菱形挂篮设计与预压施工技术

菱形挂篮设计与预压施工技术

方国良

中铁七局集团第二工程有限公司 吉林

摘要：随着社会的铁路、公路工程建设的快速发展，桥梁建设更加偏向于大跨度、高难度。因此挂篮施工的连续梁、连续钢构梁应用也愈加广泛。本文结合新建敦化至白河铁路五道白河特大桥3*（80+80m）T构梁挂篮施工现场技术及经验，从菱形挂篮设计、预压施工、几个方面介绍了菱形挂篮。

关键词：菱形挂篮设计注意事项；滑移支座；悬吊系统；挂篮预压

1：工程概况

（80+80）mT构梁，梁全长161.5m。中支点处梁高9.8m，边跨19.25m等高段，截面中心处梁高5.2m。截面采用单箱单室、变截面直腹板形式。箱梁顶宽12.2m，底宽6.8m。顶板厚度0.5～0.75～1.0m，按折线变化。底板厚由0.5m按二次抛物线变化至根部2.2m。0#块高9.8m、长12m，悬浇节段长3.0～3.5～4～4.7m。根据方案对比设计采用菱形挂篮施工悬臂浇筑节段。挂篮主要由主桁架系统、锚固系统、滑道系统、吊带系统、模板系统五大系统组成。设计挂篮长度6m、高5.14m，轨道采用1.5m长短节拼装，轨道锚固、后锚锚固采用Ф32mm精轧螺纹钢。吊带系统采用δ25*180mm钢板、Ф32mm精轧螺纹钢结合。

2：菱形挂篮设计应注意事项

菱形挂篮具有设计较轻便、施工空间大、行走方便快捷等优点，所以在现代桥梁施工中用于比较频繁。同时挂篮也是整个悬臂浇筑阶段模板、钢筋、混凝土等一系列施工的支点和作业平台。所以在挂篮设计时应考虑挂篮行走、锚固、模板施工时的便捷、根据该工程的挂篮使用情况现对挂篮以下几个方面进行总结及建议。

2.1滑移支座

滑移支座分为前后两个，后滑移支座下部安装反扣轮固定。有些挂篮未设计反扣轮，在滑移支座下部设置反扣钢板固定悬挂于轨道上。对于滑移支座有人称之为“前后划船”不同的区域有不同的称呼，但顾名思义主要作用是菱形架与轨道连接起行走作用，在挂篮行走时起到至关重要的作用。在挂篮滑移过程中主要的锚固点在轨道上，通常采用精轧螺纹钢。根据《桥梁工程安全技术规范》要求挂篮所有精轧钢必须全部安装双螺母且安装完成双螺母后必须保证螺纹钢外漏长度不少于3P。但现场好多后滑移支座在挂篮滑行过程中高度不足，导致现场未按照要求安装双螺母或者安装完成双螺母后外漏长度不足。每个精轧螺文钢螺母高7cm、下垫钢板厚度2-3cm、外漏长度按照5cm、则后滑移支座在滑移前行中距离轨道顶面的高度最好大于22cm。设计时应适当增加相应高度（建议27-30cm），便于现场操作。该设计因素完全可以避免在挂篮行走过程中施工人员前后不断交替更化锚固位置、其次可以增加挂篮行走过程中的安全系数避免检查触碰安全红线并且便于现场施工。

滑移前支座主要承载挂篮前移时穿心千斤顶安装受力牵引作用。该部位分在挂篮前移过程中注意两点，其一为穿心千斤顶平行于前移精轧螺纹钢，这样可以避免前移受力构件—精轧螺纹钢轴向受力、不受剪应力。其二前移过程中注意轨道街长部位是否存在错台、明显弯折。施工时可以在轨道顶面涂刷黄油减小摩檫力。由于施工使用的穿心千斤顶截面尺寸大小不一致，所以建议挂篮前滑移支座加肋板设计时应考虑现场使用的穿心千斤顶截面尺寸防止由于千斤顶口径过大现场通过垫垫片来保证千斤顶安装到位，致使千斤顶在油缸伸缩过程中失稳。其次前滑移支座下部与轨道顶面接触的前后端部在挂篮设计时部分设计单位设计为下垫圆弧形钢板过渡、部分设计单位考虑的钢板过渡角度太小，从而在挂篮行走时增加摩擦阻力甚至轨道存在错台部位，直接卡槽导致无法安全前移。建议在挂篮设计时直接将下部钢板设置成30°向上仰角。可避免以上安全隐患的发生。

