两侧底模平台。

（7）安装外侧模。

（8）试压。

（9）调整模板尺寸及标高。

（10）梁体钢筋、预应力制孔、梁体混凝土施工。

完成上述作业后，在挂篮开始加载前需对受力位置的外观进行检查，调整吊杆的受力部位，确保其受力均衡，使用状态稳定。挂篮安装结束需设置一定面积的工作平台，便于后续施工。为保证施工人员的人身安全，需在平台四周设置护栏。

3.3.3 挂篮调整和预压

完成挂篮主桁架与底篮系统安装后，需对其平面及标高数据进行连续观测，依据观测结果对挂篮位置进行调整。在挂篮位置调试至适当位置方可进行预压。该工程预压材料采用的是砂袋，汽车式起重机与人工配合将砂袋置于指定位置，层级加载，最大荷载为设计恒荷载（2890kN）的1.2 倍，加载分为四级，具体如下：一级为50%，二级为70%，三级为100%，四级为120%。每级加载后即刻进行阶段性观测，对挂篮各部位进行检查，整理数据，待变形稳定后便可进行下一级加载。卸载顺序与加载相反，也需记录卸载过程，观测变形情况，并绘制变形-时间曲线。预压完成后有序开展模版、钢筋作业，在浇筑混凝土前对挂篮进行二次观测，确保挂篮位置准确，以减小施工误差。

3.3.4 悬臂浇筑施工

此工程箱梁浇筑作业由混凝土泵车完成，因桥梁位于立交第三层，与地面相距较大，宽度较宽，因此该工程施工单位选用臂长达57m 的泵车两侧同时浇筑。在0#块浇筑完成后，对混凝土强度进行检测，强度大于设计强度90%、龄期达一周则可依次完成预应力张拉与压浆施工。对于已结束施工的0#块梁顶，组织施工人员进行挂篮的拼装作业，对称完成1～6#块件的施工任务。需注意的是，每个施工段的长度必须符合设计规定，各块件必须一次性浇筑到位。在挂篮悬臂施工前，需明确连续梁的线性控制点以及桥梁中线的控制点位置。每块件施工时，需针对挂篮安装以及锚固作业预埋一定数量的孔道。

4 结语

综上所述，混凝土连续箱梁建设中，悬臂浇筑已经成为主流工法，挂篮是保证相关施工作业顺利开展的关键性施工工具。挂篮悬臂浇筑施工中，根据项目情况合理选择挂篮结构形式不仅可提高施工效率，也有利于悬臂浇筑施工质量的提升，是桥梁作业中需重点考虑的问题。本文通过对桥梁挂篮悬臂施工分析可得，三角挂篮具有结构简单、刚度与稳定性满足受力要求等特点，浇筑块件线形流畅、施工质量良好，梁体各项指标均满足设计与规范要求，值得推广应用。