摘要：混凝土斜拉桥向大跨度、超宽桥面发展，常规牵索挂篮悬浇施工的弊端越来越明显，适应性较差，安全、质量和进度难以满足要求，故产生了一种新的组合式挂篮（由二套以上的挂篮组合而成）悬浇施工方法。本文以菊花湾大桥施工为例，对组合式挂篮施工超宽桥面混凝土斜拉桥技术进行分析和研究，以便对组合式挂篮悬浇施工方法的完善和改进提供借鉴。
关键词：混凝土斜拉桥；超宽桥面；牵索挂篮；组合式挂篮；施工技术
【Abstract】 with the development of concrete cable-stayed bridge towards large span and super wide deck，the disadvantages of conventional cast in cantilever with hanging basket are more and more obvious，with poor adaptability，and it is difficult to meet the requirements of safety，quality and progress. Therefore，a new cantilever casting construction method of modular hanging basket（composed of more than two sets of hanging baskets）is generated.Taking the Juhuawan bridge，which is super wide deck concrete cable-stayed bridge，as an example，this article analyzes and studies the technology of modular hanging basket construction of super wide deck concrete cable-stayed bridge，so as to provide reference for the improvement of the cantilever casting construction method of modular hanging basket.
【key words】 concrete cable-stayed bridge，super wide deck，led cable hanging basket，modular hanging basket，construction technology.
一、施工概况
顺德菊花湾大桥主跨为2×120m混凝土独塔双索面斜拉桥，主梁采用双边箱梁断面结构，桥面宽35m，划分为四大部分：
（1）主梁0#块段，梁段长27m，对称于主塔墩中心线两侧，支架现浇；
（2）1#～16#梁为标准节段，高2.8m，宽34.8m，梁长6 m，重445吨，挂篮现浇；
（3）合拢段长2m，吊架法施工；
（4）边跨现浇段长8.4m，支架现浇；
二、斜拉桥标准节段混凝土梁悬浇施工技术分析和方案比选
对于斜拉桥混凝土主梁，当箱梁断面较窄且呈π形时，通常采用前支点牵索挂篮悬臂浇筑施工，但当桥面较宽且有人行道翼缘板时，由于前支点牵索挂篮斜拉索间距大，要求挂篮构件抗变形能力强（刚度要强），势必造成挂篮自重大，单元杆件重，拼装挂篮需大型起重设备及较大的拼装平台。而后支点组合式挂篮因增加了中间受力点，布局合理，整体构型轻盈，单元杆件轻，拼装难度显著降低。两种挂篮的优缺点如表1：
表1 前支点牵索挂篮与后支点组合式挂篮悬浇方案比选表
菊花湾大桥主塔位于河道中间，如采用牵索挂篮进行主箱梁悬浇施工，则挂篮拼装难度大，投入多，需花费较大的代价搭设拼装平台及吊机站位平台，难度不会小；纵梁及横梁构件大，单件重，需大型吊装设备配合安装。
经过方案的全面比选和论证，采用后支点组合式挂篮施工斜拉桥双边箱梁混凝土主梁。组合式挂篮四片主桁架枕于双边箱梁肋板之顶部，布置如图1、图2：
