连续梁挂篮行走装置的研发与应用

尹岽惟

(中铁十八局集团北京工程有限公司,北京 100162)

挂篮主桁架推进系统是挂篮施工中的重要部分。传统的连续梁挂篮施工设备没有对挂篮推进采用专用设施，且缺失限位装置，这也是在施工中造成卡机和主桁架扭曲的重要原因，往往会发生挂篮倾倒、脱落等安全事故。研制一种桥梁悬臂浇筑挂篮的行走装置，不仅对施工设备性能进行改进，而且能提高施工现场的工作效率，降低施工成本[1]，是非常符合现场需要的。

现浇连续梁所用挂篮见图1所示。

图1 双向悬臂梁挂篮现场图

1 传统桥梁挂篮推进存在的问题

1.1 投入人力机械多

过去桥梁挂篮推进是依靠人力拉拽倒链反向牵引的方式来完成，需要配备10组人员和10台牵引力在10 t以上的倒链，这既需要10组人员之间相互配合、听从指挥、统一号令，也需要人工和设备的协调配合才能完成[2]。

1.2 挂篮成本提高

由于倒链牵引的反向作用力大，为保证挂篮主桁架的结构稳定，势必对其结构进行加大、加厚、加固，以保证其结构不会因受力而受到影响，这样会提高挂篮成本，同时桥体负重增大，这些都会影响到施工质量和施工成本[3]。

1.3 无法确保挂篮稳定性

人工牵引挂篮主桁架向前推进中各组的工作效率不一样，人员个体情况不同，无法确保主桁架推进的同步性和挂篮的稳定性，不确定因素影响较大。由于主桁架推进的同步性和挂篮的稳定性不能较好保证，随时都可能出现卡机、主桁架扭曲变形的情况，主桁架结构一旦变形就会影响挂篮的稳定和整个挂篮的位移，问题严重时就会造成挂篮报废[4]。

为了解决上述问题，借助于推进稳定、均匀、安全、平稳的油缸千斤顶，研发出挂篮主桁架推进装置，对挂篮推进限位，助力挂篮主桁架顺利施工。

2 新型挂篮行走装置工作原理

因主桥桥体结构是4箱，利用箱体的侧壁承载力强、可设置预埋拉力筋的有利条件，将10个挂篮主桁架对称分设在8个箱体的侧面箱体上。为保证挂篮推进时这10个主桁架同步对称向两边推进，需要采用新型挂篮行走装置。

挂篮新型行走装置(见图2)的主要设备包括：油压控制系统、油缸千斤顶、滑动铰座、销轴、后反力座、行走轨(见图3)。其工作原理是，通过采用油压控制系统控制油压并给油缸千斤顶提供动力，使油缸千斤顶以后反力座为支撑推动挂篮主桁架，从而推动挂篮主桁架向前行进，行进到限位点后用预埋拉筋(精轧螺纹钢)锚固挂篮主桁架，使其稳定。此时油压控制系统自动回油，人工将千斤顶和后反力座前移到下一推进点并固定，再重复上述操作，使挂篮主桁架继续向前推进，如此反复循环操作，直至挂篮主桁架前移到位[6]。

图2 行走装置现场图

图3 桥梁悬臂浇筑挂篮行走装置

3 新型挂篮行走装置的工作过程

3.1 设备安装

定制的油缸千斤顶(见图4)依照设计加工好后，将泵站系统通过液压油管连接千斤顶，如试压满足要求，再把行走轨道以及后反力座和滑动铰座通过销轴组装好，检查安装无误后再进行工作。

图4 油缸结构(单位：mm)

3.2 推动挂篮桁架主梁行走

保证挂篮主桁架及挂篮侧模板和已成梁段之间没有任何障碍和链接，滑轨和滑轨连接之间平顺正常，轨道的各个角度方向保持相同。等到已成梁段张拉结束之后放开斜吊杆，取出内外滑梁后吊杆，将滑梁后半部放在挂篮内外侧模桁架下的滚筒之上。

松开压紧器取掉限位销，将后上限位器脱离桁架主梁，然后用支撑轴替换支撑垫梁。增设后反力座，利用油缸千斤顶推动滑动铰座带动主桁架，使悬吊式挂篮的主桁架逐渐向前滑动。向前推进时应确保桥两端的吊篮主桁架同步对称地行进，控制行进速度以避免惯性冲击，并在滑轨表面涂上润滑脂以利于吊篮主桁架滑动。每次活动后都要调整主桁架的前移距离，调整方法如下：用直尺测量后反力座正面位置到滑动后反力座正面所在位置的距离，如果有误差可以使用油压控制系统单独调整未充分向前移动的主桁架。

