双向8车道斜拉桥主梁前支点挂篮悬浇施工工法

双向8车道斜拉桥主梁前支点挂篮悬浇施工工法

L前言

预应力混凝土斜拉桥主梁多采用挂篮悬浇施工工艺，挂篮结构形式多样，其中前支点挂篮以

其承载能力高、自重轻、安全可靠等优点，广泛应用于混凝土斜拉桥主梁悬浇施工。但前支点挂

篮施工工艺复杂，特别是随着目前桥梁跨径不断增大、桥面宽度不断变宽、主梁节段不断变重，

在施工中存在许多技术难题亟需解决，如前支点挂篮提升安装复杂、主梁施工线形控制困难、合

龙段施工工期长等。

为解决目前前支点挂篮施工中存在的上述技术难题，中交四航局第一工程有限公司依托佛山

市顺德区海华大桥工程丰桥旅工实例，创新研出了一种适用干双向8车道桥而施工的超宽前支点

挂篮，成功解决了前支点行篮提升安装工艺复杂、主梁施工线形控制困难、合龙段施工工期长等

难题，经总结提炼形成了本工法。

依托本工法开发的“一种用于挂篮提升的一体式锚固装置”、“一种C型主塔作业平台装置.”两项

专利技术获国家实用新型专利。本工法已成功应用于佛山市顺德区海华大桥工程和佛山市南海区

沥桂大桥工程，取得了良好的经济和社会效益，具有广聒的推广应用前景。

2•工法特点

2.1简化了挂篮提升安装工艺，提高了效率。挂篮提升安装采用液压千斤顶、钢绞线、工具

夹片、工具锚板、固定台座等预应力施工设备组成的一体式锚固装置，同时减少了大型起重设备

的投入，施工工艺简单高效、安全可靠、成本低。

2.2采用挂篮悬臂+三角托架组合平台进行主梁合龙段施工，不用前移挂篮就可进行合龙段

施工，同时避免了合龙段另设模板支架的问题，保障了工期，降低了成本

2.3主梁施工线形更为合理正确。采取索力和线形双控法，主梁悬臂施工期间以线形控制为

主，合龙后调索阶段以索力控制为主，同时综合考虑索力控制、温度变化对主梁施工线形的影响，

确保了主梁合理正确的施工线形。

2.4适用于超宽、超重桥面施工。以斜拉索为前支点，将后支点挂篮的悬臂受力状态转变为

简支受力状态，挂篮主梁采用变截面箱形断面，在受力较大的部位增设加劲板，结构的主要构件

采用高强度钢材，有效提高了挂篮的横向刚度，减小了挂篮结构的弯矩和挠度，有效提高了挂篮

的承载能力。

3.适用范围

本工法适用于预应力混凝土斜拉桥主梁悬浇施工。

4.工艺原理

前支点挂篮由承载系统、张拉机构、行走系统、顶升机构、锚固系统、模板系统、操作平台

6个部分组成。通过挂篮前端的张拉机构与斜拉索连接组成前支点，尾部的锚固系统与己浇梁段

锚固，利用挂篮作为主梁施工的承载平台，施工荷载先传遂至挂篮，然后通过斜拉索传递至主塔，

再传递至承台和基础，使主塔与已浇梁段共同承担施工荷栽，有效改善了主梁和挂篮的受力状态，

从而大大提高了挂篮的承载能力：整个施工工艺均采用液玉油缸驱动，具有简单高效、安全可靠、

成本低等优点。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

主梁标准梁段采用超宽前支点挂篮悬浇施工，其中主跨块和边跨块为双悬臂

对称浇筑施工，主跨13#-25#块为单悬臂施工，全桥设置主跨合龙段和边跨合龙段共两个合龙段，

施工工艺流程如下图所示。

图5.1/挂篮悬浇施工二艺流程

2

5.2操作要点

超宽前支点挂篮施工主要操作要点为：挂篮设计、挂篮加工、挂篮安装、挂篮预压试验、挂

篮悬浇施工、斜拉索调索。

5.2.1挂篮设计

（1）挂篮总体结构

超宽前支点挂篮主要由承载系统、张拉机构、行走系统、顶升机构、锚固系统、模板系统、

操作平台等组成。

①承载系统：主纵梁、次纵梁、前横梁、中横梁、后横梁、腹杆、挂钩；

②张拉系统：接长装置、张拉分配梁、千斤顶和锁定装置：

④行走系统：推进机构、滑移轨道：

⑤顶升机构；

⑥锚固系统：主纵梁错杆组、次纵梁前锚杆组、次纵梁后锚杆组；

⑦模板系统：底模、侧模、横梁模板、顶板模板、内箱支架等。

⑧操作平台：斜拉索施工平台、主纵梁平台、次纵梁平台、前横梁平台、预应力施工平台。

图5.2・1超宽前支点挂篮结构示意图

（2）挂篮主要设计参数

①适用梁段长度：6m,挂篮自重不得大于待浇筑梁段自重的50%：

②标准梁段宽度42m以内；

③节段最大重量：500（：

④适用土梁截面形式：单箱截面、双边箱截面、双土肋截面等；

⑤桥面纵坡：5%以内；

⑥施工工效：平均12天/节段以内。

（3）挂篮结构计算

根据挂篮结构的特点，运用ANSYS软件对挂篮结构进行仿真计算，主体结构采用beam188梁

单元模拟，桁架结构中仅受轴力杆件采用Iink8单元模拟，斜拉索、锚固系统及顶升机构等单向

受力构件采用linklO单元漠拟。模型各部分装配采用共节点固结，节点耦合及接触分析等方式

模拟，挂篮ANSYS有限元模型如图5.2-2所示。

3

根据仿真计算结果可知，挂篮最大应力出现在后腹行与主纵梁连接位置，G_=222.4MPa<[a]

