步履行走式三角形轻型挂篮设计与应用

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摘要：本文结合重庆南川花天河大桥在建工程实例，针对该连续刚构桥悬臂浇筑过程中所采用的步履行走式三角形挂篮这一创新实用性结构，从构造、技术特点等方面进行详细介绍，总结出其相应优点，为今后采用类似施工结构积累经验。

关键词：连续刚构；悬臂浇筑；步履行走式；三角形挂篮

0引言

挂篮是大跨径桥梁悬臂浇筑施工中的重要结构之一，其施工特点在于无须搭设落地支架，也无须采用大型的起重、吊装设备。按照主要承重结构形式的不同，挂篮可分为斜拉式挂篮，梁式挂篮及桁架式挂篮。其中桁架式挂篮又分为菱形挂篮和三角形挂篮，因其构造简单，结构受力明确而受到了广泛应用。

传统的桁架式挂篮，其行走移动多采用在主桁前后支点下方铺设行走轨道的方式进行，整个过程操作繁琐，耗时较长。本文结合花天河大桥工程实例，对步履行走式三角挂篮的设计与应用进行介绍，总结出其相对应的优点，为将来采用同类结构积累经验。

1工程概况

花天河大桥为大跨度预应力混凝土刚构桥，其跨径布设为85m+148m+85m，该桥左右幅桥分幅设置，两幅桥间距0.5米，单幅桥桥面总宽12米，桥面行车道宽11米，两侧各设0.5米宽的防撞护栏。箱梁跨中梁高3.3米，墩顶根部梁高9.20米，单“T”箱梁梁高从中跨跨中至箱梁根部，箱高以1.75次抛物线变化。结合有利施工、缩短悬臂浇注周期、降低施工钢材数量的原则考虑，主梁悬臂浇注梁段长度共划分为4.0米、4.7米两种节段。

2挂篮的结构设计

2.1 主要技术参数

1、箱梁C55#砼的容重取值为26kN/m3，块段悬浇时考虑1.05的涨模系数；

2、施工人员、机具及材料堆放荷载：1.5kN/m2；

3、振捣对水平模板产生的荷载：2.0kN/ m2；

4、模板荷载：内模及定模板按0.5kN/m2计，外模板按2kN/ m2计，翼缘板模板按0.9kN/ m2计，底模按1kN/ m2计；

5、悬臂浇筑4.0m梁段中1#节段重量最大，为224.8t；4.7m梁段中7#节段重量最大，为186.0t。

6、主要材料的设计控制值采用《钢结构设计规范》

① Q235钢轴向应力为140MPa，弯曲应力145MPa，剪应力85MPa，节点孔壁承压应力为210MPa；

② Q345钢的轴向应力为200MPa，弯曲应力210MPa，剪应力125MPa；

③ 精轧螺纹粗钢筋选用标准强度为785MPa，直径为Φ32mm。

2.2 结构形式

挂篮主要结构为：承重系统、模板系统、悬吊、锚固系统、行走系统。

1、承重系统

承重系统由主纵梁、前上横梁、底纵梁、底前、后横梁组成。

主纵梁及前上横梁：由双拼I56b型钢加工而成；

底纵梁：底模纵梁由14根I45b型钢组合组成；

底前、后横梁：底前、后横梁由双拼I40b型钢加工而成；

2、模板系统

模板系统主要由底模、内外侧模板，内外支架组成，其重量均按经验值分别加载。

3、悬吊、锚固系统

悬吊、锚固系统由底模平台钢吊带、前后吊杆组成。

① 底模平台钢吊带：由200×24的Q345型钢组成；

② 前、后锚杆：由Φ32精轧螺纹钢组成；

2.3 主要构件受力分析

根据箱梁截面的变化特征和块段长度的划分规律，挂篮控制计算主要分为2个工况进行，工况一为施工1#块，此工况梁段高度最大、混凝土重量最大。工况二为施工7#块，此工况梁段长度最大、混凝土重量较大。采用有限元软件Midas/civil 2012建立挂篮三维模型。

挂篮加载模拟方式如下：

（1）箱梁翼缘板砼重量传递至外模板，故两者重量加载到外滑梁上。

（2）箱梁顶板砼重量传递至内模支架、内模板，故三者重量加载到内滑梁上。

（3）箱梁底板底篮平台重量分别由底板处的底纵梁承担，根据实际节段长度以梯形荷载计入。

（4）腹板砼由腹板下的底纵梁承担，根据实际节段长度以梯形荷载计入。

根据挂篮计算结果，挂篮变形最大值发生在7#节段。最大竖向下挠为23.17mm，发生在前下横梁中部。前上横梁最大竖向挠度18.73mm

两工况下主要受力构件应力值如下所示。

以主桁进行稳定性验算分析，1#节段工况下抗倾覆系数为2.43，7#节段工况下抗倾覆系数为2.31，满足设计规范要求。

3挂篮的行走

1. 该挂篮的行走系统主要包括挂篮主纵梁（2I56）、行走中支轮、行走后反力轮、桥面下滑梁小车、液压千斤顶动力系统。挂篮利用主纵梁（2I56）替代常规挂篮轨道（一般采用2I36或2I40）步履纵行，采用中支轮流动支撑，纵行安全可靠，桥面荷载合理；

2. 行走反力轮系统通过下一梁段主纵梁后锚固预留孔锚固与已浇梁段顶面。行走反力轮反扣于挂篮主纵梁2I56B“工”形钢翼缘板上.桥面下滑梁小车通过已浇梁段预留孔固定，内外滑梁工钢上翼缘悬挂于小车轮轴上，在主纵梁及前上横梁的带动下通过与行走小车轮轴的相对运动，实现箱梁内外模板及底模全断面整体移动。

3.在箱梁纵坡情况下，应通过前中支轮及后反挂轮调整高度，使主纵梁调平后始终进行纵向同高程水平行走作业。

4.在箱梁弧线情况下，应通过反挂轮后锚预埋孔偏位预埋，通过“摆尾”来实现桥型的弧线线性。

4结语

步履行走式三角形挂篮在花天河大桥的施工中得到了很好的应用，整体效果令人满意。该结构去掉了传统轨行式挂篮的工字型行走轨道及轨道锚固，这样就减少了构件，简化了结构，并降低了制造成本及使用人工费用；与此同时，挂篮行走过程时操作方便、省力，大大缩短了施工工期，值得推广使用。

参考文献

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