桥梁施工中悬臂挂篮技术的应用

1 悬臂挂篮技术概述

桥梁施工中的悬臂挂篮主要指由主桁架、锚固系统、行走系统、张拉平台、模板系统和提吊系统等构成的可移动悬臂浇筑模架设备（具体见图1），通过悬挂于悬臂梁上的设备循环施工，最终完成待施工梁段浇筑施工。当前，常见的悬臂挂篮包括桁架式、滑动式和斜拉式等形式，悬臂挂篮施工技术适用范围广泛，且能保持梁底较好的线形，提高桥梁施工工效，降低施工误差，在桥梁工程施工中应用较为广泛。

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图1 悬臂挂篮结构示意图

2 工程概况

新建某客运专线桥孔跨按照48m+48m+48m 的结构布置，上部结构采用悬臂挂篮施工，下部采用双线圆端形桥墩，承台则按照上下两级矩形承台设计并分两次浇筑施工。该客运专线初期运营速度设计值为300km/h，正常运营后的设计时速为350km/h。最小曲线半径7000m，最大坡度为20‰，正线间距为5m，电动车组牵引方式为电力牵引。

3 悬臂挂篮技术的应用

3.1 悬臂挂篮荷载设计

根据悬臂灌注分段长度的最大值确定悬臂挂篮的设计长度，并根据桥梁宽和箱梁截面形式确定挂篮横断面形式。若桥梁横断面只存在1 个箱，则设置1 个挂篮即可完成施工；如果横截面有多个箱，则考虑到挂篮施工效率和灵活性，应设置多个挂篮同时施工。在设计和确定挂篮荷载的过程中，应先按照1.0kPa 的取值计算包括侧模、底模、内模、端模等在内的模板的平均重量和尺寸，并确定出各模板重量及油泵、千斤顶、混凝土结构自重、挂篮自重，在此基础上根据工程实际详细计算挂篮荷载。在进行挂篮底模架设计时，还应按照振动器结构自

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重的4倍确定挂篮底模架振动力，并将施工时人工荷载值确定在2.0kPa的水平。

本挂篮后下横梁结构刚度较大，主要为底模平台后下横梁结构受力，在施工时，将锚杆锚固于浇筑完成的混凝土箱梁节段后再施加5～10t的预应力便能拉紧锚杆。挂篮后下横梁结构变形小，可不设置测点。而挂篮前下横梁与纵梁结构简易，考虑到受力均衡性和测量的便捷性，应在测点处布设刚性竖测杆，并使测杆杆头适当超出水箱顶面，以保证测量结果能更好地反映横梁和纵梁跨中弹性变形程度。

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3.2 主桥箱梁悬浇段施工

3.2.1 施工流程

主桥箱梁悬浇段施工流程为：挂篮制作安装→挂篮底模和外模标高调整并固定→底板和腹板钢筋吊装和绑扎→底板和腹板波纹管与竖向预应力钢筋安装、锚固→顶板钢筋绑扎→顶板波纹管安装→顶板锚具锚固→端模安装→梁段混凝土对称浇筑→养护→穿束→张拉→压浆及挂篮前移。

本桥梁工程0#块的浇筑在托架上完成，其余节段均采用挂篮对称悬浇施工，待0#段浇筑完成并达到设计张拉强度后压浆，将挂篮拼装于0#段，再在其余梁段进行悬臂对称施工。

3.2.2 挂篮施工

本桥梁挂篮主桁架是主要的承重结构，两片桁架分别设置在箱梁腹板处，并通过角钢将主桁架和箱梁腹板连接成平面结构，在平面结构上增设10 个吊点，包括2 个内侧模吊点，4个外侧模吊点和4个底模吊点。

提吊系统中的前吊带设计尺寸有长×宽为160cm×32cm和160cm×20cm 两种，其主要起到将悬臂浇筑的腹板、底板混凝土和模板重量传递至桁架的作用，在前吊带下方和底模模架前横梁销连接后，将其上端吊接在横梁上；后吊带由3 块设计尺寸长×宽为160cm×32cm 的钢板加工而成，为适应梁底板厚度的变化，还应在其上增设调节孔，后吊带与底模架后横梁销接后穿过预留孔支承在箱梁底板。

箱梁外侧模板由厚度5mm的钢板于10#槽钢钢框焊接而成，将外侧模支撑在外模行走梁段，并通过吊杆将梁段前端悬吊在前上横梁，通过吊架将梁段后端悬吊在浇筑完毕的箱梁外侧顶板预留孔上。并在后吊杆处增设后吊装置，以便在挂篮行走过程中，外走行梁能与外侧模保持一致的前行速度。将内模设置在内模框架上，该框架结构包括内模桁架、斜支撑和竖带等部分，内模框架支承于内模走行梁，梁端通过倒链悬吊于上横梁预留孔上。将安装滚动轴承的后吊架设置在走行梁和后吊杆之间，以保证挂篮行走的过程中，内外侧模走行梁可沿吊架同步滑行。底模纵梁由12.6#槽钢组焊而成，并将分配梁横铺在纵梁槽钢上，底模面