=257MPa：挂篮最大变形出现在前横梁，£lllilK=31mm<L/500=71.6mm；挂篮抗倾覆稳定系数K=2.54>

[K]=2;则挂篮强度、刚度和抗倾覆稳定性均满足要求。

图5.2・2挂篮有限元模型

5.2.2挂篮加工

挂篮由专业厂家生产，各构件严格按照设计图纸要求下料加工，依据图纸设计等级要求对焊

缝进行探伤检测，加工后在工厂进行试拼装，确保加工质量和精度，检验合格后按拼装顺序分批

次运输至施工现场进行拼装。

5.2.3挂篮安装

（1）将试拼装后的挂篮分块运输至施工现场进行整体拼装。

（2）采用预应力施工的千斤顶和钢绞线将挂篮整体横向牵引滑移至（）#块桥底进行提升安装。

(3)采用预应力施工的千斤顶和钢绞线整体竖向提升挂篮，安装于0#块预定位置。

昵15.24瓠选

250例奸族二

-----------\

UI、

图5.2-3挂篮提升一体式锚固装置

4

图5.2Y挂篮安装现场施工照片

5.2.4挂篮预压试验

(1)为消除挂篮的非弹性变形，同时也是对挂篮的承载能力、设计参数指标和安全稳定性

进行一次全面的检验，并观测挂篮各主要构件在预压状态下的下变形值，为主梁悬浇施工立模预

拱度的设置提供依据。

(2)挂篮采用静载堆载试验，预压荷载布置与浇筑混凝土时一致，预压采用专用预压水袋，

预压荷载取最重梁段自重的1.2倍，用水泵抽取河水进行加载，分50%、75%、100%、120%四级

加载和卸载，各级工况下兴用高精度水准仪进行观测，加载至120%工况时必须稳压24h后，待观

测数据稳定后才能进行卸载，记录全程观测数据。

5.2.5挂篮悬浇施工

超宽前支点挂篮悬浇施工主要包括移篮、调篮，斜拉索安装及一张，模板安装，钢筋绑扎，

预应力管道安装，索导管定位安装，预埋件安装，混凝土浇筑，斜拉索二张、混凝土养护、等强，

预应力施工，索力转换、斜拉索三张等。

(1)移篮、调篮

①在上一梁段斜拉索三张完成后，准备挂篮下放、前移。

②检查滑移轨道的平整度、线形及锚固情况。

③挂篮下放期间，每组吊点必须做到同步并且顶升机构油缸伸出速率必须与挂篮下放速率•

致，防止挂篮出现倾覆，下放到位后竖起行走反滚轮。

⑷前移之前在滑移轨道每隔10cm做一次标记，保证各点同步前移，前移过程中若发现推进

油缸压力表指针数据异常应立即停止前移，查明原因；前移过程中测量员必须时刻监测挂篮的前

移线形，发现挂篮走偏需立即纠偏；整个前移过程中必须由专人统一指挥。

⑤当挂篮前移就位后，伸出顶升机构油缸贴紧梁底，安装锚固系统，然后放倒行走反滚轮，

准备提升；提升时锚固系统各组吊点必须同步、协调一致。

⑥调整挂篮底模，通过改变顶升机构油缸伸出量对挂篮底模标高进行调整，直至底模标高与

监控指令一致；挂篮调整完成后，对每组锚杆组进行预紧，预紧力必须与设计值一致；所有锚杆

组预紧后重新复测挂篮底模，若底模标高出现异常需重新调整直至底模标高与监控指令一致；底

模标高调整期间.应考虑温度变化对施工线形的影响，尽量选择在上午6点至10点进行。

5

(2)斜拉索安装及一张

挂篮调整完毕后即可安装斜拉索，斜拉索通过张拉接长装置与挂篮主纵梁弧形首临时锚固，

对斜拉索进行一张，一张在梁端张拉，一张采用线形和索力双控，但主要以线形控制为主，整个

施工流程必须根据监控指令施工。

(3)模板、钢筋、预应力管道、索导管、预埋件等安装施工

①整体施工分三个区域施工，顺序为：先施工边箱底板及斜底板，然后施工腹板及横梁，最

后施工顶板。

②模板、钢筋、预应力管道、索导管、预埋件等严格按照施工图纸要求加工和安装，施工质

量控制要求必须满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)相关条文要求。

(4)混凝土浇筑

①混凝土浇筑必须边跨和主跨同步进行，边跨采用天泵输送入模，主跨采用车载泵输送至桥

面再采用布料机输送入模。

②混凝土浇筑前先用高压水枪彻底冲洗模板、清理完杂物，特别是焊条头、焊渣、钢筋头、

绑扎丝等金属物必须清理干净，避免拆模后底板出现锈迹，混凝土浇筑前观测天气情况，必要时

备足防雨布，做好防雨措施。

③先浇筑底板、腹板、横梁、最后浇筑顶板，由两端向中间浇筑；根据不同部位以及钢筋、

预应力管道的位置选用30型、50型插入式振捣器振捣，振捣器插点尽可能均匀排列，采用“行列

式”的次序移动，每次移动的距离不得超过振捣棒的作用》径，插点距离模板的距离不应大于

15cm,也不宜紧靠模板，振捣器要“快插慢拔”：混凝土分层厚度控制在30cm左右，浇筑下一层

时振捣器需插入下一层混凝土5cm,保证两层混凝土可靠连接；每一振捣点要控制好振捣时间，

