红水河大桥三角形挂篮设计与载荷试验

吴瑞君

摘 要：结合广西临江红水河大桥的施工实例，论述了变截面悬臂梁施工中三角形挂篮的设计，对挂篮进行试载试验后得出的实验数据进行分析后表明，该三角形挂篮设计方案完全满足施工要求。

关键词：三角形挂篮；悬臂梁；工作系数；荷载试验

中图分类号：U445.4 文献标志码：B

0 引 言

按主要承重结构形式的不同，挂篮可以分为梁式挂篮、斜拉式挂篮及桁架式挂篮三种[12]，目前施工中采用较多的是桁架式挂篮[34]。桁架式挂篮根据采用桁架形式的不同分为好多种，其中菱形挂篮及三角形挂篮因具有结构简单、传力线路明确等特点而得到了较多采用[56]。

为了便于悬臂梁标高的控制，以及悬臂施工时结构的安全，一般都要求挂篮不能超过一定的重量[7]。随着桥梁设计水平的提升，桥梁跨径逐步增大，同时，对挂篮重量等参数的要求也越来越高，挂篮逐步向轻型化方向发展。挂篮的总体工作系数k值是挂篮重量与承载能力的比值，是反映挂篮设计优劣及经济性的一个重要指标[89]。本文结合广西临江红水河大桥的施工实例，对三角形轻型挂篮的设计与施工进行论述，为同类工程提供借鉴。

1 工程概况

广西临江红水河大桥为75 m+125 m+75 m的连续刚构梁桥。该桥采用双幅设计，主梁除0#、1#、18#块件采用满堂支架施工外，17#块件采用吊架施工，2#～16#块件采用挂篮对称悬浇施工。节段长3.0 m、3.5 m、4.0 m，最重梁段重约127 t。施工所用挂篮为工地现场原有梁式挂篮改制而成。本桥要求挂篮重量小于60 t，以便于悬臂梁标高的控制。要想大幅度降低挂篮重量，受力结构必须设计合理，除优化结构形式外，还要改进力的传递系统。

2 挂篮设计

广西临江红水河大桥挂篮的主承重结构采用三角拉杆式承重架，全部采用型钢加工。受力部位全部在节点位置，传力线路简单，受力明确。受力构件全部采用拉压杆，充分发挥了材料的受力特点，同时可降低对刚度的要求。承重架之间横向用型钢连接，以增加其稳定性，采用自锚体系。挂篮由主桁承重系统、模板系统、吊锚杆系统和行走系统组成。

2.1 主桁承重系统

2.2 吊锚杆系统

挂篮吊锚杆采用42CrMn棒材与16Mn钢带加工而成。安装后锚杆时，用千斤顶施加预紧力，以保证梁段接缝的平顺。施工过程中，吊锚杆不能遇火、电焊或受撞击，以免发生脆断。

2.3 模板系统

采用面板为5 mm厚的大面钢模，定尺加工，竖楞采用[10，间距50 cm。横楞采用2[22，间距100 cm。拉杆系用Ⅳ级精轧螺纹钢筋，每根横楞采用2根拉杆，后锚拉杆锚固于上一梁段前排拉杆预留出的拉杆孔上，抵抗混凝土浇注过程的前推力，确保模板与上一段混凝土的接缝紧密，保证外观质量。前排拉杆布于梁端后20 cm处。在每个节段上只有1排拉杆，这样既外观美观，又加快了施工进度。

2.4 行走系统

采用主桁及模板系统同时前移。行走时只需2台千斤顶即可完成挂篮的前移。实际施工时，挂篮前移一段只需3～4 h即可完成。

3 挂篮试载

为检验挂篮主桁的实际承载力和可靠性，并获得弹性变形参数，消除非弹性变形，为箱梁施工提供数据，同时检验挂篮的加工质量，对大桥的三角形挂篮采用反力架法进行荷载试验。3.1 加载步骤

