7、挂篮悬臂浇筑箱梁施工技术

1、挂篮悬臂浇筑箱梁施工技术（武汉市汉阳市政建设集团公司吕国鹏王珍宝）摘要：挂篮悬臂平衡浇筑法施工在连续梁、T 型刚构、连续刚构及斜拉桥混凝土梁段施工已经得到广泛使用。此种施工工艺主要适用于跨线及跨障碍桥梁上部变截面箱梁的施工。 本人结合某特大桥的施工情况对挂蓝设计及施工进行简要的介绍，并对本项目的一些有效方法进行介绍。关键词：挂篮；悬臂；浇筑；设计；施工技术；箱梁1 挂篮施工概述悬臂浇筑法是指在桥梁上部结构施工中，在桥墩两侧设置工作平台，平衡地逐段向跨中悬臂浇筑水泥混凝土梁体，并逐段施加预应力的施工方法。挂篮是指用悬臂浇筑法浇筑斜拉、T 构、连续梁等水泥混凝土梁时，用于承受施工荷载及梁体自重，

2、能逐段向前移动经特殊设计的主要工艺设备。 主要组成部分有承重系统、提升系统、锚固系统、行走系统、模板与支架系统。它具有占用施工场较小，可以多个工作面同时施工，工期相对较短，桥梁线形易于在施工程中进行动态控制等特点。1.1 挂篮的形式目前施工中，按照挂篮的结构型式常采用的主要有以下三种：（ 1）三角挂篮（图 1）（ 2）平行挂篮（图 2）（ 3）贝雷挂篮（图 3）图 1三角挂篮图 2平行挂篮图 3贝类挂篮1.2 不同结构形式挂篮的优缺点不同结构形式挂篮的优缺点对比见下表：部位及结构形式优点缺点适用范围三角桁片受力明确，结构主桁加工精度要跨径在100 米以下的箱梁轻巧，安装方便求高主桁平衡桁架杆件

3、组拼，施工挂篮自重大，非跨径可达 200 米以上箱梁方便弹性变形大贝雷桁架贝雷组拼，节约挂篮挠度大，线跨径在100 米左右的箱梁材料性控制较差桁 架 与 H刚度大，自重轻桁架结构复杂三角挂篮普遍使用钢结合底篮大型钢结构简单自重大，刚度小基本上不提倡全 部 采 用刚度大，自重最结构复杂，增加平行挂篮经常采用桁架轻制作工序2 工程概况某特大桥横跨山谷及河流，桥位所在地区总体上呈缓“V”字型地貌，两岸主要为构造剥蚀的斜坡地貌。全桥总长417.07m ，具体布置为：90m+160m+90m预应力砼连续钢构，引桥：3 30m 预应力砼 T 梁。主桥全桥分左右两幅，结构各自独立，为分离式单箱室预应力砼箱梁

4、；2#、3#主墩下部构造为双肢空心薄壁墩，其中 2#主墩高 76m；基础为群桩桩基承台。箱梁断面为变截面单箱室结构，三向预应力，主墩墩顶处梁高9.5m，边中跨合拢段及边跨现浇段梁高3.1m ；底板宽 6.5m ，顶板宽12m，箱梁断面中心处顶板厚 0.26m ，箱室内顶板根部厚0.85m ，自根部起至向外水平距离0.8m 处顶板厚度减至 0.46m ，翼缘板悬臂长2.75m ，靠腹板处顶板根部厚0.85m ，自根部起向外水平距离 0.9m 处，翼缘板厚度减至0.45m ，端部板厚0.15m ；墩顶处腹板厚1.0m ，其余浇筑段腹板厚0.55m 、 0.40m ，合拢段腹板厚度均为0.4m ，箱

