摘要：在经济快速发展的带动下，我国的交通系统规模逐年增大，桥梁工程作为交通系统的重要组成部分，其施工工艺和施工技术也在不断完善，对于大跨度的桥梁工程来说，通常采用挂篮施工技术。本文简述了桥梁工程中挂篮的主要结构，从挂篮设计、制作、安装、施工等方面，探讨了桥梁工程中挂篮的施工技术要点，指出挂篮技术具有结构轻、拼制便捷、施工操作方便等优点。
关键词：桥梁工程；悬臂挂篮；施工技术
引言
桥梁工程是交通系统的重要组成部分，会对我国的经济发展产生直接影响。现有的大跨度桥梁工程中，主要采用悬臂浇筑施工方法，而挂篮是悬臂浇筑施工方法必不可少的施工工具，使用挂篮可以明显减少施工误差，降低工程成本，提高工程质量，因此，挂篮施工具有非常重要的作用。
1桥梁工程中的挂篮结构
1.1主桁架
主桁架采用横向高强螺栓连接方式，把两片主桁架连接起来，构成主体受力结构，其中，需要分析结构的受力情况，来确定桁架槽钢的横截面积，再通过强度较大的螺栓连接不同的构件。根据挂篮的自身的重量、需要承受的荷载等因素，并结合工程经验，进行详细的设计，挂篮不仅要满足稳定性、刚度和强度等方面的需求，还要满足可靠性的需求，通常情况下，挂篮自身的重量不得超过梁段最大混凝土重量的0.45倍，具体标准需按照设计图纸中的相关规定采用。
图1 挂篮主桁架结构
1.2行走系统
走行系统主要由走行轨道、顶推装置、前支座、反扣轮、轨道压梁、轨道垫梁等构件组成。桁架走行系统布置为：在主桁构架下的箱梁顶面铺设垫梁，再铺设轨道，轨道用竖向预应力筋通过轨道压梁锚固，轨道前端顶面放置前支座，支座与桁架节点栓接，前支座沿轨道滑行，后支座以反扣轮（或后勾板）的形式沿轨道顶板下缘滚（滑）动，不需加设平衡重，走行时用穿心油顶进行。
图2 走形系统布置图
1.3锚固系统
锚固系统为主桁系统的自锚平衡装置，主要由后锚压梁、后锚调整梁、后锚压杆、螺母、垫块等部分组成。为保证浇筑混凝土时挂篮有足够的抗倾覆稳定性，需在挂篮的尾部设置后锚固，通过箱梁顶板预留孔洞穿锚杆锚固实现。为保证锚杆有足够的抗拉力，锚杆埋入方式、位置和埋入深度应严格按照图纸要求或规范要求进行预埋。锚杆一般采用PSB830精轧螺纹钢筋和螺母垫板组成。
图3 挂篮锚固系统布置图
1.4悬吊系统
悬吊系统主要由吊杆（带）、吊杆（带）垫梁、吊杆（带）调整梁、内外滑梁和吊具等构件组成。用于悬吊挂篮底篮系统和模板系统，调整底篮和模板的标高。前腹板范围吊杆通常采用采用Q345钢吊带，其余位置采用精轧螺纹钢筋。
内外滑梁主要用来放置内外模板，承受箱梁翼板和顶板混凝土重量，兼作挂篮 行走时模板的走行梁，滑梁前端通过吊杆悬吊在前上横梁上，后吊杆悬吊在已浇好 的箱梁顶板预留孔上，后吊杆与滑梁间设有承重吊架和滚动吊架，承重吊架用于混 凝土浇筑时悬吊滑梁，滚动吊架其上装有滚动轴承，用于挂篮行走时悬吊滑梁，挂 篮行走时内外滑梁与模板一起沿滚动吊架滑行。
图4 悬吊系统布置图
1.5操作平台防护系统
操作平台防护系统由前上横梁平台、前下横梁平台、后下横梁平台、底篮侧面平台、主桁通道及主桁架爬梯等组成。主要为挂篮施工时人工操作的作业平台。
1.6内外模板系统
内模板系统由两部分构成，即顶模和内侧模，这两部分多为组合钢模板。挂篮施工时，在钢滑梁的作用下，在内吊梁上固定内侧模，脱模时，将内吊梁松开，这样可以保证内侧模可以正常滑行。顶模以钢模板为主，内模板需要根据梁高进行调整，内模板可以适当采用木模板。外模板系统也可分为两个部分，即底模和外侧模，外侧模主要组成结构是组合型钢模板，底模组成结构是纵梁和横梁。
图5 挂篮模板系统构成图
