变截面连续梁挂篮施工技术要点分析

卫 东

(山西路桥集团吕梁国道项目建设管理有限公司，山西 吕梁 033000)

1 工程概况

国道209线东川河大桥位于山西省吕梁市离石区，桥梁全长992 m,前右角90°,跨越G20青银高速公路,与G20高速交叉桩号为:K994+077.162(高速公路里程),对应G209一级公路里程为K49+873.088,与G307公路交叉桩号为:K729+459.7(G307公路里程)该处路面宽度为25.5 m。跨高速和G307公路结构形式为(50+90+50)m变截面连续箱梁,高速夹角121°,G307公路夹角115°。

2 挂篮施工的基本概念及施工注意事项

在大跨径预应力混凝土变截面连续梁施工中，广泛采用挂篮进行悬臂浇筑的施工技术。悬臂梁桥在浇筑时一般是采用吊篮的方法，并就地分段开展悬臂作业。该方法不用架设支架，也不需使用大型吊机，其主要的设备只有一对可移动的挂篮，对比其他的方法，具有结构简单、坚固稳定、自重轻、前移与装拆方便、能适应不同的梁高、有较好的可重复利用能力，在受力之后产生的变形较小等特点，得益于挂篮下的充足空间，可以提供更加广阔的施工作业面以及优化钢筋和模板的施工等优点。在施工时有以下注意事项。

1)挂篮的构造形式较多，其类型涵盖多种，在施工过程中要根据结构安全、制造简易、施工方便、节省材料，并结合社会经济效益兼顾等方面综合考虑选择合适的类型。

2)在挂篮施工开始前，应召集所有施工人员开展施工风险告知和安全技术交底工作，让施工人员熟知安全操作规程和风险控制要求，确保挂篮安装和拆除、走行、悬臂浇筑、预应力张拉等安全措施到位，并组织相关人员验收，认真填写验收记录表。

3)在挂篮前移前需检查吊挂系统、模板系统、走行系统、底篮系统，移动时控制位移速率不大于0.1 m/min，两侧挂篮对称同步移动，前移到位后及时后锚锚固。

4)块段悬臂施工时，需加强对滑道、锚固、吊挂、主桁节点和模板等系统的日常检测，且需注意对不平衡力矩的控制，保证施工安全。

5)在挂篮施工时，施工人员根据设计要求及挂篮施工要求埋设预埋件，并测量施工标高，确保定位准确。

6)挂篮操作中的高空作业包括安装、行走、使用以及拆除，危险系数较高，所以施工单位应提前安装操作平台、专用扶梯、防坠网、全封闭兜底等安全设施，增强施工安全性。

3 连续梁挂篮施工技术要点

3.1 挂篮选型与结构设计

近年来，施工经验的日益累积，引领施工技术的不断创新，不断向轻型化发展，且受力更合理、行走更便利。根据材料利用情况，该桥的挂篮主要是在斜拉式、菱形和三角形挂篮中进行选择。斜拉式挂篮，相较之下其受力与传力机制最合理，但需要设置限位装置，并且在其每个施工循环中需添加安装和拆卸其斜拉杆与限位装置的相应工序，施工难度也随之增加。相较之下，三角形和菱形挂篮在推移时较为简便，同时安全性也高于斜拉式挂篮；但在受力方面三角形挂篮较斜拉式和菱形挂篮稍弱，且其施工操作面比菱形挂篮狭窄。菱形挂篮虽然受力点高，且对挂篮的横向稳定性有较高要求，加工也相对麻烦，但施工操作面大，便于施工，根据工程实际情况最终选择菱形挂篮进行施工。

3.2 明确挂篮的主要参数

根据桥梁设计对挂篮各项参数的明确，需要贯穿在挂篮设计的过程中。包括梁段的重量、长度等，挂篮的自重、荷载、挠度等都需要明确。

主要技术参数如下。

1)混凝土自重GC=26.5 kN/m3。

2)钢弹性模量Es=2.06×105MPa。

3)材料强度设计值：

Q235 钢 f=2 152 N/mm2，fv=1 252 N/mm2

Q345钢，厚度或直径≤16 mm，f=310 N/mm2，fv=180 N/mm2，厚度或直径>16～35 mm，f=295 N/mm2，fv=215 N/mm2

