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菱形挂篮悬臂浇筑施工技术要点及技术浅析

作者：薛伟锋

来源：《珠江水运》2018年第16期

摘 要：在大跨度桥梁工程施工中，悬臂浇筑施工是一种常用的施工技术。文章以实际工程为例，首先进行菱形挂篮荷载计算及加载试验，重点对菱形挂篮悬臂浇筑施工过程中的施工要点和施工技术进行了分析和探讨，取得了良好的施工效果，值得类似工程借鉴和参考。 关键词：菱形挂篮 悬臂浇筑 荷载计算 1.工程概况

连江大桥位于西牛镇桥头村，中心桩号为K249+55。桥位区属于剥蚀丘陵地貌。地段起伏比较大，桥梁范围中线地面高程为29.0～46.8m，桥位区跨越长江，位于西牛航运枢纽库区，距离大坝0.7km，采用连续箱梁结构，桥梁设计长度为568m，桥面净宽度为2×11.5m，桥梁施工采用菱形挂篮悬臂浇筑施工法进行施工。文章以此工程为例，对菱形挂篮悬臂浇筑施工要点进行分析和探讨。 2.菱形挂篮荷载计算

连江大桥设计为双幅，单幅宽度为12.5m，箱梁底板宽度6.75m。箱梁中心梁高从0#块的4m以2次抛物线趋势变化到跨中的2m。箱梁块段最重为2#块（100.3t，3.5m），4#（99t，4m）为悬臂最长重量。主桥箱梁从2#块起采用菱形挂篮悬臂浇筑施工，3#～5#墩采用改装挂篮。每套挂篮由两片主桁架组成，分别布置于箱梁两边腹板处，主桁架的后锚固利用预埋精轧螺纹钢来作为锚固。

根据设计图纸，挂篮自重及全部施工临时荷载重量应控制在65kN以下。荷载系数取值如下：

（1）考虑箱梁混凝土浇筑时涨模、动力等因素的超载系数取1.05； （2）浇筑混凝土时的动力系数（荷载增大系数）取1.2（验算强度）； （3）施工机具及人群荷载1.5kPa（验算模板按2.5kPa），荷载增大系数取1.4； （4）施工振捣力：水平向2kPa，侧向4kpa，荷载增大系数取1.4； （5）底模板及底篮自重按23t设计，荷载增大系数取1.2； （6）Vr=1/500，允许最大变形（包括吊带变形的总和）为20mm。

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根据挂篮受力特点，分别需要对底篮（纵梁、前后下横梁、外导梁），顶板（顶板托架、内导梁、顶板承重梁），提升系统（前长吊带、内外导梁前吊带、内导梁吊杆、后长吊带、后短吊带）、承重系统、锚固系统进行计算。

以底篮纵梁计算为例，取2#和4 #进行强度和刚度计算，2#块长3.5m，4#长4m。取高边边腹板下纵梁计算。

（1）计算得到混凝土自重和荷载：2#断面处为88.8kN/m，3#断面处为78.3kN/m； （2）计算得到人群荷载：1.89kN/m；振捣荷载（取2kPa）：2.52 kN/m；模板自重：0.81kN/m；纵梁自重：0.432kN/m；

（3）荷载：边腹板下共计3组][32b槽钢纵梁，验算单组][32b槽钢受力。计算荷载：

3.菱形挂篮加载试验

结合类似工程的施工经验以及该工程的具体情况，设计使用两片主桁对拉的方案进行加载。在进行加载前，平整好场地，对于两片主桁架对应的节点，要孔孔相对，并利用高强度螺栓锚固好。挂篮荷载利用100t穿心式千斤顶对直径为32mm的精轧钢进行顶拉，进而达到传送预压荷载的目的。对于挂篮后的节点，需使用4条精轧钢和两道锚扁担进行锚固。使用一个反压扁担和两条精轧钢对挂篮前的节点进行固定。将一个千斤顶安装到前节点支架和扁担上。千斤顶的两端和挂篮的接触面保持平整，避免出现偏心受力。通过计算，挂篮前部支点位置试压荷载大小为57t，结合标定油表的插值方程，计算出对应读数，然后逐级进行加载。 （1）采用分级加载施工。进行加载时分别按吊点可以承受最大荷载的30%、50%、80%、100%进行加载。

（2）在进行加载施工前，需在挂篮前后节点板上布设监控点，并逐级进行测量和监控。 （3）进行加载前，需安排工作人员对桁架加载过程中的稳定性和变形情况进行观测。

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（4）在施工现场对挂篮实际受力情况进行模拟，将加载17.1t作为挂篮浇筑混凝土前的初始状态，然后对挂篮加载到最大荷载值后产生的变形数据进行计算。 4.悬臂浇筑施工 4.1组装挂篮及预压操作

先在0号块吊装挂篮，先安装挂篮的桁架结构，组装挂篮的悬吊结构，在0号块下设置辅助支架，这样可以组装挂篮的下面结构即前下、后下横梁以及底纵梁。完成组装的挂篮。 完成组装挂篮工作后，进行预压，确认挂篮的牢固性，消除非弹性变形及测定挂篮在各级荷载下的变形量，压重的数量主要以悬臂施工重量最大块为标准。在底模和挂篮上受力主要部位设置观测点，测出高程。压重顺序和灌注混凝土顺序一致，及时观测下沉情况，如果压重超过总重量的110%时，立即停止压重，保持2d，期间观察和记录不间断。卸载的顺序相反，卸载后整体观察现浇支架，做好记录。研究压重所得到的数据，观察到残余变形、弹性变形，合理地改善模板。 4.2灌注挂篮悬臂

预压施工后就可以知道挂篮的变形值、现成的立模高程，合理改变挂篮高度，立模，捆绑钢筋，灌注混凝土。在施工過程中，记录好两侧灌注混凝土的数量，同步对称操作，两侧灌注混凝土之间的重量差要 4.3压浆施工

在完成张拉工作且将多余的预应力筋切割完成后，立即使用C55混凝土进行封锚，并在锚固强度达到要求以后进行管道压浆。压浆作业时要求水泥强度控制在55MPa以上，并保持压浆饱满，利用智能压浆系统对水胶比进行控制。压浆时，对梁板压浆车进行检查，保证溢流阀处于关闭状态以及梁孔两端球阀处于打开状态。当浆液从反浆管流出后即可进行压浆。 4.4对现浇段进行施工

对现浇段进行施工，因为在北面的现浇段地形属于平坦，主要借助碗扣式脚手架、工字钢横抬梁来施工。其支架设置如图1所示。 4.5对合拢段进行施工

在整座桥体利用预应力连续箱梁施工技术时，最核心的阶段就是对合拢段进行施工。当完成对边跨现浇段和7号梁段的张拉工作后，就要开始合拢段的施工工作。完善后的挂篮可作为合拢段的吊篮。将改制的挂篮残余部分当作边跨合拢段的配重，在灌注合拢段混凝土时，这挂篮残余部分不拆下，只有在张拉完钢绞线后，才可以卸下这部分的配重。完成边跨合拢段施