紅水河大橋三角形掛籃設計與載荷試驗

吳瑞君

摘 要：結合廣西臨江紅水河大橋的施工實例，論述了變截面懸臂梁施工中三角形掛籃的設計，對掛籃進行試載試驗后得出的實驗數據進行分析后表明，該三角形掛籃設計方案完全滿足施工要求。

關鍵詞：三角形掛籃；懸臂梁；工作系數；荷載試驗

中圖分類號：U445.4 文獻標志碼：B

0 引 言

按主要承重結構形式的不同，掛籃可以分為梁式掛籃、斜拉式掛籃及桁架式掛籃三種[12]，目前施工中采用較多的是桁架式掛籃[34]。桁架式掛籃根據采用桁架形式的不同分為好多種，其中菱形掛籃及三角形掛籃因具有結構簡單、傳力線路明確等特點而得到了較多采用[56]。

為了便于懸臂梁標高的控制，以及懸臂施工時結構的安全，一般都要求掛籃不能超過一定的重量[7]。隨著橋梁設計水平的提升，橋梁跨徑逐步增大，同時，對掛籃重量等參數的要求也越來越高，掛籃逐步向輕型化方向發展。掛籃的總體工作系數k值是掛籃重量與承載能力的比值，是反映掛籃設計優劣及經濟性的一個重要指標[89]。本文結合廣西臨江紅水河大橋的施工實例，對三角形輕型掛籃的設計與施工進行論述，為同類工程提供借鑒。

1 工程概況

廣西臨江紅水河大橋為75 m+125 m+75 m的連續剛構梁橋。該橋采用雙幅設計，主梁除0#、1#、18#塊件采用滿堂支架施工外，17#塊件采用吊架施工，2#～16#塊件采用掛籃對稱懸澆施工。節段長3.0 m、3.5 m、4.0 m，最重梁段重約127 t。施工所用掛籃為工地現場原有梁式掛籃改制而成。本橋要求掛籃重量小于60 t，以便于懸臂梁標高的控制。要想大幅度降低掛籃重量，受力結構必須設計合理，除優化結構形式外，還要改進力的傳遞系統。

2 掛籃設計

廣西臨江紅水河大橋掛籃的主承重結構采用三角拉桿式承重架，全部采用型鋼加工。受力部位全部在節點位置，傳力線路簡單，受力明確。受力構件全部采用拉壓桿，充分發揮了材料的受力特點，同時可降低對剛度的要求。承重架之間橫向用型鋼連接，以增加其穩定性，采用自錨體系。掛籃由主桁承重系統、模板系統、吊錨桿系統和行走系統組成。

2.1 主桁承重系統

2.2 吊錨桿系統

掛籃吊錨桿采用42CrMn棒材與16Mn鋼帶加工而成。安裝后錨桿時，用千斤頂施加預緊力，以保證梁段接縫的平順。施工過程中，吊錨桿不能遇火、電焊或受撞擊，以免發生脆斷。

2.3 模板系統

采用面板為5 mm厚的大面鋼模，定尺加工，豎楞采用[10，間距50 cm。橫楞采用2[22，間距100 cm。拉桿系用Ⅳ級精軋螺紋鋼筋，每根橫楞采用2根拉桿，后錨拉桿錨固于上一梁段前排拉桿預留出的拉桿孔上，抵抗混凝土澆注過程的前推力，確保模板與上一段混凝土的接縫緊密，保證外觀質量。前排拉桿布于梁端后20 cm處。在每個節段上只有1排拉桿，這樣既外觀美觀，又加快了施工進度。

2.4 行走系統

采用主桁及模板系統同時前移。行走時只需2臺千斤頂即可完成掛籃的前移。實際施工時，掛籃前移一段只需3～4 h即可完成。

3 掛籃試載

為檢驗掛籃主桁的實際承載力和可靠性，并獲得彈性變形參數，消除非彈性變形，為箱梁施工提供數據，同時檢驗掛籃的加工質量，對大橋的三角形掛籃采用反力架法進行荷載試驗。3.1 加載步驟