分5级加载、2级卸载。加载分级模拟如下：底板混凝土浇注完成；腹板混凝土浇注一半；腹板全部浇完；顶板浇注完成；设计荷载；超载20%；至设计荷载50%；完全卸载。

加载采用2个标定好的60 t千斤顶，分别置于2个安装好腹板的反力架前端，一起施加试载荷载。

3.2 测量内容与方法

3.2.1 变形测试

测点共4个，分别在主桁前横梁上游、下游吊点，上游、下游后锚点。将实测原始记录数值平均后（4套挂篮挠度，去除非弹性变形）回归，得出荷载与挂篮挠度的线形关系为

4套挂篮试载完成后的非弹性变形为11.5 mm（即试压完卸载后未恢复的变形，其中有1 mm为挂篮后锚的非弹性变形）。

以上数据为钢筋绑扎前及挂篮模板拉杆、后锚杆未紧固前测得的数据，指导施工时应乘以系数折算为钢筋绑扎完成及拉杆、后锚杆紧固后的挂篮弹变，折算系数只能凭经验选择。

3.2.2 应力测试

4 施工中实测挂篮变形及数据分析

根据施工实测得到三角形挂篮的变形量，并将其与理论计算的结果进行对比，对比结果如图4所示。从图中可看出，随着梁高降低，拉杆数量减少，实测与理论回归越来越接近。可见系数k′为小于1的数，且随着梁高的加大而减小。

5 结 语

主桁前纵梁离桥面较低，空间较小，对施工作业有影响。三角形挂篮行走后锚小车采用了下压式，需要的轨道较短且对轨道的要求较低，只需满足前支点行走即可。实测变形比理论计算值小，主要原因是模板钢筋等锚固后能承担部分荷载。本桥的挂篮设计与荷载试验成果对同类桥梁施工具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 张万军.三角形挂篮的设计与施工[J].科技情报开发与经济，2012（18）：149151.

[2] 周 敏.GL改进型三角形挂篮结构设计探析[J].石家庄铁道大学学报：自然科学版，2012，25（3）：5256.

[3] 姜保权.谈三角形挂篮设计验算与应用[J].工程建设与设计，2013（1）：144148.

[4] 潘建平.悬臂施工用钢桁架三角形挂篮设计与应用[J].中国建筑金属结构，2013（8）：910，17.

[5] 蒯行成，王雅妮，刘伟纲，等. 三角形挂篮结构设计计算[J].公路工程，2011（1）：4144，69.

[6] 王连彬，宋 均.后支点三角形挂篮预压施工技术[J].中国新技术新产品，2011（9）：8283.

[7] 李亚军.三角形挂篮在跨唐津高速公路悬臂现浇箱梁施工中的结构计算[J].四川建材，2011（3）：187194.

[8] 李睿林.三角形挂篮在高架桥悬臂箱梁施工中的结构计算[J].青海交通科技，2011（3）：3338.

[9] 黄 芳.自锚式三角形挂篮的荷载验算[J].建筑施工，2012（5）：498500.

[责任编辑：杜卫华]endprint

摘 要：结合广西临江红水河大桥的施工实例，论述了变截面悬臂梁施工中三角形挂篮的设计，对挂篮进行试载试验后得出的实验数据进行分析后表明，该三角形挂篮设计方案完全满足施工要求。

关键词：三角形挂篮；悬臂梁；工作系数；荷载试验

中图分类号：U445.4 文献标志码：B

0 引 言

按主要承重结构形式的不同，挂篮可以分为梁式挂篮、斜拉式挂篮及桁架式挂篮三种[12]，目前施工中采用较多的是桁架式挂篮[34]。桁架式挂篮根据采用桁架形式的不同分为好多种，其中菱形挂篮及三角形挂篮因具有结构简单、传力线路明确等特点而得到了较多采用[56]。

为了便于悬臂梁标高的控制，以及悬臂施工时结构的安全，一般都要求挂篮不能超过一定的重量[7]。随着桥梁设计水平的提升，桥梁跨径逐步增大，同时，对挂篮重量等参数的要求也越来越高，挂篮逐步向轻型化方向发展。挂篮的总体工作系数k值是挂篮重量与承载能力的比值，是反映挂篮设计优劣及经济性的一个重要指标[89]。本文结合广西临江红水河大桥的施工实例，对三角形轻型挂篮的设计与施工进行论述，为同类工程提供借鉴。

