沙湾特大桥主桥宽幅挂篮设计与施工论文

沙湾特大桥主桥宽幅挂篮的设计与施工

一、工程概况

沙湾特大桥主桥为矮塔斜拉桥，箱梁为预应力混凝土结构，采用变高度单箱三室斜腹板截面,跨径组合为：137.5m+248m+137.5m，主梁顶板宽34m，悬臂长度6.5m，跨中梁高3.85m，主塔根部梁高8.35m。采用无压重自锚式挂篮法悬臂对称浇筑，挂篮悬浇块段长度为3.5m和4.0m两种，共 58对块段。 二、悬浇箱梁挂篮设计原理 1、主桥箱梁结构分析

箱梁顶板宽34m，悬臂长度6.5m，跨中直线段长为2m，边跨直线段为12.34m。顶板板厚24cm，底板板厚由跨中30cm变厚至塔根部120cm，边腹板板厚在主塔根部向两边16m范围内，由60cm变厚至110cm；在边跨现浇段由60cm变厚至105cm，其余部位板厚均为60cm。中腹板在主塔根部向两边16m范围内，由50cm变厚至100cm；在边跨现浇段由50cm变厚至120cm，其余部位板厚均为50cm；悬臂板端部厚20cm，根部厚45cm，由于悬臂长度较长（达6.5m）,为满足横向受力要求,悬臂板下设置35cm厚加劲肋，横向受力结构形成t形梁,加劲肋端部梁高50cm，根部梁高约为160cm，梁高按圆曲线变化，加劲肋间距3.5～4m；有斜拉索区域箱内横隔梁厚度为50cm，两边室内横隔梁厚度为35cm；无斜拉索区域箱内在顶板下设置35cm厚横向加劲肋，端横隔梁厚度为200cm。 2、挂篮整体结构

挂篮结构为菱形挂篮，悬臂长度为4.7m，整体宽度为35.5m。挂篮主体结构分为：主桁结构、底篮结构、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统等。 （1）、主桁结构

主桁为菱形结构，包括主桁、上前横梁、上中横梁以及主横后端平联。

（2）、底篮结构

底篮结构包括前、后横梁，以及纵梁。前、后横梁由双肢型钢构成，纵梁为桁架形式，纵梁与前后横梁连接采用销棒进行连接。 （3）、悬吊系统

悬吊系统由前吊带、后吊带以及行走吊带组成，吊带材质均为16mn钢，吊带连接销子、承重销子、锚固销子均为45＃钢，表面经过热处理。 （4）、锚固系统

锚固系统分主桁后锚、轨道锚固以及吊带锚固。

主桁后锚设置在主桁后端，采用精轧螺纹钢来锚固，提供挂篮块段悬臂浇注时的抵抗倾覆力。

轨道锚固须与主桁后锚结合考虑，为轨道固定和定位。 底篮横梁的吊带锚固扁担梁通过螺栓固定在底篮前、后横梁的底侧，以锚固销子与吊带连接。吊带的上端固定与顶升，通过承重底座扁担梁与提升扁担梁来共同实现。 （5）、行走系统

挂篮行走系统主要由前支腿滚动支腿、行走轨道、后锚行走小车、行走吊带、底篮行走滑梁等部分组成（详见挂篮的行走）。 （6）、模板系统

模板系统包括底模、外侧模和内模，含模板的悬吊系统和行走系统，挂篮前移时底模、外侧模及纵梁同挂篮一起行走到位。 三、箱梁悬浇挂篮的施工 1、挂篮的加工及拼装

挂篮加工严格按照设计图纸进行，对原材料型号尺寸等设计参数严格检查验收，加工过程跟踪检查，检查挂篮及模板加工制作质量是否合格。挂篮各构件在验收出厂前，组织相关人员进行验收，验收时进行试拼，以验证加工的精度和加工的质量。

加工完成的挂篮各构件运送至0#块箱梁顶上，利用塔吊散拼，拼装前先由测量放出箱梁中线，定轨道位置，轨道下面用方木找平，控制轨道面平整度。挂篮结构拼装顺序为：轨道安装，主桁结构安装，上中横梁，上前横梁，底篮前后横梁，底篮纵梁和底篮行走系统。

3、挂篮加载预压 （1）、预压目的

挂篮加载预压，主要是通过测量挂篮在各级静力试验荷载作用下的变形，检验挂篮结构的强度、刚度，了解和掌握挂篮结构在工作状态时与设计期望值是否相符。其目的为： a、消除挂篮结构整体受力结构的非弹性变形；

b、测出挂篮结构前端的变形数据，确定在各个块段荷载作用下的弹性变形值。 （2）、预压方案

挂篮安装就位后，组织相关人员检查验收，试压分级加载，安全系数取1.2倍，即按荷载等于最大梁段重量的1.2倍。挂篮加载试验采取“砼配重块加载法”进行。

按0-1#块段砼荷载的1.2倍加载，加载分四级进行：第一级加载箱梁重10%的荷载，第二级加载至箱梁重20%的荷载，第三级加载至箱梁重100%的等效荷载，第四级加荷载至梁段总重的1.2倍等效荷载。加载的荷载分布应尽量与箱梁的实际重力作用相吻合，均级加载完成持荷1小时后测量。 （3）、观测项目

