桥梁施工悬臂挂篮技术分析

刘 勇 （安徽省引江济淮工程有限责任公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

桥梁悬臂施工主要是指在桥梁上部的施工过程中，从桥墩顶部开始进行分段施工，利用挂篮进行就地现浇工作，并将已经制造好的结构进行逐一拼装。引江济淮工程自南往北由引江济巢、江淮沟通、江水北送段组成，其中引江济巢末端有小合分线河道输水。跨引江济巢、江淮沟通段预应力混凝土桥梁结构形式主要为变截面预应力混凝土连续箱梁（刚构），跨河主桥跨径布置为（72+120+72）m 或（75+130+75）m，桥宽8.5m、12m、27.5m、33m不等。受工期、地形限制要求，主桥施工需采用悬臂挂篮浇筑施工。本文以主桥（72+120+72）m、桥宽27.5m连续箱梁为例进行分析探讨。

1 挂篮结构计算

1.1 荷载参数

荷载参数可以选择不同悬浇施工阶段长度中的代表性模块进行计算，然后对外模、内模的自重、挂篮自重与施工荷载进行对比。荷载系数的控制方面，混凝土超载系数按照施工规范要求取值为1.05，浇筑过程中的动力系数取值为1.2[1]。

1.2 工况分析

挂篮结构计算时应考虑到混凝土的浇筑状态。当浇筑工作刚刚结束后，应考虑到混凝土初凝对结构可能产生的影响，再通过混凝土浇筑与轻微冲击的内容来确定挂篮自重与荷载。荷载计算中还需考虑到底篮、吊杆、后锚等结构的强度与稳定性，并验算在不同荷载组合下的参数值。

1.3 有限元模型规划

可以采用有限元分析软件来进行三维建模，荷载分别作用在内、外部的底篮纵梁之上，并且分析各种材料的特性，并计算杆件、挂篮挠度与不同构件的强度。按照实际的工况要求与荷载组合情况，可以对挂篮结构的尺寸进行整体规划，以满足技术要求，将挂篮的重量进一步减轻。如图1所示。

图1 有限元模型规划示意图

2 悬臂挂篮施工技术分析

2.1 挂篮拼装

挂篮拼装开始前需要做好准备工作，首先对箱梁量测腹板顶面高差进行处理，然后将挂篮水平控制在合理的范围内。此外，安装前需支腿轨道，安装后进行锚固处理[2]。在三角桁片安装完毕之后，可以使用千斤顶来对安装应力进行调整，减少非弹性变形出现的可能性。另外，可以在钢围堰上架设平台，并且在平台之上对外模系统进行安装。安装完毕后可以采用螺纹钢筋将模板进行固定，区域可以选择箱梁顶板处或挂篮前部横梁之上。在内模系统安装时，也应该先使用塔吊条状，用螺纹钢筋在同一区域进行锚固，之后再安装内侧模板。

2.2 挂篮试验

挂篮试验即加载实验，是通过测量挂篮在不同级别的静力试验荷载作用下产生的变形情况，可以了解挂篮结构在不同的工作状态下是否与期望设计的数值相符合，然后测试在不同块段荷载作用下产生的竖向位移，从而测试出在最大荷载作用下的应力情况。一般情况下加载试验可以使用堆载法进行，按照等代荷载的标准展开试验。在实际的悬臂浇筑施工环节中，挂篮应该安次区同步加载模式，然后确定在不同工况下挂篮能否保持整体的稳定性。

从观测项目的类型来看，后锚上桡值、支点沉降值、底篮前横梁吊带挠度等都是变形观测的重点项目，而在应力监测项目方面，立柱压应力、主梁压应力、后锚拉应力等成为了监测参数的重点。

2.3 挂篮安装

挂篮安装需要在预应力施加完毕之后开展。先将滑轨安装完毕之后，利用预埋竖向螺纹钢筋进行锚固，然后对主桁架部分进行吊装。主桁架在固定平台的组装工作结束后利用吊车吊装，并安装模板、横梁等。安装结束后再进行其它部件安装，重点做好安全检查工作，例如吊带孔区域、钢筋间距、吊耳间距等，一旦发现质量问题需要及时进行处理。

