挂篮适用性比较改装技术总结（周仁）

1、挂篮适用性比较、改装技术总结周仁（第二架子队 技术主管）摘要：改装挂篮是连续梁施工中一项较复杂繁琐的工作，若改装的成功，能为施工单位节约不少成本，故改装挂篮也是非常普遍。这就要求改装的时候做到充分理解挂篮设计意图，非常清楚挂篮的设计尺寸及本桥梁的结构尺寸、预应力孔道布置，理清思路，一条一条的排查比较，要做到胆大心细。下面我就以狼牙沟大桥的挂篮改造为列，进行挂篮改装的技术总结。关键词：挂篮改装 设计尺寸 总结1 工程概况狼牙沟大桥(40+364+40)m连续梁横跨狼牙沟，对应的墩台编号为0#5#。设计线路等级为级，牵引类型为电力牵引，设计速度目标值为200km/h客货共线。线路情况为双线，线间距

2、5m，该联连续梁位于曲线上。(40+364+40)m连续梁梁全长273.5m，梁体采用单箱单室变高度直腹板箱形截面，主墩墩顶5m范围内梁高相同，梁高6.05m，跨中及边墩墩顶现浇段梁高3.05m，梁底曲线为1.8次抛物线，箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽6.7m，单侧悬臂长2.75m，悬臂端部厚24.8cm，悬臂根部厚65cm。箱梁腹板厚度由箱梁梁体主墩墩顶根部85cm变至跨中及边墩支点附近梁端48cm；底板在箱梁梁体主墩墩顶根部厚120cm变至跨中及边跨直线段厚40cm；顶板厚40cm，其中箱梁梁体墩顶根部加厚80cm。顶板设9030cm的倒角，底板设6030cm的倒角，箱梁在中墩及边墩墩顶设置

3、横隔墙，中墩墩顶横隔墙厚200cm。箱梁半跨中半中支点截面如下图所示。图1 箱梁截面示意图0#段长8m，中心梁高6.05m，梁底宽6.7m，加厚段处宽8.3m。1#-7#块长为23.5m+54m，梁高由5.772m渐变到3.05m。中、边跨合拢段长均为2m，梁高3.05m。边跨现浇段长7.75m，梁高3.05m。悬浇段最重块为1#块，重162t。悬臂挂篮施工最长梁段为4m。2 适用性比较 狼牙沟大桥主墩4个，需4套挂蓝。准备使用湘桂线、哈大线调入的旧挂篮改装。本桥主跨为64米，三角挂篮较适合，挂篮适用性如下表。表1 挂篮适用性对比表序号对比项目湘桂线哈大线兰新线不同点的处理1最大梁段重量(T)

4、150.8147.0162.0重新计算，判断挂篮是否适用。2最大浇筑长度(m)44.254满足使用，不需处理。3梁高变化范围(m)6.493.896.053.056.053.05满足使用，不需处理。40#块长度(m)898哈大线挂篮连体后斜拉杆减短一米。5梁体宽度(顶/底)(m)12.2/6.712/6.712.2/6.7本桥是重新定制的外模。6走行方式无平衡重走行，葫芦牵引无平衡重走行，葫芦牵引无平衡重走行，液压千斤顶牵引改装支点，增加液压千斤顶。7吊杆孔道预埋位置见附图见附图见附图应根据全桥预应力位置，结构尺寸重新布置。通过比较，应对挂篮进行改装的应有如下几点：根据本桥最大梁段重量162吨

5、，重新计算，判断挂篮是否适用。1#块连体挂篮施工时，哈大线挂篮后斜拉杆需减短一米。走行方式改变需改装支点，增加液压千斤顶。吊杆孔道预埋位置的确定需根据全桥预应力位置，结构尺寸重新布置。为方便内箱施工，对内模进行改装。2 挂篮计算2.1 本桥参数表2 桥梁参数表节段编号0123456789节段长度83.53.54444427.75方量286.562.355.559.558.452.848.843.921.6110.4备注托架施工挂篮施工合拢段边跨现浇段最重悬浇箱梁段位于A1段：162吨，以A1段荷载进行挂蓝设计和验算。由于0#块长度较短，只有8米，无法同时安置2套挂篮，所有在浇注1#块时将两套挂

