浅谈挂篮悬臂施工在现代大桥中的应用

摘要：本文简述了挂篮的结构特点和安装流程，介绍了挂篮悬臂施工工艺，同时结合贵阳市金西大道延伸段上跨贵黄公路大桥的工程实例，对挂篮在桥梁工程中的应用进行了阐述。

关键词：桥梁工程挂蓝施工工艺技术要点

挂篮悬臂浇筑法施工从20世纪60年代由前西德首先使用，我国在20世纪70年代引进，并于20世纪90年代广泛推广使用，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。现以贵阳市金西大道延伸段上跨贵黄公路大桥的施工为例进行阐述。

上跨贵黄公路大桥主桥为预应力砼连续刚构，主桥最大跨径120m。主桥（单幅）按单向三车道设计，并考虑4米宽人行道。箱梁顶宽为17.25米，底宽为9.0米，箱梁为单箱单室断面。箱梁根部梁高为7.2米，跨中梁高为3.2米，腹板厚度零号块处为1.2米，其余梁段分别为1.0米、0.8米、和0.6米，底板厚度由跨中的0.3米按1.8次方抛物线变化至根部的0.8米，箱梁每侧分为14梁段（不包含合拢段），每个梁段长度为3m～5m不等。箱梁采用纵向、横向、竖向三向预应力结构，纵向预应力采用大吨位群锚体系，横向预应力采用扁锚体系，竖向预应力采用精轧螺纹钢筋锚固体系。

1、挂篮结构特点

挂篮的主要作用是支承箱梁上部结构各梁段施工时的各种荷载，从1号梁段到14号梁段逐段完成后向前推进，所以挂篮是在主桥墩上0号块施工完成后才进行拼装。0号块施工的支承体系可采用满堂钢管支架或托架的方式施工，恕不在此赘述。

挂篮的主要功能：支承梁段模板，调整正确位置；吊运材料、机具；浇筑砼和在挂篮上张拉预应力筋。当该节段的全部工序施工完成后，由行走系统将挂篮向前移动，重复同样工序进行下一梁段施工。

挂篮主要由三角形主桁架系统、行走和锚固系统、提吊系统、模板系统、操作平台等5大系统组成。

2、挂篮安装

2.1挂篮安装的流程：构件加工制作铺枕安装轨道安装前后支座轨道配重锚定吊装主桁构架主桁配重锚定安装自制支撑架吊装前上横梁安装底篮竖向受力杆件吊装篮底前后横梁及纵梁安装底篮模板安装外侧模板及加固安装内模支撑系统及内模。

2.2安装关键技术：

2.2.1当后锚吊杆下端锚在箱梁翼板、顶板底斜面上时，要设置钢楔块，保证吊杆的垂直（轴心）受拉（钢楔块根据箱梁的底斜面角度自制）。

2.2.2侧模和底模提升到位后，要尽快穿好各受力杆件，不能让塔吊或吊车长时间受载。

2.2.3底篮后下横梁两端用10t葫芦悬吊在外滑梁上，挂篮行走时10t葫芦不受力、仅作保险之用。

2.2.4检查所有销轴上的保险插销是否安装到位，并形成检查记录。

2.2.5如需在挂篮上临时增加设施（如防雨棚、防寒棚等）时，不得损坏挂篮结构及改变其受力形式，并固定牢靠。

2.2.6箱梁上应设置工具箱和垃圾箱，挂篮安装完毕后，收集整理各种操作工具，按规定对废弃物分类进行处理。

2.2.7前支点上的临时钢支承点要结实牢靠，以防砼浇筑时前支点沉降。

2.2.8挂篮安装、拆除时，严禁利用主桁上的销轴孔进行吊装，应采用专门的吊扣进行按拆。

2.2.9挂篮的安装、行走、使用及拆除过程均系高空作业，因此一定要按照规定采取相应安全措施，对所有作业人员进行安全教育，并随时进行安全检查。加强高空作业安全防护，高空作业人员必须正确使用安全带，所有临边部位均要按照规范要求设置高度不小于1.2m的围护栏杆并挂网防护；上下爬梯需固定牢固，边侧设置扶手并挂网防护。