5、梁底板下缘为半立方抛物线， 其底板厚度从主墩处1.2m 至合拢段 0.3m变化；横隔板设置在墩顶 0# 块 4 道，边跨梁端设1 道，共 5 道横隔板。主墩顶处0# 段长 14m，采用支架现浇，边跨现浇段长度9m，也采用支架现浇，合拢段采用吊架现浇，其余中边跨各 19 段 ( 分段长度 3.5m 、 4.0两种 ) 箱梁采用挂篮现浇施工技术。3 挂篮设计3.1挂篮设计原则构造简单，拆装方便，移动灵活，结构安全可靠，稳定性好，有一定刚度且操作方便。3.2挂篮设计的要求挂篮的质量与梁段混凝土质量的比值宜控制在0.3 0.5 之间，特殊情况下也不应超过0.7 。公路桥涵施工技术规范（ JTG/T F

6、50-2011)主要设计参数的要求：挂篮总重量控制在设计限重内，允许最大变形（包括吊带变形的总和）：20mm；施工、行走时的抗倾覆安全系数：2；自锚固系统安全系数：2；斜拉水平限位系统安全系数： 2；上水平限位安全系数：2。3.3具体挂篮的设计的注意事项（ 1）挂篮的重量必须控制在设计所要求的重量范围之内。（ 2）挂篮的主桁位置必须作用在箱梁的腹板位置处。（ 3）挂篮的主要受力点处要进行局部加强。（ 4）挂篮的计算结果，如前后支点反力等要与设计院进行交流，看箱梁能否受力通过。（ 5）挂篮在0 号块上拼装，挂篮设计时，主桁长度尽可能短，使得0 号块的长度能拼装两个挂篮，如0 号块的长度不够，需将

7、两个挂篮做成连体挂篮。3.4设计原理根据施 工顺序 , 确定 各种工况下可能发生的荷载最不利组合进行各构件的强度、刚度、稳定性计算。参与挂篮演算的荷载有下列几种：（ 1）挂篮自重，模板及支架自重；（ 2）钢筋混凝土自重；（ 3）施工人员、机具、材料等荷载；（ 4）振捣混凝土时产生的荷载（ 5）其他可能产生的荷载，如保暖设施等。3.5 挂篮设计及结构说明根据本工程箱梁特点，采用主桁为菱形结构的8 个平行挂篮左右两幅同时施工。挂篮自重及机械设备人员重量，应控制在40b#I100t以内，确保在承载力、刚度前上横梁100销2#2#32#b主桁架连接螺栓M224#3#5#5#3#4#M32行走小车1#1

8、#枕木32#b32b#I墩柱底蓝纵梁32#b后下横梁满足要求的情况下尽可能将挂篮轻型化。挂篮设计总长10.55m ，高度为3.167m ，悬臂长4.65m 以内。3.5.1主桁架 ( 主桁架 ) 系统挂篮主桁架为菱形结构，通过前后挂梁、平联及后锚梁将两片菱形桁架组成空间桁架结构。单片桁架的上下弦分别由N2 杆 (232a)和 N4 杆 (2 56a) 组成，前后斜杆及立杆分别由N3 杆 (2 36b) 、 N1 杆 (2 36b) 、 N5 杆 (2 36b) 组成 , 并设加劲板。主桁系统采用现场加工和杆件连接采用焊接，焊缝厚度不小于8mm，其焊接质量应满足规范要求。3.5.2行走及锚固系统

9、行走系统由滑船、轨道梁(232a)、行走小车、2 个 10t 手拉葫芦组成，滑船采用20mm厚钢板加工而成，焊接在主桁下弦N4 杆 (2 56a) 底部前端， 滑船板下尚需粘接聚四氟乙烯滑块，以利于挂篮行走时减少摩阻力。行走过程中，挂篮向前倾的倾覆力靠行走小车的行走轮反扣在轨道梁上来平衡，轨道梁后部的锚固点系锚固在竖向钢筋上，轨道梁要随挂篮行走逐渐前移，以防轨道梁失稳。锚固系统由后锚梁、6 根 32 精轧螺纹钢锚杆、连接器、锚固螺帽组成。挂篮行走到位后，将6 根锚杆通过连接器与已浇箱梁的精轧螺纹钢连接，用32t螺旋千斤顶施加反压力使下弦杆N4(2 56a) 后端下落至轨道梁上，然后拧紧锚固螺帽