2悬臂挂篮设计基本原则与施工特点
2.1 设计基本原则
挂篮设计需根据悬臂挂篮自身重量、实际负荷与工艺特点等进行综合性分析，以保证挂篮自身刚度、强度与稳定性；在实际工作中，悬臂挂篮自身重量需控制在设计文件标注限度之内。为消除其正常运行时出现的倾覆力，还需设计自锚平衡式梁；为方便挂篮行走、拼装，提高进度，系统构件设计应选用质量合格的优质钢材，对于主桁架上的重点构件，其材质大多是型钢，其余单件应选用轻便材料。
2.2 悬臂挂篮施工特点
悬臂挂篮施工技术应用成熟，在梁高变化情况下，底模升高和降低十分便利，可以适应很多变化；在对梁段进行浇筑的过程中，斜拉梁、带会形成一定相互作用，受力合理，能确保施工安全；预应力筋的使用，能减少挂篮重量，提高稳定水平；挂篮行走系统使用液压设备进行驱动，提高机械化与自动化水平。通过对悬臂挂篮的有效应用，可大幅提升后续施工质量。
3 桥梁工程挂篮施工技术
3.1 施工准备
挂篮是挂篮施工中的核心设备，其关乎挂篮施工的整体质量。为了确保其施工质量，必须要做好施工前准备工作。挂篮实际上是一个按照预定轨道路线移动的架子。待挂篮准备完毕之后，需要在相应悬臂梁段上悬挂悬臂，在确保其稳定性和安全性的基础上开展施工操作，接着需要对浇筑桥梁段进行循环浇筑作业，然后需要在高空安装桥梁段模板，浇筑混凝土。另外，在设计挂篮设备的过程中，需要严格按照相关方面的要求和标准来进行设计，确保强度、韧性等指标满足规定要求，以便严格管控挂篮变形情况，确保其满足规范要求；为了确保挂篮施工的进度，需要合理设计挂篮路线，做好挂篮安装和拆卸施工作业，增强其操作的安全性。
图6 挂篮拼装流程
3.2制作过程与安装过程
挂篮施工前，应该对工程的实际情况和施工环境进行全面的调查和分析，并根据调查数据、工程特点和使用功能，制定合理的施工计划，绘制相应的设计图纸。设计过程中，挂篮的任何结构的设计都要参照初步设计图纸，以保证制作精度、结构尺寸和使用材料符合相关规定，不能私自更改数据，如果存在设计问题，需要上报相关部分，组织专家进行方案论证，确定更改方案可行之后，才能够进行修改，挂篮制作完成后，应该进行现场拼装和试验。
对于现场拼装来说，一定要做好充足的准备，避免施工准备不足而导致返工。挂篮拼装应根据现场实际情况，选用汽车吊或履带吊或塔吊作为拼装用的起吊设备，拼装流程见图6。
3.3 挂篮荷载实验
挂篮安装完成并经验收合格后即可开始挂篮静载试验。挂篮预压目的是对挂篮设计、加工、安装质量的一次全面检验过程，是消除挂篮非弹性变形和观测弹性变形量的关键工序，同时针对挂篮施工时前端挠度主要是由于主桁件的变形引起的，试验时要测出力与位移的关系曲线，作为施工时调整底模板的依据。为悬浇箱梁的线形控制提供依据。
常规对挂篮的荷载试验主要有以下几种：
（1）预应力反力架预压：操作容易，容易模拟真正受力状态，适用于三角形挂篮；
（2）底模下挂水箱预压：不太容易操作，难于模拟真实受力状态；
（3）堆载预压：常规预压方案，基本能模拟真实受力状态；
（4）仅预压主桁，吊带及底篮的变形通过计算确定。操作更容易，可在地面上操作，或在梁顶面上操作。
图7 某项目挂篮堆载预压实况
3.3浇筑段落顺序与基本要求
0#块梁段的组装、试拼及载重试验均完成后，向两边按一定次序浇筑到合拢段的前侧。梁段浇筑施工前，应对挂篮中线、模板标高以及预埋件等进行深入检查，经现场监理工程师确认合格以后再进行浇筑；需要格外注意的是，为确保管道稳定、安全，可在管道中插入一个硬塑棒，而且定位钢筋还要和箱梁上的钢筋紧紧相连，同时保持井字形。
3.4挂篮行走及锚固
