可拼装组合式挂篮系列研究

王明海

(中铁第五勘察设计院集团有限公司)

可拼装组合式挂篮系列研究

王明海

(中铁第五勘察设计院集团有限公司)

摘 要:介绍了可拼装组合式挂篮的构造，对可拼装组合式挂篮有限元进行了分析。

关键词:拼装;菱形挂篮;标准形式;悬臂施工

1 可拼装组合式挂篮的构造

1.1 主桁系统

主桁各杆件均采用双槽钢36b制作，其组成截面为360 mm×340 mm的格构式构件，各杆件之间采用螺栓连接。

通过对统计资料的分析，可将最大节段长度分为4 m以下和5 m以下，这样采用的主桁的CD杆就分为适用4 m和适用5 m两种。

1.2 联结系统

联结系统的作用是连接菱形桁架，加强挂篮的横向刚度。原设计的横向联结系采用槽钢和厚的钢板焊接而成，槽钢与菱形桁架采用节点板连接，其优点是联结系统牢固，横向刚度大，缺点是槽钢与节点板采用焊接，通用硅较差。为解决联结系通用性差的问题，我们用100×100×10角钢代替槽钢，与节点板间的连接改为栓接，使联结系中间杆件成为可拆卸式。经过这样的改进，只需更换中间连接杆件，就可以适应梁宽变化的需要，从而大大增强了联结系的通用性。联结系杆件均采用普通螺栓M22联结。

1.3 横梁系统

横梁系统由前上横梁、前下横梁及底横梁等组成，上横梁固定在主桁架上，底横梁悬吊在侧模托梁上，前下横梁通过悬吊系统吊于前上横梁上，后下横梁由双头螺杆锚在已形成梁段的底板上。前下横梁和底横梁共同承托底模及梁段的大部分钢筋混凝土的重量。

横梁系统均采用双工字钢格构式杆件组成，由统计资料可以查到既有悬臂施工桥梁的底宽都大于4 m，因此，本文将横梁体系设计成6 m、2 m、1 m。它们之间可以用螺栓任意连接，以适应不同底宽的桥梁。

横梁分为三个型号，一种采用双工字钢28a用钢板焊制成280 mm×260 mm格构式构件;一种采用双36a工字钢用钢板焊制成360 mm×340 mm格构式构件;一种采用双工字钢45a用钢板焊接成450 mm×430 mm格构式构件。横梁可以根据吨位，桥梁底宽，自行选择所需的规格。

1.4 底模桁架

底模桁架系统的上弦杆采用的是12.6b槽钢，其余杆件均采用用50×50×5角钢连接。由于CD杆件是两个长度，底模桁架的也有两套，这两套挂篮的竖杆完全一样，其余杆件长度不同。

1.5 走行系统

挂篮前支点下方设置滑船由液压顶推油缸在工字钢轨道上顶推前移，钢制滑船下紧贴一块厚度为21 mm的橡胶四氟板滑块，轨道顶面焊接厚3 mm的不锈钢板，可有效的减少顶推力。工字钢轨道由钢板焊接成没有接头的长轨，比通常采用的短轨具有安装方便、移动迅速、行走平稳的优点。

挂篮后支点设锚固小车，可在工字钢轨道上翼缘底面滚动前移，通过压在轨道上的锚梁与箱梁竖向预应力连接而锚固，从而取消了挂篮尾部配重，有效的减轻了挂篮的自重。

1.6 锚固装置

在箱梁浇注混凝土时，挂篮尾部通过锚杆与八根竖向预应力筋(32 mm精扎螺纹钢)连接进行锚固，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的挠度，锚杆与箱梁竖向预应力筋连接设计了一种专门的连接器，能较好的适应钢筋预埋时在各个方向产生的误差。

1.7 吊挂系统

上横梁与下横梁连接所用吊杆分为两种，一种是32 mm精扎螺纹钢，一种48 mm精扎螺纹钢，48 mm精扎螺纹钢只用于180 t以上的桥梁。根据统计的桥梁高度最高为14 m，因此设计的吊杆的长度统一取为16 m。内滑梁和外滑梁统一采用双槽钢32a制作成格构式构件。

1.8 上横梁桁架系统

在节段重量为180 t以上的桥梁中，由于节段重量大，底宽长，所以引起的上横梁的变形比较大，因此本人在上横梁的下方制作了一个桁架，用来抵制横梁的一部分变形。上横梁的挂篮构造与材料与底模桁架一样，都是用角钢100×100×10拼装而成的桁架式结构。取水平杆的杆件为6 m，2 m，1 m，它们之间可以用螺栓连接来适应不同的桥梁宽度。

