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1、连续梁菱形挂篮施工工法中铁七局集团中铁五局（集团）陈思肖炳忠苟祖宽张振强周远杰工法编号：GGG中企C3-20081 .前言近年来，科学技术的开展大大推动了桥梁设计施工的进步，其中预应力混凝土连续梁桥、刚构桥是采用较多的的桥梁型式。预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥一般跨度大而且跨江河、河谷，所以主要采用悬臂浇筑法施工。以往挂篮一般采用万能杆件、贝雷桁架、军便梁组拼而成，往往构造复杂、质量大、操作不方便；现在的连续梁、连续刚构桥箱梁截面多采用单箱双室或单箱多室截面，桥面宽度大，节段重量较重，要求每个节段全断面一次浇筑，对悬臂浇筑法施工提出了更高的要求，为满足施工需要，出现了各种新的悬臂浇筑法施工方
2、法，其中菱形挂篮悬臂浇筑施工具有设备构造简单、节点少、变形小、操作方便等优点得到了较快的开展。2001年至2003年，中铁五局（集团）在贵阳市中心环北线小关水库特大桥施工中，在充分总结以往连续梁、连续刚构悬臂浇筑施工经历的根基上，针对该桥单箱双室宽幅（桥面宽21.5m）箱梁悬臂浇筑施工技术难点，进一步优化挂篮构造设计及其施工工艺，成功研制了适用于宽幅箱梁悬臂施工且仅用两片主桁架的菱形挂篮。2007年1月至2008年5月，中铁七局集团施工的湖北恩施施州大桥主桥为独塔单索面斜拉桥，刚构体系，墩塔梁固结。主跨145米，边跨100米，主桥刚构体系采用菱形挂蓝悬臂现浇施工，为解决平衡问题，在100m边跨
3、在箱室内填充铁砂混凝土压重。挂蓝构造施工安全、方便，移动快速，并有效地控制了成桥线形。2007年8月至2008年8月，中铁七局集团在和平至左岭高速公路武东特大桥主桥（63+115+63m预应力混凝土连续梁）施工中。根据混凝土悬臂浇注工艺及对挂篮设计的技术要求，采用菱形挂篮施工，走行方式为无平衡重走行方式，使桁架走行时的稳定系数大于2.0,满足标准要求，同时满足挂篮下通车净高不小于8.5In的要求。2006年，结合工程开展研究的科技工程?贵阳小关水库特大桥施工技术研究?通过贵州省科技成果鉴定，专家评价连续梁菱形挂篮施工技术到达国内先进水平。通过在几个工程工程的实践，逐步完善形成本工法。2 .工法
4、特点2. 0.1在单箱双室（或单箱多室）宽幅箱梁的悬臂浇筑施工中，挂篮构造简单,主桁架杆件受力合理。混凝土应力及挠度变化稳定，节段施工横向稳定性好、抗风能力强，节段施工标高调整方便准确，易于控制桥梁线形。3. 0.2箱梁采用菱形挂篮悬臂浇筑施工，底蓝及模板系统垂直悬吊在主桁悬臂端，挂蓝行走时，底蓝、外模板、内模滑梁升降同步就位，从而减少工序，缩短作业时间。4. 0.3模板和内外作业平台一次安装形成封闭整体，施工作业防护设施齐全，安全可靠。5. 0.4菱形挂篮施工悬臂浇筑箱梁，施工作业空间宽阔，并在挂篮主桁上方设置遮阳雨棚，改善工人作业环境。3 .适用范围本工法适用于预应力混凝土连续梁、连续刚构
5、桥悬臂浇筑施工，尤其是单箱双室或单箱多室的宽幅箱形连续梁、连续刚构桥悬臂浇筑施工。4 .工艺原理4.1 菱形挂篮的工艺原理：4.1.1 菱形挂篮的安装：在在墩身预埋件、临时支墩上安装三角托架形成工作平台施工0#梁段。0#梁段到达强度后在0#梁段顶面纵向对称安装菱形挂篮；挂篮前端悬吊形成的平台上进展下一个梁段的钢筋、模板、混凝土、预应力张拉、压浆施工。4.1.2挂篮的移动：挂篮底部设有滑道，使挂篮能够沿桥梁纵向移动，滑道由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段；挂篮静止时后端由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段，移动时后端锚固在滑道上。完成一个梁段的施工后，挂篮后锚由锚固在已浇注梁段变为锚固在滑道上，对称将挂篮移动