3.挂篮加载

3.1加载程序：本工程采用千斤顶逐级加载方案。从前吊杆计算承重的0%开始，按每增加20%为一级进行加载，每级加载完毕以后静载10～20分钟，测量并记录相应的数据。逐级加载至80%时，稳定30分钟左右，记录测量数据，然后通过千斤顶回油进行逐级卸载（逐级卸载过程中也要进行测量记录），到10%时停止卸载，从一定程度上消除挂篮的非弹性变形。接着再次进行逐级加载，并记录相应的数据,加载到125%（即108.5T）时停止加载，稳定30分钟左右，记录测量数据，再次通过千斤顶回油进行逐级卸载并记录测量数据，直至完全卸载为0后，拆除加载吊杆。通过挂篮加载重量和变形数据推导出挂篮弹性变形的变化规律，以指导以后施工的立模标高。

3.2挂篮变形的观测：在上下前横梁上各设5个观测点，底篮和后横梁各设3个点，以便测定后锚系统和已浇梁端在荷载作用下的挠曲变形情况。在分级加载过程中变形观测采用在测点位置反挂钢尺的方法，用水准仪进行测量，根据测量数据推出加载重量与变形的关系曲线和关系方程。

3.3挂篮加载试验的要点：

3.3.1严密组织试验测试，统一信号，统一行动，除指定的现场指挥人员外，其它人员不得直接指挥，各千斤顶加载应缓慢同步进行。

3.3.2开始试验前，应对悬吊及锚固系统进行一次全面的安全检查，确保安全可靠。以后每做一级试验，均应对整个挂篮进行一次全面检查，才能进行下一级试验测试。

3.3.3测量仪器应尽量保持温度一致，避免温度升高对测量值的影响。

3.3.4操作人员、观测人员必须进行岗前培训、交底，选择熟练工人参与。.

3.3.5认真做好各项试验数据的记录，如发现异常情况，立即中止加载，分析出原因并采取相应措施后，方能继续进行。

3.3.6实际加载过程中，根据现场实际情况，可对加载方案做适当调整，以确保挂篮加载试压安全。

4.梁段循环施工

4.1钢筋施工：在熟悉图纸的基础上，严格按施工图和施工规范对钢筋原材料下料加工成型，然后绑扎底板钢筋；腹板钢筋中的箍筋与底板钢筋一起安装，在下部与底板钢筋在横断面方向上焊接，形成腹板和底板的钢筋骨架；绑扎底板上层钢筋网；安装腹板水平钢筋及拉钩；调整好内模后施工顶板钢筋。

4.2预应力管道施工：在钢筋施工时根据施工部位及时进行预应力管道安装，管道每间隔50cm安装定位钢筋网并固定；按照施工图及规范对管道安装防崩钢筋，以防止钢铰线在张拉过程中对砼的不利影响；为了防止预应力管道变形、漏浆，在预应力管道内穿入比预应力管道小一级别的塑料衬管。

4.3砼施工：浇筑顺序为底板、腹板、顶板。由于腹板较高（最大高度7.2m），施工时应在端模开孔，砼浇筑时安排施工人员进入腹板内进行振捣，以确保砼密实。在浇筑顶部砼时，及时将割断的普通钢筋焊接恢复，必须保证焊接质量。砼浇筑完成后采用麻袋覆盖，并洒水养护7天。

4.4预应力筋的张拉及孔道压浆：当同条件养生砼抗压试块强度达到设计强度的90％时，方可进行纵向钢铰线张拉，然后采用跳槽对称张拉横向钢铰线，竖向预应力筋滞后1个梁段进行张拉。底板束张拉时必须先长束后短束左右对称进行，采用张拉吨位（应力）与伸长量（应变）双控施工。在预应力筋张拉后的24h内完成孔道压浆，压入的水泥浆必须密实，强度等级不低于C50，水灰比不大于0.4。

5.合龙段施工

箱梁的合拢是控制全桥受力体系和线形的关键工序，为此，箱梁的合拢顺序、合拢温度和合拢工艺都必须严格控制。全桥箱梁合拢由边至中对称进行，先合拢边跨后合拢中跨。合拢段两端悬臂标高允许偏差不大于1cm，轴线允许偏差不大于1cm。