1 工程概况

广西临江红水河大桥为75 m+125 m+75 m的连续刚构梁桥。该桥采用双幅设计，主梁除0#、1#、18#块件采用满堂支架施工外，17#块件采用吊架施工，2#～16#块件采用挂篮对称悬浇施工。节段长3.0 m、3.5 m、4.0 m，最重梁段重约127 t。施工所用挂篮为工地现场原有梁式挂篮改制而成。本桥要求挂篮重量小于60 t，以便于悬臂梁标高的控制。要想大幅度降低挂篮重量，受力结构必须设计合理，除优化结构形式外，还要改进力的传递系统。

2 挂篮设计

广西临江红水河大桥挂篮的主承重结构采用三角拉杆式承重架，全部采用型钢加工。受力部位全部在节点位置，传力线路简单，受力明确。受力构件全部采用拉压杆，充分发挥了材料的受力特点，同时可降低对刚度的要求。承重架之间横向用型钢连接，以增加其稳定性，采用自锚体系。挂篮由主桁承重系统、模板系统、吊锚杆系统和行走系统组成。

2.1 主桁承重系统

2.2 吊锚杆系统

挂篮吊锚杆采用42CrMn棒材与16Mn钢带加工而成。安装后锚杆时，用千斤顶施加预紧力，以保证梁段接缝的平顺。施工过程中，吊锚杆不能遇火、电焊或受撞击，以免发生脆断。

2.3 模板系统

采用面板为5 mm厚的大面钢模，定尺加工，竖楞采用[10，间距50 cm。横楞采用2[22，间距100 cm。拉杆系用Ⅳ级精轧螺纹钢筋，每根横楞采用2根拉杆，后锚拉杆锚固于上一梁段前排拉杆预留出的拉杆孔上，抵抗混凝土浇注过程的前推力，确保模板与上一段混凝土的接缝紧密，保证外观质量。前排拉杆布于梁端后20 cm处。在每个节段上只有1排拉杆，这样既外观美观，又加快了施工进度。

2.4 行走系统

采用主桁及模板系统同时前移。行走时只需2台千斤顶即可完成挂篮的前移。实际施工时，挂篮前移一段只需3～4 h即可完成。

3 挂篮试载

为检验挂篮主桁的实际承载力和可靠性，并获得弹性变形参数，消除非弹性变形，为箱梁施工提供数据，同时检验挂篮的加工质量，对大桥的三角形挂篮采用反力架法进行荷载试验。3.1 加载步骤

分5级加载、2级卸载。加载分级模拟如下：底板混凝土浇注完成；腹板混凝土浇注一半；腹板全部浇完；顶板浇注完成；设计荷载；超载20%；至设计荷载50%；完全卸载。

加载采用2个标定好的60 t千斤顶，分别置于2个安装好腹板的反力架前端，一起施加试载荷载。

3.2 测量内容与方法

3.2.1 变形测试

测点共4个，分别在主桁前横梁上游、下游吊点，上游、下游后锚点。将实测原始记录数值平均后（4套挂篮挠度，去除非弹性变形）回归，得出荷载与挂篮挠度的线形关系为

4套挂篮试载完成后的非弹性变形为11.5 mm（即试压完卸载后未恢复的变形，其中有1 mm为挂篮后锚的非弹性变形）。

以上数据为钢筋绑扎前及挂篮模板拉杆、后锚杆未紧固前测得的数据，指导施工时应乘以系数折算为钢筋绑扎完成及拉杆、后锚杆紧固后的挂篮弹变，折算系数只能凭经验选择。

3.2.2 应力测试

4 施工中实测挂篮变形及数据分析

根据施工实测得到三角形挂篮的变形量，并将其与理论计算的结果进行对比，对比结果如图4所示。从图中可看出，随着梁高降低，拉杆数量减少，实测与理论回归越来越接近。可见系数k′为小于1的数，且随着梁高的加大而减小。

5 结 语

主桁前纵梁离桥面较低，空间较小，对施工作业有影响。三角形挂篮行走后锚小车采用了下压式，需要的轨道较短且对轨道的要求较低，只需满足前支点行走即可。实测变形比理论计算值小，主要原因是模板钢筋等锚固后能承担部分荷载。本桥的挂篮设计与荷载试验成果对同类桥梁施工具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 张万军.三角形挂篮的设计与施工[J].科技情报开发与经济，2012（18）：149151.

