连续梁挂篮施工技术研究

宋廷龙

（安徽省交通控股集团有限公司阜阳管理处，安徽 阜阳236000）

1 项目工程概述

某公路桥梁跨径组合总长度是（9700+17600+9700）厘米，整个桥梁共分为三跨，总体结构模式是预应力水泥混凝土连续钢构桥。该桥梁主体结构如图1所示，单位：厘米。

图1 连续钢构桥梁主体结构图

在该桥梁施工作业进程中，全部操作都在吊篮系统的工作台上实施，例如模板铺设、钢筋结构设置、水泥混凝土灌筑及拉伸。吊篮系统具有许多类型，其结构也各不相同。施工作业规范规定吊篮系统结构简易、使用便捷、安全稳定性良好、材料消耗低、造价低廉及组装灵活。悬臂结构灌筑施工作业的周期通常是（5～11）天，依据施工作业过程中水泥混凝土用量及横截面构造的难易程度而改变。对于相关情况，吊篮系统的加工工艺及品质把控是桥梁现场施工作业的核心。该项目桥梁主体属于是大悬臂式构造，应用挂篮的作业方法具备重量轻、移动便利、可以伴随着桥梁高度的改变进行调整、可以在一定程度上承载桥梁端面重量及操作载荷等优势，对挂篮操作方法和常规的支架操作方法进行对比，在作业时间、原材成本及安全稳定性等层面具备明显的优势[1]。

2 挂篮系统规划设计研究

该桥梁工程使用悬臂式灌筑法进行施工作业。悬臂式灌筑法的关键技术是挂篮系统。大型悬臂式结构是在挂篮系统的帮助下进行逐节灌筑。在水泥混凝土满足需要强度条件之后，在预应力的作用下桥梁进行前移，与此同时挂篮也随之向前移动。悬臂端梁由桥墩上部截面到中间截面的节间尺寸是（7.5×3.5）米、（9.5×3.5）米、（6.5×3.0）米、（4.5×4.5）米。灌筑的悬臂端跨度尺寸过大将会加大灌筑部分的自身重量，进而加大悬臂两端的保持平衡的难度系数、施工周期及出现安全隐患的风险，严重制约项目工作。为此，需要依据有关装备情况及施工作业工期挑选合理的段间距长度。悬臂式灌筑方法的操作工艺相对复杂，作业难度较大，需要具有一定施工经验并且熟悉相关设备的施工技术团队。现阶段国内施工作业技术逐渐成熟，使用悬臂法进行施工作业非常普及，相关技术等级也日益增加，已经接近国际领先的水平。根据该桥梁主跨176米预应力水泥混凝土连续钢构桥悬臂式灌筑施工作业的技术要求，又基于该桥梁挂篮系统构造必须具有方便拆卸及组装的特性，在进行重复应用的情况下需要方便改造，最终选定使用菱形式挂篮系统，如图2所示。挂篮系统主体桁架和其余零部件为空间式桁架构造，依据该桥梁设计施工二维工程图，应用Midas/Civil模拟仿真软件进行三维建模生成3D立体模型，对于挂篮系统的施工作业过程实施模拟仿真及校核。借助软件进行的模拟分析及计算，挂篮系统主体桁架的刚度及强度均能符合规划设计使用要求。

图2 菱形式挂篮系统

3 挂篮系统结构和特征

挂篮方法施工作业是应用悬臂式灌筑进行的一类工程，同时是最关键的一类作业装置，该装置核心功能是承载施工现场浇筑水泥混凝土主梁体，同时能为现场操作人员提供合理的施工操作及工作平台，挂篮系统是其中一类施工作业工具，能够分成多类模式，如桁架式挂篮、菱形式挂篮以及三角形式挂盖等。该桥梁项目使用的挂篮形式为菱形式挂篮，该挂篮通常由底篮和悬挂装置、主体桁架式承载装置、模板装置及行进和后锚装置等构成[2]。挂篮施工作业如图3所示。

图3 挂篮施工作业

3.1 主体桁架式承载装置

主体桁架式承载装置主要由2个主体桁架、前梁及中横梁构成。主体桁架为菱形，前梁及中横梁使用槽钢构造。

3.2 行进和后锚装置

行进系统主要由行进轨道及行进台车系统构成。菱形式挂篮系统应用前支腿向前方移动。后部锚固装置包含扁形主梁及厢形梁体，垂直方向预应力加强钢筋，并且使用细螺纹进行连接。当吊篮装置到达指定位置时，吊篮装置后端被垂直方向预应力加强，钢筋在厢梁借助加强肋板进行锚固。

3.3 底篮和悬挂装置

菱形式挂篮装置的底篮包含纵梁、底部模板及前梁、后横梁。

3.4 模板装置

挂篮内部及外部模板装置均安装在挂篮上，在前横梁及已经灌筑桥梁块段位置吊挂模板。

4 挂篮系统安装研究

挂篮系统的安装步骤如下文所示：

4.1 轨道装置安装步骤

相关工程现场操作人员需要确定挂篮安装的精确区域（依照施工作业方法经过放线技术进行定位），依据放线确定的区域设置轨道支撑梁（轨道支撑梁下部的水泥混凝土表面需要实施找平操作）、行进轨道（依照施工二维工程图确认2个轨道间的总长度及中心距）。该步骤结束以后针对行进轨道实施夯实处理。

