宽桥面三角挂篮设计与施工技术

王春晓

(中铁十五局集团，河南 洛阳 050071)

江门至珠海高速公路荷麻溪特大桥主桥为(125+230+125)m预应力混凝土部分斜拉桥。其主梁采用变高度单箱三室截面，斜腹板。主梁顶面宽度为28.3 m，顶板悬臂长度4.5 m，底板宽度由16 m渐变为18.03 m，支点梁高6.5 m，梁底曲线按圆曲线变化。该桥是国内目前已完工和在建的部分斜拉桥中跨度最大的，具有桥型新颖、质量安全要求高、施工难度大、技术含量高、线形控制复杂的特点。经过反复研究比对，决定采用三角挂篮。

1 挂篮的构造

挂篮由主构架、底模架、前上横梁、内外模板、行走及锚固系统等组成。挂篮设计计算用大型有限元程序SAP2000计算，挂篮结构示意如图1所示。

1.1 承重系统

挂篮主要的承重构件是由两片三角形桁架组成的标准构件，每片桁架由一根主纵梁、一根立柱、两根斜拉杆组成。两片桁架间距为1 840 cm，用前、后横梁连接，同时前、后横梁又作为吊杆的支点。

主纵梁长15 m，用16～22 mm厚的16 Mn钢板焊接组拼成500 mm×1 000 mm的闭合矩形截面，使其具有承载力强，抗扭性能好的特点。立柱用两根40 c槽钢和两张厚10 mm钢板组合而成，与主纵梁栓接。斜拉杆采用240 mm宽×40 mm厚16 Mn钢板整体加工而成，与立柱和主纵梁销接。

由于本桥较宽，前横梁的受力较大，因此采用36#和28#普通槽钢加工成强劲的桁架。设4排槽钢，中间留出空间，便于吊带的锚固穿过。为了使本桥横梁的加工量减少，后上横梁采用万能杆件拼装。为保证前、后上横梁的稳定，在其上下弦杆的水平面上，设置上、下平联。上、下平联由单根10#的槽钢构成，通过节点板与前、后上横梁焊接。

1.2 工作系统

工作系统包括底篮、滑梁。将模板布置在底篮滑梁上，以进行混凝土浇筑工作。

底篮由前、后下横梁和底纵梁组成。前、后下横梁为采用钢板加工的矩形梁，梁高50 cm，梁宽25 cm，采用20 mm钢板。前、后下横梁上设置连接点，通过钢销与吊带连接。

后下横梁还增加了加劲桁架，主要用于挂篮行走时，避免后下横梁绕度太大。

底纵梁为36#工字钢，顺桥向设置于前、后下横梁上，焊接固定作为浇筑混凝土的底平台。底纵梁设置的密度，是根据承受混凝土荷载的大小而确定的。两侧的工字钢可随着箱梁的宽度增加而逐步增加。

内外滑梁用于支撑翼缘板、顶板的混凝土重量，并设置了特殊小车，使其能随挂篮前移。

1.3 悬吊系统

悬吊系统主要用来支撑底篮、滑梁，底篮、滑梁的锚固系统，是通过吊带完成的。悬吊分两种结构:钢板吊带(主吊带)和φ32精轧螺纹钢筋(副吊带)。滑梁的吊带采用精轧螺纹钢筋，前端锚固于前上横梁上，后端锚固于已浇梁段的顶板上。

前吊带(主吊带)下端与前下横梁销接，上端通过转换装置，与千斤顶连接。后吊带(主吊带)的下端与后下横梁销接，上端穿过主梁底板或顶板的混凝土预留孔，锚固于箱梁底板或顶板的混凝土上。

前、后吊带均采用液压千斤顶来调节底横梁的高程，以实现准确的立模高程。

图1 三角挂篮的结构立面图(单位:cm)

钢板吊带采用16Mn钢板加工成A、B标准节，然后用螺杆连接到需要的长度。

1.4 锚固系统

承重桁架的锚固系统，是在浇筑混凝土时，用后锚杆穿过箱梁顶板预留孔，上端与挂篮锚固梁连接，下端与混凝土箱梁顶板连接。由于混凝土表面为倾斜，因此锚垫板必须与混凝土密贴，使锚垫板的锚孔永远保持竖直，避免锚杆受弯。后锚杆用材质为40Cr的低合金钢锻件加工而成，直径为60 mm。锚梁用双36#工字钢组合而成。

挂篮行走时，在主纵梁后部设置移动装置反挂于轨道翼缘上，而轨道的锚固则用φ32精轧螺纹钢筋连接锚梁，将轨道固定在箱梁上。主纵梁和轨道的锚梁预埋孔横桥向间距都为2 m，预埋孔直径为7 cm，便于预留孔供两者共用。

1.5 行走系统

在前支点下端，设置行走装置，使前支点既作为挂篮浇筑混凝土时的支点，又作为挂篮移动时的行走小船。挂篮移动时，先用千斤顶将前支点顶起，用导链将轨道前拖，然后放下前支点，前端由前支点支撑，后端用特制小轮反挂于行走轨道的上翼缘板上，用两台100 t液压千斤顶驱动挂篮前移。