5.1合拢前先在14#梁段位置做好预埋件，本桥合拢段设计有内外劲性骨架，作为锁定措施，型钢配重水箱需提前准备就绪。体系转换时将墩顶0#块临时支座、锚定系统全部拆除，拆除前测定高程位置，拆除后重新测定高程位置，与设计值作比较，并调整好合拢段的位置及高程，同时增加中跨合拢接口处的水箱作平衡配重（以接近主跨跨中合拢段自重的50％控制）。

5.2边跨合拢段在满堂钢管支架（支架的搭设与边跨现浇段相同）上施工，待悬臂边跨14＃梁段及边跨现浇段施工完毕后，在支架上安装模板，同时清除箱顶、箱内的施工材料、机具、垃圾，把用于合拢段施工材料、设备有序放至墩顶或现浇段处，并在箱梁悬臂端设置水箱配重。

5.3普通钢筋及预应力管道安装及锁定

普通钢筋在加工场加工成型，运至合拢段绑扎安装，待劲性骨架锁定后进行预应力钢筋穿束。

5.4合拢段劲性骨架锁定

在预计合拢前三天开始观测温度及合拢段悬臂的变化规律，时间间隔为2小时，根据近期气温及标高变化规律确定最佳合拢时间。合拢前安装边跨合拢段内外劲性骨架，波纹管安装完成后穿入连续钢束，进行临时张拉，严格按设计要求锁定。

5.5浇筑合拢段砼

合拢段砼的浇筑选择一天中气温较低时段进行，一般选在夜间浇筑，凌晨前完成初凝，使合拢段新浇的砼处于气温上升的环境中，在受压的状态下终凝，以防砼开裂。浇筑时等效卸载配重。砼的浇筑速度10m3/h左右，浇筑时的其他工艺与箱梁悬臂浇筑施工相同。

5.6合拢段预应力张拉及孔道压浆

待7天龄期砼强度达到设计强度的90％后，张拉边跨底板、顶板预应力钢束，张拉边跨现浇段及合拢段横向、竖向预应力钢束（筋），在预应力筋张拉后的24h内完成孔道压浆。

6.挂篮悬臂施工流程

步骤一：桥梁基础、墩身工程施工完毕。

步骤二:搭设墩旁支架，浇筑0号块砼，待7天龄期砼强度达到设计强度的90％后，张拉横向、竖向预应力钢束（筋）。

步骤三：在0号块上安装挂蓝，对称浇筑1号块砼，待7天龄期砼强度达到设计强度的90％后，张拉纵向、横向预应束钢束，竖向预应力钢筋滞后一个梁段张拉。

步骤四：挂篮前移施工2号梁段，按照相同顺序施工直至最后一个对称节段。

步骤五：拆除边跨挂篮，搭设边跨现浇段支架，施工边跨现浇段砼，引桥预制箱梁体系转换完成，形成连续结构。

步骤六：搭设边跨合拢段钢筋骨架及合拢劲性骨架，施工两边跨合拢段砼，待7天龄期砼强度达到设计强度的90％后，张拉边跨底板、顶板合拢预应力钢束，张拉边跨现浇段及合拢段横向、竖向预应力钢束（筋）。

步骤七：拆除边跨合拢段支架，搭设中跨合拢段钢筋骨架及合拢劲性骨架，浇筑中跨合拢段砼，待7天龄期砼强度达到设计强度的90％后，张拉合拢顶板、底板预应力钢束，张拉中跨合拢段横向、竖向预应力钢束（筋）。

步骤八：全桥结构体系形成，施工桥面铺装、泄水管、护栏、人行道等附属设施，桥梁施工完成，成桥检测。

结束语

挂篮悬臂施工因其自身灵活性好，适应性强，不需要大量的施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，凭借挂篮系统自重相对较轻、利用率和周转次数高等特点，已成为大跨径连续梁桥施工中常用的一种施工方法，施工工艺和技术要求都已成熟、完善，随着我国经济建设的飞速发展，将在越来越多的大型桥梁建设得到应用。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。