[2] 周 敏.GL改进型三角形挂篮结构设计探析[J].石家庄铁道大学学报：自然科学版，2012，25（3）：5256.

[3] 姜保权.谈三角形挂篮设计验算与应用[J].工程建设与设计，2013（1）：144148.

[4] 潘建平.悬臂施工用钢桁架三角形挂篮设计与应用[J].中国建筑金属结构，2013（8）：910，17.

[5] 蒯行成，王雅妮，刘伟纲，等. 三角形挂篮结构设计计算[J].公路工程，2011（1）：4144，69.

[6] 王连彬，宋 均.后支点三角形挂篮预压施工技术[J].中国新技术新产品，2011（9）：8283.

[7] 李亚军.三角形挂篮在跨唐津高速公路悬臂现浇箱梁施工中的结构计算[J].四川建材，2011（3）：187194.

[8] 李睿林.三角形挂篮在高架桥悬臂箱梁施工中的结构计算[J].青海交通科技，2011（3）：3338.

[9] 黄 芳.自锚式三角形挂篮的荷载验算[J].建筑施工，2012（5）：498500.

[责任编辑：杜卫华]endprint

摘 要：结合广西临江红水河大桥的施工实例，论述了变截面悬臂梁施工中三角形挂篮的设计，对挂篮进行试载试验后得出的实验数据进行分析后表明，该三角形挂篮设计方案完全满足施工要求。

关键词：三角形挂篮；悬臂梁；工作系数；荷载试验

中图分类号：U445.4 文献标志码：B

0 引 言

按主要承重结构形式的不同，挂篮可以分为梁式挂篮、斜拉式挂篮及桁架式挂篮三种[12]，目前施工中采用较多的是桁架式挂篮[34]。桁架式挂篮根据采用桁架形式的不同分为好多种，其中菱形挂篮及三角形挂篮因具有结构简单、传力线路明确等特点而得到了较多采用[56]。

为了便于悬臂梁标高的控制，以及悬臂施工时结构的安全，一般都要求挂篮不能超过一定的重量[7]。随着桥梁设计水平的提升，桥梁跨径逐步增大，同时，对挂篮重量等参数的要求也越来越高，挂篮逐步向轻型化方向发展。挂篮的总体工作系数k值是挂篮重量与承载能力的比值，是反映挂篮设计优劣及经济性的一个重要指标[89]。本文结合广西临江红水河大桥的施工实例，对三角形轻型挂篮的设计与施工进行论述，为同类工程提供借鉴。

1 工程概况

广西临江红水河大桥为75 m+125 m+75 m的连续刚构梁桥。该桥采用双幅设计，主梁除0#、1#、18#块件采用满堂支架施工外，17#块件采用吊架施工，2#～16#块件采用挂篮对称悬浇施工。节段长3.0 m、3.5 m、4.0 m，最重梁段重约127 t。施工所用挂篮为工地现场原有梁式挂篮改制而成。本桥要求挂篮重量小于60 t，以便于悬臂梁标高的控制。要想大幅度降低挂篮重量，受力结构必须设计合理，除优化结构形式外，还要改进力的传递系统。

2 挂篮设计

广西临江红水河大桥挂篮的主承重结构采用三角拉杆式承重架，全部采用型钢加工。受力部位全部在节点位置，传力线路简单，受力明确。受力构件全部采用拉压杆，充分发挥了材料的受力特点，同时可降低对刚度的要求。承重架之间横向用型钢连接，以增加其稳定性，采用自锚体系。挂篮由主桁承重系统、模板系统、吊锚杆系统和行走系统组成。

2.1 主桁承重系统

2.2 吊锚杆系统

挂篮吊锚杆采用42CrMn棒材与16Mn钢带加工而成。安装后锚杆时，用千斤顶施加预紧力，以保证梁段接缝的平顺。施工过程中，吊锚杆不能遇火、电焊或受撞击，以免发生脆断。