严禁过振、漏振，每一处的振捣时间以20〜30s为宜，以混凝土表面不再显著下沉、不再出现气

泡、表面泛出砂浆为准。

④主梁必须一次浇筑成型但由于主梁梁高较高应分层浇筑，第一层对称浇筑边箱底板及横梁

底板浇筑至底板倒角顶面，第二层对称浇筑边箱腹板、横梁至腹板倒角底面，第三层对称浇筑顶

板、小纵梁。

⑤浇筑期间对预应力管道做好防护，出现破损情况立即修补并疏通管道及时修补；浇筑期间

应派专人检杳模板、支架、挂篮的变形情况，发现异常情况立即停止浇筑、上报。

⑥施工前应对砂石料、水泥、矿粉、外加剂等原材料进行检测，混凝土拌制必须严格按照已

审批的配合比进行。

⑦拆模后对混凝土表面涨模、错台等现象及时打磨装修，对蜂窝、麻面等及时修补，确保混

凝土施工质量满足要求。

(5)斜拉索二张

当混凝土浇筑至•半时，对斜拉索进行二张，二张采用线形和索力双控，但同样是以线形控

制为主，全程必须根据监控指令施工。

(6)混凝土养护

混凝土初凝后立即对混凝土表面覆盖土工布，并洒水养护以土工布保持湿润为宜，养护时间

不少于7天，主梁风嘴实心位置混凝十.需预埋冷却水管，浇筑后及时通入冷却水。

(7)预应力施工

6

①当混凝土强度达到设计强度的90%且龄期达到7天后，对预应力钢束进行张拉，张拉采用

张拉力、伸长量双控，张拉前对张拉设备进行标定，组织操作人员进行岗前培训。

②钢绞线张拉完48小时内对预应力管道进行压浆，整个施工工序应符合现行《公路桥涵施

工技术规范》（JTG/TF5O-2O11）要求。

（8）索力转换

预应力施工完成后，拆除斜拉索与挂篮主纵梁弧形首之间的接长装置，将索力由挂篮端转换

至施工浇梁段，实现索力转换。

（9）斜拉索三张

索力转换完成后，按监控指令要求对斜拉索进行三张，三张采用线形和索力双控，但同样也

是以线形控制为主。

5.2.6合龙段施工

全桥共有两次合龙段施工，第一次为边跨合龙段施工，第二次为主跨合龙段施工。

（1）加工合龙段三角托架，加强挂篮前横梁平台，准备合龙段施工材料、设备；

（2）重新将悬臂端斜拉索接长装置与挂篮主纵梁弧形首临时锚固，并张拉至原一张索力，

确保合龙段模板与悬臂端、现浇段紧密贴合，防止混凝土出现错台：

（3）根据监控指令要求加载合龙段悬臂端配重水袋，分级加我并同步观测悬臂端标高变化：

（4）安装合龙段模板、钢筋、预应力管道、预埋件等：

（5）连续观测悬臂端标高变化情况，寻找温度变化等因素对悬臂端标高的影响规律，寻找

最佳合龙锁定时间：

（6）合龙口锁定，待合龙段标高观测数据与监控指令一致时，焊接合龙段劲性骨架：

（7）浇筑合龙段混凝土，并同步卸我悬臂端压重水袋；

（8）混凝土养护，待强度达到设计强度的90%且龄期达到7天后，施工合龙段预应力。

5.2.7斜拉索调索

全桥合龙后，对全桥线形和索力进行通测，为保证成桥线形和索力满足设计及规范要求，需

根据通测结果对部分斜拉索进行二次调索。调索期间主要以索力控制为主，全程必须根据监控指

令施工。

53劳动力组织

以单塔斜拉桥施工为例，共投入2套超宽前支点挂篮，施工人员组织情况见表5.3-1c

表5.3・1施工人员组织情况表（单塔施工）

序号工种类别人数工作内容

1管理人员1现场组织管理、协调

2技术员2现场技术指导、质量控制

3安全员1现场安全管理

4测量工程师2放样测量

5实验员2材料送检、质量管理

6起重工4负责门吊、汽车吊起吊作业

7泵车司机2负责车载泵、天泵操作

8货车司机1负责现场材料转运

7

9机修工1现场机械设备维修

10电工1现场施工用电

负责挂篮操作、钢筋安装、模板安装、预应力

11作业工人55

施工、斜拉索施工等

合计（人）72

6.材料与设备

6.1主要施工材料

主要材料使用情况如卜.表。

表6.1・1主要施工材料表（单塔施工）

序号材料名称主要技术指标

1钢筋HRB400

2混凝土C55

3钢绞线高强度低松弛

4塑料波纹管符合现行《公路桥涵施工技术规范》要求

5锚具、夹片符合现行《预应力筋用锚具、夹具、和连接器应用技术规程》要求

6斜拉索符合现行《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术要求》要求

7工字钢156工字钢和10#槽钢、材质Q235B

8钢板8=10mm/8=20mm^材质Q235B

9预压水袋单个容量80m。

10木模板符合现行《公路桥涵施工技术规范》要求

11钢模板符合现行《公路桥涵施工技术规范》要求

6.2主要机具设备

本工法施工投入的主要机械设备如表6.2“所示。