推动主桁架以及内部和外部滑动梁的油缸千斤顶向前移动，主桁架就位后立即安装后限位器。在推进过程中必须始终确保后节点具有保险锚点，挂篮主桁架推进到位后应立即调整并固定。

3.3 推进挂篮侧模和挂篮底模

首先把支承轴全部更换为支撑垫梁后将预应力筋的连接螺母拧紧固定，之后为了定位要及时把限位销插在限位器的连接螺栓上面的限位孔中。对于拆除下限位器和后下吊杆，先要穿上后上吊杆并紧固螺栓，需要利用10 t倒链把挂篮底模、侧模固定挂篮外模滑梁上。对下限装置拆卸前要求灌注混凝土梁，与挂篮下横梁通过倒链进行有效连接。

3.4 定位吊篮底、侧模，前移内模

首先把底板吊起,对外侧斜吊杆和后吊杆进行施工。将挂篮模板调整到标准高度后进行固定施工。底模标高用斜吊杆进行精调，直至到达设计标高并予以及时固定。绑好底板和腹板钢筋，对钢棒、钢绞线进行安装。吊杆连接主梁和上横梁，将内模落在内滑梁上，并确保就位。内斜杆安装好后，调整模具标高，然后绑紧钢筋，对预应力钢绞线及管道进行架设。对挂篮模板的标准高度进行测量，每一项数据检查准确之后可以进行这一区域混凝土的浇筑。砼要进行养护，经过7 d后用回弹仪检测砼强度，待砼强度达到100%后方可进行张拉、压浆和封锚工作。完成上述工作后方可进行挂篮的前移工作，下一梁段施工可重复以上工序步骤。

4 安全性测算及施工注意事项

为确保施工安全，模架每根支柱的下端设有负z向限制，不会因荷载、风载以及生产制造和安装时产生的误差而导致模架整体倾覆。挂篮桁架始终要有固定的装置保证在灌注混凝土或者挂篮推进的过程中架体稳定，在推进的过程中要确保走行保险锚梁与主桁架滑轨、后锚梁与预埋精轧螺纹钢的安全连接，以及后吊轮承吊在主桁架滑轨上，滑轨则是利用预埋精轧螺纹钢固定在桥体之上(具体结构见图5)。

4.1 挂篮抗倾覆安全系数测算

假如按照规范说明和固定挂篮来操作，发生倾覆的几率很小。挂篮倾覆的可能主要是向前倾覆，就是在推进过程中发生摇摆前倾的情况；如果没有施工人员进行违规操作，那么挂篮倾覆的发生多是由于后吊轮轴或销破裂折断。

图5 挂篮桁架和滑轨示意图

测算挂篮抗倾覆安全系数：挂篮重量114 t，底模冲击系数1.1，后吊轮能承受吊力极限值为94 kN，后吊轮12只销轴每支销轴平均承受力为7.8 kN，偏载为9.4 kN(偏载系数1.2)。销轴的极限弯矩为9.4 kN×0.039 m=0.366 6 kN·m；许用应力410 MPa；∅45 mm，变截面模量8.941 6×10-6m3，采用材料为40Cr。σ=0.366 6×10-3kN·m/8.941 6×10-6m3=41 MPa<[σ]=410 MPa，符合规范。即安全系数是10，能够确保安全。

4.2 安全注意事项

因挂篮主桁架推进行走作业属于高空作业，因此要注意以下安全事项：

(1)遇到恶劣天气，要做好防风、防雨、设备固定等准备工作，对用电安全逐一进行检查，停止高空作业，待气象条件达到施工作业规定时方可施工。

(2)高空作业应有可靠的安全防护设施，在入口处设置安全警示牌，作业人员必须按规定佩戴防护用品。高空作业时，严禁将几根安全带挂在同一个物体上或几个人使用一根安全绳。临边作业要设置防护围栏并完全闭合。

(3)起重设备要有专人指挥起重吊装工作，要坚持十不吊原则，严禁非专业人员操作。

(4)对挂篮各部位及行走装置设备进行逐一检查和记录，对专用设备要定期检查和定期维护保养，特别是轴销等关键性设备或零部件，一定要加大巡查力度，不能有丝毫疏忽，该更换的设备或零部件一定要及时更换，及时排除隐患，不得带病作业，以免发生重大安全事故。

5 结束语

该装置利用油缸千斤顶推进挂篮主桁架，只需一名操作手控制油压控制系统，每个桁架仅需2名工人进行配合，以往完成一次推进工作需要近百人的配合、需耗时10 h，现在采用了挂篮主桁架推进行走装置仅需20名工人配合、2 h就能将挂篮主桁架前移到位。此挂篮主桁架推进行走装置利用油缸千斤顶作业省时省力，不仅安全稳定的实现挂篮主桁架的推进，又大大节省了人工和时间，从而节省了劳动力成本，既提高了工作效率，又为企业增加了效益。