斜腹板悬浇箱梁挂篮设计与应用

颜得胜

（保利长大工程有限公司）

1 工程概况

紫金桥重建工程属于河源市源城区乡道Y009线跨东江段，东接紫金侧河源江东开发区省道S242线，西接河源市区市政公路，为河源市跨越东江的主要道路。

主桥3～7#墩上部构造采用C55预应力混凝土变截面连续箱梁，三向预应力结构，纵向按全预应力体系控制。箱梁采用单箱单室截面，左右两幅单独布置，间距50cm，每幅顶宽13.25m，底宽4.997～6.368m，两侧翼缘宽均为3m。每幅桥面设单向2%的横坡。

箱梁梁高及底板厚度均按照2次抛物线变化，梁高3.79～2.5m渐变，箱梁腹板厚度50～80cm，底板厚度30～55.4cm，顶板厚28cm。

2 项目施工的难点及对应措施

河源市紫金桥重建工程为应急抢险工程，工期紧，同时为兼顾桥梁美观，将预应力现浇箱梁设计为斜腹板。以往的施工方法中，每施工完成一个节段均需要现场将模板改成下一个节段的宽度，存在以下问题：

⑴每施工一个节段均需要现场调整尺寸，高空作业安全风险高。且需要现场改模板，效率低下，影响施工进度；

⑵现场切割焊接质量差，导致箱梁接缝外观质量差，同时底模的安装固定麻烦；

⑶由于底模变宽，需将底板增加纵梁，增加了挂篮自重和材料。

本项目挂篮设计结合以往施工经验，主要进行了以下方面的优化设计：

⑴外模采用侧模包底模的方案；

⑵底模采用中央标准模板+外侧异形模板的方式，外侧异形模板提前在场内加工好，运输到现场，每施工一个节段拆除原有异形模板，更换下一节段异形模板，采用这种方式组合的底模外观质量可靠；

⑶外侧异形模板设置为活动模板，不需要和底模内部连接，在梁段安装连接螺栓即可，提高了施工进度；

⑷通过调整底篮的外侧纵梁，确保外侧异形模板位于底篮纵梁上方，减少了纵梁的数量。

3 挂篮设计

主梁悬臂浇筑3～9#节段采用菱形挂篮施工，单个节段长度为4m，最大混凝土体积为54.4m3，施工时采用全断面一次性浇注，菱形挂篮按照180t-4m进行设计。挂篮主要由上承重系统、下承重系统、上行走系统、下行走系统、模板、梯子及工作平台组成[1]，菱形挂篮总体布置图如图1所示。

3.1 上承重系统

上承重系统主要由2片菱形主桁架（含拉杆、压杆及节点板）、后横联、中横梁、前上横梁、前吊带顶升系统及上后锚系统等组成。

菱形桁架由拉杆、压杆以及节点板等组成，单套挂篮采用2片主桁组拼而成，其中2片主桁均采用一种结构形式，2片主桁之间通过横联连接两片菱形桁架组成空间桁架。桁架各杆件受力明确，且迎风面积减小，增加了抗风力，另外桁架可操作的空间有所增大。

前吊带顶升系统统主要包括吊带、钢销、顶升千斤顶、顶升梁（扁担梁）、承压梁等。挂篮顶升系统的主要受力部件为主吊带，主吊带采用δ30mm、δ20mm厚度的Q345钢板带拼接而成；通过千斤顶调整吊带的高度，吊带顶升从而使底篮高度达到设计高度，满足箱梁线形的变化[2]。

后锚系统是整个挂篮的平衡装置，通过锚固系统锚固防止其倾覆。锚固系统包括主桁锚固系统及轨道锚固系统，主桁锚固系统由后锚反扣装置及锚压梁、锚杆等组成；轨道锚固系统由锚压梁（扁担梁）、锚杆等组成。通过轨道锚固系统将轨道固定在已浇梁段上，然后通过后锚锚固系统反扣锚固在轨道上，从而提供整个挂篮的倾覆平衡力，保证挂篮的稳定性。

3.2 下承重系统

下承重系统主要包括底篮和下后锚点[3]。底篮由前下横梁、后下横梁、腹板纵梁、底板纵梁、外模桁架、施工过道等组成。前下横梁采用双拼HN型钢（350mm×175mm×7mm×11mm），长12.7m，后下横梁采用桁架的形式，桁架高度取1.2m，节间长度取2m，桁架的劲性上弦杆采用2HN型钢（400mm×200mm），长12.7m，桁架部分长10m。底篮断面图如图2所示。

图2 底篮断面图（单位：cm）

3.3 行走系统

行走系统包括上行走系统和下行走系统，挂篮行走示意图如图3所示。

图3 挂篮行走示意图

上行走系统主要由行走轨道、行走油缸、前支点支座、反扣装置等组成。轨道由两条[28槽钢制作，在轨道移到位的情况下通过行走油缸提供行走动力，由油缸推着前支点支座在轨道上滑移，移动过程中靠后锚反扣装置提供抗倾覆力矩；轨道的移动也是靠油缸提供动力。在轨道上开有一系列销孔，当油缸走过一个行程后就通过拆装油缸顶推座移动下一个行程移到最终位置。利用液压油缸作为动力提高了移动的速度，同时减轻了劳动强度。

挂篮移机前底篮以移机导梁作为承重梁落在吊架的滚轴上，吊架作为导梁的后支点，挂篮移机时前吊带带动底篮前移。

3.4 模板系统

模板系统主要由底模、外侧模、内模及内模支架和端模组成。

底板为变截面机构，采用标准模板+外侧异形模板的组合方式，每浇筑完成一块将外侧异形模板拆除。底膜组合图如图4所示。

图4 底膜组合图（单位：cm）

外侧模采用0-2#块施工大块钢模，以利于保证混凝土外观质量。外侧模竖肋为劲性弦杆桁架支撑，通过计算采用[10a、[8a组焊的桁架，间距为750mm。整个外侧模板通过翼板桁架支撑在挂篮底篮纵梁上，模板在移机后通过调整吊带来调整外侧模的标高达到设计值。

内模板采用1.5m×0.5m小块模板，箱梁内模顶板采用桁架加工，桁架通过内导梁及吊杆支撑，由于内箱腹板存在变化，桁架设计成可调节形式。

3.5 工作通道及平台

挂篮布置3个工作通道，一个通道从桥面抵达前上横梁作业平台；一个通道从桥面抵达挂篮底篮；一个通道从底篮前端通往后端。

挂篮布置3个工作平台，一个位于前上横梁顶部，用于调底篮；一个位于底篮后横梁尾部，用于底板接缝装修；第三个位于底板后横梁顶部，用于翼板底面装修。

4 结束语

悬浇箱梁采用一对可移动的挂篮作为主要施工设备，针对不同的桥梁均需单独设计。紫金桥重建工程主桥共采用6对LXGL180t-4m型挂篮进行施工，挂篮在设计时充分利用已有的设计和施工经验，考虑悬浇箱梁施工过程中可能出现的问题，并提前采取解决方案，挂篮单个节段平均工期为10天，通过对挂篮模板的提前设计考虑，提高了斜腹板箱梁施工的进度和外观质量，取得了良好的效果，对类似项目施工具有推广和应用价值。