6、至下一个梁段直至循环完成所有悬臂节段的施工。4.1.3合拢段施工：利用挂篮作吊架，在刚性锁定装置安装完毕后，撤除临时支墩释放梁体内部应力，两悬臂端平衡配重，夜间低温、无风的条件下进展合拢段混凝土浇筑，完成全桥梁体施工。4.2挂篮设计4.2.1挂篮的构造挂篮主要由菱形主桁架系统、走行及锚固系统、提吊系统、底篮及模板系统、操作平台等六大局部组成，见4.2.1-1挂篮纵断面图及4.2.1-2挂篮横断面图。图4.2.IT挂篮纵断面图图4.2.1-2挂篮横断面图1主桁架系统挂篮主桁采用外形呈菱形的桁架，在其横向设置前、后横梁组成一空间桁架,并在前、后横梁桁片上设置上下两层平面联结杆件。2走行及锚固系统菱
7、形组合梁走行系统：在每片梁前端设滑动点，后部设平衡导向滑轮，箱梁顶面上设3个滑道，向前滑移。挂篮行走时，通过后锚千斤顶将后锚反力转换为后锚小车承受，锚固小车可在工字钢轨道上翼缘底面滚动前移，轨道通过锚梁与箱梁竖向预应力筋连接而锚固。挂篮就位后，再将后锚小车上的力转换给后锚杆。外导梁走行：外导梁前端悬吊在前上横梁，后端悬挂在锚固于已浇注梁段的滑车中。后下横梁与外模板悬挂在外导梁上，菱形架走行时带动外导梁走行。内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，内导梁走行于外导梁情况一样。锚固系统：锚固系统作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁上，防止挂篮倾覆。浇筑箱梁混凝土时，挂篮尾部通过竖向后锚拉杆连接，后锚
8、拉杆穿过预留孔采用螺栓连接紧固，锚杆上方设置千斤顶进展锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端的标i0每片桁架后锚采用两组相互独立的后锚系统，并采用较接式分配梁保证了每根后锚拉杆的拉力基本一致，能较好的适应预留孔的误差。3提吊系统为了便于工人操作，在前后横梁下方悬吊分配梁，通过吊杆悬挂底篮及内外模板。前吊杆是底模平台前吊点，吊杆之间采用销轴连接，以适应不同梁高的变化。底篮后横梁采用锚杆锚固在前段已完梁段上，锚杆上方设置千斤顶，进展锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。4底篮及模板系统底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁及分配梁组成。底篮前横梁通过吊杆悬吊在主桁的分配梁上，底篮后横梁在挂篮前移时悬吊在主桁的分配梁
9、上，挂篮就位后转换到底篮后锚杆锚固于箱梁底板。模板包括底模、外模、内模。外模采用大块钢模，内模采用组合钢模，内外模利用对拉螺杆（精轧螺纹钢）连接紧固，外加钢管支撑固定。腹板内用同标号混凝土预制块作内支撑，保证腹板构造尺寸。外模上部支承在外滑梁上，前端悬吊于主桁外侧分配梁，后端悬吊于已浇箱梁翼板上。外模吊杆均采用精轧螺纹钢，同样，内模支承在箱室的内滑梁上，前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇箱梁内顶板上。内模横梁上设置活动销来调节内模宽度以适应腹板厚度的变化。5操作平台操作平台包括底篮前、后端平台，底篮两侧平台，内、外模悬吊平台，翼板两侧平台，张拉操作平台。操作平台设计应满足堆放施工机具及工人
10、作业空间要求。平台可用手动葫芦调整其高度。4.2.2挂篮设计参数1设计荷载：钢筋混凝土自重26kNm3,混凝土侧压力60kPa,混凝土与模板吸附力100kPa,施工机具及人群荷载2.5kPa,基本风压值766kPao2箱梁混凝土超灌系数1.03o3动力系数采用1.2。4行走时抗倾覆稳定系数22；浇筑时抗倾覆稳定系数22。5杆件容许最大挠度值WL/750,挂篮允许最大变形（包括吊带变形的总和）20mmo6挂篮总重量（含施工荷载）/悬臂浇筑箱梁节段重量在0.30.5之间。7水平限位安全系数22；5.施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程施工工艺流程（见图5.1.1。图5.L1施工工艺流程图5.2操
