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1、挂篮施工关键技术讲座,五 挂篮的计算分析,四 前支点挂篮悬臂施工的主要工艺程序和特点,三 前支点挂篮的构造特点,二 前支点挂篮的分类,一 概述,六 挂篮设计不当案例,2,一、 概述,平转法,支架法,斜拉桥主梁施工方法,顶推法,悬臂法,3,挂篮悬臂施工概念,采用移动式挂篮作为主要施工设备，以塔柱为中心，对称向两岸利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土，待混凝土达到要求强度后，再移动挂篮，进行下一节段的施工。,4,前支点挂篮也称牵索式挂篮，利用待浇梁段斜拉索最为挂篮前支点支撑力，施工过程中将挂篮后端锚固在已浇梁段上，它能充分发挥拉索的作用，由斜拉索已浇梁段来共同承担待浇梁段的混凝土荷载。待浇混凝土达到所需强度
2、后，拆除斜拉索与挂篮的连接，使节段荷载转换到斜拉索上，再前移挂篮。,前支点挂篮结构示意图,6,前支点挂篮悬臂施工的工作内容,支架现浇浇注0号及1号块并挂索,1,2,拼装牵索挂蓝，对称悬浇梁段,3,挂篮前移，依次悬浇梁段,7, , ,1-索塔；2-现浇梁段；3-现浇支架；4-前支点挂篮；5-斜拉索；6-前支点斜拉索；7-悬浇梁段,8,前支点挂蓝悬臂浇筑法施工流程,9,前支点挂篮悬臂施工的主要特点,悬臂浇筑分段长度大,参与受力，满足了大节段混凝土梁施工的效率与安全性,1,2,4,施工挂篮规模大，操作要求高,3,充分利用斜拉索的作用，多级张拉,5,设备可重复使用,10,前支点挂篮相关主要内容：,0号
3、块施工 挂篮拼装及 加载试验 挂篮悬臂 施工过程 合拢段施工,按照不同的分类方法介绍挂篮特点，并着重介绍常用挂篮的构造,内力计算 稳定分析,分类及构造,施工要点,计算分析,11,二、 前支点挂篮的分类,前支点挂篮的各种不同分类形式,平台长短,承重方式,12,前支点挂篮的分类,平台长短,承重方式,桁架式前支点挂篮,钢箱式前支点挂篮,长平台式前支点挂篮,短平台式前支点挂篮,长平台牵索挂篮一般仅在混凝土主梁下设置挂篮平台，且已成梁段下的挂篮平台长度一般要略长于待浇梁段下的挂篮的平台长度，因而使挂篮的总长度很长，其目的一是为了挂篮的走行，二是为了保证挂篮在顺桥向的刚度，由于自重较大，将导致挂篮挂钩处在
4、走行时集中力较大而需增大主梁截面，增加工程费用。,长平台式前支点挂篮,组拼式长平台前支点挂篮构造图,短平台复合型前支点挂篮是在已成梁段上设三角桁架作为挂篮行走的吊挂受力结构，从而大大减小了挂篮的后挂钩作用于主梁上的反力，同时，挂篮平台的长度相应减小，可减轻挂篮自重。但由于此样的结构，其平台与主梁的连接刚度非常小，且在挂篮和模板等自重作用下的牵索刚度也较小，所以，为了保证灌注主梁时的竖向刚度，除了在挂篮平台前设牵索外，同时将平台端通过吊杆吊挂于三角架上，并在施工中保持适当的拉力，以保证灌注主梁的标高准确和线形匀顺。,短平台式前支点挂篮,短平台复合型前支点挂篮,16,桁架式前支点挂篮,1-已浇节段