10、。3.5.3挂篮提升 ( 吊带 ) 系统提升系统由 32 精轧螺纹钢吊带、连接器、手拉葫芦组成。吊带布置位置及数量：底篮前、后吊带各设置6 根；外侧翼缘模吊带每侧前后共设置4 根；内顶横吊带前后共设置4 根；吊带上端用螺帽锁接在前挂梁和已浇筑箱梁梁体上，下端通过连接器、耳板与模板、底篮的前后下横梁的连接。手拉葫布置位置与数量：底篮后下横梁：2 个 5t 手拉葫芦；底篮前下横梁：3 个 5t 手拉葫芦；外侧模翼缘板, 每侧 4 个 3t 手拉葫芦；内顶模：4 个 3t 手拉葫芦；另外，配备若干个1t 手拉葫芦，用于调整模板。3.5.4挂篮底篮系统底篮系统由签下横梁(2 25a) 、后下横梁(2

11、36b) 、纵梁 (8 36b) 、操作平台组成。操作平台为320和 32a 组成的组合梁，在操作平台上间隔一定水平距离焊接脚手管并在靠侧模边设顶托来加固外侧模。3.5.5挂篮模板系统模板系统由底模、外侧模、翼缘底模及侧模、内顶模、压脚模、封端模组成。外侧模与内侧模之间用 28 对拉螺杆加固。内顶模前端用吊带悬挂于主桁前挂梁上，后端锚固于已浇箱梁梁体上，挂篮行走时，前端用钢丝绳和手拉葫芦悬挂于前挂梁上，后端在滑行小车上滑行，滑行小车固定于已浇箱梁的轨道上。底模与底篮连接，同底盘一起前移。3.6设计挂篮简要计算步骤3.6.1计算假设（ 1）在计算过程中，按照材料力学和结构力学的假设进行计算；（

12、2）主桁按照桁梁组合结构进行计算。3.6.2底篮计算先将荷载分配至底篮纵梁上，计算其强度及刚度，然后计算出纵梁支座反力作为底篮前、后横梁的荷载，计算底篮前、后横梁的强度和刚度。3.6.3主桁计算计算出底篮前横梁的支点反力，作为上前横梁的荷载，计算前横梁的强度和刚度， 然后计算出上前横梁的支点反力作用于主桁上，计算主桁各杆件的强度及刚度。3.6.4抗倾覆稳定性计算通过主桁计算得出的后锚力来验算行走系统后锚小车和锚轨的强度，以及验算挂篮的整体抗倾覆稳定性。3.6.5挂篮行走状态时底篮后横梁和上中横梁强度、刚度验算计算底篮后横梁的强度和刚度， 然后通过计算算出后横梁的支点反力作用于上中横梁上，计算上

13、中横梁的强度及刚度等。必须对进场挂篮进行验算，作到心中有数，以确保工程质量和安全。4 挂篮悬臂施工4.1悬浇箱梁0 号块施工4.1.1箱梁 0 号块0 号块指桥梁主墩墩顶箱梁段，为挂篮拼装提供工作面，在悬臂浇筑过程中作为控制桥梁的轴线和高程的标准的首块梁段，在浇筑完成时，在该梁段上设置轴线和标高的控制点。4.1.2施工的简要工序介绍临时支座浇筑与锚固（连续梁）永久支座安装（连续梁）支架安装及预压模板安装钢筋帮扎及预应力管道的布设混凝土施工预应力系统张拉、压浆。（ 1）临时支座与锚固（连续梁）使墩身与主梁临时固结为“ T”型刚构。临时支座：采用与箱梁同标号 的混凝土浇筑。理论上在体系转换之前，由

