桥梁悬臂段挂篮研究及行走速度影响因素分析

温利强，申铁军，高 鹏

(1.山西路桥第五工程有限公司,山西 太原 030006; 2.山西路桥建设集团有限公司,山西 太原 030006； 3.山西省煤系固废利用工程技术研究中心，山西 长治 046000)

0 引言

桥梁悬臂梁体如为单箱单室箱梁结构，挂篮采用菱形结构，挂篮行走时必然要产生微弱前倾、抖动，对挂篮行走的安全性与稳定性有一定影响，同时也会影响挂篮的行走速度。所以，在实际操作中施工难度较大，有待于进一步技术创新。

1 刚构桥悬臂段挂篮技术

1.1 工程概况

偏关沿黄旅游公路项目位于山西省忻州市偏关县，地处晋西北的晋蒙交界处，K31+179关河口大桥起止里程K31+050～K31+308，全长258 m，中心里程:K31+179。主桥上部结构为50 m+90 m+50 m预应力混凝土箱形连续刚构。梁体为单箱单室直腹板变截面箱梁，桥面顶板宽8.5 m，底板宽5 m，梁体全长190 m。上部结构刚构悬臂段采用挂篮对称悬浇，现浇节段长3 m～4 m，最大悬浇主梁节段混凝土重146.5 t。连续箱梁采用纵向、竖向的预应力结构。关河口大桥目前为山西省忻州市施工难度最大，技术难度最高的桥梁。

1.2 挂篮材料分析

挂篮为菱形挂篮，菱形骨架用双Ⅰ36号普通热轧槽钢阻焊，前横梁用双Ⅰ40号工字钢组焊，前、后托梁用双Ⅰ36号工字钢组焊，底纵梁采用单Ⅰ36号工字钢，中门架上、下弦杆由双Ⅰ12号槽钢组焊，外导梁采用Ⅰ36号普通热轧槽钢，中门架腹杆由双Ⅰ8号槽钢组焊，内导梁用单Ⅰ36号普通热轧槽钢组焊，吊杆用PSB830Ф32精轧螺纹钢[1]，详见表1。

表1 刚构桥悬臂段菱形挂篮配件明细表

1.3 挂篮结构形式

挂篮主桁架为型钢组合组成。挂篮为钢立柱、钢吊杆、钢拉杆、钢下横梁、钢上横梁、钢底平台分配梁组成一个整体。吊杆用Q345钢材制作，分配梁、横梁为工字钢、槽钢加工[2]。

1.4 托架结构形式

根据0号块截面形式，墩顶托架指顺桥向悬臂三角托架的结构形式。顺桥向悬臂三角托架用预埋型钢构件。每单墩前、后端(顺桥向)各布置4组作为悬臂段腹板、底板混凝土的承力支撑，三角托架上铺设挂篮前、后下横梁，上铺底纵梁与挂篮底模[3]。

1.5 托架技术参数

1)混凝土自重:GC=26.5 kN/m3。2)钢弹性模量:Es=2.06×105MPa。3)材料容许应力。a.用于0号块支架工程型钢及钢管采用Q235钢材制作，设计允许拉、压、弯应力。b.厚度或直径不大于16 mm，[σ]=15 MPa，抗剪强度[τ]=125 MPa。c.厚度或直径大于16 mm～35 mm，f=205 MPa,fv=120 MPa。d.混凝土自重GC=26.5 kN/m3；弹性模量E=206×103MPa, 焊缝允许正应力[σ]=145 MPa，抗剪强度[τ]=85 MPa；40Cr钢，剪应力取 570 MPa。e.PSB930 精轧螺纹钢，[σ螺纹钢]=770 MPa。

1.6 挂篮施工分析

在上一节段腹板两侧的主梁的对应位置的每根主梁上预留孔道，作为锚固系统孔道。后锚吊杆通过梁体预留孔锚固在顶板、翼板上，后锚梁的设计用双拼槽钢阻焊，锚固时要设斜垫块，从而保证后锚杆受力垂直，单片菱形架要设6根后锚吊杆与3根后锚梁，行走轨道与梁体通过预埋Ф32精轧螺纹钢来锚固[4]。