表6.2/主要机械设备使用表（单塔施工）

序

LAJ名称规格型号数量用途叁注

1前支挂篮2501/套2套主梁悬臂施工

25t用于材料吊装、

2汽车吊25t、35t各1台

35t用于斜拉索安装

3车载泵SYM5151THBE-1台主跨混凝土浇筑

11O2OC-8

4天泵SY5310THB401台边跨混凝土浇筑

5布料机臂长20m1台主跨混凝土布料

6平板车12m1辆材料转运

7门式起重机5t1台钢筋加工厂材料吊运

8压浆机UB32台预应力管道压浆

9液压千斤顶150（、250t、400t、500t28台移篮、调篮、挂篮锚固、150t顶12台、

8

预应力张拉200t顶4台、

2501顶4台、

400t顶4台、

500t项4台；

挂篮操作与预

应力张拉共用

5001顶4台、

10液压千斤顶500t>HOOt8台斜拉索张拉

UOOt顶4台

挂篮施工、预应力张

11高压油泵YBZ-8028台共用

拉、斜拉索张拉

12空压机9.6m,/min2台混凝土凿毛

13柴油发电机350kW1台备用电源

14卷扬机lOt8台斜拉索安装

15电焊机/10台钢材焊接

16割枪/4套型钢、钢板下料

17振捣棒B30、B5010台混凝土振捣

7.质量控制

7.1质量控制标准

主梁施工的质量应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-20I1）第17.3节相关要求,

具体参见表7.1-1。

项目规定值或允许偏差

混凝土强度（MPa）在合格标准内

L<100m10

轴线偏差（mm）

L>100mL/i0000,且不大于30

符合设计和施工控制要求；未要求时，纵向

塔顶偏位（mm）

不大于30,横向不大于20

斜拉索索力（kN）符合设计和施工质量控制要求

局度+5,-10

顶宽±30

断面尺寸（mm）

底宽±20

底厚+10,-0

L<100m±20

梁锚固点高程（mm）

L>100m+L/5000

锚具轴线与孔位轴线偏位（mm）5

表7.1-1主梁施工质量控制标准

7.2质量保证措施

（1）严格贯彻落实《质量管理体系要求》（GB/T190012016）,建立健仝各项质量管理制

9

度。

（2）坚持设计文件、号纸分级会审和技术交底制度。

（3）制定切实可行的质量检查程序，使每个施工环节均处于受控状态，每个过程都有施工

质量检查记录，做到施工全过程可追溯。

（4）按照施工组织设计文件及专项施工方案编制《超宽前支点挂篮施工作业指导书》，并

组织所有施工人员进行岗前培训，经考核合格后方可进行现场管理及施工，施工期间严格按照作

业指导书及相关施工规范的质量控制标准执行。

（5）针对现场施工难点和关键工序，组织技术人员开展QC小组活动，寻找施工质量通病，

制定质量通病防治措施，提高质量管理意识，提高主梁施工质量。

8.安全措施

8.1严格执行《中华人民共和国安全生产法》、《建发工程安全生产管理条例》、《公路工

程施工安全技术规范》等现行相关法律、法规、规范的条文要求，贯彻“安全第一、预防为主、

综合治理”的方针。

8.2建立健全安全生产责任制和安全保障体系，成立安全生产领导机构和三防机构，配备专

职安全员，加强职工及民工安全教育，切实做好施工安全技术交底工作。

8.3分解施工作业活动，排查施工风险源，依据风险分析结果和风险等级制定相应的安全保

障措施。

（1）跨越河堤道路安全措施

①封闭挂篮底部及四周，防止物体掉落伤人。

②主梁悬浇施工期间跨越河堤道路时，对河堤道路进行临时封闭，禁止车辆、人员通行，引

导车辆从附近道路绕行。如车辆绕行存在较大困难时，在原有道路前后新建临时道路，待施工完

跨河堤道路梁段后,恢里原有河堤道路交通c

（2）跨越河道施工安全措施

①主跨跨越陈村水道，大型船舶往来频繁，在主梁施工期间，受陈村水道预留航道高度影响，

稍有不慎，可能发生超高船舶与挂篮相撞事故，项目部通过安装防撞高度预警系统，对施工期间

往来船舶进行全自动监控和预警。

②封闭挂篮所有临边孔洞，防止落物及高空抛物。

③施工期间，对于气割作业、电焊作业，必须在有效距离内设置灭火器，严禁焊渣掉落。

（3）高处作业、临边作业安全措施

主梁悬浇每施工一节段时，立即采用定制的标准护栏封闭悬臂端临边防护。高处作业、临边

作业必须佩戴安全防护用品，定期组织施工作业人员进行高处作业演练、临边作业演练、落水演

练。

（4）特种设备安全措施

①特种设备安拆前必须编制专项方案，并由有资质的单位按审批的方案进行安拆。

②所有特种设备的操作人员必须持证上岗，并由专人统一负责管理、统一指挥，施工期间遇

