悬臂浇筑挂篮主桁受力分析及构造优化

刘良成

（中铁四局集团第三建设有限公司，天津300163）

悬臂浇筑法由于操作简便、结构轻盈、施工效率高，被广泛应于大跨度预应力混凝土连续梁桥施工中。挂篮是悬臂浇筑梁体时用于承受梁体自重及施工荷载并能逐段向前移动、经特殊设计的专用设备[1]，主桁是其主要承力构件。挂篮主桁根据杆件的夹角可分为菱形、三角形等且各杆件长度、夹角等设计也根据受力需要各不相同。李斌等[2]以挂篮主桁上弦杆与水平面的夹角为控制参数，指出在夹角为9°时的楔形挂篮主桁架为最优的结构形式；叶清锋[3]指出主桁上弦杆与水平面的夹角θ在8°≤θ≤16°时，主桁架的综合性能最佳。吴载清[4]通过建立主桁有限元模型，指出挂篮异形三角主桁的最优夹角为8°～12°。上述对挂篮主桁受力的研究主要采用了固定变量单因素的分析方法，未考虑在多因素作用下主桁的综合受力性能。

鉴于相同材料的结构拓扑优化规律及平面静定桁架的内力求解唯一性[5～6]，本文建立挂篮主桁的任意结构参数模型，导出主桁内力理论计算公式，探讨挂篮主桁在各设计参数影响下的受力特性及规律，进而探究合理且最优的主桁构造形式。

1 模型建立及公式推导

挂篮主桁杆件之间均采用铰接，均为拉压杆（三角挂篮的主纵梁除外），将其简化为平面静定桁架的力学模型。挂篮主桁结构由两个共边的三角形组成。见图1。

图1 挂篮主桁任意结构模型

当前端上弦杆与水平面平行即α=90°时，即为标准菱形挂篮；……