11、作要点5.2.10#梁段施工1支座安装和定位：在支座安装前，首先是在支座垫石上确定支座安装中心线，根据中心线和需要安装的支座型号和规格、外形几何尺寸在支座垫石上放大样。2活动支座安装完毕后对0#梁段予以临时锁定。5. 2.2悬臂现浇施工局部1 挂篮拼装1）挂篮加工完毕，在工厂检查各杆件尺寸、连接，重要焊缝采用超声波探伤检查，检测合格后在加工现场进展预拼装，经试验满足设计和施工要求后运达施工现场。2）在施工现场拼装时，根据吊装设备的起吊能力将挂篮分块拼装，减少在梁顶高空拼装时间和工作强度。3）挂篮拼装要注意各杆件的拼装顺序。先拼装走行系统、主桁构造及主桁后锚局部，然后拼装吊带及底模平台局部，再拼
12、装挂篮模板及工作平台。2挂篮静载试验挂篮试验加载按照最不利荷载模拟加载，检验挂蓝的稳定性及整体安全，实测出挂篮的变形。挂篮预压采用堆码砂袋的方法进展，也可以利用千斤顶反压加载，千斤顶加载时由承台锚固钢筋提供反力，中间通过钢绞线及分配梁连接。数据分析整理。通过预压测量出挂篮不可恢复变形和弹性变形；弹性变形与挂篮设计值比较，检验是否满足设计和标准要求要求；绘制出荷载与挂篮弹性变形关系曲线，为线形控制提供依据。3挂篮锚固和移动（见图5-2-2-1）挂篮静止时后锚由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段顶板，锚固精轧螺纹钢尽可能利用梁体竖向精轧螺纹钢，以减少用钢数量。每施工完一个节段，悬臂两端挂篮均要对称前移施工
13、下一个节段。1）在前方梁段顶面测量好滑道位置，找平铺设滑道并固定。图5.2.2-1挂篮前移施工2）将承重的各吊杆慢慢松开,后下横梁吊点用精轧螺纹钢和倒链转移至外导梁上。此时，模板系统与混凝土脱离，挂篮处于空载状态。3）将菱形梁后锚松开，人工采用倒链将主梁拖拉到位，主梁的前移带动外导梁、底模及内导梁整体滑移到位。4）挂篮移动到位后，把底模重新固定在各吊杆上，将内、外导梁也和上一梁段预留吊杆及前吊带固定好。标高调整采用螺旋千斤顶调节吊带可以准确的到达施工要求。4节段循环施工（见图5-2-2-2）图5-2-2-2节段循环施工1）钢筋施工。先绑扎底板钢筋；腹板钢筋主要为箍筋，与底板钢筋一共安装并将腹板
14、筋下端固定在底板钢筋上，形成腹板钢筋骨架；安装腹板钢筋水平、联系筋；绑扎顶板钢筋。2）预应力施工。在钢筋施工时穿插进展预应力筋和预应力管道安装，将其固定在钢筋网上，预应力管道每隔50Cm安装定位网固定；预应力管道内临时穿塑料衬管，防止管道变形、漏浆。3）混凝土浇注施工。浇注顺序为底板一腹板一顶板。通过腹板浇注底板混凝土，合理控制各腹板浇注顺序、浇注强度，在内箱倒角处安装局部底板内模，防止底板浇注完毕腹板混凝土仍然往箱梁内翻浆。4）预应力张拉。养生混凝土7天，且同条件混凝土抗压试块强度和弹性模量到达90%,进展纵向预应力筋张拉，然后张拉横向预应力筋，竖向预应力筋滞后2个节段张拉。钢绞线预应力管道
15、通过管道摩阻试验测定实际管道摩阻损失。5线形控制影响箱梁悬臂端产生挠度的主要因素有：梁体构造自重、施工荷载、施加预应力、混凝土徐变、挂篮弹性变形、使用荷载。挠度计算公式如下：D测定混凝土容重，按照混凝土试验方法测定。2）挂篮变形值由静教试验确定的荷载与挂篮弹性变形关系曲线得出。3）临时荷载中挂篮自重，人员和机具荷载按2.5kPam2考虑。4）制作试块测定混凝土7、28、60、90弹性模量，制作Et曲线。5）应力测试试和温度测试。应力测试采用钢弦式应变计在全桥8个断面共设96个测点；温度测试：环境温度的测量采用电子温度计，全桥共设置2个温度、湿度监测站，主梁温度场的测量采用数字式测温传感器进展。