恶劣天气严禁施工。

③起重设备的钢丝绳、吊具、安全装置等，必须性能良好，并经常检查，发现钢丝绳断丝超

10

标、吊具变形严重的必须立即更换。

④起重吊装作业范围内必须设立警戒标志，闲杂人员禁止进入，严禁起重物下站人,

（5）挂篮施工安全措施

①严禁夜间进行挂篮移篮、调篮作业，如遇六级以上大风、暴雨等恶劣天气禁止进行挂篮施

工作业。

②挂篮前移前，先检查挂篮主体结构是否完整可靠满足挂篮前移条件，挂前移过程中应分工

明确、各司其职，统一指挥、规范指令，所有操作人员之间应保持通讯畅通。

③挂篮所有锚杆组的吊杆采用PVC管包裹防护，防止电焊损伤，施工过程中必须派专人对吊

杆进行检查。

④如遇台风天气，要注意检查挂篮的稳定性，检查锚固系统吊杆是否松动及挂篮主要受力构

件是否有异常变形等，防止大风对挂篮安全造成不利影响。

⑤挂篮施工现场应有明显的安全警示标志，挂篮安拆、移篮、调篮、斜拉索安装、混凝土浇

筑时地面应设围栏和警戒标志，并派专人值守，严禁无关人员靠近。

⑥技术员、安全员、施工员应定期对挂篮各构件进行检杳、维修、保养。

9.环保措施

9.1严格遵守《环境保护法》、《水土保持法》等相关法律条文规定，贯彻“预防为主、保

护优先、防治结合、强化管理'’的方针，坚持“谁污染谁治理，谁破坏谁恢复”的原则，做到预防

污染、持续改进，环境保护与工程建设同步进行。

9.2项目部内部定期进行安全文明施工检查，并会同监理、业主、及当地行政部门对施工现

场进行安全文明施工检查。

9.3加大环保教育与宣传力度，增强施工人员的环保意识。

9.4对施工场地进行合理布局，对施工现场进行围闭管理，树立明显的标识牌、瞥示标志，

场内材料堆放分类有序。

9.5对液压油、废机油、施工与生活污水、水泥浆等进行统一管理，按照相关规定制度进行

处理.：定期对现场废弃的材料进行收集、处理；施工现场、生活区合理设置污水收集管沟、池，

然后运输或排放到指定区域，严禁直接排放到附近河道或市政管网。

9.6硬化施工便道，定时对便道进行洒水降尘，施工场地内车辆出入必须经过洗车槽。

9.7压浆及混凝土浇筑期间，挂篮周围应该设置适当的防护，防止水泥浆溢出污染周力道路、

建筑物、植被等。

10.效益分析

10.1挂篮安装工艺效益分析.挂篮提升、安装所用的千斤顶、钢绞线、夹具、油泵等均可

用于主梁悬臂施工，可节约液压千斤顶20台，钢绞线61,效益分析见表10-1。

10.2线形控制工艺效益分析。采取索力与线形双控法，主梁悬臂施工期间已线形控制为主，

合龙后以索力控制为主，确保了主梁施工的线形和索力满足要求，最显著的效果就是减少了斜拉

索二次调索工作量，可缩短全桥工期10天，现场作业工人共计55人，共计节约人工10x55=550工

日，25t汽车吊10台班，效益分析见表10-1。

II

10.3合龙段施工工艺效益分析。在前横梁增设三角托架直接利用前支点挂篮施工合龙段的

方法，可缩短合龙段施工工期12天，并节约合龙段支架材料约321及25t汽车吊12台班，现场作业

工人共计55人，全桥2个合龙段，共计节约人工12x55x2=1320工日，节约支架材料64t,25t汽车吊

12台班,效益分析见表10“。

表10/效益分析表（单塔施工）

予:弓项目名称数量单价（元）费用（元）小计（万元）

1挂篮安装工艺

1.1液压千斤顶20台8000160000

21.7

1.2钢绞线6t950057000

2线形控制工艺

2.1人工费550IB220121000

14.6

2.225t汽车吊10台班250025000

3合龙段施工工艺

3.1人工费1320IH220290400

3.2支架材料64t480030720062.76

3.325t汽车吊12台班250030000

合计（万元）99.06

通过本工法的成功应用，为后续同类型桥梁的设计、施工提供有力的技术保障。随着日前桥

梁跨径越来越大、桥面越来越宽，本工法的应用前景将越来越广泛，必将带来巨大的经济效益和

社会效益。

11.应用实例

11.1工程实例1：海华大桥工程

佛山市顺德区海华大桥工程主桥为单塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置形式为

（56+94+180）m,结构体系为塔梁固结体系，辅助墩、过渡墩顶设纵向、双向活动支座。生塔采

用，，H”型主塔，塔高105.5ir：主梁采用双边箱断面形式，梁宽38m,梁高3.5m,混凝土强度为

C55,主梁共划分42个梁段，分索塔区梁段，37个悬浇奥段，主跨、边跨支架现浇段，主、边