板为5mm 钢板，在进行混凝土浇筑时，应夹紧外模和底模，防止发生漏浆，并在底模架前端增设角钢操作平台。

走行系统主要通过设置在桁架下的箱梁顶面所铺设的轨道运行，由于主桁架后未设置支座，其后支座通过反扣轮便可沿轨道下方滚动，并在2个5t手动葫芦的牵引下，实现挂篮结构的前移。本桥梁工程悬臂挂篮主要通过φ32精轧螺纹钢及扁担梁将三角桁架主梁锚固于运行轨道，每片桁架梁又通过4根精轧螺纹钢固定。

3.3 挂篮吊装和预压

本桥梁工程悬臂挂篮制安在施工现场进行，考虑到主承重架和模板是挂篮悬浇过程中最重要和最关键的受力结构，所以必须严格按照设计要求及相关规范进行挂篮吊装操作，还应在吊装前进行精轧螺纹钢吊杆锚固情况试验，以确保挂篮吊装施工质量。在墩顶挂篮拼装前应先完成墩顶叶梁段的施工，并按设计要求进行墩顶挂篮拼装施工。

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在走行轨道安装过程中，必须通过精轧螺纹钢将其与竖向预应力筋可靠连接，并检查连接质量。挂篮的精轧螺纹钢材料的切割应采用切割机，不得使用电焊或氧气切割。通过轨道和后锚连接主桁架并通过千斤顶压紧，在挂篮走行施工前，还应检查主架构和后勾板连接的可靠性；在挂篮走行过程中，应始终保持两侧构架滑移的同步性和对称性。

待安装完挂篮后，为进行挂篮施工质量及结构刚度、强度及稳定度的检验，还应进行预压和静载试验，以消除挂篮结构非弹性变形；并针对挂篮前端挠度和导致主桁架变形的可能原因，进行位移和受力情况的检测，并以试验结果为底模

板立模及标高调整的依据。为减少加载施工工作量，应采用千斤顶张拉钢绞线的预压方案，通过在承台顶预埋地锚、穿钢绞线，并将钢绞线穿过前底横梁千斤顶的方式，达到钢绞线锚固的目的。

3.4 钢筋混凝土浇筑

0#梁段内预应力筋分布较为复杂，且非预应力布设密集，必须一次性浇筑成型，应加强其浇筑施工质量控制。混凝土材料由拌和站集中拌和后，泵送至施工部位，拌和站拌和能力及泵送能力应使最早灌注的混凝土在初凝前全部完成0#段浇筑施工为限。0#段混凝土的浇筑量应根据混凝土振捣时间和泵送能力决定，本桥梁悬臂挂篮施工0#段混凝土初凝时间确定为10～12h，混凝土材料的塌落度应控制在14～16cm，混凝土材料中应按照设计比掺加高效减水剂。混凝土浇筑施工的分层厚度控制在36～40cm，并按照横隔板、腹板和底板、横隔板、腹板和顶板四周的次序依次浇筑。将混凝土入模导管的安装间距及导管底面和灌注面的距离分别控制在1.5m 和1.0m，对于钢筋分布较为密集的0#梁段，还应将个别钢筋断开后作为导管入口，待相应位置混凝土灌注结束后再焊接恢复所断开的钢筋。

本桥梁梁段混凝土振捣采用φ50插入式振捣器，对于钢筋分布密集的区域应改用φ30的小振捣棒，振捣棒移动距离应控制在其作用半径的1.5 倍范围内。对于振捣区域应明确划分，防止漏振，在进行腹板混凝土振捣时应从设置在内模和内侧钢筋网片的间距2.0m 左右的预留天窗进入腹板施工，待混凝土浇筑结束后封闭天窗。

在梁端混凝土灌注施工前应彻底冲洗干净原墩顶混凝土面，并事先泡胀木模板，防止其因干燥而吸水。灌注施工前还应在原混凝土面板上均匀铺设厚度2cm 的水泥砂浆，并用草袋覆盖顶板钢筋，防止松散混凝土粘附钢筋。在浇筑施工过程中，还应考虑施工环境温度，并根据环境温度实时调节混凝土浆液的实际含水量。为防止浇筑过程中发生管道上浮的情况，应在浇筑开始前全面检查钢筋网连接的牢固性及牵拉力是否符合设计要求。

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4 结语

综上所述，悬臂挂篮桥梁施工技术是桥梁施工中较为繁琐和重要的环节，其主要通过在浇筑结束后的梁体上固定挂篮，并在承重体系的支撑下，通过滑动或滚动的前进方式，为桥梁工程后续的模板安装、钢筋施工、预应力管道埋设、混凝土浇筑等环节提供施工平台，待前一施工阶段混凝土浇筑结束并符合挂篮移动条件后再继续进行下一阶段施工，如此重复，直至整个桥梁结构悬臂挂篮浇筑全部完成。该技术具有操作简便、施工灵活，挂篮结构可重复利用等优势，因此得到桥梁建设的广泛应用。