菱形挂篮在某桥梁悬臂梁施工中的应用研究

张鹏，王中

（1重庆城建控股（集团）有限责任公司，重庆 401329；2重庆益欣实业集团有限公司，重庆 401121）

0 引言

随着基础设施建设的快速发展，城市道路上、江河上桥梁的需求日益增加。针对这种环境下的桥梁建设，挂篮技术无疑是其中一种应用非常广泛的技术。挂篮技术，是指在浇筑连续刚构悬臂梁桥时，利用吊篮分段悬臂浇筑作业。它既不需要搭设支架，也不使用大型的吊装机械。较其他施工方法而言，挂篮具有拼制简单、结构轻和无压重等特点。本文结合某项目桥梁悬臂施工中该技术的应用，重点阐述了菱形挂篮的施工应用及其注意事项。

1 工程概况

某项目桥梁总长1244m，桥型布置为5×25m＋4×25m＋4×25m+ （48m+5×65m+60m+53m）+4×25m＋4×25m＋4×25m＋5×25m，全桥共8联，主、引桥均采用双幅布置。主桥单幅共1联，主桥长486.0m，（48m+5×65m+60m+53m）为预应力混凝土连续刚构组合梁桥。

主桥单幅一联为单箱双室预应力混凝土变高度直腹板连续箱梁，混凝土强度等级为C50。墩顶0号梁段长10.0m，各跨“T”构均划分为7对梁段，梁段和梁段长度从墩位至跨中依次为3×3.5m、4×4.0m，合拢前梁段采用双悬臂挂篮逐段对称现浇施工。各跨均设有合拢段，合拢段长度均为2m。

2 悬臂梁施工技术原理

悬臂梁施工技术解决了无法搭设支架的难题，其技术原理主要如下：

2.1 悬臂浇筑梁段施工技术原理[1]

在0号块箱梁两端安装挂篮，安装完毕后进行预压测试，记录预压时的变形，尽可能消除非弹性变形。

每个梁段须一次性浇注，施工过程中保持对称平衡。用挂篮依次浇筑1—7号梁段，在7号梁段完成后，拼装吊架，作好合拢边跨（8号梁段）的准备，在完成7号梁段浇注时，同时或者提前完成边跨现浇段的施工。

2.2 合拢段施工技术原理

合拢涉及到体系转换，是控制桥梁线形和受力状态的关键。因此合拢顺序和工艺须严格进行控制。箱梁合拢顺序：先边跨后中跨，对称施工，箱梁合拢段施工时，先安装合拢吊篮，悬臂加压重（水箱），合拢段两侧水箱容水重量相当于合拢段所浇混凝土重量。选择在设计要求合拢温度范围内合拢，浇筑合拢段混凝土时应保持边浇筑边分级卸载，置换混凝土平衡重，保证在混凝土浇筑过程中两侧悬臂端荷载条件不变。合拢段采用微膨胀混凝土。拆除挂篮时撤掉剩余压重。

3 悬臂梁施工工艺流程

悬臂梁采用挂篮施工，在0号块完成的基础上进行挂篮的拼装。待上一梁端施工完毕后移至下一梁段继续施工，直至合拢完成。其主要施工工艺如下：

挂篮拼装就位→预压测试→调整模板标高→底板、腹板钢筋安装→纵向预应力管道和竖向预应力筋安装→内模、堵头模板安装→顶板钢筋绑扎→顶板纵向预应力管道安装就位→混凝土浇筑→混凝土养护→钢绞线安装→预应力张拉→管道灌浆→挂篮前移→实施下一梁段。

4 主要施工工艺

4.1 挂篮结构模型

挂篮由专业设计单位根据设计图纸进行设计，对挂篮进行空间建模，如图1所示，利用有限元分析软件MIDAS对各项指标进行安全分析后定型。

图1 菱形挂篮结构模型

挂篮结构主要包括主桁架、立柱间横向连接系、前上横梁、底篮、导梁等承重系统。

4.2 挂篮预压试验

挂篮在0#块梁段安装后，需对其进行预压试验，以检验挂篮的实际承载能力和安全可靠性，并获取其弹性、非弹性变形参数，为箱梁实施和线型控制提供支撑数据，同时检验挂篮的设计准确性和加工质量。

预压加载过程须按照挂篮施工过程进行模拟，采用加重方式进行预压，在加载过程中可分0→40%→60%→80%→100%→120%五级加载和120%→100%→50%→0三级卸载，第五级为挂篮最大试验荷载。