跨合龙段。斜拉索采用1670MPa的■平行钢丝成品索（带双层PE护套），单侧索面设置26对斜

拉索，拉索间距除边跨现浇段斜拉索间距为4.0m外，其余斜拉索间距与主梁横梁间距对应，均

为6m。

其中主梁37个悬浇梁段采用双向8车道斜拉桥主梁前支点挂篮悬浇施工工法，从2017年7月

开始施工，2019年6月结文。本工法在海华大桥的应用，大大降低了工程造价，加快了施工进度，

成功解决了大跨径混凝土斜拉桥主梁悬浇施工线形控制和索力控制难题，保证了工程质量，做

到了安全、质量零事故，项目得到了业主、设计、监理、监控等单位的一致好评。

11.2工程实例2：沥桂大桥工程

佛山市南海区沥桂大桥工程主桥为单塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置形式为

（120+160）m,塔梁固结体系，主梁采用单箱三室截面，梁宽42m,梁高3m,单个悬浇梁段长6m,

桥面设2%横坡，混凝土强度为C55,主梁共划分39个梁段，分索塔区梁段，34个悬浇梁段，主

12

跨、边跨现浇段，边跨、中跨合龙段。斜拉索采用纸=1860MPa强度的无粘结钢绞线斜拉索，单

侧索面设置24对，全桥共96根斜拉索。

主梁悬浇梁段采用双向8车道斜拉桥主梁前支点挂篮悬浇施工工法，从2017年7月开始施工,

2019年II月结束。项目克服了42m超宽桥面施工的线形控制难题，受到了业主、设计、监理、

监控等单位的一致好评。

13

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支

八占、、

挂

篮

计

算

书

目录

1.设计概述..................................................1

1.1工程概述...............................................................1

1.2设计依据..............................................................2

1.3设计概要..............................................................2

2.计算边界条件..............................................3

2.1有限元模型的建立......................................................3

2.1.1模型的简化....................................................................3

2.1.2模型的约束...................................................................4

2.2计算荷载..............................................................4

2.3材料特性..............................................................5

3.主体结构计算..............................................6

3.1计算工况...............................................................6

3.2各工况计算分析........................................................7

3.2.1工况1计算分析...............................................................7

3.2.2工况2计算分析...............................................................9

3.2.3工况3计算分析.............................................................11

3.2.4工况4计算分析..............................................................14

3.2.5工况5计算分析..............................................................16