分5級加載、2級卸載。加載分級模擬如下：底板混凝土澆注完成；腹板混凝土澆注一半；腹板全部澆完；頂板澆注完成；設計荷載；超載20%；至設計荷載50%；完全卸載。

加載采用2個標定好的60 t千斤頂，分別置于2個安裝好腹板的反力架前端，一起施加試載荷載。

3.2 測量內容與方法

3.2.1 變形測試

測點共4個，分別在主桁前橫梁上游、下游吊點，上游、下游后錨點。將實測原始記錄數值平均后（4套掛籃撓度，去除非彈性變形）回歸，得出荷載與掛籃撓度的線形關系為

4套掛籃試載完成后的非彈性變形為11.5 mm（即試壓完卸載后未恢復的變形，其中有1 mm為掛籃后錨的非彈性變形）。

以上數據為鋼筋綁扎前及掛籃模板拉桿、后錨桿未緊固前測得的數據，指導施工時應乘以系數折算為鋼筋綁扎完成及拉桿、后錨桿緊固后的掛籃彈變，折算系數只能憑經驗選擇。

3.2.2 應力測試

4 施工中實測掛籃變形及數據分析

根據施工實測得到三角形掛籃的變形量，并將其與理論計算的結果進行對比，對比結果如圖4所示。從圖中可看出，隨著梁高降低，拉桿數量減少，實測與理論回歸越來越接近。可見系數k′為小于1的數，且隨著梁高的加大而減小。

5 結 語

主桁前縱梁離橋面較低，空間較小，對施工作業有影響。三角形掛籃行走后錨小車采用了下壓式，需要的軌道較短且對軌道的要求較低，只需滿足前支點行走即可。實測變形比理論計算值小，主要原因是模板鋼筋等錨固后能承擔部分荷載。本橋的掛籃設計與荷載試驗成果對同類橋梁施工具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 張萬軍.三角形掛籃的設計與施工[J].科技情報開發與經濟，2012（18）：149151.

[2] 周 敏.GL改進型三角形掛籃結構設計探析[J].石家莊鐵道大學學報：自然科學版，2012，25（3）：5256.

[3] 姜保權.談三角形掛籃設計驗算與應用[J].工程建設與設計，2013（1）：144148.

[4] 潘建平.懸臂施工用鋼桁架三角形掛籃設計與應用[J].中國建筑金屬結構，2013（8）：910，17.

[5] 蒯行成，王雅妮，劉偉綱，等. 三角形掛籃結構設計計算[J].公路工程，2011（1）：4144，69.

[6] 王連彬，宋 均.后支點三角形掛籃預壓施工技術[J].中國新技術新產品，2011（9）：8283.

[7] 李亞軍.三角形掛籃在跨唐津高速公路懸臂現澆箱梁施工中的結構計算[J].四川建材，2011（3）：187194.

[8] 李睿林.三角形掛籃在高架橋懸臂箱梁施工中的結構計算[J].青海交通科技，2011（3）：3338.

[9] 黃 芳.自錨式三角形掛籃的荷載驗算[J].建筑施工，2012（5）：498500.

[責任編輯：杜衛華]endprint

摘 要：結合廣西臨江紅水河大橋的施工實例，論述了變截面懸臂梁施工中三角形掛籃的設計，對掛籃進行試載試驗后得出的實驗數據進行分析后表明，該三角形掛籃設計方案完全滿足施工要求。

關鍵詞：三角形掛籃；懸臂梁；工作系數；荷載試驗

中圖分類號：U445.4 文獻標志碼：B

0 引 言

按主要承重結構形式的不同，掛籃可以分為梁式掛籃、斜拉式掛籃及桁架式掛籃三種[12]，目前施工中采用較多的是桁架式掛籃[34]。桁架式掛籃根據采用桁架形式的不同分為好多種，其中菱形掛籃及三角形掛籃因具有結構簡單、傳力線路明確等特點而得到了較多采用[56]。

為了便于懸臂梁標高的控制，以及懸臂施工時結構的安全，一般都要求掛籃不能超過一定的重量[7]。隨著橋梁設計水平的提升，橋梁跨徑逐步增大，同時，對掛籃重量等參數的要求也越來越高，掛籃逐步向輕型化方向發展。掛籃的總體工作系數k值是掛籃重量與承載能力的比值，是反映掛籃設計優劣及經濟性的一個重要指標[89]。本文結合廣西臨江紅水河大橋的施工實例，對三角形輕型掛籃的設計與施工進行論述，為同類工程提供借鑒。

