浅谈某公路桥梁三角挂篮的设计与改造应用
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【摘要】本文结合工程实例介绍了某公路桥梁悬臂施工三角挂篮的设计与改造应用，并提出了一些挂篮改造应用的建议，以供相关工程技术人员借鉴参考。
【关键词】悬臂施工；三角挂篮；设计；改造应用
【 abstract 】 this paper combining the engineering case, this paper presents some highway bridge cantilever construction triangle of hanging basket design and modification application, and puts forward some Suggestions of hanging basket modification application, for relevant reference for the engineering and technical personnel.
【 key words 】 cantilever construction; The triangle hanging basket; Design; Modification application
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
本文依托重庆武水高速公路土坎乌江特大桥施工项目，设计并制造了某三角挂篮。该挂篮除了满足依托工程主梁悬臂施工外，在设计阶段已经充分考虑后期要改造运用于其它类似桥梁，最终达到良好经济效益。目前该挂篮先后在四座特大桥主桥箱梁悬臂施工中成功运用，实践证明该挂篮主体构造改造使用成本低、体系操作简便、安全稳定可靠。为了更好的、安全地使用该挂篮，有必要对该挂篮进行深入的总结、分析与改进。
一、某三角挂篮的方案的选定与设计
（一）土坎乌江大桥工程概况
重庆武水高速公路上的土坎乌江特大桥：主桥跨径（110m＋200 m＋110 m）的预应力混凝土连续刚构桥，单箱单室截面，桥面顶板宽12.0m，箱底宽6.0m。采用悬臂挂篮现浇施工方法，最大悬浇节段重量为274T。
（二）挂篮方案的选定
在设计土坎乌江大桥挂篮形式时，需要挂篮具有结构简单，受力明确，承载力大，使用方便且性价比高等特点，综合土坎乌江大桥箱梁最大块重、节段高度高、桥面纵坡、工期等方面的因素，决定采用三角斜拉式挂篮，行走方式和平衡形式选用滑动式和自锚式。
（三）挂篮的设计参数
该型三角挂篮采用容许应力法设计验算，并按有关规定考虑容许应力提高系数。挂篮计算依据及取值如下：
1.挂篮体系自重标准值根据挂篮设计图纸确定。
2.新浇筑混凝土自重；混凝土超载系数取1.05。
3.浇筑混凝土时的动力系数1.2；挂篮走行时的冲击系数取1.3。
4.人群及施工机具荷载取2.0Kpa。
5.抗倾覆稳定系数取2。
6.前后下横梁及外模刚度取L/400，内模取L/250。
7.荷载组合：
（1）混凝土重×1.05×1.2 + 挂篮 + 人群机具（强度、稳定）
（2）混凝土重×1.05+ 挂篮（刚度）
（四）设计计算过程
挂篮设计采用 MIDAS软件进行计算，按空间整体及平面分别进行了建模，根据不同工况及挂篮计算依据取值进行计算，找出在各工况下各部件的最不利受力，作为设计控制值，计算结果表明，挂篮各部件应力值及主体变形均小于规范允许值，均能满足《公路桥涵施工技术规范》要求。整体计算模型如图1：
图1整体计算模型
二、该型三角挂篮构造介绍及技术指标
该型挂篮主要由三角主体承重系统、锚固系统、悬吊系统、模板系统、行走系统组成。标准挂篮总体构造见图2(尺寸单位㎝)：：
1／2Ⅱ - Ⅱ 1／2Ⅰ-Ⅰ
图2 挂篮总体构造图
（一）挂篮承重系统
挂篮受力主体是锚固在已浇箱梁上的悬臂支撑体系，为两片三角钢带斜拉式主梁，通过立柱间万能杆件横联、前后上横梁连接在一起，下横梁和底模纵梁及吊带组成底篮，直接承受悬浇梁段的施工重量，形成稳定受力体系。
每片三角钢带斜拉式主梁由主纵梁、立柱和斜拉钢带组成，材质均为16Mn。主梁和立柱均为钢板组焊的箱型结构，断面尺寸为40×64cm，斜拉钢带截面为2.4×25cm。
横梁分前后上下横梁，共4根。前上横梁采用2I45b型钢组合梁，布置于三角钢带斜拉式主梁上前端。后上横梁采用2I28b型钢组合梁与钢带组成桁架体系，布置于主纵梁上，紧靠立柱前。前下横梁为40×45cm组合梁，通过4组吊带锚于前上横梁上。后下横梁均为45×50cm组合梁，通过中间两组吊杆锚于已浇梁段底板上，两侧各2组吊带分别锚于己浇梁段翼板和后上横梁上。前后下横梁的组合钢箱A3材质钢板。底模纵梁在腹板处为2组2×45工字钢组合梁，底板处为7组2×32槽钢组合梁，翼缘板为2组2×32槽钢组合梁。
（二）挂篮锚固系统
锚固系统分混凝土浇筑工况时锚固与行走工况时的锚固。挂篮共设4组锚固梁装置，每组处设2道φ60mm40Cr材质锚杆，通过已浇梁段预留孔进行锚固。锚固梁与主纵梁接触处安装四氟板，顶推挂篮主体时主纵梁与锚固梁可相对滑移并保持反压，行走工况时锚固装置交替变位转换，挂篮行走到位后4组锚固装置用千斤顶反压定位。
（三）挂篮悬吊系统
挂篮悬吊系统主要由20×2cm16Mn材质钢吊带和吊杆组成，用以悬吊模板平台，将其荷载传给挂篮主体及已浇箱梁上。底模平台前端由4根钢吊带分别锚固于前上横梁；底模平台后锚杆采用2根φ90mm40Cr材质吊杆锚固于已浇梁段底板上，另有4根钢吊带锚固于后上横梁和已浇筑梁段翼板上。
为适应节段高度变化，钢带分成多段组合，最上一节采用φ7040Cr材质螺杆，以便于千斤顶对立模标高进行微调。
（四）挂篮模板系统
模板系统分底模系统，外侧模、内模与堵头模系统。底模和外侧模均采用新制钢模，外侧模采用型钢焊接成桁架，作为模板支撑体系，内模为组合钢模，均采用型钢背枋，与外模拉杆固定。外侧模随节段高度变小，逐段拆除下部模板。
底模置于前后下横梁上的11组槽钢组合梁上，纵梁与前后下横梁销接，以适应箱梁底板的线行变化。
（五）挂篮行走系统
三角形挂篮主梁前后均设计为船形拖子，在拖子正下沿主梁方向布置型钢滑道，拖子与滑道间搁φ8cm钢滚筒。三角形主梁后端的锚固梁系反压装置，反压装置与主梁间设的四氟板减少了滑动摩擦，降低了挂篮行走的牵引力。
挂篮行走采用两台70T千斤顶顶推，由于节段长度较长，一次不能前移到位，反压装置需行走路途中倒换，直至挂篮行到下一节平面浇筑位置。行走时，型钢滑道前段设置限位板，挂篮主体后端用钢丝绳反拉，保证行走的安全。
挂篮主体及外侧模体系一次行走到位锚固后，才进行内模系统行走。内模系统通过两组滑梁前端挂于三角主体前上横梁上，滑梁后端挂于已浇箱梁上，当主体行走时，滑梁随主体前移到位，完成节段箱梁钢筋及管道施工后，内模系统可沿滑梁移动到位并固定。