5、斜拉索；2-待浇节段前支点斜拉索；3-索管；4-拉索锚具；5-接长拉杆；6-千斤顶；7-水平力平衡杆；8-挂篮上横梁；9-挂篮桁架；10-悬挂升降系统；11-下底模；12-顶板底模,江西南昌新八一大桥混凝土主梁采用的是桁架式前支点挂篮。,17,钢箱式前支点挂篮,安徽铜陵长江公路大桥、江西湖口大桥等混凝土主梁采用的是钢箱式前支点挂篮。,1-纵梁；2-C型挂梁；3-水平止推座；4-水平止推杆；5-转动锚座；6-后锚座系统；7-斜拉索；8-前支点斜拉索；9-待浇梁段,相对于桁架式而言钢箱式前支点挂篮具有结构刚度大、自重轻的优势。,18,三、 前支点挂篮的构造,前支点挂篮的基本组成,承重系统模板系统挂
6、索系统锚固系统止推系统行走系统,19,（1）承重系统： 置于主梁的下面，前端与斜拉索相连，中间通过垂直吊杆锚固在已浇主梁顶面或通过C形挂钩吊挂在已浇主梁顶面，后端用螺栓通过预留孔锚固在已浇主梁上。承重系统的纵、横梁可由桁架拼装，也可采用自制箱式结构。,（2）模板系统： 主要由主要由底模、外侧模、 内模及横隔板模组成。根据主梁结构不同，可自行设计造成箱形梁、板肋梁等形式的模板。,1-主纵梁；2-挂腿；3-前横梁；4-中横梁；5-后横梁；6-模板拱架导轨；7-拱架提升牛腿；8-水平梁；9-斜撑,承台平台,承台平台,C形挂腿,主纵梁,前横梁,1-前端顶板底模；2-前端顶板底模支撑架；3-横隔板侧模；
7、4-横隔板底模；5-顶板底模；6-顶板底模拱架；7-后端顶板底模；8-主肋外侧模；9-前端主肋内侧模；10-中部主肋内侧模；11-后端主肋内侧模；12-后端顶板底模撑杆,模板系统,24,（3）挂索系统： 一般由异性接头、牵引杆吊耳、水平调整高强螺杆、扁担梁、元宝梁及千斤顶组成。吊耳位于挂篮纵梁的锚固滑槽内，元宝梁与吊耳之间采用冷铸锚头连接，另一端与牵引杆连接，牵引杆通过元宝梁和扁担梁进行锚固，元宝梁和扁担梁之间安置千斤顶。当施工完成一个节段需前移挂篮时，即将斜拉索冷铸锚圈紧密地锚固在梁体锚垫板上，然后松开元宝梁上的锚固螺栓，千斤顶回油，解除挂索系统与斜拉索的连接。 挂索系统的功能是在挂篮悬浇施
8、工时将斜拉索与挂篮连接起来形成前支点，以降低施工中主梁临时内力峰值；在悬浇完成后，将斜拉索与挂篮分离，实现索力的转换。,25,转动锚座： 挂索系统中的关键工艺是转动锚座的设置。对于普遍采用的扇形索，由于每一根索与梁的水平夹角都是不同的，所以斜拉索与挂篮的连接角度在纵桥向的竖直平面也应是能够调整的，以适应夹角变化的需求，而对于空间索面的斜拉桥，由于拉索位置在三维空间变动，牵引杆固定端相对于挂篮也要能够在三维空间移动，故需在挂篮纵梁内设置一特殊的转动圆弧面反力座转动锚座一满足这一要求。,转动锚座是安装在纵梁前部的小型箱体结构，其前端位于纵梁端部的反力梁下，并以千斤顶顶在反力梁上，其后部以转轴定位于
9、纵梁内。转动锚座后端为圆弧面形状，紧贴在纵梁内专门设置的相同圆心和半径的圆弧面支撑座上。锚座后部转轴上方的纵梁对应位置也设置了反压结构。通过转动锚座的平面转动，可解决斜拉索的水平角度变化问题。对于斜拉索竖向角度的变化，可像以往的挂篮一样在转动锚座内设置圆弧面来适应。,前支点挂篮的转动锚座示意图,28,（4）锚固系统： 由后锚点和C形挂梁组成。后锚点位于挂篮尾部，一般由直径32mm的精轧螺纹钢通过预留孔将纵梁锚固在已浇梁段上，并设液压顶升装置进行调节。C形挂钩用A3钢板拼焊，位于挂篮中部主梁侧面，其上端挂在已浇梁段顶面前端，下端与挂篮纵梁相连。C形挂钩上安装有液压式千斤顶，可根据需要左右移动和平