14、临时支座承担全部施工时的荷载。锚固：采用预埋于墩身并贯穿至0 号块顶的预应力钢筋或者预应力锚束。（ 2）永久支座安装（连续梁）先安装下支座，调整位置，锚栓孔灌混凝土或环氧树脂砂浆。安装上支座，调整位置（活动支座不一定正中），临时锁定上、下支座。（ 3）托架托架还兼有 0 号块外模支架的功能。墩旁托架： 应用于墩身较高，且可承受悬臂施工时各种工况下产生的弯距荷载。 搭设在墩身上的牛腿等预埋件上，承担 0 号块的重量、底篮、底模板、施工机具、人员等荷载。落地支架；墩身高度不大时, 支架的支点布置在承台上（ 4）托架（或支架）的预压预压的具体试验加载方案为： 采用钢筋和砂袋加载方式进行托架预压。 托

15、架预压的目的是消除非弹性变形和测定弹性变形量。（ 5）钢筋绑扎及预应力管道的布设0 号块的结构复杂，配筋率较大，安装困难；且有三向预应力（纵，横、竖）管道较多；连续梁 0 号块上有锚固预应力筋和较多横隔梁对拉筋。（ 6）浇筑混凝土浇筑分为两次进行，第一次底板和肋板，第二次为顶板。目前施工多为一次浇筑。（ 7）预应力施工待混凝土强度达到张拉强度时进行预应力张拉。纵向预应力张拉、锚固。竖向预应力张拉。横向预应力张拉滞后进行。图 4 0号块（浇筑完成）图 5 0号块施工4.2挂篮悬浇块段施工4.2.1施工的简要工序介绍主要工序包括挂篮的安装、预压、悬浇块段施工。4.2.2挂篮安装在挂篮安装之前，需在

16、陆地上进行预拼装，以验证挂篮部件的完整性、可操作性，同时熟悉挂篮安装程序及各部件之间相互关系。（ 1）挂篮安装工艺流程：轨道梁、主桁安装及锚固安装上下平联、前后挂梁、后锚梁底篮系统及底模安装外侧模、翼缘底模及侧模安装内侧模、内顶模、压脚模安装调试（ 2）安装细则在箱梁0#段顶板放出挂篮主桁的中心线，凿出预留孔安装浇筑1#段的钢支墩于挂篮行走轨道的中轴线上，将两片主桁架分片吊装至0#块顶部，并设临时支撑，有上下平联将两片主桁架连成整体并锚固，再依次安装前、后挂梁，后锚固。1#段施工完毕后，挂篮前移前，将轨道梁置于下弦杆N4 (2 56a)下。待主桁架安装完毕后，安装底篮系统及底模，然后吊装外侧模

17、、翼缘底模、内侧模、顶模。底篮及模板系统吊装到位后，及时用吊带与主桁和已现浇箱梁锚固。挂篮安装过程中应严格对称操作。每一节段浇筑完毕并完成预应力张拉后，将底篮、模板系统用钢丝绳和手拉葫芦悬挂于主桁前后挂梁上。解除精轧螺纹钢吊带的约束，操作手拉葫芦使模板与梁体脱开，并保证有一定的间距。在挂梁主桁下平联两端分别用 1 台 32t 螺旋千斤顶将主桁架同步顶起，同时逐步松卸主桁后锚，使主梁架与轨道脱开。前移轨道梁至指定位置并锚固。千斤顶卸落，使主桁架下落于轨道梁上。用两个10t手拉葫芦拉动主桁架，使挂篮前移；挂篮前移到位后，进行定位、锚固；挂篮前移时，应保证箱梁悬臂端两端荷载的平衡。4.2.3挂篮 预