2.3 模板系统

采用面板为5 mm厚的大面钢模，定尺加工，竖楞采用[10，间距50 cm。横楞采用2[22，间距100 cm。拉杆系用Ⅳ级精轧螺纹钢筋，每根横楞采用2根拉杆，后锚拉杆锚固于上一梁段前排拉杆预留出的拉杆孔上，抵抗混凝土浇注过程的前推力，确保模板与上一段混凝土的接缝紧密，保证外观质量。前排拉杆布于梁端后20 cm处。在每个节段上只有1排拉杆，这样既外观美观，又加快了施工进度。

2.4 行走系统

采用主桁及模板系统同时前移。行走时只需2台千斤顶即可完成挂篮的前移。实际施工时，挂篮前移一段只需3～4 h即可完成。

3 挂篮试载

为检验挂篮主桁的实际承载力和可靠性，并获得弹性变形参数，消除非弹性变形，为箱梁施工提供数据，同时检验挂篮的加工质量，对大桥的三角形挂篮采用反力架法进行荷载试验。3.1 加载步骤

分5级加载、2级卸载。加载分级模拟如下：底板混凝土浇注完成；腹板混凝土浇注一半；腹板全部浇完；顶板浇注完成；设计荷载；超载20%；至设计荷载50%；完全卸载。

加载采用2个标定好的60 t千斤顶，分别置于2个安装好腹板的反力架前端，一起施加试载荷载。

3.2 测量内容与方法

3.2.1 变形测试

测点共4个，分别在主桁前横梁上游、下游吊点，上游、下游后锚点。将实测原始记录数值平均后（4套挂篮挠度，去除非弹性变形）回归，得出荷载与挂篮挠度的线形关系为

4套挂篮试载完成后的非弹性变形为11.5 mm（即试压完卸载后未恢复的变形，其中有1 mm为挂篮后锚的非弹性变形）。

以上数据为钢筋绑扎前及挂篮模板拉杆、后锚杆未紧固前测得的数据，指导施工时应乘以系数折算为钢筋绑扎完成及拉杆、后锚杆紧固后的挂篮弹变，折算系数只能凭经验选择。

3.2.2 应力测试

4 施工中实测挂篮变形及数据分析

根据施工实测得到三角形挂篮的变形量，并将其与理论计算的结果进行对比，对比结果如图4所示。从图中可看出，随着梁高降低，拉杆数量减少，实测与理论回归越来越接近。可见系数k′为小于1的数，且随着梁高的加大而减小。

5 结 语

主桁前纵梁离桥面较低，空间较小，对施工作业有影响。三角形挂篮行走后锚小车采用了下压式，需要的轨道较短且对轨道的要求较低，只需满足前支点行走即可。实测变形比理论计算值小，主要原因是模板钢筋等锚固后能承担部分荷载。本桥的挂篮设计与荷载试验成果对同类桥梁施工具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 张万军.三角形挂篮的设计与施工[J].科技情报开发与经济，2012（18）：149151.

[2] 周 敏.GL改进型三角形挂篮结构设计探析[J].石家庄铁道大学学报：自然科学版，2012，25（3）：5256.

[3] 姜保权.谈三角形挂篮设计验算与应用[J].工程建设与设计，2013（1）：144148.

[4] 潘建平.悬臂施工用钢桁架三角形挂篮设计与应用[J].中国建筑金属结构，2013（8）：910，17.

[5] 蒯行成，王雅妮，刘伟纲，等. 三角形挂篮结构设计计算[J].公路工程，2011（1）：4144，69.

[6] 王连彬，宋 均.后支点三角形挂篮预压施工技术[J].中国新技术新产品，2011（9）：8283.

[7] 李亚军.三角形挂篮在跨唐津高速公路悬臂现浇箱梁施工中的结构计算[J].四川建材，2011（3）：187194.

[8] 李睿林.三角形挂篮在高架桥悬臂箱梁施工中的结构计算[J].青海交通科技，2011（3）：3338.

[9] 黄 芳.自锚式三角形挂篮的荷载验算[J].建筑施工，2012（5）：498500.

[责任编辑：杜卫华]endprint