3.2.6工况6计算分析..............................................................19

3.2.7工况7计算分析..............................................................21

3.2.8工况8计算分析..............................................................24

3.2.9工况9计算分析..............................................................26

3.2.10工况10计算分析............................................................28

3.3主要结构电算结果.................................................................30

3.4挂篮稳定性计算..................................................................31

3.5结论..............................................................................32

I

1.设计概述

1.1工程概述

海华大桥主桥为(56+94+180)m单塔双索面预应力混凝土斜拉桥。主梁采用双

边箱断面，主梁中心高3.5m,桥面板厚0.28m,桥面板设2%的双向横坡。风嘴部分

宽为0.25m。边箱箱底板宽4.0m,三角部分宽7.0m,主梁标准段长度为6.0m,标准

段底板厚为0.35m,腹板厚为0.4m,三角部分顶板、底板厚为0.28m。

为改善桥面板的受力，主梁桥面板设两个小纵梁，梁高1.0m,宽度为0.3m,纵

梁与桥面板相交处设0.2x0.2m的倒角。

全桥共划分了42个梁段，分索塔区梁段，标准梁段，主跨、边跨支架现浇段，主、

边跨合拢段。索塔区梁段共1个，梁段长35.0m,标准梁段共30个，梁段长6.0m,主

跨底板加厚梁段7个，梁段长42m,主跨支架现浇段1个，梁段长10.21m,边跨支

架现浇段1个，梁段长58.21m,主、边跨合拢段2个,长度均为2.0m。

每对斜拉索与主梁相交处均设置横梁，全桥横梁共7种类型。横梁在桥梁中心线

处高3.5m,拉索处横梁厚度有1.2m、().50m和().35m三种，端部无索区2.5m范围设

置端横梁，全桥横梁均采用预应力混凝土结构。

主梁采用前支点挂篮现浇施工，边跨密索区、端横梁采用支架现浇施工。根据施

工方法和斜拉索在主梁上的间距及梁段划分，主梁悬浇节段长为6m,索塔处设35m

长的0号块，在支架或托架上浇筑。

每侧索面布置52根索，全桥共104根索。斜拉索索距除边跨现浇段部分斜拉索间

距为4.0m外，其余斜拉索间距与横梁间距对应，均为6m。斜拉索采用q)7平行钢丝成

品索(带双层PE护套)。根据索力不同分别采用PES7-121、PES7-15KPES7-187、

PES7-241.PES7-265、PES7-313六种规格。

标准梁段截面如图1.1所示

图L1主梁截面示意图

第I页

1.2设计依据

令《海华大桥工程两阶段施工图设计》

。《海华大桥前支点挂篮施工设计图》

<《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

。《钢结构工程施工质量验收规范》(GB5()25-2()01)

。《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》OGJ82-91)

◊《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

<《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)

。《〈公路桥涵施工技术规范,实施手册》

令《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)

令《通用门式起重机》(GB/T14406-2011)

令《机械设计手册》(成大先编，第五版，化学工业出版社)

令《钢结构设计手册》(第三版，中国建筑工业出版社)

令《钢结构连接接点设计手册》(第二版，中国建筑工业出版社)