1 工程概況

廣西臨江紅水河大橋為75 m+125 m+75 m的連續剛構梁橋。該橋采用雙幅設計，主梁除0#、1#、18#塊件采用滿堂支架施工外，17#塊件采用吊架施工，2#～16#塊件采用掛籃對稱懸澆施工。節段長3.0 m、3.5 m、4.0 m，最重梁段重約127 t。施工所用掛籃為工地現場原有梁式掛籃改制而成。本橋要求掛籃重量小于60 t，以便于懸臂梁標高的控制。要想大幅度降低掛籃重量，受力結構必須設計合理，除優化結構形式外，還要改進力的傳遞系統。

2 掛籃設計

廣西臨江紅水河大橋掛籃的主承重結構采用三角拉桿式承重架，全部采用型鋼加工。受力部位全部在節點位置，傳力線路簡單，受力明確。受力構件全部采用拉壓桿，充分發揮了材料的受力特點，同時可降低對剛度的要求。承重架之間橫向用型鋼連接，以增加其穩定性，采用自錨體系。掛籃由主桁承重系統、模板系統、吊錨桿系統和行走系統組成。

2.1 主桁承重系統

2.2 吊錨桿系統

掛籃吊錨桿采用42CrMn棒材與16Mn鋼帶加工而成。安裝后錨桿時，用千斤頂施加預緊力，以保證梁段接縫的平順。施工過程中，吊錨桿不能遇火、電焊或受撞擊，以免發生脆斷。

2.3 模板系統

采用面板為5 mm厚的大面鋼模，定尺加工，豎楞采用[10，間距50 cm。橫楞采用2[22，間距100 cm。拉桿系用Ⅳ級精軋螺紋鋼筋，每根橫楞采用2根拉桿，后錨拉桿錨固于上一梁段前排拉桿預留出的拉桿孔上，抵抗混凝土澆注過程的前推力，確保模板與上一段混凝土的接縫緊密，保證外觀質量。前排拉桿布于梁端后20 cm處。在每個節段上只有1排拉桿，這樣既外觀美觀，又加快了施工進度。

2.4 行走系統

采用主桁及模板系統同時前移。行走時只需2臺千斤頂即可完成掛籃的前移。實際施工時，掛籃前移一段只需3～4 h即可完成。

3 掛籃試載

為檢驗掛籃主桁的實際承載力和可靠性，并獲得彈性變形參數，消除非彈性變形，為箱梁施工提供數據，同時檢驗掛籃的加工質量，對大橋的三角形掛籃采用反力架法進行荷載試驗。3.1 加載步驟

分5級加載、2級卸載。加載分級模擬如下：底板混凝土澆注完成；腹板混凝土澆注一半；腹板全部澆完；頂板澆注完成；設計荷載；超載20%；至設計荷載50%；完全卸載。

加載采用2個標定好的60 t千斤頂，分別置于2個安裝好腹板的反力架前端，一起施加試載荷載。

3.2 測量內容與方法

3.2.1 變形測試

測點共4個，分別在主桁前橫梁上游、下游吊點，上游、下游后錨點。將實測原始記錄數值平均后（4套掛籃撓度，去除非彈性變形）回歸，得出荷載與掛籃撓度的線形關系為

4套掛籃試載完成后的非彈性變形為11.5 mm（即試壓完卸載后未恢復的變形，其中有1 mm為掛籃后錨的非彈性變形）。

以上數據為鋼筋綁扎前及掛籃模板拉桿、后錨桿未緊固前測得的數據，指導施工時應乘以系數折算為鋼筋綁扎完成及拉桿、后錨桿緊固后的掛籃彈變，折算系數只能憑經驗選擇。

3.2.2 應力測試

4 施工中實測掛籃變形及數據分析

根據施工實測得到三角形掛籃的變形量，并將其與理論計算的結果進行對比，對比結果如圖4所示。從圖中可看出，隨著梁高降低，拉桿數量減少，實測與理論回歸越來越接近。可見系數k′為小于1的數，且隨著梁高的加大而減小。

5 結 語

主桁前縱梁離橋面較低，空間較小，對施工作業有影響。三角形掛籃行走后錨小車采用了下壓式，需要的軌道較短且對軌道的要求較低，只需滿足前支點行走即可。實測變形比理論計算值小，主要原因是模板鋼筋等錨固后能承擔部分荷載。本橋的掛籃設計與荷載試驗成果對同類橋梁施工具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 張萬軍.三角形掛籃的設計與施工[J].科技情報開發與經濟，2012（18）：149151.