图1 组合式挂篮整体布置图图 图2 组合式挂篮立面布置图
三、组合式挂篮施工的主要技术要点
1、挂篮拼装
1.1因组合式挂篮构件较轻，散拼组装采用两台7525型塔吊（选型应满足要求）。挂篮最大构件为前下横梁，约16吨，利用既有的两台塔吊抬吊，即可完成安装。
菊花湾大桥主塔位于河道中间，采用组合式挂篮进行主梁悬浇施工，挂篮构件小，轻便，利于安装，省掉了搭设水中挂篮拼装平台及吊机站位平台的投入。
1.2本套挂篮分为上承重系统、下承重系统、行走系统、模板系统。
挂篮结构构件拼装的顺序如下：
轨道安装、锚固→主桁架安装→后横联、中横联、前上横联→后锚压梁安装、后锚杆锚固→移机吊架安装→移机导梁安装→后吊带、后下横梁安装→前吊带、前下横梁安装→底平台纵梁安装→外模板悬吊工作平台安装→120%荷载预压。
具体安装步骤如下：
1）挂篮轨道中心线放样，梁体顶面为双向2%横坡，采用级配碎石进行找平，并铺设安装I22b轨道垫梁及轨道，前支点处采用双层型钢抄垫，利用预埋双排φ32竖向精轧螺纹钢作为轨道锚固点，确保轨道顶面水平，平整度≤5mm；
2）安装前滑座，吊装主桁架；
3）安装横向连接系，采用销轴连接，安装后锚压梁并用φ32精轧螺纹钢进行锚固，后锚筋必须采用绝缘保护；
4）先采用手拉葫芦将移机吊架安装至0#块预留孔洞位置锚固，再将移机导梁临时固定在0#块支架上；
5）用塔吊将后下横梁吊挂于0#块吊装预留孔，安装后吊带；
6）用塔吊将前下横梁吊装到位，安装前吊带，并将前、后下横梁与移机导梁锚固；
7）完成底模纵梁及侧模排架安装，再进行底模拼装。
拼装过程需严格控制好挂篮轨道间距离、标高，确保4片主桁架位置准确无误。
2、挂篮预压
挂篮加载预压试验目的是通过加载试验，实测挂篮的弹性变形与非弹性变形，检验挂篮结构的强度与刚度是否满足设计要求，以指导施工，保证安全，并为悬臂浇筑施工标高控制提供参考。
变形需记录各点的三向坐标，然后与原坐标比较得出变形值。预压载荷为悬浇块段荷载的120%。加载顺序和位置与箱梁浇筑的实际情况相吻合。采用钢筋及砼块按照30%、60%、100%、120%的梁段混凝土荷载进行堆载预压。每级加载完成进行测量，连续两次测量数值偏差不大于1mm可认为变形稳定，再进行下一级加载。120%的混凝土荷载加载完成，实测挂篮挠度变形约39mm，与计算值基本吻合。观测变形稳定后卸载，记录卸载后的标高。
3、挂篮行走
3.1挂篮的走行系统主要包括：轨道、轨道锚筋、千斤顶、反力座、滑座（支撑靴）等。如图3：
图3 挂篮行走系统
挂篮行走程序如下：
1）拆除内模，接长并锚固轨道梁，空隙处采用不小于20cm×20cm钢板进行抄垫，安装走行液压千斤顶，反力座，分别在每条轨道上测量放置相同里程轨道中点，确保挂篮行走距离一致，位置准确，防止模板偏位；
2）完成上一节段斜拉索张拉，再进行本节段纵、横向预应力张拉；
3）张拉本节段斜拉索，挂篮模板两侧对称均匀下放，下放至指定高度后，通过移机吊架调平、固定，拆除后吊带；
4）在接长轨道梁上涂刷黄油润滑，并在轨道上画好刻度10cm/道；
5）做好挂篮走行前其他准备工作与检查工作：主要检查反扣轮受力情况，轨道锚筋连接情况，挂篮模板与斜拉索头脱空情况，各吊带、带杆受力情况；
6）解除挂篮后锚筋；
7）利用：100t液压千斤顶推动挂篮走行，在走行过程中，必须严格控制走行速度，同侧四片主桁偏差不大于5cm，保证左右主桁同步行走以防跑偏；
8）挂篮走行到位后，立即安装挂篮后锚杆；
9）安装后吊带，提升底模平台至与已浇筑节段混凝土底板3～5cm时止，对底模标高、位置进行精确定位，横向偏差控制在±5mm以内，每节段误差不得累计，确保梁体中线顺直。
3.2走行系统改进
1）液压千斤顶代替传统手动式千斤顶
挂篮每次行走前，需要将模板系统下放，行走到位后又要将模板系统提升到位。因此在前上横梁处设置顶升结构，并用液压千斤顶代替传统手动式千斤顶，提高模板下放及提升效率。
2）用滚动摩擦代替滑动摩擦