10、面转动以及升降挂篮用以脱模。这是前支点挂篮的又一先进技术。另外，后锚点及C形挂钩的千斤顶分别顶在转铰座上，后锚点对梁底施顶力或松顶力，调整后锚点或牵挂拉索的受力，可使挂篮绕C形挂钩支点转动，由挂篮前端的上下标高变化实现立模标高的调节。 挂篮的全部重力由上、下游侧的C形挂钩悬吊。,1-已浇梁段；2-C形挂钩；3-千斤顶；4-转角座；5-后锚点千斤顶；6-后锚点转铰座；7-待浇梁段；8-斜拉索；9-主桁架；10-横梁；11-肋板梁,前支点挂篮后锚点及C形挂钩悬吊示意图,前支点挂篮后反支点和后锚点,1-螺母；2-锚杆（一）；3-套筒；4-锚杆（二）；5-垫圈,前、后锚杆组,32,（5）止推装置： 为
11、抵抗斜拉索的水平分力而引起挂篮的纵向水平位移，在每段已浇梁上设置止推装置，同样挂篮上也对应设置止推装置，通过梁止推座和挂篮止推座，挂篮系统可达到水平止推的效果。梁止推底座安装在箱梁翼板底面位置，它与翼板底面的预埋板通过高强螺栓和精轧螺纹钢相连。挂篮止推座做成一活动结构，它通过精轧螺纹钢筋及纵梁上高度很低的水平抵抗结构与纵梁连为一体来抵抗斜拉索分力。挂篮行走时，将挂篮止推座移至纵梁侧边，以避开斜拉索齿板的阻碍。梁止推座与挂篮止推座之间设置千斤顶使两者之间能够紧密接触，实现止推作用。,前支点挂篮止推装置示意图,1-挂篮主纵梁；2-已浇砼梁；3-止推钢棒；4-止推反力座,34,（6）行走系统： 由行
12、走滚轮、滑板、牵拉精轧螺纹钢或钢绞线及穿心式连续千斤顶及导向轮组成。滑板铺放在主梁顶面，其前端设顶座。行走滚轮安装在挂篮尾端横梁上，行走时，精轧螺纹钢筋或钢绞线一端与C形挂钩连接，另一端与安放在滑道顶座上的穿心式千斤顶连接，形成行走系统。C形挂钩的后锚点用以抵抗挂篮的悬臂倾覆趋势，导向轮位于梁两侧，确保挂篮不左右摆动。该系统的主要作用是当挂篮施工完成一段后，将其转移到下一段。,1-滚轮；2-钢销I；3-钢销II；4-轴端挡板；5-螺栓；6-垫；7-支座；8-钢板I；9-钢板II；10-开口销,行走反滚轮,1-撑垫；2-螺母；3-撑杆,顶升机构,挂索系统和锚固系统作为前支点挂篮的关键部位，在施工
13、过程中应作经常性检查。同时挂索系统也是前支点挂篮区别于普通悬臂式挂篮的核心所在。,关于挂索系统和锚固系统,前支点挂篮的行走,斜拉索张拉到设计值锚固后，解除锚固系统的后锚点及水平反力支座。,锚好行走滑板。,将C形挂钩落在行走滑板上,将自动连续千斤顶平放在滑板前端的顶座上，并将牵引的粗钢筋或钢绞线一端与千斤顶连接，另一端与挂篮的C形挂钩相连，千斤顶同时反复顶拉，使挂篮前移。反向设倒链以保安全，挂篮尾部通过行走滚轮前进。,挂篮行走就位后，重新对挂篮进行定位锚固。,前支点挂篮受力原理,利用斜拉索作为挂篮前支点牵引索，后锚点锚于已浇梁段底板上，中支点用C形挂钩支撑于已浇筑主梁顶面，将后锚点挂篮的悬臂受力