18、压1、挂篮预压加载试验的目的为了检验实际承载能力和安全可靠性，并获得相应荷载下的弹性与非弹性变形数据及规律，消除主桁结构的非弹性变形，测得相应的挠度值，为箱梁悬浇施工控制提供参考数据。2、预压常用方法（ 1）加载预压的方法是模拟重量最大梁段的施工实际荷载，并超载1015%，采用逐级加载预压，荷载的布置形式尽量与实际荷载分布吻合，以保证试验的可靠性和准确性。有堆载砂袋、悬吊水箱等方法（图6、图 7）。（ 2）反力架预压方法主要包括以下内容：采用液压千斤顶在箱梁底板范围内对挂篮进行预压加载。即在1# 块腹板端面设置反力架，通过千斤顶向反力架施压，利用其反向作用力向挂篮施加所需的预压荷载（图8）。图

19、 6袋装黄砂进行挂篮加载图 7挂篮悬吊水箱加载3、本工程采用了反力架预压方法。利用 0# 段现浇支架作为反力加压系统，用钢绞线通过千斤顶逐级反拉、施压于挂篮主桁前端，从而测出挂篮的变形。具体介绍如下：根据挂篮的设计特点和使用要求，荷载试验仅对主桁架进行压力试验，获取弹性变形数据，消除主桁架的非弹性变形。图 8反力架预压加载4、采用反力架加压法的试验方法和步骤：将挂篮主桁架拼装于0#段顶部，主桁架前支点用钢支墩支撑，后锚点锚固在梁体的竖向精轧螺纹钢上。设置 2 台 YCW60穿心千斤顶与前挂梁与主桁架相交的节点处。通过计算，若要使试验时精轧螺纹钢处于垂直状态，反力点至0#段顶部的距离 40cm，

20、用 0#段悬臂端的三角支架作为试验台与反力装置，精轧螺纹钢（每侧 2 根，总共设4 根）分别从三脚支架穿过反力梁，反力梁采用2 36b制作，并焊接或栓接在2 25a的底部，且位置正好处于反力点。精轧螺纹钢下端用竖向钢筋固定，锚板及螺母旋紧，固定在反力梁上；精轧螺纹钢上端穿过YCW60穿心千斤顶，用螺母锚固。精轧螺纹钢两端锚固完毕后，千斤顶开启油泵进行张拉，按照最不利工况计算，挂篮前点荷载工31.0t （考虑了1.2 倍安全系数）即每个千斤顶张拉力按31.0t控制，并要求同步张拉。张拉时先调整每根钢绞线的初始应力，再分三级张拉：第一级张拉至10t（模板重及箱梁底板重），第二级张拉至26.5t （

21、模板重及箱梁底板、腹板重），第三级张拉至31.0t （超载15%），每级张拉完成后持荷30min, 观测挂篮变形并记录观测数据，并检查反力点是否稳定安全。试验完毕后，卸载并拆除千斤顶、精轧螺纹钢。通过荷载试验观测挂篮主桁架整体受力情况，试验完毕后，计算出挂篮弹性变形和非弹性变形参数，用作控制悬臂浇筑的依据。观测方式：在每个单片主桁架的后锚点、前支点、N1、 N3 杆件、前节点处设置观测点，除观测主桁架外，还应观测前支点和后锚点处箱梁的变化情况。为便于观测，在 0# 段上各设 1 台全站仪和水准仪观测各点。4.2.4挂篮悬浇块段施工挂篮预压结束后，即可进行梁段混凝土施工。调整底篮、模板，收紧吊带

22、，检查后锚固。安装钢筋，浇筑混凝土，养护等强，施加预应力。接长行走轨道，挂篮行走到下一块段的位置。1、挂篮施工须注意的事项（ 1）保持平衡对称施工；（ 2）施工过程中的不均衡荷载严格控制在设计允许范围内；（ 3）暂时不用的施工机具及时清理，各工作平台，吊脚手架保持整洁，混凝土散落物及时清理。2、施工中其他关键问题（ 1）预应力孔道预埋正确，畅通的预防措施；（ 2）确保混凝土的泵送性能，无堵管或卡管现象；（ 3）预留孔道的布设的位置满足要求，无破损、接缝好、密封性强；（ 4）防崩钢筋的布设；（ 5）注意混凝土养护；（ 6）控制钢绞线的下料，穿束，张拉、压浆等。4.3挂篮的行走4.3.1挂篮行走时

