钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑挂篮设计及施工技术

何 伟

(四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000)

近些年来，国外广泛将悬臂浇筑法用于修建大跨度钢筋混凝土拱桥。悬臂浇筑施工具有不受桥下地形条件限制、不中断桥下通航或通车、对设备的起重能力要求不高、易于控制施工变形、结构整体性好、对环境的破坏较小等特点和优点。国内对采用悬臂浇筑法施工大跨度钢筋混凝土拱桥的研究较少，因此有必要对施工过程中的相关问题进行深入研究。本文主要针对悬臂浇筑法施工大跨度钢筋混凝土拱桥过程中所采用的挂篮进行研究，对挂篮的设计与施工关键技术进行一些探讨。

1 工程概况

本文以某在建钢筋混凝土拱桥为工程背景，该桥净跨为182 m，矢跨比1/6，桥面全宽30 m，分为上下行两幅桥。每片拱箱为单箱双室结构，高3.5 m，宽9.6 m。悬浇节段最大重量约231 t。桥型布置如图1。

图1 桥型布置

2 挂篮设计

所采用的挂篮由承重系统、行走系统、支反力系统、模板系统等构成。主桁全长16.6 m，桁高4.6 m，总高5.1 m，两三角桁片中心距离11 m，一个挂篮含模板重74 t。挂篮构造见图2～图6。

2.1 承重系统

承重系统由底篮、三角形侧桁架、挂钩及挂钩横联、吊锚杆和斜拉杆构成。

图2 挂篮一般构造立面

图3 挂篮一般构造1－1半截面

图4 挂篮一般构造2－2半截面

底篮主要由前部横梁、中横梁、后横梁、前后中纵梁、前小纵梁及后小横梁、斜腹杆等组成，底篮构造见图2～图6。侧桁架采用三角形结构，用宽翼缘H型钢构成上、下弦杆和前后大拉杆，小腹杆采用窄翼缘H型钢，各杆件之间采用高强螺栓连接。侧桁架构造见图2。挂钩固结于侧桁架的顶端，支承在铺设于拱箱顶面滑道的滑船上，上下弦杆、斜杆所受力都传至挂钩，承担新浇混凝土的重量和挂篮自身的重量。挂钩横梁为厚钢板焊接成的箱形截面，在浇筑混凝土阶段与挂钩进行连接，以改善挂钩受力和减少变形，在横梁中部设置两道锚杆与拱箱顶板连接，减少横梁中部上挠度，从而减少挂钩下挠。挂钩及挂钩横梁构造见图1和图3。斜拉杆为32精扎螺纹钢筋，对称设置在前横梁与前中纵梁交叉点两侧的前横梁上，每侧两根，以改善挂篮整体受力和减少前端变形，使前端最大挠度满足《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041－2000的要求。斜拉杆布置见图6。

2.2 行走系统

行走系统由滑船、滑槽、千斤顶、反力座及反力轮等构成，见图3和图4。滑船用于支承挂钩铰座，行走时带动挂钩移动。滑槽是用钢板加工成的倒π形构件，它固定在已浇拱肋上，通过滑船支撑着挂钩。反力轮是由钢套管、钢板和轴承组成的，附着在后横梁上。挂篮行走时，反力轮支撑在已浇拱箱的底板上，配合挂篮移动。浇筑混凝土时，反力轮与拱箱底板不接触，不再受力。

图5 挂篮一般构造3－3截面

图6 挂篮一般构造4－4截面

2.3 支反力系统

支反力系统主要由挂钩铰座、轨道剪力键及滑船限位钢销、后横梁上的可调节支承垫块、止退钢销等构成，见图2和图5。挂钩铰座上端通过高强螺栓与挂钩连接，下端为球形面，支承于滑船球窝内。滑行轨道剪力键为厚25 mm钢板，焊接在滑道下沿，并置于拱背预留孔内，起定位滑道和防止滑道下滑的作用。滑船限位钢销起限位滑船和挂钩的作用。后横梁上的可调节支承垫块可作为浇筑混凝土时挂篮的反力支点。止退钢销为梯形螺纹钢棒，在后横粱上设置四个止退钢销;浇筑混凝土时，止退钢销通过螺纹旋转上升进入底板预留孔内，顶部设置矩形螺帽与预留孔侧壁混凝土充分接触，挂篮行走时，止退钢销下降脱离拱箱底板预留孔。