40Cr钢小于100 mm，抗拉735 MPa，屈服540 MPa；100～300 mm，抗拉685 MPa，屈服490 MPa；300～500 mm，抗拉685 MPa，屈服440 MPa；500～800 mm，抗拉590 MPa，屈服345 MPa。

依据技术参数确定的挂篮构造。

菱形架使用双[28#普通热轧槽钢进行组焊，前横梁使用双I40工字钢进行组焊，前后托梁则均使用双I40工字钢进行组焊，中门架上下弦杆由双[12#槽钢组焊，中门架腹杆由双[8#槽钢组焊，底纵梁使用I28#工字钢，内导梁使用[32#普通热轧槽钢组焊，外导梁使用[32#普通热轧槽钢，吊带使用25×180钢板条，吊杆使用PSB830Φ32精轧螺纹钢。

3.3 控制挂篮制作

若想提高施工质量、增强施工安全性，不仅要增强挂篮的安全系数，而且要控制挂篮制作的质量。挂篮需经施工单位根据实际使用情况进行设计，并且需要第三方进行复核验算后，交付专业的钢结构生产商生产。总重量应符合相应设计要求的同时，挂篮和悬浇梁段混凝土的重量比应控制在0.3～0.5，并且以下安全系数均需要小于2：自锚系统的安全系数；施工、行走时抗倾覆的安全系数；斜拉水平限位系统的安全系数以及上水平限位。设计制作时需确保大部分构件的通用性；行走系统需采用自锚结构，并且需满足局部应力集中导致的极端工况验算；各个构件之间在尽量避免用焊接方式的同时，应在连接处采用销接或栓接的模式。在出厂前应按设计图纸试拼，并应对结构焊缝做超声波探伤检查并进行相应记录。拼装完毕后需要施工单位、监理工程师成立相关的验收小组，并对各个构件连接高强螺栓、销子、螺母、吊杆/带等组织联合验收。同时在使用挂篮前，做好对各项文件资料的研究对比，以保证篮体质量合格。

3.4 挂篮安装

当加工工作完成，就可以先进行试用拼装，之后对挂篮进行超载试验，判断其具体应用情况，消除挂篮的非弹性变形。菱形挂篮结构除了具有主桁架外，还有：行走及锚固系统、底平台系统、模板系统、吊挂系统。做好对安装先后次序的控制，应贯彻在整个安装过程中。

此外，在挂篮安装时应当在操作平台之下安装安全网和全包封兜底，避免出现物件坠落等情况，增强施工安全性。其中具体的挂篮安装顺序，主要是依照如下顺序进行。

1)轨道装置安装人员需使用放线定位确定挂篮安装的精确区域，依据放线确定的区域设置轨道支撑梁、行进轨道(依照施工图纸确认2个轨道间的总长度及中心距)。该步骤结束以后针对行进轨道实施找平处理。

2)主体桁架安装步骤在轨道的合理区域设置前支撑底座及反扣滑轮系统，并且安装临时后部支撑用来确保安装平稳。

3)安装横向联合桁架装置在相关杆件的两端预先设置纵向平衡联杆，再针对螺栓和主体桁片上的杆联合实施安装操作。装吊横向2片联合桁架结构，然后应用横向支撑结构将2片桁架连接形成一个整体。

4)挂篮系统的底篮安装步骤第一步将挂篮系统的底篮结构依照施工图组装成型；第二步应用龙门支架把挂篮挂装到指定位置，设置相关吊杆；第三步是将底部模板实施排布生成底篮。

5)前横梁结构及下横梁结构的安装长吊杆结构的安装必须防止出现底部模板高低不平整的状况，使底部模板的造型愈加美观。在进行下横梁结构安装以前先要稳固安装好吊具。在该安装过程中必须关注的技术要点是，需要首先安装短尺寸吊杆。

6)底纵梁结构安装先将底部纵梁依照施工图纸实施安装，纵梁焊接在下部横梁上。选定下横梁的间距尺寸，确保吊杆竖直方向的力传递。

7)装配底部模板应用起重设备将底部模板吊装，逐个平铺于底部纵向梁位置。

8)装配侧向模应用起重设备将侧模吊装于挂篮底部的纵向梁处，进行临时的固定。吊杆处插入导梁构件实施固定操作，调节外模高度数值。在调整高度数值过程中需要优先改变前方吊杆的高度数值，随后再调整后方吊杆的高度数值。