2.4 箱梁悬臂施工

分离式挂篮施工可以划分挂篮主梁，然后将其中一侧挂篮变为独立结构，让另一侧的挂篮主梁接长之后形成相对平衡的工作系统，然后对另外一只挂篮重新组装后依次完成不同梁段的施工。

桥机在拼装完成后开始过孔，当架桥机接近墩顶时，需要将铺设好盖梁的轨道横移，然后将架桥机后部顶起，检查横移轨道是否保持平衡与平行。在试车结束后进行箱梁架设。如果梁在起吊过程中，纵向倾斜与横向倾斜超过2%，则需要采取制动防滑措施，并着重针对受力部位进行观察。

在模板系统的设置方面，模板系统需要将底模、外模、内模几个不同的部分进行设置。一般情况下底模可以直接使用钢膜直铺的方式在底篮之上铺设，而外模的设置则需要考虑到模板和骨架，将滑梁前端在主桁处悬吊，后端内侧则悬吊于梁板，外侧悬吊于主桁架。在浇筑环节需要注意锚杆的设置，并在挂篮前移的过程中对外模进行调整。在安装结束后可以视箱梁的高度变化考虑将模板与骨架拆除。内模的安装在移动方法上与外模处于同一水平，尤其是腹板部分，可以采用增减钢模板的方式来实现，并采用对拉螺杆进行连接[3]。

2.5 堵头模板

堵头模板的设置过程中需要按照挠度的要求来对预拱度进行设置，并且在墩顶位置清理掉所有的杂物、砂浆与其它污物，并进行洒水处理。此外，利用砂轮对接缝处进行抛光，可以保障模板水平与竖向缝都处于稳定、不漏浆状态，并使用泡沫双面胶进行连接处理。另外，为了确保在今后的使用过程中不出现腐蚀情况，可以在使用前先对表面进行擦拭清理后，再涂刷机油或其它脱模机，然后再进行立模浇筑。

如果是首次进行底板混凝土浇筑，那么考虑到浇筑过程中的侧压流动现象，在浇筑时需要待箱梁内的底板浇筑完毕之后设置环形反压模板，然后及时地对螺栓进行固定，将螺母紧固。待第二层浇筑时，再在底板上利用支撑做好支挡工作，然后在箱内钢管支架区域进行顶板浇筑，作为顶板支撑体系。

2.6 挂篮行走

挂篮行走可以按照一定的步骤来进行。首先对锚固挂篮轨道进行加长处理，并在轨道表面放置铁皮，涂好润滑油后将底模进行拆除，当确认模板与混凝土全部脱离之后，再将内模和内模架落在降低的内滑梁区域。拆除主桁架后锚杆，让后支座能有效受力，并做好走行前的安全检查工作，从内容来看，应该集中于轨道的相对水平检查与桥轴线平行检查，判断挂篮是否有人员作业情况。桁架可以采用倒链牵引，在滑行过程中对接缝进行处理，并减少混凝土表面可能出现的锈水污染[4]。牵引完毕后再进行滑梁吊杆的安装，通过受力状态的调整来保障施工的稳定性。需要注意的一点在于，挂篮需同步对称移动，在后锚拆除前需要对联结区域进行检查，一旦发现异常，应及时调派安全员对滑移轨道的质量与安全状态进行检查，在确认合格之后才可以进行前移处理。之后，应该对挂篮部件进行质量控制，包括安全网、钢筋、绳索区域等，移动过程中也应该重点防止溜车事故的产生。

3 结语

本文针对桥梁施工过程中的悬臂挂篮技术进行了有效分析，并明确了挂篮强度与挂篮施工的具体要求。在后续引江济淮工程跨河预应力混凝土连续箱梁（刚构）建设中，针对悬臂挂篮的选型应该考虑到工程需求与挂篮本身的特点，在结构上、技术上满足操作要求，提升悬臂现浇施工的工程质量，为今后桥梁施工提供重要的技术保障措施。