挂篮滑移是悬臂施工重点控制环节，涉及主梁结构安全及施工安全，挂篮前移为悬臂施工的重点控制工序。
挂篮行走应在纵向预应力钢筋张拉压浆后进行。挂篮前移前先松开外侧钢模板，解开所有底平台的后锚点，松动所有悬吊杆，使底平台与箱梁底板脱离100～200mm高，再将上桁架后锚换成走行锚固结构、安装走行结构（千斤顶）。一个悬臂浇筑箱梁的两套挂篮相对同步走行，一套挂篮左右支腿同步前行，推动速度应同步、缓慢、平稳，由专人统一指挥，保持箱梁始终处于平衡对称受力状态。挂篮前移到下一节段悬臂浇筑位置后先锚固上桁架后锚系统，调正挂篮位置，固定中支腿，松开反吊走行结构。再利用悬吊系统调正挂篮底平台至设计标高，固定（锚固）底平台。
3.5浇筑施工要点
桥梁工程中，混凝土一般采用泵送的方式进行转移，在环境温度、浇筑速度等因素的影响下，混凝土的塌落度也会产生相应的变化，大多数情况下，塌落度控制在140～180 mm之间。此外，混凝土浇筑一定要按照相应的顺序进行施工，由悬臂的前端开始，对称浇筑，确保平衡偏差在规定范围内，梁段浇筑的自重误差保持在设计规定范围内，最大限度的降低挂篮的形变，避免新旧混凝土之间出现明显的裂缝。混凝土浇筑作业结束后，及时进行养护，等到混凝土的强度达到设计强度要求的强度后，即可开展穿束、张拉、压浆和封锚等工作。
3.6预应力筋张拉和梁体合龙
预应力筋按照上下、左右对称的顺序进行张拉，若桥梁工程有特殊要求时，则按照设计要求进行张拉。梁体合拢按照边跨、次跨、中跨的顺序进行施工，实际工程中，合拢段的长度在2 m 左右，合拢过程中，充分考虑挂篮结构和环境温度，并分析受力情况，进而制定合理的合拢方案。合拢口的临时连接施工中，尽量提高施工效率，同时，保证合拢施工的对称性，将梁端预埋件和外支撑的一端连接起来，之后，外支撑的另一端和梁连接起来。当气温较低时，进行合拢的混凝土浇筑作业，这个过程中，合拢口的位置选择十分重要，直接影响合拢的施工质量，同梁体的混凝土质量要求相比，合拢口位置的混凝土质量要求更高，因此，选择混凝土时，首选微膨胀混凝土，合理设计混凝土的配合比，提高混凝土的强度，浇筑时，及时进行振捣，浇筑后，立即进行养护。为了提高合拢口的稳定性，可以在两端悬臂进行预加重，确保增加的重量等于混凝土的重量，等到混凝土的强度满足要求时，即可张拉预应力筋，并进行孔道压浆作业。
3.7悬臂挂篮拆除
上述施工完成后，即可对悬臂挂篮进行拆除。拆除过程应按照一定顺序：首先在梁顶位置安装大型卷扬机，将底模架与外侧模吊装在桥面之上；由于挂篮的内侧模与行走梁在开始合龙施工以前就已被拆除，所以其他构件能从两端梁出口位置实施拆除；然后将主桁架移动至起吊范围之内，采用分片的方法实施拆卸；最后对轨道钢枕实施拆除。
4总结语
桥梁工程的挂篮施工技术具有良好的应用价值，由于施工灵活、结构简单、自身重量轻、操作方便、设备投入少和工程成本低等优势，挂篮施工技术大量的应用于实际工程中。因此相关技术与施工人员需要强化技术研究与探索，不断总结施工经验并作出有效改善，从而达到推动桥梁事业不断发展的目的。
参考文献：
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[3]王方． 桥梁工程中的挂篮施工技术研究［J］． 黑龙江交通科技，2015，（11）：120 － 121．
论文作者:陈柯宇1,刘少华2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/2
标签：挂篮论文; 悬臂论文; 混凝土论文; 桁架论文; 系统论文; 锚固论文; 模板论文; 《基层建设》2019年第15期论文;