挂篮前移到一定范围后，受塔吊工作半径及吊装能力的影响，挂篮轨道梁已不能采用重复倒用方式接长，只能整体牵引滑移，摩擦力较大，偏位后不易较正。为改进这一缺陷，在前滑座下方焊接滚动轴承，将挂篮后锚筋螺帽旋松5cm，确保反扣轮扣住轨道并向上带动轨道梁脱离垫梁，同时采用千斤顶将前滑座顶起，此时滚动轴承带动轨道梁向上离开垫梁，用前端导链拖拽轨道梁在轴承上向前滑移。
3）增大反扣轮顶板与轨道锚筋之间的空隙
增大反扣轮顶板与轨道锚筋之间的空隙，行走过程不受轨道锚筋高度的影响，一次安全通过，节省走行时间。
4）前滑座前端设置船形板
挂篮轨道分节，通过螺栓接长，走行经过轨道接头位置，由于挂篮自重大，两节轨道之间容易出现错台，故在前滑座前端增设船形板，通过性强，满足现场使用要求。
4、斜拉索安装与挂篮工序转换之间的关系
第一阶段：挂篮就位，做好准备工作，开始某一节段梁（假定为第N节段）混凝土浇筑，组合式挂篮将该节段梁重量转移至后部已浇节段（第N-1节段）梁上，第N节段现浇梁上斜拉索此阶段暂未安装，故不参与受力。
第二阶段：在等待混凝土强度增长期间，开始安装第N节段斜拉索，待混凝土强度达到设计强度90%后，进行梁体预应力施工及斜拉索第一次张拉，张拉力约为设计值的70%；此阶段挂索、张拉，不占主线工期，故效率高，周期短。另一方面，将斜拉索的安装、初张拉及二次张拉等工作分离出来，交给专业队伍施工，故管理难度小。
第三阶段：挂篮前移就位后，进行第N节段斜拉索第二次张拉（张拉力按监控单位的指示进行），挂篮预抬值（△）事先建模计算确定，然后再进行模板定位、钢筋绑扎、预应力筋安装、预埋件埋设等后续第N+1节段梁的混凝土浇筑施工。
依此循环完成标准节段梁的施工。
四、组合式挂篮施工主要指标
1、节段梁施工周期
菊花湾大桥主梁采用组合式挂篮施工，从挂篮行走至预应力张拉压浆完成，最快仅需要13天，其中挂篮行走、调模仅需1天，底腹板钢筋绑扎2天，内模安装2天，顶板钢筋绑扎1天，混凝土浇筑1天，养护4天，张拉、压浆2天（在养护和预应力张拉期间安装和张拉该节段上的斜拉索）。
组合式挂篮施工因斜拉索安装张拉不占节段梁施工周期时间，较牵索挂篮施工周期明显缩短，大约缩短7天时间。
2、挂篮荷重比
菊花湾大桥斜拉桥混凝土梁施工采用常规前支点式牵索挂篮自重与浇筑梁段重量之比达到0.59，而实际采用组合式挂篮自重与现浇梁段重量之比仅为0.43，经济效益明显。
前支点式牵索挂篮没有可方便利用的资源，需要重新加工制造；组合式挂篮由常规的应用广泛的挂篮改装组合而成，有现成的可以利用，既方便了施工又节省了投入。
3、线型控制
主梁节段混凝土达到设计强度并完成预应力施工后，进入挂篮走行及斜拉索施工阶段。根据施工应力检测结果及主梁竣工标高测量结果分析，主梁斜拉索施工根据组合式挂篮走行位置分级张拉，检测梁体应力均为负值（未出现混凝土拉应力），梁顶标高均控制不大于10mm，施工质量及线形控制良好。
五、挂篮设计注意事项
由于主梁两箱室中间为横梁，混凝土浇筑完成后挂篮前移时，由于横梁的阻隔，需将挂篮底模系统先进行下放操作，因此横梁部位侧模和顶模应选择便于安拆的小块模板，使拆除后的模板及支架平铺于挂篮底板上，以减小挂篮吊挂系统下放的高度，节省下放时间和空间，保证桥下通航净空要求。
六、结语
挂篮是混凝土主梁施工中的重要工具，超宽截面混凝土梁悬浇施工中挂篮选型及设计的优劣直接影响施工的安全、质量和进度。通过菊花湾大桥斜拉桥应用实践，组合式挂篮充分利用已浇节段梁承受待浇节段梁的重量，简化了节段梁施工和斜拉索安装张拉程序，节省了材料并缩短了施工周期，并保证了施工安全和质量，取得了较好的技术和经济效益，值得推广应用。
参考文献：
[1]魏贤华.菱形挂篮设计与施工[J].桥梁建设，2015[01]
[2]张洁，秦夕涛.牵索式挂篮设计及施工若干问题的探讨[J].甘肃科技纵横，2008（01）：126-127.
论文作者:何则林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：挂篮论文; 轨道论文; 混凝土论文; 组合式论文; 斜拉桥论文; 横梁论文; 拉索论文; 《基层建设》2019年第26期论文;