[2] 周 敏.GL改進型三角形掛籃結構設計探析[J].石家莊鐵道大學學報：自然科學版，2012，25（3）：5256.

[3] 姜保權.談三角形掛籃設計驗算與應用[J].工程建設與設計，2013（1）：144148.

[4] 潘建平.懸臂施工用鋼桁架三角形掛籃設計與應用[J].中國建筑金屬結構，2013（8）：910，17.

[5] 蒯行成，王雅妮，劉偉綱，等. 三角形掛籃結構設計計算[J].公路工程，2011（1）：4144，69.

[6] 王連彬，宋 均.后支點三角形掛籃預壓施工技術[J].中國新技術新產品，2011（9）：8283.

[7] 李亞軍.三角形掛籃在跨唐津高速公路懸臂現澆箱梁施工中的結構計算[J].四川建材，2011（3）：187194.

[8] 李睿林.三角形掛籃在高架橋懸臂箱梁施工中的結構計算[J].青海交通科技，2011（3）：3338.

[9] 黃 芳.自錨式三角形掛籃的荷載驗算[J].建筑施工，2012（5）：498500.

[責任編輯：杜衛華]endprint

摘 要：結合廣西臨江紅水河大橋的施工實例，論述了變截面懸臂梁施工中三角形掛籃的設計，對掛籃進行試載試驗后得出的實驗數據進行分析后表明，該三角形掛籃設計方案完全滿足施工要求。

關鍵詞：三角形掛籃；懸臂梁；工作系數；荷載試驗

中圖分類號：U445.4 文獻標志碼：B

0 引 言

按主要承重結構形式的不同，掛籃可以分為梁式掛籃、斜拉式掛籃及桁架式掛籃三種[12]，目前施工中采用較多的是桁架式掛籃[34]。桁架式掛籃根據采用桁架形式的不同分為好多種，其中菱形掛籃及三角形掛籃因具有結構簡單、傳力線路明確等特點而得到了較多采用[56]。

為了便于懸臂梁標高的控制，以及懸臂施工時結構的安全，一般都要求掛籃不能超過一定的重量[7]。隨著橋梁設計水平的提升，橋梁跨徑逐步增大，同時，對掛籃重量等參數的要求也越來越高，掛籃逐步向輕型化方向發展。掛籃的總體工作系數k值是掛籃重量與承載能力的比值，是反映掛籃設計優劣及經濟性的一個重要指標[89]。本文結合廣西臨江紅水河大橋的施工實例，對三角形輕型掛籃的設計與施工進行論述，為同類工程提供借鑒。

1 工程概況

廣西臨江紅水河大橋為75 m+125 m+75 m的連續剛構梁橋。該橋采用雙幅設計，主梁除0#、1#、18#塊件采用滿堂支架施工外，17#塊件采用吊架施工，2#～16#塊件采用掛籃對稱懸澆施工。節段長3.0 m、3.5 m、4.0 m，最重梁段重約127 t。施工所用掛籃為工地現場原有梁式掛籃改制而成。本橋要求掛籃重量小于60 t，以便于懸臂梁標高的控制。要想大幅度降低掛籃重量，受力結構必須設計合理，除優化結構形式外，還要改進力的傳遞系統。

2 掛籃設計

廣西臨江紅水河大橋掛籃的主承重結構采用三角拉桿式承重架，全部采用型鋼加工。受力部位全部在節點位置，傳力線路簡單，受力明確。受力構件全部采用拉壓桿，充分發揮了材料的受力特點，同時可降低對剛度的要求。承重架之間橫向用型鋼連接，以增加其穩定性，采用自錨體系。掛籃由主桁承重系統、模板系統、吊錨桿系統和行走系統組成。

2.1 主桁承重系統

2.2 吊錨桿系統

掛籃吊錨桿采用42CrMn棒材與16Mn鋼帶加工而成。安裝后錨桿時，用千斤頂施加預緊力，以保證梁段接縫的平順。施工過程中，吊錨桿不能遇火、電焊或受撞擊，以免發生脆斷。