3.5 挂篮静载试验

完成挂篮安装工作之后，施工人员应当检查结构螺栓、杆件数量、规格，各方面都合格之后再对挂篮施行静载试验。对挂篮静载试验主要是为了检测挂篮的承载力、在梁段荷载作用之下出现的变形情况，以此确保篮体的可靠安全。挂篮与支架系统的质量可由科学合理的静载预压和观测分析中得以保障。预压过程中，应当做好对分配情况和保证系数的模拟。并且在荷载试验的过程中，对受力最不利的段落进行加载，从实际出发，通过对沙包的堆积，来进行相应的模拟。

加载时，对于各类参数，也要详细记录，如加载时间、加载吨位、加载位置等，而上一级的挂篮加载实施后，才能进行下一级的加载。期间如发现异常状况应立刻停止加载并进行综合分析，采取有效的解决措施。并且，加载需要专业的技术人员与负责人做好现场的协调工作并统一组织。最终，根据预压试验的结果判断挂篮的弹性变形情况与非弹性变形情况，并根据梁部设计标高与拱度调整挂篮标高。其中承重梁荷载分布如表1所示。

表1 承重梁荷载分布 单位：kN·m-1

3.6 挂篮移动

在完成上一节梁段浇筑工作后，当混凝土的强度达到设计要求且张拉压浆工作结束后，施工人员便可移动挂篮，从而开展下一梁段的施工。在进行挂篮移动时，也不可贸然移动，而是要遵循相应的顺序保障移动合理、模板位置明确。

4 连续梁挂篮施工技术要点控制关键

结合本文内容可以得知，实际的连续梁挂篮施工技术存在很多需要注意的技术要点内容，若要实现对这些要点内容的把握，促进施工技术的更好应用，就需要相关的技术人员做好以下控制工作。

4.1 提高人员综合素养

建筑施工的效果很大程度上受到管理人员水平的影响，因此，为了提高建筑工程技术管理的质量，首先，施工单位必须提升相关技术人员专业知识素养，促使相关人员在工作的过程中，能够具备较强的个人技术能力和专业素质，而这也就要求相关的单位，做好对人员的培养；其次，要在培训的基础上，构建相应的考核制度，通过这一制度对人员的水平和能力进行培养发展，促进考核制度的落实，加强技术管理工作的专业性，促进各工作人员都能在高专业性和高技术性条件下上岗工作；最后，企业和单位还要增强操作人员的安全意识，对于安全意识的培养除了基本的培训教育外，还可以通过各种实践的安全演练和安全预防演习来实现提升，通过这种现实的演练，不但可以加强人员的安全意识，而且可以在演习过程中查缺补漏，尽早发现并处理现存的技术安全问题，避免这些问题的进一步扩大。

4.2 完善技术管理制度

施工单位还要须完善施工技术管理制度。首先，需要施工单位对技术管理的岗位进行明确，明确其管理责任和管理义务，并做到责任的落实，做到管理责任的良好追溯；其次，还要注意对各种管理细节的总结，在管理制度的完善和制定时，要尽可能地保持内容的详实，能够对工程施工中各种技术管理细节进行覆盖，以此确保管理工作的落实；最后，要注意对应急管理制度的建立和安全生产保证体系的构建，管理部门要针对可能发生的紧急事态和工程问题设定相应的对应方案，以确保人员的生命财产安全，并尽可能最快地处理突发情况和问题。

4.3 重视安全因素管理

安全因素的重视和明确，一方面要求相关的施工建设单位，做好安全宣讲工作，如通过宣传教育、警示标语张贴、安全演习等方式，对管理人员和施工人员的安全意识进行提升；另一方面，需要相关的施工建设单位，做好安全制度和设备的设置，在施工的过程中，需要工程施工管理单位在严格的安全管理制度下有效地对施工中的安全问题进行管控，并落实相关责任，从而保障施工安全性；施工单位应保障施工人员的安全，配备包括安全带、安全帽、安全护栏等在内的全套安全设备。

5 结 语

本文以吕梁市东川河大桥大跨径预应力混凝土连续梁挂篮施工为研究对象，对借助挂篮系统构造的技术特性结合该桥梁项目的实际情况选定了挂篮系统的类型，再经过工程实际中挂篮系统的规划设计、安装、预压及行走各步骤注意事项，分析了菱形挂篮法施工作业的整体工艺流程，简述了施工作业过程中核心技术的控制，希望本文可以对于相似桥梁工程挂篮系统的施工作业提供技术参考。

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