关于菱形挂篮结构形式及预压方式优化研究

路 庆

(华设设计集团股份有限公司黑龙江分公司，黑龙江 哈尔滨 150080)

1 概 述

近年来随着我国社会经济的发展，交通基础设施建设也随之增加。预应力连续梁桥作为一种造价低、跨度适中而被广泛应用，此桥型上部结构施工多采用挂篮悬臂浇筑形式。

挂篮设备的形式是多种多样。每种形式都有其各自优缺点，为了适应社会的发展，如何在满足设计规范的条件下，高效节能的改进挂篮结构形式及预压施工方法，从而实现减轻挂篮自重，操作更加方便快捷是我们追求的目标。

援冈比亚上河区公路桥梁项目中巴塞大桥上部结构形式为预应力混凝土连续箱梁，跨度为45+2×80+45 m，横截面为单箱单室斜腹板截面。箱梁0#块梁段长度为5 m，每个“T”构纵桥向分为10个对称梁段，梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为3 m+5×3.5 m+4×4.0 m，累计悬臂总长36.5 m。0、1#块采用落地支架浇筑，2#～10#梁段采用挂篮悬臂浇注施工，悬臂浇注梁段最大控制重量118.7 t(未考虑施工荷载)，合拢段长度为2.0 m，边跨直线段长度为3.88 m。

针对本项目地处西非，当地基建项目少且生产物资十分匮乏，多数建筑材料均从国内海运至冈比亚。施工单位通过对国内近年使用挂篮的施工特点、操作工艺、用料情况等进行了分析和研究，并结合巴塞大桥的具体情况进行了比选，最后决定采用菱形桁架式挂篮，菱形挂篮主要有以下优点：

菱形挂篮具有成本低，加工简单，安装方便，易于操作，能够适合于本桥浇筑段长度有变化的特点。

现就在项目挂篮实施中对挂篮结构形式及预压方法的几点改进进行描述，供挂篮设计及施工人员进行参考，以便在今后的挂篮施工中能够更好的应用。

2 外侧模加固

在项目实施过程中，施工单位为节约成本，在挂篮加工时仅加工挂篮模板，模板加固框架在现场自行加工制作。

挂篮外侧模加固框架与模板背楞位置一致，采用单榀槽钢制作而成，加固框架可采用桁架式或三角斜撑式。桁架高度为3.5 m，宽度为1.8 m，采用[10槽钢制作而成。三角斜撑式采用[14槽钢制作而成。斜撑两端分别与翼缘板上桁架及外侧模下背楞相连接固定。其结构表1。

表1 种加固方式材料用量表

经计算两种外侧模加固方式均能满足结构设计要求，但两者材料用量不同，一套挂篮采用三角斜撑加固方式将比桁架加固方式节省材料274.8 kg。按照国内材料加工费6 000元/t计算，一套挂篮在外侧模加固方面节省成本1 644元。并且三角斜撑加固外侧模与桁架加固外侧模相比，加工制作方便，结构亦变得轻巧、简洁，大大降低了挂篮主承重系统的重量；挂篮主桁架的运输与拆装很方便，并为施工人员提供了宽敞的作业空间。

3 挂篮后锚杆安拆方法的改进

挂篮锚固是通过后锚杆固定的，后锚杆固定在挂篮桁架片下弦杆后支点处的分配梁上。在每次挂篮行进时需将后锚杆拆除，后扣轮在轨道上翼缘顶面滚动前移。后锚杆传统拆除施工方法为在下弦杆后支点处的分配梁上增设一道分配梁，然后在两道分配梁间设置螺旋千斤顶，通过顶升上分配梁来提升后锚杆，进而将后锚杆固结螺栓放张，再将后锚杆下端固结螺栓拆除。此方法需在施工时将新增分配梁提升到分配梁上，操作结束后再将分配梁撤除，此种方法耗费人力物力。通过方案研究将新增后锚分配梁固定在原有挂篮桁架片下弦杆后支点处的分配梁上，通过钢管支架固定新增后锚分配梁上，在安拆后锚杆时只需通过升将两道分配梁间设置螺旋千斤顶即可完成后锚杆的安拆工作，节省新增分配梁安拆时间。

