（滨州市博远模板有限公司）
【摘 要】挂篮设计是连续梁桥悬臂施工中的一项关键技术。文章通过挂篮施工中遇到的几点问题，结合国内（40+56+40）m连续箱梁工程实例，优化改进了三角挂篮的设计施工要点；增加了轻型预应力材料及PLC同步液压系统在挂篮设计中的应用，在实践中，降低了钢材的使用量，减轻了挂篮自重，液压系统的使用提高了挂篮的自动化程度，同时加快了施工进度，减少了人工作业量，有着较高的社会经济效益及推广价值。
【关键词】轻型挂篮；预应力材料；PLC液压系统；自动化；
挂篮悬臂浇筑施工方法又称迪维达克施工方法，最早于1595年由联邦德国迪维达克公司创造和使用。我国从20世纪60年代开始使用这种技术[1]。随着我国基础设施建设的飞速发展，挂篮设备在连续梁桥施工中得到也广泛应用，结构形式也越来越多样化,挂篮设计正向着轻型重载及操作自动化方向不断发展。鉴于此，在立足于国内现有的高强轻质钢材及自动化设备基础上，在挂篮设计中采用轻型材料预应力钢筋，同时配置了PLC同步液压顶推系统，优化改进后的挂篮自重轻，操作便捷，效率高。
一、工程实例应用分析
（一）工程概况
新建铁路克拉玛依至铁厂沟镇线，某大桥为（40+56+40）m预应力混凝土连续箱梁，全桥均位于R=1200mm的圆曲线上，连续箱梁按曲线梁设计，梁体采用单箱单室直腹板箱型截面，梁顶宽7.5m，底宽3.8m，中支点梁高4.2m，边支点及跨中梁高2.6m，梁底曲线按二次抛物线变化，顶板厚34cm，底板厚度为36-60cm，腹板厚度为40-65cm；全梁按施工顺序共划分为8种31个节段，0#梁段长8m，悬臂最长梁段4m，其中采用挂篮施工的最大梁段为1#梁段，重约80.1吨；梁体设计为纵、竖双向预应力体系，设计荷载要求：挂篮、施工机具、人群等荷载不超400KN，即挂篮与最大梁段重量之比值K1约为0.5。
（二）挂篮结构的设计改进与实现
根据此连续梁的梁体结构及项目的要求，为节约项目资金、推广新技术、提高挂篮的操作便捷性及安全性，对挂篮结构的设计做出了创新性改进。
1、挂篮主桁系统的轻型化改进
目前施工使用中的所有挂篮设计均向着轻型重载方向发展，其反映挂篮的设计优化与否两个主要指标分别为：挂篮的重量和最大梁段的重量之比值K1、主桁架的用钢量和最大梁段的重量之比K2。K1值愈低，表示整个挂篮设计愈合理，K2值愈低，表示挂篮承重构件的受力愈合理，使用材料愈节省[2]。总结分析目前各种挂篮类型的特点，决定采用三角形式的挂篮设计，传统三角挂篮主桁系统，主横梁多采用大型号工字钢或槽钢、立柱采用槽钢、斜拉带采用槽钢等型材作为主要受力结构，主桁架结构偏重，且在受力状态挠度较大。为此经过结构受力的分析，决定使用PSB830精轧螺纹钢替代了原有的型钢，且所有的悬吊系统均采用PSB830螺纹钢，其结构形式如图1。
同时设计增加了对三角主桁架斜拉杆的预紧装置，在主桁架立杆底部设置2台24T的千斤顶，通过千斤顶对预应力材料进行预紧，将收紧后精轧螺纹钢锚固，有效降低了挂篮挠度，保证了混凝土的浇筑质量及施工的安全性。
改进后的三角挂篮总重约27吨，主桁架重约4.7吨，最大梁段重量约80.1吨，比值K1=27/80.1=0.33、K2=4.7/80.1=0.058，与设计要求值0.5相比，大大降低了用钢量，材料节省，且充分利用精轧螺纹钢的操作便宜灵活的特点及强度高的特性。
2、挂篮液压系统的自动化