14、状态改变为前后支点的简支受力状态，从而减小了挂篮的挠度与弯矩，提高了挂篮的承载能力，这是前支点挂篮的关键的技术创新点。对于梁段长的挂篮，还可以在挂篮纵梁上设两根拉索，形成三支点连续梁受力状态，这样承载能力会更大。,1-主桁梁；2-后锚支点；3-已浇梁段；4-斜拉索；5-C型挂钩；6-中支点；7-前支撑点；8-待浇梁段；9-水平止推装置,前支点挂篮受力原理图,长平台前支点挂篮力学特点,长平台前支点挂篮在灌注混凝土时，前端荷载靠牵索拉力的竖向分力抵消，后端荷载主要靠锚固系统的竖吊杆承受，锚固系统的斜拉杆则主要是为了平衡牵索拉力产生的水平分量。而其在前移走行时，则主要由吊挂牛腿承担挂篮重量，此外，由
15、于平台在牛腿前部重，后部轻，则后部的走行轮紧抵主梁底面滚动，使挂篮稳定的平行前移。总的来说，挂篮的刚度和整体性是较强的。,短平台前支点挂篮的力学特点,短平台复合型前支点挂篮在灌注混凝土期间，前端荷载由牵索拉力的竖直分量与前吊杆的有限拉力抵消，这里前吊杆的主要作用是弥补挂篮由于底平台较短而竖向刚度差的缺陷。由牵索拉力产生的水平分力则由水平支承系统传给主梁，而后吊杆则承担挂篮后端荷载并将其传给主梁底板。前移行走时，则除了挂篮后端由r形挂钩系统代替了滑梁吊挂系统外，其与普通的三角斜拉式挂篮的前移走行方式基本相同。,就挂篮的走行而言，长平台牵索挂篮为一步到位，而短平台复合型牵索挂篮分两步；就施工控制而
16、言，前者因纵向长度较大，要求更严些；而对灌注混凝土而言，由于后者前部由前吊杆和牵索共同受力，故应严格控制吊杆的受力，以防超载。,前支点挂篮的优点,它使普通挂蓝中的悬臂梁受力变成为简支梁受力，使阶段悬浇长度及承重能力均大为提高，加快施工进度。在浇筑混凝土之前，前支点挂篮通过牵索系统与斜拉索临时联接在一起，使挂篮和节段混凝土的自重由斜拉索承担一部分，以减小挂篮作用在主梁上的垂直荷载。完成体系转换，即将浇筑节段混凝土之前临时锚固在挂篮上的斜拉索在浇筑后锚固到斜拉桥主梁上。,前支点挂篮的缺点,在浇筑一个节段混凝土过程中要分阶段调索，工艺复杂，挂篮与斜拉索之间的套管定位难度较大。,47,四、前支点挂篮悬
17、臂施工的主要工艺程序,前支点挂篮施工的工艺流程相对比较简单，主要工序如下：,48,0、1号段的浇筑,0、1号段位于桥墩上方，灌注0、1号段相当于给挂篮提供一个安装场地。0、1号段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇。完成0、1号块施工，并挂1索。,0号块支架搭设方式图,挂篮的拼装,挂篮运至工地后，应在试拼台上试拼，以及时发现由于制作不精良及运输中变形造成的问题，保证正式安装时的顺利及工程进度。将0、1号块托架转换成主梁挂篮,挂篮的前移,等梁段砼强度符合张拉条件后，张拉各向预应力束，张拉斜拉索，完成体系转换(如图1），将临时锚固在挂篮上的斜拉索锚固到主梁上；利用前后吊杆，将平台下降一定高度(使挂篮平
18、台平移时不受横隔梁影响)，并完成力系转换；将吊杆所受的荷载转移到后挂钩和挑梁上(如图2)；移动三角架到下一梁段，使用千斤顶，使挑梁所受的力转移到走行吊杆上(如图3)；利用千斤顶及拉杆移动平台到下一梁段安装前后吊杆并利用前后吊杆提升挂篮(如图4)；安装剪力键，并将挂篮斜拉索临时锚固在挂篮上安装钢筋、预应力束和模板，经检查无误后，浇注砼。,图1,图2,图3,图4,挂篮的就位与调整,挂篮到位后，先将两侧中错的垂直吊杆临时锚固，再将有关的锚固件和模板前移安装，再用中间的中锚吊杆将主桁提升并进行相应锚固，然后精确调整后即可施工了一梁段。,前支点挂篮施工操作程序,1.主梁预应力张拉完成后，解除挂篮与拉索联