2 挂篮行走速度影响因素

2.1 轨道布设

1)轨道布设不平整。即挂篮将要移动到轨道的端头时，右边轨道端头被压的很紧，而左边轨道的尾部相对于桥面却出现了微小的间隙，造成两侧挂篮移动不一致，行走缓慢。

2)轨道布设不平行。即挂篮移动时轨道在横桥向发生了微小的移动，并且挂篮支点与轨道间发出“嘎嘎”的响声，且人员比较费力，挂篮移动缓慢;挂篮移动过后，在轨道侧面上留下了挂篮支点的“齿痕”。

2.2 手拉葫芦锈蚀严重、操作用力不均

笔者发现手拉葫芦虽有锈蚀,增大了链条与齿轮之间的摩擦力,导致链条在齿轮上滑动不够顺畅,影响挂篮的行走,但不是主要原因。施工中存在操作步骤不一致，节奏不统一的情况，造成两侧挂篮行走不一致，移动缓慢。

2.3 其他情况分析

1)轨道锚固是否不紧。笔者对挂篮行走轨道进行了现场检查，检査发现轨道锚固采用垫片加双层锚固螺栓，螺栓紧固未松动，在挂篮移动时，轨道与底板间未发现明显间隙，挂篮未发生前倾，而增加与轨道的摩擦力，所以排除此项原因。

2)支点是否表面粗糙。现支点与轨道接触面采用不锈钢板组焊而成，在支点加工时，对组焊面做过细致的打磨。在挂篮移动时，对支点不锈钢板进行检查发现钢板表面依然平滑、干净，所以排除此项原因。

3)施工环境是否合理。挂篮移动时，作业人员需20人左右，分部在两段，每套挂篮分布10人，分布在8.5 m×4 m的范围内，作业面虽然较小，但能满足人员移动和挂篮施工，同时对手拉葫芦进行检测，工作时通过葫芦传给挂篮的力较小，吨位能够满足施工要求。

3 提高挂篮行走速度的措施

3.1 针对轨道铺设不平整

1)每次挂篮移动前，测量人员实测出将要铺设轨道处的桥面标高，与设计标高对比，制作出相应厚度的钢板垫块找平，将三条轨道控制在同一标高上。

2)由于挂篮移动过程中前支点受力很大且为集中受力，轨道下钢枕间距不同会使轨道产生的挠度不同，有时候三片桁片之间产生挠度变形不一致会使挂篮整体内力增大，影响挂篮整体稳定性。因此开始在轨道底部将原来每隔60 cm设置一道钢枕改成每隔30 cm设置一道钢枕。为了能使挂篮移动通过轨道接头时更为顺畅，将原来轨道接头处的焊接形式改成榫接形式，克服了原有焊接式接头所产生的错台对挂篮移动的影响。

3.2 针对轨道铺设不平行

1)检测挂篮三片主桁片的距离，查看挂篮在使用过程中三片桁片的支点位置是否存在相对位移。经过检查发现挂篮三片桁片支点之间基本上没有相对位移。所以重点要控制轨道之间的相对位置，见图1。

2)铺设轨道前，先由测量人员实地放样画线，轨道铺设完毕后再由技术人员检测三条轨道间的相对距离，每两条轨道沿着轨道长度方向测前后2个点，这2个点之间的距离相等即可。

3)轨道距离控制完成后，将原来每隔2.0 m设置一道加固横梁改成每隔1.5 m设置一道，增加轨道锚固强度，这样可以避免挂篮移动稍有不慎就会带动轨道偏位。轨道若偏位，三片轨道不再平行，将直接影响挂篮的行走质量。

3.3 针对手拉葫芦锈蚀严重、操作用力不均

减小手拉葫芦链条与齿轮之间的摩擦力,链条在齿轮上滑动能够顺畅,工人拉葫芦基本做到了同时用力，有步骤、有节奏地进行，对现场施工工人重新进行技术交底，工人用力不均的现象也得到了有效控制，在行走轨道上每隔10 cm用红色喷漆做一道标记作为参考，使得三道桁架移动尽量保证同步。

4 结语

按照上述轨道铺设修改措施执行后，三条轨道大多处于同一水平面。在后来的挂篮移动中，轨道后端与桥面有间隙，或者轨道前端压碎混凝土桥面的现象再也没有出现过。根据以上分析，挂篮行 走从平均7.4 h降低至5 h，提高挂篮移动时间效率32%，有效提升挂篮施工效率，压缩施工工期，降低施工成本。