挂篮行走是挂篮施工过程中的关键工序。传统的行走方式多采用倒链及普通油压千斤顶作为滑移推进系统，其行走速度及同步性难以控制，并直接影响到挂篮的施工质量与安全。因此，此套挂篮使用PLC液压控制系统。
挂篮在走行时，保证左右两片主桁架的同步性是非常重要的，为了保证安全，挂篮通常以较低的走行，一般控制在5cm/min左右，如果左右主桁架走行不同步，则会卡在轨道上，整个挂篮和轨道间会产生过大的扭力，甚至可能发生重大事故，为此必须有能够保证同步行走的装置，如果出现行走不同步，可及时调整保证挂篮的稳定性。
PLC液压同步顶推技术是我公司获得专利的一项技术，它具有控制系统模块化、通用化等诸多优点，可满足不同的挂篮施工需要。
PLC同步液压顶推系统构成及工作原理：
PLC同步液压系统构件主要由PLC控制模块、液压系统模块（液压泵站、液压千斤顶）、同步顶推模块及位移监控系统模块组成。PLC同步液压顶推系统是采用编程系统对力和位移进行综合控制，可实现多台千斤顶精确同步顶推的系统。系统工作是由PLC液压控制室通过可编程序控制器，按照预先编制的控制程序，输入液压、位移指令传输给液压泵站和位移监控系统，液压泵站在接到指令后，输出相应的液压油给液压顶，液压顶根据液压值和顶力会产生相应的位移，位移监控系统根据各液压千斤顶的位移情况，及时反馈给PLC液压控制室，控制软件将根据位移反馈信息及时修整液压、位移指令，通过反复调控形成力与位移同步控制的闭环，使各位移在内每个循环内的系统误差控制在2mm以内，该系统还设置了连锁电路和非正常工作状态下的报警系统，实现了电气化方面的保护功能，还能根据报警提示找出并排除故障，从而确保了挂篮作业过程的同步、安全、高效、稳定，具有较高的自动化功能。
挂篮PLC同步液压顶推行走操作流程简介：
步骤1：整理桥面，下放挂篮底托系统20-30cm，然后下放导梁及模板系统至完全脱离梁体。
步骤2：检查模板系统是否完全放松，并在已浇混凝土块上铺设钢枕，接长轨道，解除后锚系统，使后锚力由吊杆传递至反扣轮组，反口轮反扣轨道受力。
步骤3：安装并调试PLC同步千斤顶系统，将千斤顶通过牵引拉杆顶在主桁架的前支点滑移支座位置，调整到位。
步骤4：启动PLC同步千斤顶系统，对挂篮主桁架产生推力使其稳定行走，时刻观测并记录千斤顶顶力和主桁架位移量等数据，匀速完成挂篮行走。
步骤5：挂篮行走到位后，及时安装挂篮后锚，拆除PLC同步液压千斤顶系统，并对挂篮进行检查，确认无误后，即可进行下一道工序施工。
实践证明，该系统在某大桥（40+56+40）m连续梁的施工应用中，主桁架行走位移偏差量始终控制在1cm的范围内，行走完3.5m长梁段，时长55分钟，保证了挂篮行走的同步性和安全性，并且提高了行走速度。
结语
实践证明，改进后的挂篮行走系统，采用PLC液压系统具有移动振动小，应力分布均匀有利于提高平移的稳定性，等诸多优点，提高了挂篮的自动化程度，减轻了劳动强度，提高了生产效率，增强了挂篮施工的安全性，拓展了挂篮悬臂施工的优势，同时拓宽了PLC同步液压系统的应用领域，更近一步的将这项技术的优越性运用于工程实践当中，为其他类似项目的建设提供了好的参照。
论文作者:李桥鸣,王明辉
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：挂篮论文; 液压论文; 桁架论文; 位移论文; 系统论文; 千斤顶论文; 预应力论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;