下承式施工掛籃設計研究

李帆

摘要：文章從掛籃主梁設計、掛籃結構設計、掛籃荷載試驗檢測、掛籃應用等方面，闡述了掛籃設計理論，并將設計的掛籃應用于某橋梁建設施工中，取得了良好的施工效果，驗證了所提出的掛籃設計理論的合理性，可為類似施工提供參考。

關鍵詞：掛籃設計;掛籃結構;壓載試驗;掛籃應用

This article describes the design theory of hanging baskets from the aspects of hanging basket main beam design，hanging basket structure design，hanging basket load test and hanging basket application，applies the designed hanging basket to the construction of a bridge，and obtains the good construction effect，which verifies the rationality of the proposed hanging basket design theory，thus providing the reference for similar construction.

Hanging basket design;Hanging basket structure;Ballast test;Hanging basket application

0 引言

在橋梁建設中，掛籃作為橋梁梁體澆筑的重要工具，其設計是否合理影響著橋梁的質量及施工效率。所以掛籃設計是施工人員及設計者最為關心的問題，研究掛籃設計具有重要的現實意義。

本文以某橋梁建設施工項目為研究載體，選擇下承式施工時分別從掛籃主梁設計、掛籃結構設計、掛籃荷載試驗檢測、掛籃應用四個方面展開論述，在實踐應用中取得良好的施工效果，完善并驗證了施工中掛籃設計理論，可為類似施工提供參考。

1 項目詳情

以某橋梁建設為例，其主橋屬于雙塔雙索面斜拉橋，起止里程分別為CH0+756.250與CH1+234.750。該主橋為三跨形式，其跨徑依次為117.5 m、240 m、117.5 m。主梁與斜拉索均采用雙塔門式柱。該主橋及主梁結構分別見下頁圖1和圖2。

2 主梁設計

2.1 主梁斷面介紹

主梁選擇預應力混凝土肋板式連續梁，混凝土選擇等級為C60。將主梁劃分為19個部分，并分別依次編號0～18。主梁標準截面橋面寬度為3 460 cm，主梁高度與寬度分別為280 cm、260 cm，面板厚度為280 mm。橋面設計為雙向橫坡，其坡度為2.5%。梁上索距設計為600 cm，邊跨現澆區段索距設計為400 cm。在主梁上設計75道橫梁，其位置為每對拉索處，橫梁厚度設計值為0.35 m。這樣既能保證主梁橫向剛度，提升橋面板承力能力，也能避免斜拉索受力不均勻現象的產生。

2.2 施工技術難點解析

（1）主梁邊主梁、頂板與橫隔板分段進行澆筑。斜拉索施工工藝流程為：澆筑首段混凝土后，依次張拉第n段縱向鋼絞線、第n-1段與第n-2段縱橫隔板橫向鋼絞線;安裝首次張拉第n段斜拉索后，掛籃移至第n段;再次張拉第n段斜拉索后，澆筑第2段混凝土后完成第n段斜拉索的第3次張拉工作。主梁懸澆時不需要斜拉索輔助完成。

（2）考慮到主梁懸澆施工工藝特性，借助成熟的后支點掛籃懸澆，施工控制難度很大，尤其線性控制與掛籃剛度很難保證。

（3）橫斷面邊主梁、橫隔板與頂板單個區段澆筑，其縫隙處混凝土開裂現象較多。

（4）橫向預應力索施工困難較多。

3 掛籃結構研究

3.1 掛籃結構設計

施工圖紙與設計報告中指出，主梁懸澆掛籃必須達到設計標定的強度和剛度，每個掛籃質量控制在225 t以內。施工方定期對掛籃作用在主梁支點的位置進行計算，結合設計單位意見最終確定。施工單位要充分考慮主梁特性完成掛籃結構設計。

3.1.1 設計目的

基于項目實際情況，掛籃結構必須簡潔，受力合理，整體剛度達標，制作簡單，便于調整，并且施工投資小，平面與標高調整時設備易獲取。

3.1.2 設計理念

在該項目中掛籃主體構造的設計理念具體有以下5點：

（1）按照業主需求，掛籃設計參考國內設計標準，借助極限狀態設計理念完成;

（2）掛籃選擇下承式掛籃，選擇桁架結構設計承載平臺;

（3）利用前后雙掛腿結構設計行走方式，這樣可以提升行走時的結構承受力;

（4）充分結合掛籃施工特性，掛籃設計去除傳統的縱向止推與張拉機構;

（5）因為掛籃需要加工后利用集裝箱送到施工地點，所以掛籃各部件尺寸不得超出集裝箱尺寸。

3.1.3 技術革新

（1）掛籃施工工藝應用廣泛，達到主梁邊主梁、橫隔板、頂板等結構逐次澆筑的施工要求。

（2）行走機構選擇液壓油缸驅動的全自動步進行行走，省時省力。

（3）懸吊桿角度可以隨時調節，使得吊桿受力均衡。

3.2 掛籃結構介紹

掛籃主要構造包括承載平臺、懸吊系統、行走機構、模板等部分。

3.2.1 承載平臺

承載平臺由多個構件搭建，主要有主縱梁、中橫梁、后橫梁、中掛腿、后掛腿等。兩個平行的三角形桁架搭建成主縱梁，主縱梁包括上部水平梁與下部桁架，兩者通過螺栓連接。掛籃行走過程中，掛籃的中部與尾部利用中后掛腿懸掛于已澆筑箱梁上，掛腿存在空擋，這樣可以消除橫隔板預應力張拉時存在的沖突。具體情形如圖3所示。