4.3 挂篮的施工使用

挂篮的施工过程，是直接产生产品的过程，是直接涉及到结构质量、安全的过程，其施工使用必须严格按既定的步骤和规定进行。

4.3.1 挂篮前移

箱梁首节段完成后，按以下步骤前移挂篮：

（1）在已浇梁段相应位置铺设轨道垫梁，解除轨道锚固；

（2）拆除内、外模对拉螺杆，收折或拆除内模侧板；

（3）千斤顶顶起主桁前支座，将挂篮轨道前移至已浇梁段相应位置，然后锚固轨道；

（4）缓缓释放前支座千斤顶，当前支座完全作用在轨道上稳定后，缓缓解除后锚，让反扣轮作用在轨道上（反扣在轨道的上翼板上）；

（5）安装顶推液压千斤顶，准备挂篮前移；

（6）通过液压泵站，操作前移油缸将挂篮顶推到位（挂篮前移中，反扣轮后端一米范围内至少有两根轨道反压梁受力）；

（7）在预留孔上安装吊杆，依次将内、外模后侧导梁滑架和吊杆松除，并移至下段箱梁预埋孔位置进行安装；

（8）用千斤顶调整挂篮和模板系统的位置和标高，按图纸安装钢筋、预埋件和预留孔洞，浇筑混凝土。

其余梁段施工后挂篮前移过程同上。

4.3.2 连续刚构合拢

梁段合拢是桥梁施工的关键环节，是控制桥梁受力和线形的关键，其技术含量大，质量要求高。因此，桥梁合拢顺序、合拢时的温度、合拢段施工工艺均须严格把控[2]。梁部和边跨现浇段完成后，即可进行合拢作业。合拢一般为先进行边跨合拢，然后进行中跨合拢。

合拢后，桥梁体系由静定简支体系转换成超静定连续体系。受气温及各种其它因素影响，在体系转换过程中，可能会导致合拢段混凝土被拉裂或者被压坏。因此，合拢时间应避开大风季节，选择在设计要求的温度进行。合拢前，应采用劲性骨架临时锁定要合拢段的两端，使其成为能够承受一定程度弯矩和剪力的牢固结点，以确保梁的安全。

（1）边跨合拢

边跨合拢段的长度为2m，采用挂篮进行改装，混凝土浇筑时，在结构边跨设置配重水箱，根据混凝土的浇筑进程逐渐卸载，以保证桥梁线形[3]。

模板安装后，进行合拢段钢筋、波纹管和预应力钢束制安。完毕后安设临时用钢支撑。现浇段和悬臂段施工时，在合拢口底板上预埋4个、顶板上预埋3个支座钢板，支座上安设双32a槽钢作为锁定装置，与预埋钢板焊接牢固。

（2）中跨合拢

图2 合拢段处改装后的挂篮

中跨合拢段利用挂篮改装为作为模板，改装后的挂篮如图2所示。先将T构外侧的挂篮后退，边跨一侧的挂篮退至主墩。另一侧的挂篮移到合拢段就位，待底板、腹板的钢筋、波纹管安装完成后滑出内模，然后进行顶板钢筋、预应力管道制安。然后在合拢段两侧梁段上用砂袋（或水箱）预压重，完成后浇筑混凝土，应根据浇筑进度对砂袋或水箱卸载，直至浇筑完毕。

5 挂篮施工过程中的注意事项

为保证结构质量和安全，挂篮施工过程中须严格按规范和方案进行，其主要注意事项如下[4]：

（1）施工要求：施工过程中严格按照图纸和相应的规范要求进行；

（2）拼装预压：为消除非弹性变形，拼装后需进行预压，并测试其弹性变形量；

（3）锚固力调试：挂篮作业过程中，所有后锚杆的锚固力均要求调试均匀；

（4）吊杆调试：挂篮每次就位后，每组吊杆都要同时起落并调试均匀，须进行全面检查；

（5）预留孔要求：各预留孔位置请根据梁段长度及坡度准确预留，严禁漏埋；

（6）平衡要求：箱梁挂篮悬浇施工，应严格保证对称、平衡进行，悬臂两端不仅要求张拉顺序对称，临时施工荷载重量及作用点亦应对称；以梁段混凝土理论重量为准，任一梁段实际浇筑混凝土重量不得超过3%；箱梁顶面混凝土的不平整度≯5mm；底板厚度也须严格控制；

（7）安全要求：挂篮使用过程中应严格遵守操作规程和安全作业规定；挂篮施工属高空作业，挂篮安装后应加设施工通道和工作平台等安全设施；为保证安全，在6级及以上大风时，挂篮周围禁止操作人员；挂篮工作平台上不允许堆放杂物，以免发生意外。

6 结语

挂篮技术应用于悬臂梁桥施工中，可以减少对交通的影响，可以解决水上施工无法大面积搭设支架的问题，减少了社会负面影响，节约了成本。本文通过挂篮技术在某项目桥梁施工中的应用研究，重点阐述了挂篮技术在应用中的关键点，对常规的支架技术、混凝土浇筑、张拉等桥梁常规技术并未做阐述。通过本文的研究，旨在为大量的类似项目建设提供借鉴。