1.3设计概要

本挂篮为大型牵索挂篮，由武汉四环线汉江特大桥主梁施工挂篮改造而来，设计

承载碎重量50()吨。牵索挂篮是上部结构预应力碎主梁悬浇施工的主要设备，根据主

梁结构设计的施工方案，6m标准节段采用牵索挂篮施工，其余节段采用现浇支架施

工。标准节段施工二次调整中间索力，此二次调整中间索力不包括斜拉索转换到主梁

的调整，斜拉索转换到主梁的调整由监控单位提供。

第2页

2.计算边界条件

挂篮整体结构为一弹性支承空间刚架，通过简化构件计算，确定构件截面尺寸及

性质，拼接成整体结构并运用ANSYS软件进行有限元分析计算和优化设计。

2.1有限元模型的建立

根据本挂篮结构的特点，采用ANSYS软件对结构强度进行计算分析，主要结构

bcaml88梁单元仿真模拟，桁架结构中仅受轴力杆件采用link8单元模拟，斜拉索、锚

固系统及顶升机构等单向受力构件采用linklO单元模拟。模型各部分装配采用共节点

固结，节点耦合及接触分析等方式模拟。

在ANSYS中建模完成后的挂篮结构如图2.1所示:

图2.1挂篮有限元模型

2.1.1模型的简化

有限元分析建模中，通常必须对实体作一些合理的简化。在建模过程中，作了以

下假设与简化:

第3页

1、工作平台、内外模板结构等没有在有限元模型中进行体现，而是将它们视为分

布质量加载到各节点、单元上；

2、箱梁之间的焊缝及螺栓连接，在有限元建模口用单元共节点模拟，其截面参数

由其单元截面参数代替，销轴连接采用节点耦合或连接单元方式模拟；

3、斜拉索与挂篮之间的张拉连接简化为梁单元与杆单元的直接连接，斜拉索预张

力通过设置单元预应变模拟；

4、挂篮行走装置和剪力键装置等在结构计算中忽略，挂篮的约束加在精轧螺纹钢

和主纵梁上；

5、挂篮所受荷载按箱梁截面及模板等在各箱梁的分布状况简化为均布荷载加载在

各节点上。

2.1.2模型的约束

ANSYS中的DOFconstraint将对挂篮的自由度进行约束，在结构分析过程中，作

为位移和边界条件出现。珪篮模型约束定义如表2.1。

表2.1挂篮模型的约束

工况约束位约束

斜拉索塔上锚点UX、UY、UZ

锚固点UX、UY、UZ

浇注工况剪力键UZ

顶升机构UY

中支点垫块UY

挂腿UY、UZ

行走工况横梁中心UX

行走反滚轮UY

2.2计算荷载

③碎荷载：根据《公路桥涵施工技术规范》OTG/TF5O-2O11)第5.2.6条，砂荷载取

26kN/m3,经计算，()2#节段和25#节段碎重量分别为480t和486t。

®模板荷载：根据模板方案可知，模板自重423kN；

©人群及施工荷载：根据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2014)4.1.2,人群

及施工荷载取1.5kN/m2；

③风荷载：根据根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)笫7.1节，风压与风速

第4页

的关系为w=\R/1600,工作状态最大风强度为六级风，风速v=13.6m/s,

Wk=0.216kN/nt2,非工作状态基本风速v=32.6m/s,Wk=J.238kN/ni2o

2.3材料特性

挂篮材料属性列表见2.2。

表2.2挂篮材料属性

抗拉、抗压和抗剪许用承压许用杨氏弹性

序泊松质量'密度

材料抗弯许用应力应力m应力［々d］模量E

号比"p(kg/m3)

［o］(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)

1Q2351751012452.06x1伊0.37850

t<16mm2571483602.06x1050.37850

2Q345

t>16-40mm2431403402.06x1伊0.37850

d<100mm

42CrMo4852809002.06x1050.37850

1

调质处理

d>100mm4102368002.06x105037850

根据《起重机设计规范》GB/T3811-2008中5.3.2.3条对焊缝许用应力的规定，焊

缝承受纵向拉伸、压缩时，许用应力不应超过焊缝的纵向拉、压许用应力［m］,承受

剪切时不应超过焊缝的剪切许用应力［0］。根据焊接条件、焊接方法和焊缝质量分级，

焊缝许用应力［6］、㈤见表2.3。

表2.3焊缝许用应力

焊缝形式纵向拉、压许用应力［Oh］剪切许用应力［Th］

B级[oj/l.414

对接焊缝质量分级D鬻

0.8[o]0.8[o]/1.414

角焊缝自动焊、手工焊—[o]/1.414

注：

1、焊健质量分级按GB,T19418的规定。

2、表中［可为母材的荒木许用应力，见表2.2。

3、施工条件较差的焊缝或受横向荷载的焊缝，表中焊缝许用应力宜适当降低。

第5页

3.主体结构计算

3.1计算工况

表3.1挂篮主要计算工况