6、篮主纵梁拉通，并将斜拉带改成水平拉带(详见设计图)。狼牙沟大桥共有四个主墩，需配4对挂篮，分别设计2种三角挂篮，现对2套挂篮分别进行强度及扰度验算。2.2 挂篮主要技术标准及参考资料2.2.1 各设计参数取值挂篮质量控制在浇筑梁段砼质量的0.30.5倍之间。允许最大变形(包括吊带变形的总和)20mm。施工及行走时抗倾覆安全系数2.0。自锚固系统的安全系数2.0。2.2.2 参考资料 肆桥参(2009)22611。路桥施工计算手册人们交通出版社。简明施工计算手册中国建筑工业出版社。悬臂浇注预应力混凝土梁桥人们交通出版社。本挂篮采用的设计规范有:铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005

7、)。铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范(TB10002.3-2005)。钢结构设计规范(GB50017-2003)。铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)。2.2.3 主要材料的力学指标Q235(A3钢)，屈服应力， ，许用应力=180Mpa t=100Mpa 弹性模量；20CrMnTi，屈服应力，=630Mpa弹性模量。2.3 结构分析及计算参数2.3.1 结构受力分析根据悬灌梁段的实际情况，挂篮分以下三种工况进行受力检算：(1)工况一：整体挂篮悬浇1#梁段强度及变形计算。(2)工况二：挂篮分离后悬浇2#梁段强度及变形计算。(3)工况三：挂篮走行时抗倾覆计算。2.3.2

8、作用于挂篮的主要荷载参考路桥施工计算手册箱梁荷载取值如下:(1)浇注箱梁的重量同时考虑动力系数1.2、胀模超载系数1.05。(2)施工人员及机具重量按10t计算。(3)模板及支架重量，按实际情况取值。(4)挂篮走行时考虑冲击荷载，取冲击系数为1.3。(5)抗倾覆稳定系数2.0。2.3.3 荷载组合(1)强度验算组合一：混凝土重量动力附加荷载挂篮自重施工人员及机具荷载+风荷载。(2)强度验算组合二：混凝土重量动力附加荷载挂篮自重施工人员及机具荷载+风荷载+偏载。(3)变形组合二：混凝土重量挂篮自重+风荷载。2.4 三角挂篮验算2.4.1 计算模型三角挂篮一挂篮布置图见设计图。按空间结构建立挂篮浇

9、筑砼的模型，全部采用梁单元，根据实际工况对部分单元采用了刚性连接和释放端部约束，并添加实际工况荷载。图2 工况一：施工浇注1#块时强度及挠度计算模型图3 工况二：施工浇注2#块时强度及挠度计算模型图4 工况三：走行时计算模型2.4.2 抗倾覆验算根据挂篮及模板结构特点，走行采用整体走行，先讲底篮固定在滑梁上，松脱后横梁后锚，用轨道压紧器更换主梁后锚，将主桁、内模骨架、外模骨架，外模模板整体走行到位，再用主梁后锚更换轨道压紧器。当外模架在滑梁上和主桁先走行到位，走行轮未更换主梁压紧器时，底模、外模和内模重量通过吊杆传到主桁前横梁。此时挂篮为倾覆为最不利最不利状态。考虑轨道锚固受力得不均匀，取后面

10、4排后锚杆作用计算，且每个锚杆作用力以5t计算(考虑施工机具人员荷载2.5kp)倾覆力矩：抗倾覆力矩：抗倾覆安全系数图5 走行时前吊杆轴力图2.4.3 挂篮受力及变形计算(1)工况一：施工浇注1#块时强度及挠度计算计算结果图图6 强度验算轴力图图7 强度验算剪力图图8 强度验算弯矩图图9 组合应力图挂篮主要杆件计算成果汇总表3 挂篮主要杆件计算成果汇总表杆件名称规格型号(cm)荷载组合最大弯距(KN*M)最小弯距(KN*M)轴力(KN)剪力(KN)组合应力(mpa)位移(mm)主桁前横梁组合一120.18-168.29200.6697.04-15主桁纵梁240a组合一2.52-157.5242

11、8.16393.81119.6-13主桁立柱240a组合一433.4235.52-1斜拉带236组合一615.855.1-8后锚杆32组合一2.37393.81吊杆32组合一269.39343.45-19底模前横梁240a组合一92.76-1.37138.9746.03-20底模后横梁240a组合一103.23-136.72234.1878.94-7底模纵梁232a组合一64.27-0.0643.8197.66-20底模双根纵梁232a组合一212.46-2.04148.98163.06-20外模滑梁2I32b走行组合127.24-10.0892.8873.51-11内模滑梁2I28a组合一1