2.3 模板系統

采用面板為5 mm厚的大面鋼模，定尺加工，豎楞采用[10，間距50 cm。橫楞采用2[22，間距100 cm。拉桿系用Ⅳ級精軋螺紋鋼筋，每根橫楞采用2根拉桿，后錨拉桿錨固于上一梁段前排拉桿預留出的拉桿孔上，抵抗混凝土澆注過程的前推力，確保模板與上一段混凝土的接縫緊密，保證外觀質量。前排拉桿布于梁端后20 cm處。在每個節段上只有1排拉桿，這樣既外觀美觀，又加快了施工進度。

2.4 行走系統

采用主桁及模板系統同時前移。行走時只需2臺千斤頂即可完成掛籃的前移。實際施工時，掛籃前移一段只需3～4 h即可完成。

3 掛籃試載

為檢驗掛籃主桁的實際承載力和可靠性，并獲得彈性變形參數，消除非彈性變形，為箱梁施工提供數據，同時檢驗掛籃的加工質量，對大橋的三角形掛籃采用反力架法進行荷載試驗。3.1 加載步驟

分5級加載、2級卸載。加載分級模擬如下：底板混凝土澆注完成；腹板混凝土澆注一半；腹板全部澆完；頂板澆注完成；設計荷載；超載20%；至設計荷載50%；完全卸載。

加載采用2個標定好的60 t千斤頂，分別置于2個安裝好腹板的反力架前端，一起施加試載荷載。

3.2 測量內容與方法

3.2.1 變形測試

測點共4個，分別在主桁前橫梁上游、下游吊點，上游、下游后錨點。將實測原始記錄數值平均后（4套掛籃撓度，去除非彈性變形）回歸，得出荷載與掛籃撓度的線形關系為

4套掛籃試載完成后的非彈性變形為11.5 mm（即試壓完卸載后未恢復的變形，其中有1 mm為掛籃后錨的非彈性變形）。

以上數據為鋼筋綁扎前及掛籃模板拉桿、后錨桿未緊固前測得的數據，指導施工時應乘以系數折算為鋼筋綁扎完成及拉桿、后錨桿緊固后的掛籃彈變，折算系數只能憑經驗選擇。

3.2.2 應力測試

4 施工中實測掛籃變形及數據分析

根據施工實測得到三角形掛籃的變形量，并將其與理論計算的結果進行對比，對比結果如圖4所示。從圖中可看出，隨著梁高降低，拉桿數量減少，實測與理論回歸越來越接近。可見系數k′為小于1的數，且隨著梁高的加大而減小。

5 結 語

主桁前縱梁離橋面較低，空間較小，對施工作業有影響。三角形掛籃行走后錨小車采用了下壓式，需要的軌道較短且對軌道的要求較低，只需滿足前支點行走即可。實測變形比理論計算值小，主要原因是模板鋼筋等錨固后能承擔部分荷載。本橋的掛籃設計與荷載試驗成果對同類橋梁施工具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 張萬軍.三角形掛籃的設計與施工[J].科技情報開發與經濟，2012（18）：149151.

[2] 周 敏.GL改進型三角形掛籃結構設計探析[J].石家莊鐵道大學學報：自然科學版，2012，25（3）：5256.

[3] 姜保權.談三角形掛籃設計驗算與應用[J].工程建設與設計，2013（1）：144148.

[4] 潘建平.懸臂施工用鋼桁架三角形掛籃設計與應用[J].中國建筑金屬結構，2013（8）：910，17.

[5] 蒯行成，王雅妮，劉偉綱，等. 三角形掛籃結構設計計算[J].公路工程，2011（1）：4144，69.

[6] 王連彬，宋 均.后支點三角形掛籃預壓施工技術[J].中國新技術新產品，2011（9）：8283.

[7] 李亞軍.三角形掛籃在跨唐津高速公路懸臂現澆箱梁施工中的結構計算[J].四川建材，2011（3）：187194.

[8] 李睿林.三角形掛籃在高架橋懸臂箱梁施工中的結構計算[J].青海交通科技，2011（3）：3338.

[9] 黃 芳.自錨式三角形掛籃的荷載驗算[J].建筑施工，2012（5）：498500.

[責任編輯：杜衛華]endprint