2.4 模板系统

模板系统由底模、外侧模、内模及端模组成，见图3。内模和端模工地自行设计加工，可用组合钢模板或木模板，以便于内模从横隔板预留人洞拆除。外侧模和底模面板皆采用5 mm厚钢板;外侧模板竖背销采用槽钢，纵背销采用10 mm厚钢板;底模板纵背销采用工字钢，横背销采用10 mm厚钢板，底模板分块纵横连接处设槽钢。外侧模高度方向不分块，沿拱轴方向分成5块，根据拱箱各分段长度模板总长可组合为7.5 m、7 m和6.5 m。底模板横向分成两块，为适应拱腹曲线变化，纵向共分6块。

3 挂篮施工及其注意事项

3.1 挂篮的施工

3.1.1 挂篮的安装

采用挂篮浇筑混凝土时，将挂篮安装在第一段用现浇支架浇筑的拱箱上，将后横梁上的四根止退钢销旋转上升，插入已浇拱箱底部的预留孔内。将可调节支承垫块安装在后横梁上，作为支座把挂篮后端支撑在拱箱的底板上。定位滑船并安装锚固好挂钩横梁，使挂篮不下滑。安装中横梁吊杆、前横梁斜拉杆和模板系统，调整底模标高。

3.1.2 挂篮的移动

挂篮移动时，先对称拆除吊杆、斜拉杆及挂钩横梁锚杆，然后通过调节撑杆使底模板与拱箱底板基本脱开，卸下楔形垫块，同时后反力轮与拱箱底板充分接触。拆除侧模板并置于两边侧桁上，再拆除挂钩横梁。然后利用两台60 t大行程千斤顶，顶升两侧滑船使两片侧桁架带动底平台及模板同时慢慢向前移动。纵移到位后，安放好垫块并微微下降止退钢销，使在拱箱节段施工过程中止退钢销不承受竖向力，仅承受剪力;安装吊杆、斜拉杆及挂钩横梁，通过调节顶杆调整底模至设计标高，然后浇筑混凝土，完成一个循环。

3.1.3 挂篮的拆除

①拆除模板、吊杆及斜拉杆;②拆除挂钩横梁;③拆除后平台连接杆件;④拆除前中纵梁及前部大小横梁;⑤拆除后中纵梁;⑥拆除前施工操作平台;⑦拆除后横梁、支承垫块及至退钢销;⑧拆除临时稳定用倒链滑车并利用运输缆索吊运三角形主承重桁架至岸上拆除;⑨最后拆除滑船与滑道。

3.2 挂篮使用注意事项

(1)挂篮行走时，两侧千斤顶的顶升速度应基本一致，防止走偏卡轨。

(2)混凝土浇筑时应注意左右对称，防止偏载过大，应同时注意挂篮的变形观测。

(3)施工时应特别注意以下部位的观察:①前横梁;②后横梁及止退钢销;③前、后中纵梁;④挂钩、滑船及滑道，应注意挂钩是否有滑出滑槽现象。

(4)止退钢销悬臂长度应控制在15 cm左右，最大不应超过18 cm，防止钢销受弯破坏。

4 结束语

采用悬臂浇筑法施工大跨度钢筋混凝土拱桥具有很多优点，因此该施工方法值得推广，但国内对该方法研究较少，应该在对该方法进行深入研究的基础上加以采用。本文从结构设计和施工注意事项等方面对悬臂浇筑法施工中的重要设备——挂篮进行了详细的介绍，为今后准备采用这种方法施工的工程技术人员提供了有价值的参考。

［1］李晓斌.大跨度钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工控制与模型试验研究［D］.西南交通大学，2008

［2］梅瑞泰.大跨度连续梁桥挂篮设计与施工关键技术［J］.铁道建筑，2009(9):9－11

［3］路桥集团第一公路工程局.公路桥涵施工技术规范［M］.北京:人民交通出版社，2000