12、08.10-57.29103.0928.14-16注：本表中所有位移均为累计竖向位移。挂篮计算成果分析在本工况作用下，所有Q235构件应力小于175MPA,所有精轧螺纹钢构件应力小于650mpa，且整个挂篮竖向累加位移小于等于20mm，均符合设计及规范要求。(2)工况二:施工浇注2#块时强度及挠度计算因为工况二中底篮、吊杆、横梁结构与工况一，且受力较小，所以在工况二中，只对主桁架进行强度验算。计算结果图图10 强度验算轴力图图11 强度验算剪力图图12 强度验算弯矩图图13 强度验算组合应力图挂篮主桁计算成果汇总表4 挂篮主桁计算成果汇总杆件名称规格型号(cm)荷载组合最大弯距(KN*M)最小

13、弯距(KN*M)轴力(KN)剪力(KN)组合应力(mpa)主桁纵梁240a组合一37.32-157.71426.66394.34119.62主桁立柱240a组合一859.9470.59斜拉带225组合一612.554.9后锚32组合一127.12165.7挂篮计算成果分析在本工况作用下，所有Q235构件应力小于175MPA,所有精轧螺纹钢构件应力小于650mpa，均符合设计及规范要求。(3)工况三：走行时计算 计算结果图图14 强度验算组合应力图根据应力图得出，走行时最不利杆件为外滑梁，最大应力为106.72mpa,符合设计及规范要求。2.4.4 连接构件强度验算斜拉带钢销：钢销采用直径为10

14、cm的钢棒，斜拉带最大轴力606.8KN。钢销能承受最大剪力：，符合设计及规范要求。2.4.5 结论根据建模计算得出以下结果：(1)挂篮强度可靠，符合设计及规范要求。(2)挂篮主桁变形小于20mm，符合要求。(3)为增加安全系数，分别在梁中线处增加前吊杆、后吊杆。2.5 三角挂篮二验算2.5.1 计算模型三角挂篮二挂篮布置图见设计图。按空间结构建立挂篮浇筑砼的模型，全部采用梁单元，根据实际工况对部分单元采用了刚性连接和释放端部约束，并添加实际工况荷载。图15 工况一：施工浇注1#块时强度及挠度计算模型图16 工况二：施工浇注2#块时强度及挠度计算模型图17 工况三、走行时计算模型2.5.2 抗

15、倾覆验算据该挂篮走行特点，先将底篮锚固在外滑梁上，外模架在滑梁上和主桁先走行到位，用主梁压紧器更换走行压轮，待钢筋绑扎和波纹管定位完成，再将内模架和内模板走行到位。当外模架在滑梁上和主桁先走行到位，走行轮未更换主梁压紧器时，底模、外模和内模重量通过吊杆传到主桁前横梁。此时挂篮为倾覆为最不利最不利状态。(考虑施工机具人员荷载10吨)倾覆力矩：抗倾覆力矩：抗倾覆安全系数倾覆时吊杆拉力(kN)：其中中间两根吊杆42.83Kn 两边两根吊杆190.51kN2.5.3 挂篮受力及变形计算(1)工况一：施工浇注1#块时强度及挠度计算计算结果图图18 强度验算轴力图图19 强度验算剪力图图20 强度验算弯矩

16、图图21 组合应力图挂篮主要杆件计算成果汇总表5 挂篮主要杆件计算成果汇总表杆件名称规格型号(cm)荷载组合最大弯矩(kN*m)最小弯矩(kN*m)轴力(kN)剪力(kN)组合应力(mp)位移(mm)主桁架前横粱245a组合一249.8327.94420.97114.39-17.3主桁架纵粱2【40b组合一503.34605.97172.751.99-19.1主桁立柱2【32b组合一808.7873.61-2.1主桁斜杆2-300*20组合一783.4695.89-17.5吊杆32组合一422.06569.5-2.7后锚杆25组合一157.06328.8-4.3外滑粱236c走行154.872

17、7.37116.980.31-14.4内滑粱232a组合一143.2620.26104.76146.23-18.5底模前横粱245a组合一187.9535.39278.4865.56-17.9底模后横粱245a组合一74.53152.62274.3553.24-9.4底模双纵粱228a组合一148.029.98122.52145.5-17.9注：本表中所有位移均为累计竖向位移。挂篮计算成果分析在本工况作用下，所有Q235构件应力小于175MPA,所有精轧螺纹钢构件应力小于650mpa，且整个挂篮竖向累加位移小于等于20mm，均符合设计及规范要求。(2)工况二：施工浇注2#块时强度及挠度计算因为