2.2滑移轨道

现阶段为方便现场施工、挂篮行走轨道基本采用单节长度1至2m长度拼装后通过螺栓连接，为方便轨道锚固基本采用双拼工字钢加工。螺栓设置在侧面或者轨道内部，但设置在轨道内部的螺栓因操作空间受限直接导致螺栓无法完全紧固，影响施工安全。一般工地施工采用两个活动扳手进行紧固或者卸除、但操作空间狭小无法保证轨道连接紧固从而直径影响挂篮走形过程中的安全质量。部分施工现场采用快速扳手进行施工，但同样面临操作空间和螺杆长度的限制。为施工造成很大的不便，也存在安全隐患。而采用侧面连接螺栓具有一定的前提条件即工字钢型号较大，连接螺栓加强钢板及螺栓安装后不影响挂篮后滑移支座滚轮转动。连接螺栓设置在侧面、则需增加工字钢型号和两工字钢间距，且挂篮行走过程中连接部位容易向上撬动变形。但该措施同样需要增加两工字钢连接加肋板的厚度和数量，同样影响操作方便性。好多施工现场采用反复切割焊接的方式加固。对于该问题本人还没有一个好的设计来保证安全的情况下避免以上问题的发生。望各位前辈、仁者给予指导。

2.3悬吊系统

现阶段挂篮设计基本采用钢板吊带和精轧螺纹钢结合的方式进行。钢板吊带具有刚度大、变形小、安全系数高等优点。但大跨度桥梁挂篮设计时往往将后下横梁悬吊系统设置成钢板吊带（包括内箱悬吊系统）该部分若设计成钢板吊带，在挂篮前移时需要人工配合将钢板吊带拆除移动至下一个节段锚固点，大大的增加施工难度。且由于大跨度桥梁截面梁高较大，为保证钢板吊带能顺利拆除移动，吊装设备自然高度也需增加、加之钢板吊带在梁体预埋孔洞较大与梁体钢筋必然发生冲突。所以建议大跨度挂篮施工的桥梁后下横梁悬吊系统最好采用吊杆结构、必要时可增加吊杆精轧螺纹钢直径和强度等级尽可能避免使用钢板吊带系统。

3：挂篮预压

3.1 挂篮预压

挂篮预压是挂篮拼装完成后必须进行的施工内容、根据规范和设计要求对挂篮最大施工总荷载1.2倍安全系数进行预压，对于主墩相对较低的挂篮现场一般采用堆载预压，但堆载预压存在一定的安全风险也增加了施工困难程度，采用堆载预压时堆载物体积最少能达到最大节段体积的2/3以上，导致堆载物堆载高度较大，布置方式不正确极易导致垮塌。且吊装堆载物需跨过挂篮前上横梁，施工难度较大。且堆载预压按照分级加载、卸载、观测等工序，施工工期基本在5天左右。根据该桥施工经验，在悬臂浇筑梁0#块施工时可在箱梁腹板两侧预埋预埋件（型钢、钢板）在挂篮预压时焊接成反力架并利用反力架和千斤顶进行分级预压。该施工方法具备两大优点，第一：施工安全，预压过程中无需吊装作业避免了交叉作业且预压过程中施工人员可处在安全区域进行操作。第二：采用反力架和千斤顶预压的方式可在2天内完成挂篮预压，大大节约工期。反力架设计有多种形式，但值得注意的是在设计时应考虑腹板预应力管道的位置。避免预埋件与腹板预应力体系发生冲突，增加施工难度。

4：结束语

综上所述对于挂篮的设计必须经过专业的研讨和认真的分析，方可优化设计方案方便现场施工，同时在施工过程中也要提前做好合理的规划，从而保证现场施工的安全和便利。

参考文献

[1]李建锋.高墩菱形挂篮施工反力架预压施工技术应用U445.466.1674-1900（2019）29-0083-01

[2] 卓海金１.胡文学１.段跃华２. 菱形挂篮与三角斜拉式挂篮施工应用对比分析U445.1673-4874（2019）11-0069）