加载预压过程观测的项目为：后锚上挠值，中支点沉降值，主桁上前横梁位置变形，主桁对应底篮模板前端位置挠度，翼缘板前断面倒角位置挠度，0#块段前端沉降值。 （4）、卸载程序

加载120%的荷载，持荷观测完成后，开始卸载，按加载的相反顺序卸载，120%—100%—20%—10%—完全卸载，每卸载一级均需要进行持荷变形观测。 （5）、加载数据分析

通过对观测数据的分析，计算出挂篮的非弹性变形值、弹性预抛值，观测值与计算模型模拟值相符，由此检验出挂篮结构整体受

力、刚度、构件弧度、柔度及稳定性完全满足施工要求。 5、混凝土浇注

混凝土采用c60高标号砼。

混凝土浇注采取水平分层，一次性整体浇注。施工中，为避免出现偏载现象，利用两台砼输送泵车，两侧对称、均衡悬浇。 6、施工过程中的挂篮监测

在箱梁施工过程中要对整个挂篮及箱梁监测，检查挂篮各系统构件受力情况，重点检查后锚、中支点、上前横梁、吊带和底篮前后横梁受力均衡情况。根据挂篮施工流程，在模板平面及标高位置调整到位钢筋安装之前在已浇梁段断面（5个节段）和模板前端设各测点测量初始数据；钢筋和管道安装完成砼浇筑前测量观测点数据；在砼浇筑后第三天测量观测点数据；预应力张拉后挂篮行走前测量观测点数据；挂篮行走后再次测量观测点数据。观测点测量时间应在清晨气温稳定的时间段进行，各阶段测量数据需同步分析，是否有突变，是否与设计相符，根据测量数据验证挂篮加载试验的数据和监控单位提供的箱梁块段挠度值和立模数据。 7、挂篮的行走及锚固

挂篮行走系统主要由前支腿滚动支腿、行走轨道、后锚行走小车、行走吊带、底篮行走滑梁等部分组成。 (1)、前支腿滚动支腿

设置在前支腿位置的滚动支腿由前支腿及走辊组成，前支腿由3根i45a工钢加工而成，行走走辊为φ45mm的圆钢。

(2)、行走轨道

挂篮行走轨道由i32a型钢构成。轨道间连接采用螺栓连接。轨道由轨道扁担梁进行固定，每隔1.15m设一道，同时在主桁后锚前后1.15m范围内各设一道扁担梁。轨道锚固筋采用φ32精扎螺纹钢筋。

(3)、后锚行走小车

后锚固行走小车由行走滑轮、小车立柱、连接器、连接销棒等组成。行走小车在放开主桁后锚后，反扣在轨道上。通过葫芦拉动主桁，带动小车行走，使主桁进行移动。 (4)、行走吊带

中横梁边吊带为行走吊带。行走时，将行走吊带放下1.3m，落在底篮行走滑梁上面，与行走滑梁共同承受底篮重量，行走完成后再将吊带提起。 (5)、底篮行走滑梁

底篮行走滑梁由双肢i45a型钢组成。每个挂篮设两个底篮行走滑梁，通过挂篮行走带动底篮滑梁沿滑梁吊点滑行。

待块段砼浇注完毕，预应力张拉压浆完毕后，方可进行挂篮行走。挂篮行走顺序为：

a、安装行走轨道，安装底篮行走滑梁系统。

b、底篮行走滑梁系统安装完毕后，用手动葫芦牵引将吊带落在底篮后横梁上，将吊带锚死在底篮后横梁上。然后降低底篮系统，最终后横梁通过行走滑梁和中横梁行走吊带共同承受。

c、准备完成后，拉动手动葫芦牵引主桁行走。

d、挂篮行走到位后，先安装挂篮的后锚系统，将挂篮固定结实，然后再安装后锚吊带。将行走滑梁用小扁担梁固定在底篮后横梁上面，拆下行走滑梁的后支点，将后支点移动到新的已浇块段上，进行安装锚固。行走滑梁到位以后，采用千斤顶提升底篮调模，开始新的块段施工。 四、结语

随着越来越多大型桥梁的建设，挂篮悬臂现浇技术由于自身灵活性好，适应性强等优点，被广泛采用。本文在沙湾特大桥宽幅挂篮的设计施工中采用新技术、新工艺，其中挂篮设计作业面宽，后锚反拉平衡受力，多吊点布局以及行走系统的优化大大提高了整个挂篮系统行走时的效率和安全性，既满足其整体功能的受力要求，又解决了变高度单箱三室斜腹板截面大悬臂宽幅式箱梁施工的难题，在箱梁施工过程中挂篮行走稳定安全、快速，整体受力合理，箱梁施工质量好。

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