18、工况二中底篮、吊杆、横梁结构与工况一，且受力较小，所以在工况二中，只对主桁架进行强度验算。计算结果图图22 强度验算轴力图图23 强度验算剪力图图24 强度验算弯矩图图25 强度验算组合应力图挂篮主桁计算成果汇总表6 挂篮主桁计算成果汇总表杆件名称规格型号(cm)荷载组合最大弯距(KN*M)最小弯距(KN*M)轴力(KN)剪力(KN)组合应力(mpa)主桁纵梁240a组合一249.8327.94420.97114.39主桁立柱240a组合一503.34605.97172.751.99斜拉带225组合一808.7873.61后锚32组合一783.4695.89挂篮计算成果分析在本工况作用下，所有

19、Q235构件应力小于175MPA,所有精轧螺纹钢构件应力小于650mpa，均符合设计及规范要求。(3)工况三：走行时计算 计算结果图图26 强度验算组合应力图根据应力图得出，走行时最不利杆件为外滑梁，最大应力为106.72mpa,符合设计及规范要求。2.5.4 连接构件强度验算斜拉带钢销：钢销采用直径为10cm的钢棒，斜拉带最大轴力606.8KN。钢销能承受最大剪力：，符合设计及规范要求。2.5.5 结论根据建模计算得出以下结果：(1)挂篮强度可靠，符合设计及规范要求。(2)挂篮主桁变形小于20mm，符合要求，为增加安全系数，分别在梁中线处增加前吊杆、后吊杆。3 挂篮改装因调入挂篮的数量、构件

20、较多，经手人较多，我们立即着手试拼挂篮，查漏补缺，包括一些变形、割损严重，不满足使用的构件。应马上安排加工。(可根据实际情况或现场加工或厂家加工。)并且通过试拼核对构件实际尺寸与设计是否相符。同时对挂篮适用性不同的进行处理。3.1 吊杆位置、孔道预埋位置的确定(1)横向位置的确定先是要将全桥的纵向波纹管位置叠加到一个断面上，再把原挂篮吊杆图套在断面上，看是否有吊杆位置与波纹管的位置冲突，若有冲突，应适当调整吊杆位置，以保证悬灌施工的顺利进行。哈大线挂篮如下图所示：图27 哈大线挂篮设计图通过对比，可发现应做如下调整：内滑梁吊点位置向中心外移动110mm，即前上横梁吊点位置需要外移110mm。后

21、下横梁吊点向中心外移动120mm。湘桂线挂篮如下图所示：图28 湘桂线挂篮设计图通过对比，可发现应做如下调整：外滑梁吊点外移50mm，即前上横梁吊点位置需要外移50mm。底模吊点位置外移80mm，即底模下横梁吊点位置需要外移80mm。内滑梁吊点位置向中心移动120mm，即前上横梁吊点位置需要外移120mm。后锚梁吊点向上纵梁中心移动70mm。即前上横梁吊点位置需要外移110mm。这样大体就可以确定吊杆的横向位置。但同时还要考虑到施工的方便。湘桂线的挂蓝外滑梁吊杆就应向外侧移动41.4厘米，便于外模的拆模，和移动。(2)纵向位置的确定底板后锚、内外滑梁后锚均离梁端50厘米。这是根据挂篮工作时位置确定的。内外滑梁后锚应再增加一个离第一后锚30厘米的第二后锚，用于挂篮移动时倒换吊架。主桁后锚位置的确定。根据挂篮工作时，前支点离梁端50厘米，再根据挂篮前支点到后锚的距离来排出每一个悬浇段主桁后锚的位置，如下图所示：图29 主桁后锚位置图这样就可以全面确定挂篮吊杆位置、孔道预埋位置。如果因改变吊杆的位置使原底模横梁的固定装置利用不上，可用分配梁做固定装置。3.2 0#块连体挂篮的施工由于我们0#块是8米长，而挂篮主桁纵梁在梁面部分长为6米，两侧则为12米，故挂篮浇筑1#段时，由于长度不够放不下两侧挂蓝。所以我们要通过割断主桁纵梁，(