摘 要：主要介绍了小关水库特大桥施工挂篮的结构形式、主要特点、结构计算、施工安装和注意事项。
关键词：连续刚构；菱形挂篮；设计。
1 工程慨述
小关水库特大桥是贵州省贵阳市中心环北主干线上的一座城市特大桥，全长1040.3m，主桥为69m+125m+2×160m+120m预应力混凝土双肢薄壁连续刚构体系，引桥为（2×40）m+（3×40）m+（3×40）m+（2×40）m预应力混凝土等高连续箱梁。
该桥结构设计要求挂篮自重及全部施工荷载≤170t。经过研究决定采用菱形挂篮进行施工。
2 菱形挂蓝施工设计关键技术
2.1挂篮设计原则
2.1.1减轻挂篮自重，节约成本。在充分利用原有挂篮构件的基础上，挂篮选材立足于国内生产的高强轻质钢材。
2.1.2缩短挂篮施工周期。挂篮设计考虑主梁各节段全断面一次浇注；挂篮行走、模板升降等全部采用液压装置、电气集中控制，依靠机械化和自动化来提高生产效率和降低工人劳动强度。
2.1.3保证悬浇混凝土质量。吸取以往施工经验，改进模板设计，注重混凝土外观质量。
2.1.4改善施工条件和环境。设计挂篮时应考虑有宽敞的作业空间，便于放置各种机具和操作人员往返，并在挂篮主桁上方设置遮阳雨棚，改善工人作业环境。
2.2挂篮系统构造设计
小关特大桥挂篮由三个系统组成：主桁承重系统、底篮和模板系统和液压电气系统。其中对主桁承重系统和底篮模板系统进行设计改造，液压电气系统可直接利用原有设备。
2.2.1主桁系统
（1）主桁及前后横梁。该挂篮主桁沿用原马鞍石挂篮两片外型呈菱形的桁片，在其横向设置前后上横梁组成一空间桁架，并在前后上横梁上设置上下两层平面联结杆件。主桁杆件采用H型钢两侧焊钢板，杆件间销子连接。两主桁置于腹板位置，中心距11.87m，纵向长11.65m。由于桥面较宽，前后上横梁需重新加工，采用焊接薄壁方钢管，前上横梁长20.14m，后上横梁长23.54m。考虑拆装方便，将前后上横梁分别设计成三个单元组拼成一整体。
（2）锚固系统。在很多挂篮设计中，为抵消混凝土浇筑时的后拉力，多采用增加配重的方式，在本挂篮中则通过8根锚杆（Ф70/40CrNiMo）直接锚固在已浇注完毕梁段上来解决此问题，锚杆上方设置千斤顶，进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。
2.2.2底篮和模板系统。底篮模板系统包括底篮、内外模板和工作平台等。模板设计均按全断面一次浇注箱梁混凝土考虑，整个模板系统均随主桁行走一次到位。
（1）底篮。由前下横梁、后下横梁、纵梁组成，横梁与纵梁连接采用栓接，底模直接铺于底篮上。前后下横梁通过吊杆悬吊在主桁的分配梁上，吊杆(Ф60/35CrMo)采用分段可拆卸方式以适应梁高变化。浇注混凝土时后下横梁通过6根锚杆（每箱3根）锚固在前段已完箱梁底板上。
（2）模板。模板包括底模、外模、内模。外模均采用大块定形钢模，内模采用组合钢模，内外模利用对拉螺杆（精轧螺纹钢）连接。外模支承在外滑梁上，前端悬吊于主桁外侧分配梁，后端悬吊于已浇箱梁翼板上。外模吊杆均采用精轧螺纹钢，同样，内模分别支承在两个箱室的内滑梁上，前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇箱梁内顶板上。内模横梁上设置活动销来调节内模宽度以适应腹板厚度的变化。
（3）操作平台。操作平台包括底篮前、后端平台；底篮两侧平台；内、外模悬吊平台；翼板两侧平台；张拉操作平台。操作平台设计应满足堆放施工机具及工人作业空间要求。
2.3液压电气系统
该系统采用液压泵站为动力源，输出液压油推动液压千斤顶。通过承重螺母使前后吊杆做上、下直线运动，以达到前后横梁上升、下降的要求。电气部分则对各液压装置动作进行控制。