19、结，解除后锚点，降挂蓝，调节后支点，当前梁斜拉索进行第三次张拉，前一段梁拉索进行第四次张拉。,2.挂篮顶升就位、后锚点锚固，安装止推座，悬挂待浇梁段斜拉索，初张拉至1/2索力吨位。,3.安装钢筋及预应力筋，浇筑混凝土，混凝土浇筑至1/2时第二次张拉新浇梁段混凝土，然后浇完梁段混凝土。,斜拉索不同受力状况的转换,悬浇箱梁时，斜拉索通过一根张拉螺杆与张拉千斤顶相联，千斤顶在与挂篮相联，此时斜拉索作为挂篮的前支点受力。施工完毕后，须将斜拉索转移至主梁上，挂篮才得放松移位，此时斜拉索已受力。 转换程序：先将事先套在斜拉索锚杯上的锚环用特制的扳手拧紧，相当于千斤顶张拉时的锚固措施，再解除千斤顶的张拉力，
20、将张拉杆从拉索锚环内退出来，由千斤顶的撤除，挂篮即解除了与斜拉索的约束。拉索做到了一所二用。,1-千斤顶；2-挂篮主桁架；3-张拉杆；4-锚杯；5-锚环；6-混凝土梁；7-斜拉索钢套管；8-斜拉索；9-冷铸拉索锚头；10-圆弧面反力座,拉索与挂篮连接示意图,64,正式安装前的试验：,在挂篮拼装完成后，需对挂篮进行压载试验，目的是检查挂篮的实际结构内力状态及变形与设计是否吻合，了解挂篮的弹性变形及非弹性变形情况，从而确定施工时的立模标高。根据施工现场预压试验条件的不同，试验可分为现场预压和在挂篮加工厂进行模拟。,在挂篮加工厂模拟斜拉桥主梁做一预应力混凝土试验台，将加工好的挂篮构件在试验台上组装成
21、实体挂篮，模拟施工时混凝土梁段的自重给挂篮进行等在施压，在挂篮弧形首处用千斤顶测出斜拉索受力（模拟），在吊杆处用千斤顶测出吊杆的受力，用电阻应变片测出挂篮各部分应力，用全站仪测出挂篮各部变形。,加载试验的目的,测试挂篮各控制断面和关键部位的最大应力，找出薄弱部位，需要补强处理，确保挂篮受力安全；测出挂篮各部变形，为实际施工时控制立模标高提供依据；挂篮挂钩下落试验，以确定最佳下落方法；挂篮走行试验，以确保最佳顶推或牵引方法；,加载步骤,根据设计提供，以施工过程中承受最大索力的拉索为例。预压分为4级，即底板、腹板、顶板和1.2倍总重。加载预压时挂篮前端斜拉索施加的索力同时分级施加。挂篮空载时单根索
22、力施加1/3最大索力；第1级加载箱梁底板的等效荷载，单根索力施加1/2最大索力；第2级加载增加箱梁横隔墙及腹板的等效荷载，单根索力施加2/3最大索力；第3级加载增加箱梁顶板的等效荷载，单根索力施加最大索力；第4级加载荷载为箱梁总重的1.2倍等效荷载。,68,卸荷过程与加载过程一致，采用分级卸载。张拉作业，遵循预应力施工的有关技术、安全操作要求。多台千斤顶加载和卸载时，要求均匀同步。在操作过程中，派专人检查结构的安全。在张拉持荷5分钟后，开始进行高程测量。,加载试验操作要求：,69,挂篮的预压方式,几种挂篮试压方法比较,在挂篮安装完成后按照设计荷载在挂篮两对称底篮上堆码砂包试压,观察挂篮变形。,