轨道用钢板加工成工字形截面，其上设置四氟滑板，以减小摩擦力。轨道的固定，是通过预留孔安装锚定梁进行固定。

2 挂篮的拼装

挂篮最重的单件是主纵梁和前上横梁，质量超过8 t。如果现场塔吊能力有限，可在0#块上设人字扒杆，将主纵梁吊至桥面上，然后在桥面上用走板将主纵梁移到指定位置，用千斤顶顶升后，安装轨道、前支点等。主纵梁安装时，前端一部分为悬空，需设置临时锚固，避免主纵梁前倾。前上横梁可在工厂(或现场)加工成单片，然后运至现场组拼。整体起吊拼装时必须采取稳定措施，避免横梁倾倒。

挂篮拼装时，必须利用塔吊配合进行。拼装的顺序是:主纵梁移到指定位置→顶升后安装轨道→前支点→后锚点→进行锚固→立柱→斜拉杆→后上横梁→前上横梁→平联→前吊带→后吊带→前下横梁→后下横梁→底纵梁→内外滑梁→内外模板。

特别要注意，安装立柱和斜拉杆后，由于横梁还没有拼装，结构也容易倾倒，因此应采取措施临时稳固。现场若场地允许，底篮部分(前后下横梁及底纵梁和底横梁操作平台等)可整体拼装，用卷扬机整体吊装。挂篮拼装完成后，必须按图纸认真检查，特别是各个节点、销子、螺栓、锚杆的连接情况，保证稳妥可靠。

3 挂篮行走

张拉梁体内预应力和安装斜拉索后，可以移动挂篮。这是非常重要、细致的工作，稍微疏忽就会造成事故。移动前，再次清除底篮上除模板以外其它所有物具。

1)依次将各吊带放松，脱底模、侧模、顶模。取掉后吊带，后下横梁交由两组8线φ21.5钢丝绳滑车组承担，滑车组与横梁的连接必须可靠。

2)操作千斤顶顶升前支点使其脱离轨面并锁定，松轨道锚梁，用导链拖动轨道前移，调整轨道位置，安装轨道锚梁。

3)放下前支点，用60 t穿心式千斤顶安于前支点的后部，将精轧螺纹钢筋锚于轨道前端。

4)确认移动小车已准确安装，松主纵梁锚梁。

5)操作千斤顶驱动挂篮前移，上、下游挂篮及每台挂篮左右必须同步前移，应设专人观测、指挥。

6)挂篮就位后，安装主纵梁锚固和后吊带，锚固滑梁支点，调整立模高程进行下一段浇筑准备。

4 混凝土及预应力施工

4.1 混凝土灌筑

在灌筑混凝土前，每个梁段均在顶板上搭设混凝土施工平台，作业人员及施工机具均在施工平台上活动和放置，以免压坏钢筋网及预应力管道。当用输送泵灌筑时，底板混凝土由输送泵直接泵入内箱;当用塔吊提升混凝土罐灌筑时，在顶板上开口设漏斗和串筒浇筑底板。腹板混凝土浇筑应视梁体高度决定浇筑方法，梁体较高时，在腹板上口处布设帆布串筒，将混凝土串入腹板下部，以免混凝土离析。顶板处三向管道较多，灌筑时要注意保护波纹管不受损坏，在锚垫板处要特别注意灌筑质量。

混凝土灌筑应按由前往后，两腹向中对称浇筑的顺序进行，即先灌筑梁节前端，后灌筑梁节后端，从两腹板向中间推进。采用水平分层法施工，分层厚度以30 cm为宜。为保证T构两端的平衡，混凝土灌筑要两端对称，两边数量差不超过设计要求的5 m3。

混凝土终凝后，应立即洒水并覆盖养护毯养护，梁端头表面在混凝土达到规定强度后，作凿毛处理。

4.2 预应力管道

箱梁采用三向预应力体系，管道由镀锌波纹管成孔。波纹管是钢带螺旋折叠而成，因此管道安装应顺穿束方向套接，波纹方向与穿束方向一致，波纹管接长采用大一号的波纹管套接，套接长度不小于20 cm，梁段内每隔0.5～1.0 m设一“井”形定位钢筋网片，固定管道位置，管道定位误差应小于5 mm。

连续梁预应力管道随梁段悬臂灌筑而逐段接长。管道接头数量众多，如何保证管道畅通，是施工中的一个突出问题。采取的措施是:①管道接头处用胶带纸缠绕，再绑扎几道铁丝，加强接头的严密性。②浇筑混凝土时，振捣人员应熟悉管道位置，严禁振捣棒与波纹管接触，以免管壁受伤，造成漏浆。③加强岗位责任制，严格执行管道安装操作工艺要求。④在混凝土浇筑过程中，派专人用略小于波纹管直径的通孔器通孔，使漏入管道内的水泥浆在未凝固前被掏出或赶成薄层。⑤必要时可在波纹管中再设塑料管，以防波纹管变形，使其畅通。

5 结语

大桥已经通车运营，工程实践表明，挂篮设计合理，满足工程的要求。由于三角挂篮结构轻巧，施工过程中应注意，走行要慢行同步，防止挂篮发生扭转;并要严格监控灌筑混凝土过程中挂篮的变形，确保安全。

经观测，大桥悬灌段挂篮弹性变形为8 mm，控制在设计范围之内。梁体线形顺直、混凝土外美内实，无错台、麻面现象。很好地保证了工程质量。

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