23、的注意事项（ 1）锚固体系的转换，该环节为挂篮行走安全关键环节，容易产生误操作而发生挂篮倾覆事故。（ 2）要严格遵循挂蓝行走的作业指导书。技术、管理人员要交底彻底，现场指导。严禁违章作业。（ 3） T 构两端的挂篮应同时对称移动；拆除后锚前要认真检查反扣轮各部联结是否可靠；挂篮移动前要细检查挂篮各部分情况，检查挂篮上安全网、钢筋头或其他绳索有无与箱梁钩挂的情况， 发现问题及时处理； 挂篮移动要有专人统一指挥，两个手拉葫芦要同步；挂篮移动过程中，要用两只手拉葫芦拉住挂篮后部，防止溜车事故。4.3.2挂蓝行走（ 1）方法：依靠张拉竖向墩筋用的设备；在纵向长轨道上设置牵引点和受力点；两个千斤顶同时施

24、压，挂蓝前移。（ 2）优点：行走同步性好；挂蓝行走时受力平衡 , 工作效率高。图 9挂篮行走千斤顶的设置4.4边跨现浇段边跨通常有一段直线现浇梁段，通常采用支架施工。待悬臂梁段施工完成后，与此梁段之间浇筑边跨合龙段，完成边跨的合龙、体系转换。本梁段通常采用满堂支架进行施工，支架的要求与其他的支架施工基本相同。施工的完成日期一般不晚于相邻的T 构悬浇最后一个块件。4.5合拢段施工1、合拢劲性骨架锁定之时即为合拢之时。合拢顺序一般是设计规定的，通常情况下施工单位不能擅自变更。合拢是体系转换的重要环节，合拢施工必须满足受力状态的设计要求，和保持梁体线形，控制合拢段的施工误差。合拢段分边跨合拢段、次边

25、跨（如果有）和跨中合拢段。连续梁按T 构施工完成后，再将各T 构连接而形成整体连续梁（或连续刚构），这种拼接称合拢。合拢段的施工是合龙中的非常重要的工序。包括：（ 1）安装合拢吊架采用专门设计加工的吊架, 调整位置及标高。或者利用挂篮作为吊架, 箱梁的两端应加配重予以平衡。（清连路杜步1、2 号桥次边跨、 中跨合龙采用2 只挂蓝合拢。 ）（ 2）调整底模板和外侧模（ 3）锚固系统的安装： 安装临时锚固系统 , 配合临时拉索来克服合龙过程中温度产生的应力。（ 4）浇筑合龙段混凝土（ 5）合拢阶段预应力系统的张拉、压浆（ 6）拆除合龙吊架。2、合拢段混凝土浇筑注意事项精心作好准备, 在最短的时间完

26、成混凝土浇筑；调整混凝土配合比, 尽早达到张拉强度；在一天中温度最低时浇筑混凝土；加强养护, 保温保湿。5 张拉控制张拉施工在混凝土强度达到设计强度的90%后方可进行，张拉前专人检查张拉设备是否到位，数量是否满足对称、平衡张拉需求，机具是否完好，若不能满足施工要求应及时调配，以免耽误张拉时间。（ 1）张拉设备要定期校检。检查其是否在有效期以内，张拉前对千斤顶及油表编号进行检查是否配套，确定无误后方可使用。（ 2）检查锚具及千斤顶安装情况，锚具与锚垫板图 10张拉千斤顶及千斤顶和限位板之间是否有间隙，夹片是否全部安装到位。（ 3）利用张拉设备的回归方程计算各行程油表读数，将数据贴在油表附近比较醒目的位置，以便张拉控制 。（ 4）严格控制张拉顺序，先纵向再竖向最后张拉横向，张拉采用双控，以控制应力为主，伸长量复核。图 11 油泵6 真空压浆真空压浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效