4.2 主体桁架安装步骤

在轨道的合理区域设置前支撑底座及反扣滑轮系统，并且安装临时后部支撑用来确保安装平稳。

4.3 安装横向联合桁架装置

在相关杆件的两端预先设置纵向平衡联杆，再针对螺栓和主体桁片上的杆联合实施安装操作。装吊横向2片联合桁架结构，然后应用横向支撑结构将2片桁架连接形成一个整体。

4.4 挂篮系统的底篮安装步骤

第一步将挂篮系统的底篮结构依照施工二维工程图组装成型；第二步应用龙门支架把挂篮挂装到指定位置，设置相关吊杆；第三步是将底部模板实施排布生成底篮。

4.5 前横梁结构及下横梁结构的安装

长吊杆结构的安装必须防止出现底部模板高低不平整的状况，使底部模板的造型愈加美观。在进行下横梁结构安装以前先要稳固安装好吊具。在该安装过程中必须关注的技术要点是，需要首先安装短尺寸吊杆。

4.6 底纵梁结构安装

先将底部纵梁依照施工二维工程图实施安装，纵梁焊接在下部横梁上。选定下横梁的间距尺寸，确保吊杆竖直方向的力传递。

4.7 装配底部模板

应用龙门架设备将底部模板吊装起来，逐个平铺于底部纵向梁位置。

4.8 装配侧向模

应用龙门架装置将侧模吊装于挂篮底部的纵向梁处，进行临时的固定。吊杆处插入导梁构件实施固定操作，调节外模高度数值。在调整高度数值过程中需要优先改变前方吊杆的高度数值，随后再调整后方吊杆的高度数值。

5 挂篮系统试压研究

为了校验挂篮的功能及稳定性并且去除主体结构的非弹性形变，需要对挂篮实施相关荷载进行实验，得到加载操作和挂篮形变间的线性对应关系，并且经过模拟1#梁块的操作质量选定挂篮各位置的功能。在挂篮进行预先施加压力的进程中，使用百分表标记挂篮前部的横梁构件、前端支撑点及后端支撑点的挠度变形量。经过相关计算得到挂篮变形过程中的弹性及非弹性形变，能够对相关桥梁作业监控过程中标高的计算给出相应依据，更佳地把控桥梁的总体造型[3]。挂篮试压如图4所示。

图4 挂篮试压

5.1 挂篮系统预压方案的编写

相关工程技术人员在编写挂篮系统预压实验的时候，必须事先分析预压实验的安全稳定性及挂篮的最大载荷，给出挂篮系统的安全系数必须满足相关技术要求。

5.2 预压措施

预压操作以前需要对相关应力及挠度的观察位置实施排布，并且分别在悬臂两端横向隔板以及底部隔板上增加事先分析设置好的施加预应力用途的水桶。预先施加压之后在悬臂梁的两侧进行加载，让悬臂一侧的加载效率达满足1#梁块作业部分环节总体质量理论值的一半。由于预压操作在多个区域进行，为实现对于加载进程中发生的局部偏载量的有效把控，需要在多个区域同时进行水操作，并需要把控加水量的上下偏差不得超过8吨，确保预先施加压力的模拟工作达到实际灌筑的情况，实现适当的预压操作的效果。

在进行完1工况的加载操作之后，对于应力及挠度的观察位置实施准确地观测并且在指定的表格登记数据。随后对预先施加压力的设计工况的理论值与计算值实施比对，假如参数数据偏差显著，则需要研究原因后重新进行预压操作，调整无误之后实施后续工况的模拟操作。加载位置参照100%的质量实施模拟加载的操作，加载过程的相关参数选取同工况保持一致，加载结束之后对于观测位置处进行读数并登记。在最后一个工况加载过程中，依据110%的桥梁重量模拟加载并且登记相关数据。在加载工作完成之后，等相关数据稳定之后再实施卸载操作。卸载的操作与加载的过程总体相同，2个悬臂侧一致进行卸载操作，卸载操作的工况可以分成两段，第一段卸载操作至50%，第二段卸载操作至完全卸载。

6 挂篮行进过程研究

6.1 挂篮行进操作的准备工作

卸下吊杆之后，在水平方向的推力设备及纵向梁两端的中部吊杆安置在吊篮上，推动机构中的千斤顶、行进轨道和相关辅助设施，卸下行进桁架后侧并把小车设置在行进轨道之上。

6.2 挂篮行进相关流程

挂篮系统行进前，把吊篮前侧的非必要工况负荷传导到倾倒过后的水泥混凝土主梁。人工手动用在低速移动挂篮。相关检测人员需要全周期监控，假如出现偏差，需要利用举升装置实施纠正。在挂篮行进到理论区域前务必小心，以保证吊篮的定位及现场操作安全。

7 结束语

综上所述，本文以某桥梁工程为研究对象，借助挂篮系统构造的技术特性结合该桥梁项目的实际情况选定了挂篮系统的类别，再经过工程实际中挂篮系统的规划设计、安装、预压及行走，总体讲述了挂篮法施工作业的整体工艺过程，并且详细研究了施工作业过程中核心技术的控制，希望本文可以对于相似桥梁工程挂篮系统的施工作业提供技术参考。