2 可拼装组合式挂篮有限元分析

2.1 荷载组合

荷载组合1:混凝土重量+内模自重+外模自重+挂篮自重+人员机具(验算挂篮在混凝土浇筑时的受力状况);荷载组合2:外模自重+挂篮自重;荷载组合3:内模自重+外模自重+挂篮自重;荷载组合4:混凝土重量+挂篮重量+人群和施工机具重;荷载组合5:挂篮自重+冲击附加荷载+风荷载;由于组合一为荷载最不利情况，所以只取荷载组合1计算;荷载5用于挂篮行走验算。

2.2 荷载系数和计算参数

依据桥涵设计和施工规范，荷载提高系数取值如下:考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素的超载系数为1.05;浇筑混凝土时的动力系数为1.2;计算控制系数如下:挂篮空载行走时冲击系数为1.3;浇筑混凝土和挂篮走行时的抗倾覆稳定系数为1.5。钢筋混凝土容重:26.1 kN/m3;施工人员及施工机具荷载:2 kN/m2;挠度容许值:L/400。

2.3 风荷载的计算

风荷载的计算，根据《公路桥涵设计通用规范》，假定风荷载垂直的作用在挂篮各部分迎风面积的形心上，其标准值可按下式计算

式中:f为横向风荷载标准值，kN/m2;k0为设计风速重现期换算系数，取1.0;k1为风载阻力系数，取为1.3;k3为地形、地理条件系数，取为1;wd为设计基准风压(kN/m2)，取沿海地区宁波市风压0.6kN/m2。

则作用在主桁上的风荷载

2.4 北京环线特大桥挂篮应用

2.4.1 桥梁参数

北京环线特大桥是单箱单室，顶宽13.4 m，底宽7 m，高9.6 m，原采用的是菱形挂篮，最大节段重量是180 t，最大节段长度为3.5 m。

2.4.2 挂篮各杆件特性

主桁采用双槽钢36b制作，其组成截面为320 mm×280 mm的格构式构件;前上横梁、前底横梁和后底横梁采用双工字钢36a制作，其组成截面为360 mm×340 mm的格构式构件;吊杆采用32 mm精扎螺纹钢。各杆件之间采用螺栓连接，计算按刚接处理。

2.4.3 静力计算结果

(1)位移计算结果。最大竖向变形为19.5 mm，小于20 mm且小于L/400。

(2)应力计算结果。挂篮各杆件最大压应力为97.6 MPa，最大拉应力为98.2 MPa，均小于容许应力170 MPa，满足规范要求。

(3)挂篮的整体稳定性。通过计算一阶失稳模态为挂篮面外失稳，稳定系数为33.812;二阶失稳模态为面内失稳，稳定系数为36.619。

(4)主桁各杆件稳定性计算。

①AB杆。该杆轴压力为591 kN，压应力为26 MPa，满足稳定性要求。②BC杆。该杆轴压力为591 kN，压应力为26 MPa，满足稳定性要求。③BD杆。杆轴压力为591 kN，压应力为26 MPa，满足稳定性要求。

(5)吊杆计算

前吊带所承受的最大反力为266.84 kN，其应力为

由上述计算可知，底篮前后横梁的吊带安全储备均大于2，满足要求。

3 结论

设计的主桁采用双槽钢36b，根据节段长度的不同将CD杆的长度定位5 m和6 m两种，上横梁、底横梁、横连的水平杆的长度分别制作成6 m，2 m，1 m三种不同的形式，两端均设有螺栓孔，根据不同底宽的桥梁可以通过螺栓进行连接，设计的上横梁和底横梁有三种不同的型号，可以根据不同节段重量的桥梁进行拼装。根据对实例的分析，本文设计的挂篮打破了传统的一桥一篮的浪费局面，实现了一套挂篮可以适用不同特点的桥梁。

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［1］张立.某大桥挂篮悬臂浇筑施工关键技术［J］.中国高新技术企业，2010，(9).

［2］赵如飞，门小雄，吕东旭，等.悬臂桥梁施工方法介绍——挂篮施工法［J］.交通建设与管理，2007，(1).

［3］魏安清.悬臂施工挂篮设计与施工技术［J］.北方交通，2007，(8).

［4］杨寿忠，张小飞，汤知宇.几种挂篮形式介绍［J］.市政技术，2007，(1).

中图分类号:U442

C

1008-3383(2011)06-0145-01

收稿日期:2011-04-11