23、用大型钢水箱悬吊于已安装完成的挂篮两对称主桁架前端,按照设计荷载分级均匀灌水加载,观察挂篮变形。,在主墩基础施工的钢围堰或承台混凝土内预埋的工字钢上设反力架承受拉力,以精轧螺纹钢筋作拉杆与挂篮主纵梁相连。用千斤顶逐级加载,再观察挂篮挠度。,模拟挂篮实际受力状态,在地面将两片主桁架水平相向平放,在桁架前端用千斤顶加载试压,观察挂篮变形和强度。,70,挂篮的预压方式,几种挂篮试压方法比较,71,待合龙段施工前，便可拆除挂篮，拆除顺序如下：1. 在梁顶面安装卷扬机，吊着外侧模前后吊杆（底模架吊在走行梁上）徐徐下放，落至地上。或先放底模架，后放外侧模。 2. 合龙段不用的内模、走行梁，在合龙段施工前拆
24、除，余者可从两端梁的出口拆除。3. 拆除前上横梁。4. 主构架可移至塔吊可吊范围内，分片拆卸。5. 拆除轨道及钢（木）枕。,挂篮的拆除,72,五、前支点挂篮的计算分析,计算内容,稳定性,强度,刚度,73,计算内容,前横梁,1,前横梁为主要的承重横梁。主要进行在长悬臂工况下强度、变形的验算。,2,中横梁,中横梁主要承重部分腹板重量及吊带的拉力。主要进行在长悬臂工况下主体承重部位的结构计算分析。,后横梁,74,计算内容,3,后横梁主要承重为后顶锚系统的集中力。主要承力分析工况为长悬臂阶段，并考虑对挂篮抵抗空间不平衡扭矩受力性能的作用，即结构整体刚度作用。,75,计算内容,牵索纵梁,4,主要对以下部
25、位进行验算：长悬臂时结构整体强度、刚度的验算弧形梁局部承压验算 考虑斜拉索在不同角度下的最大拉力，对牵索纵梁前端弧形梁牵索部位的局部压应力，结合梁体整体稳定的结果要求，提供配置横、纵向加强肋板的基本数据。,水平止推装置对梁体局部挤压应力验算 水平止推座连接在牵索纵梁中跨顶面，针对体系转换之前施加最大索力的工况，对梁体局部所承受的水平推力进行验算，设计局部加强肋板满足梁体局部抗压强度要求。,计算内容,行走挂钩,5,行走挂钩必须满足挂篮行走时支持挂篮重量、模板重量、必要的辅助施工设备重量的要求。,78,作用于挂篮的荷载,梁段荷载(一般按最重节段考虑）;施工机具及人群荷载(2.5 kN/ m2);挂
26、篮自重 ;风荷载(由当地气象资料提供);混凝土偏载: 箱梁两侧腹板浇注最大偏差（510方砼）；冲击荷载。,79,荷载组合,荷载组合: 混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工机具和人群重;荷载组合: 混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具和人群重;荷载组合: 混凝土重量+挂篮自重+风载;荷载组合: 混凝土重量+挂篮自重+施工机具和人群重;荷载组合: 挂篮自重+冲击附加荷载+风载。 荷载组合用于主桁承重系统强度和稳定性计算; 荷载组合用于刚度计算; 荷载组合用于挂篮行走验算。,计算工况,工况I：挂篮走行；工况II：混凝土主梁浇筑前,拉索进行初张拉;工况:浇筑30%混凝土重量；工况：索力第二次张拉；工况：浇筑50%混凝土重量；工况：索力第三次张拉；工况：浇筑全部混凝土。主桥各阶段施工时，挂篮行走工况相同（按带悬臂段的简支梁验算），针对每一个施工阶段，挂篮计算工况按后面六种考虑验算,六 挂篮设计不当案例,某混凝土斜拉桥由于挂篮纵梁设计尺寸偏小，在斜拉索张拉过程中，导致混凝土压碎，挂篮变形。,83,谢谢大家！,我的汇报结束！,