2.3.1挂篮前行。挂篮行走前先安装后锚小车，通过后锚上千斤顶将后锚反力转换为后锚小车承受。挂篮就位后，再将后锚小车上的转换给后锚杆，以完成后锚转换。挂篮的前行则是通过油缸活塞杆件伸缩以顶推滑船并带动油缸支座前移实现一个顶推行程，每次顶推最大行程≤1200mm。
2.3.2调整标高。内模及底篮的升降均采用液压千斤顶来完成，通过电气集中控制，既可多台千斤顶同时工作，也可以单台千斤顶个别调整，使得模板标高调整方便准确。
采用该系统大大提高了挂篮的自动化程度，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，缩短了施工周期。www.tmgc8.com
2.4挂蓝系统的施工工艺
挂蓝的施工工艺是整个桥体施工的关键，其主要步骤为：a.进行挂蓝的安装；b.调整标高和中线，然后开始安装底模、外模，再进行钢筋的安装；c.浇筑混凝土；d.混凝土浇筑完毕待养护一定强度后拆模，进行预应力张拉，在孔道压浆后待水泥强度达到15MPa后，即可移动挂蓝。
2.5结构计算
混凝土容重ρ=2.65t/m3，混凝土超灌系数　k=1.03，人群、机具施工荷载p=0.25t/m2，动载系数k=1.2，挂篮自重考虑适应不同桥梁断面悬灌施工的调整系数k=1.2，抗倾覆稳定安全系数k=2.0。
2.5.1主桁计算。主桁计算简图为单悬臂简支桁架结构，后锚受拉，前支座受压。主要计算主桁前支座反力、主桁片的弯曲应力及各杆件内力，检算主桁片的抗压变形破坏、混凝土浇筑及挂篮行走时的抗倾覆稳定性。经计算，浇注混凝土及挂篮行走时的抗倾覆稳定系数分别为3.0和3.5。
2.5.2底篮计算。挂篮前后下横梁在浇筑混凝土时分别按3跨和5跨连续梁计算，行走时按简支梁计算。底篮纵梁按简支梁计算。经计算，横梁和纵梁的最大弯曲应力为140MPa<[σw]=145Mpa，最大剪应力为50MPa<[τ]=85Mpa，最大挠度为20mm<L/600。
3 有待进一步解决的问题
此次挂篮设计是在原马鞍石特大桥施工挂篮的基础上进行修改设计，对一些不太合理的部分进行了改进，但仍有部分考虑不周的地方。
3.1在设计前后下横梁时，由于杆件较长（前下横梁长16.5m，后下横梁长23.1m），为了便于运输并利用原构件，设计成2~3个单元连接成整体。连接设计中只考虑了等强度连接，未充分考虑施工中拆装方便。
3.2挂篮轨道分两种，总长13m。挂篮前移时需先用螺旋千斤顶将主桁顶起，将轨道拖出到位，再将主桁落下，然后挂篮整体前移。如果将轨道根据节段长设计成若干节短轨，用连接板连接。在挂篮前移时，将尾部短轨拆下移至挂篮前端，即可直接将挂篮前移到位。这样可节省挂篮前移时间，提高效率。
3.3主桁张拉平台悬挂端构造采用4mm厚薄壁方钢（16Mn）。虽然在计算受力时满足要求，但是没有考虑到4mm厚度太薄，加工焊接时容易烧穿，造成应力集中。应将其改为与其它主桁杆件结构一致的10mm厚薄壁方钢。
3.4后锚小车拉杆采用两根[12.6槽钢对扣形成封闭组合截面，其拉杆高度依据桥梁纵坡而定，上下坡高度不一致。如下座桥梁纵坡与本桥纵坡不同，则拉杆需重新设计加工。建议今后拉杆设计改为精轧螺纹钢，利用其可调性解决该问题，提高利用率。
3.5本次挂篮设计采用型钢结构，如下座桥梁截面形式与该桥截面形式相差效大，则前后横梁及相关的分配梁必须全部重作，原有构件全部报废，利用率低，浪费较大。因此，在今后设计新挂篮时，应考虑其适应性，建议使用国产“321”公路钢桥桁架,做挂篮主桁架或承重梁。该桁架片采用高强锰钢焊接制成，具有结构简单、重量较轻、适应性强、组合结构系统好、互换性强、容易组装、承载力大等特点，采用贝雷架设计的挂篮在挂篮悬灌施工结束后，贝雷架可拆卸下来，作合拢段施工支架或其它施工支架，利用率高，有较好的经济性。
参考文献
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