3.2.2 懸吊系統

懸吊系統主要包含支撐座、反力座、精軋螺紋鋼筋、螺帽與千斤頂等。支撐座下端設計成球形支撐面，這樣使得懸吊桿角度可以調節，均衡所有吊桿受力。

3.2.3 行走結構

掛籃行走實現全自動形式：液壓油缸伸縮頂推設在前掛腿，行走滾輪設在后掛腿，油缸兩側依次連接行走滑船與滑動鎖定裝置銷軸。液壓油缸伸縮頂推，配合后掛腿上部行走滾輪實現掛籃移動。

3.2.4 模板

模板主要是將鋼板覆蓋到鋼框架上制作，包含主梁模板、橫隔板模板、頂模板與拱架。邊主梁底模板與側模板全部借助銷軸與底模支撐架連接，并借助可調撐桿實現橫向調整。側模板之間存在5 cm縫隙，利于橫隔板模板開模，縫隙上部由薄鋼板覆蓋。

4 掛籃壓載試驗

為了保證施工質量，掛籃制作好以后必須通過壓載試驗測定試驗數據，為施工環節提供依據;同時驗證設計、制作及安裝質量，避免因非彈性形變影響質量的現象發生。

預壓荷載設置為標準荷載的1.25倍，標準節段規格為6.5 m×35 m×2.9 m，其質量為425 t。掛籃荷載試驗分為兩部分：依次是工況1時邊主梁、工況2時頂板與中橫梁;載荷劃分為8個檔次，其數值比例分別為0.5、0.75、1.00、1.25、1.00、0.75、0.5、0。由此，劃分成16個工況。結合施工時情形，試壓材料與主梁的鋼筋一致。

4.1 應力試驗

掛籃應變測試主要是獲得掛籃重要構件應力情況，所以掛籃應力檢測選擇為主縱梁、中后懸吊桿、中后橫梁。其具體檢測位置如圖4所示。共設有22個檢測位置，其中邊主梁設有18個。

結合試驗數據分析，掛籃各構件的應力數值與試驗荷載大致呈線性相關性，表明構件可在材料線彈性范圍內應用，以B、D斷面檢測數據為例，繪制圖5～6。

4.2 位移檢測

掛籃位移檢測設14個位置，其檢測數據整理后見下頁表1。

通過分析表1數據得出：當載荷系數設置為1.25倍時，掛籃各構件的應力數值和試驗荷載呈現為線性關系。這表明構件能夠在材料線彈性范圍中工作。綜上研究，可知掛籃的強度達標且能夠保證施工安全。

5 掛籃應用

掛籃澆筑完成每個標準區段后行走到澆筑下一個標準區段位置時，進行澆筑的工序流程如下：下放拱架與頂板模板后拆解橫梁側模板;拆解邊主梁端模、側模板，設置行走滑靴與行走軌道;將軌道拉至指定位置加固，將懸吊系統拆除并下放掛籃;掛籃移動到設定地點，將行走系統和軌道的連接拆解，升高掛籃，使其邊主梁底部模板、頂升裝置和已澆筑完成的邊主梁底部相抵后，調節頂升裝置，加固掛籃。

6 結語

該項目掛籃施工與傳統的前支點掛籃施工不同，掛籃設計在傳統鋼結構設計的基礎上大膽創新，結構獨特，自重小。掛籃充分利用箱梁上部空間，作為混凝土箱梁鋼筋框架綁扎作業的場地，同時完成掛籃行走和鋼筋框架綁扎的目標，縮短了施工周期。本文將設計的掛籃應用于某橋梁建設施工中，取得了良好的施工效果，完善并驗證了施工中掛籃設計理論，為類似施工提供了參考。

參考文獻：

[1]谷守法，王志東，鄧振全，等.波形鋼腹板箱梁橋新型拖吊結合式掛籃設計[J].中外公路，2017，37（2）：72-76.

[2]楊 輝.鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑倒三角掛籃設計與施工[J].施工技術，2017，46（3）：102-106.

[3]孫新海，趙東升，劉紅芳.懸臂現澆箱梁掛籃設計與反力預壓技術研究[J].公路，2016，61（5）：90-93.

[4]鄭元勛，楊培冰.剛構橋梁懸臂施工掛籃設計及預加載試驗研究[J].鄭州大學學報（理學版），2015，47（4）：108-112，118.

[5]趙金祥.嘉紹跨海大橋北副航道橋掛籃設計[J].橋梁建設，2013，43（2）：116-120.

[6]蔡俊寶，宋 成.嚴家湖特大橋連續梁掛籃設計細節的改進[J].橋梁建設，2012，42（Z1）：139-143.

[7]方銀明，周登燕，陳紅霞.斜拉橋38.6 m寬混凝土主梁掛籃設計及懸澆技術[J].世界橋梁，2011（6）：17-21.

[8]田武平，周思鋒，詹應超.大跨度連續梁懸臂澆筑掛籃的設計及施工[J].公路，2010（8）：37-43.

[9]林玉森，張運波，強士中.寬橋面掛籃設計與懸灌施工技術[J].鐵道工程學報，2006，23（2）：39-42，51.