根据最大悬浇段重量及挂篮设计图纸可知，挂篮单榀主桁架尾部采用4根Ф32精轧螺纹钢筋锚固于已浇筑混凝土梁体中。4根精轧螺纹钢筋按2排2列布置，根据Ф32精轧螺纹钢筋σ=830 N/mm2，S=804 mm2，安全系数S=2.0，可知安拆单根后锚杆顶升力为F=830×804÷2=333.6 kN，故顶升单根精轧螺纹钢筋需用起重量为50 t的QL50D螺旋液压千斤顶，如整体顶升两根Ф32精轧螺纹钢筋，需用起重量为50 t的QL100D螺旋液压千斤顶。

按照施工流程，在每次安拆后锚杆时需通过顶升后锚杆，进而将后锚杆固结螺栓放张使其固定于后锚分配梁上。为减少上下搬运新增后锚分配梁造成的时间浪费，故利用挂篮桁架片下弦杆后支点处的分配梁作为施工平台，然后利用钢管与槽钢搭设一个工作平台将新增后锚分配梁座落其上。首先在后锚分配梁上纵桥向铺设3根长度为1 m[20a槽钢，间距为27 cm对称布设于分配梁两侧，通过精轧螺纹钢筋作为锚固钢筋将[20a槽钢固定在分配梁上。然后在后锚分配梁上支立4根高度为0.435 m钢管，钢管横桥向间距为0.79 m，纵桥向间距为0.48 m。钢管焊接固定在分配梁上，在钢管顶部纵桥向铺设2根长度为1 m[10槽钢作为托架，将新增的2根分配梁安放于托架上，然后穿上后锚杆，这样就形成了一个后锚杆安拆框架。在每次后锚杆安拆时，只需将螺旋千斤顶放在安拆框架中间，通过螺旋千斤顶升新增后锚分配梁，即可后锚杆的安拆工作，拆除的后锚杆后无需从后锚分配梁中拔出，只需将后锚杆提升放置于焊接在反扣轮上的[10槽钢里即可。

4 挂篮预压方法的改进

挂篮在使用前的预压试验是必不可少的，通过挂篮预压可以检验挂篮受力状况，测定

挂篮弹性及非弹性变形，是悬浇段顺利施工的必要保证。挂篮等载预压试验的一般方法是在挂篮上吊放等载重物或在墩身、承台上张拉预埋件来完成挂篮预压工作。考虑到巴塞大桥最大悬浇段2#块混凝土量长度为3.5 m，重量为118 t，按120 t考虑；预压系数1.2，等效荷载一侧为144 t，对称施压则需288 t的重物，预压吨位不重且预压悬浇段距地面高度不高，采用挂篮上吊放等载重物方法比较快捷。但由于2#预压悬浇段箱内高度为4.1 m，长度3.5 m，内模占用预压悬浇段1.3 m的空间，挂篮预压时箱内空间较小，需要安装人员充分利用狭小的箱内空间，在箱内每个地方摆放砂袋或钢材，以保证箱内预压吨位达到设计要求。

为此施工单位结合现场实际情况，制定预压方案如下：

(1)在内模与侧模之间的腹板位置安放2根长度为4 mφ630×8 mm螺旋钢管，管内灌满河砂，此重量为9.5 t；

(2)内模与挂篮底板之间安置48根加强弦杆，重量为3.8 t；

(3)囤袋纵桥向3列14个囤袋(4+5+5个布置)，横桥向每行4个囤袋，箱内可摆设56个囤袋，每个囤袋按1.2 t考虑，共67.2 t；

(4)囤袋上方安放2层钢绞线，下层钢绞线纵桥向3盘，横桥向4盘，上层钢绞线纵桥向2盘，横桥向3盘，共18盘，每盘钢绞线按3.6 t考虑，共64.8 t；

(5)此布置单侧预压重量为145.3 t，满足设计要求。

此方法是充分利用内模与底模、侧模之间的空间，通过吊装灌满河砂的φ630 mm×8 mm螺旋钢管将内模与侧模之间的空间充填密实，在底模铺设加强弦杆来充实内模与底板之间的空间，从而保证堆载物超出箱体高度不大，安全性高。

巴塞大桥墩高9 m，等效荷载一侧为144 t，对称施压则需288 t的重物，采用等载预压的试验方案只需3 d时间，材料可周转使用，节约试验费用，其效果是显著的。通过对两套挂篮的性能试验，可以推定其他相同挂篮的技术性能，无须再做重复试验。

5 结束语

随着社会的不断进步，“四新技术”的应用将使得挂篮的结构形式更加优化，使用性能将达到更好的发挥。设计人员及施工人员在挂篮的设计与使用过程中将因地制宜制作与应用更加合理、性能更佳的挂篮。