16、6）偏位测量。采用全站仪用坐标法测量，测量基点设在桥梁两端稳定的地方。7）主梁标高测量。每节段施工完成后，测量该节段的标高及相邻3个节段的标高变化，在3个工况进展测量：混凝土浇注前、混凝土浇注后、张拉预应力后。8）成桥线形测量。成桥后（合拢后，二期恒载铺装前）测量全桥线形，每5m布置两个测点（上下游各一个），测量主梁成桥线形。6悬臂浇筑施工平衡控制桥墩两端梁段悬臂施工进度应对称、平衡，实际最大不平衡偏差不得超过设计要求值。1）挂篮推移平衡控制两端挂篮每一个主桁片配置一个顶推千斤顶。顶推挂篮时，四台液压千斤顶同时顶推，保证挂篮四片主桁匀速、平行、同步前移。挂篮的内模骨架、外模骨架通过倒链葫芦拖拉
17、，使其与主桁同步前进。2）钢筋安装不平衡重控制各种材料均堆放在0#段顶部，并且前后、左右对称堆放，不得堆放在悬臂部位。在各个节段钢筋施工过程中，计算出每个节段钢筋及工作面需要的材料总重量，对称进展钢筋的绑扎和运输。3）浇筑混凝土不平衡重控制浇筑混凝土前，两悬臂端钢筋及模板均已安装完毕，基本处于对称平衡状态。混凝土浇筑时两悬臂端对称平衡地进展，严格控制两悬臂端混凝土的不平衡重，防止不平衡重超过设计允许值。4）预应力施工控制悬臂浇筑箱梁节段预应力张拉，严格按照先纵向、后横向、再竖向顺序进展；纵向预应力张拉从上到下、左右对称同时张拉，假设出现意外情况不对称张拉最多只能一束，防止箱梁横向偏压失稳或翘曲
18、；横向预应力左右同时对称跳槽张拉。5.3合拢段施工及体系转换5.3.1合拢段施工D合拢施工顺序先边跨，后中跨，边跨合拢时临时支墩不能撤除。2）合拢前，测量箱梁顶面标高和轴线，连续测试温度影响偏移值，观测合拢段在温度影响下梁体长度及竖向的变化。3）合拢前，应在两悬臂端预加与需要承担的合拢段混凝土重量相等的配重。加配重时要按中轴线对称加载，并在浇注混凝土过程中逐级卸载，使悬臂端挠度保持稳定。4）合拢宜在设计温度范围内合拢，假设设计无要求，合拢段混凝土浇注时间应在日气温较低、温度变化幅度小时施工，凌晨以后，日出之前最正确。5.3.2连续梁体系转换过程为：在两悬臂端平衡配重；焊接锁定临时劲型骨架；撤除
19、临时支墩，解除活动支座锁定边浇注混凝土边同重量卸除平衡配重；混凝土养护到设计强度和龄期时，张拉纵、横、竖向预应力筋并压浆。6 .材料与设备6.1 所使用的主要材料见表61表6.1序号材料名称规格主要技术指标1普通钢筋I级钢筋11级钢筋具体见设计及标准要求2预应力钢绞线1860级具体见设计及标准要求3高强精轧螺纹粗钢筋l32具体见设计及标准要求4混凝土C50具体见设计及标准要求6.2悬臂浇筑施工主要机械设备见表6.2o表6.2序号名称型号规格单位数量备注1搅拌站HLS50套12塔吊QTZlOO13混凝土地泵HTB90台14混凝土运输车台35挂篮套26液压千斤顶350t套4纵向张拉7液压千斤顶60
20、t套2竖向张拉8液压千斤顶24t套2横向张拉9挤压机台1预应力挤压锚安装10压浆机台111螺旋千斤顶32t套48挂篮使用12手拉葫芦2t5t20t套24挂篮使用13电焊机GQH40台814钢筋切断机GQ40-1台115钢筋调直机GT4-14台116钢筋驾曲机GWJ40-A117插入式振捣棒50台1218全站仪莱卡1201套119水准仪精度Imm套120发电机200千瓦台1备用注：本表所列设备为1个T构施工设备。7 .质控制7.1 混凝土浇筑质量控制标准7.1.1 施工质量符合?公路与桥梁施工技术标准？(JTJ041-2000).?公路工程质量检验评定标准？(JTGF80l-2004)07.1.
21、2 2每节段混凝土浇筑完后及时养护。7.1.3 每节段施工前模板进展打磨处理，并均匀涂刷脱模剂，不得涂漏；混凝土不得离淅，严格控制混凝土的坍落度；必须捣固密实，外表不得有蜂窝麻面，不得有跑模现象，外观美观。7.1.4 1.4合理组织，注意钢筋安装与预应力安装顺序。焊接作业时对相邻预应力管道采取防护措施。7.1.5 在悬臂浇筑箱梁施工中，为了保证线性控制良好，必须成立专门的监控小组，加强观测每个节段施工中混凝土浇筑前后、预应力张拉前后四种工况下悬臂的挠度变化。每节段施工后，整理出挠度曲线进展分析，及时调整施工中发生的偏差值，准确地控制线形。7.2 挂篮及模板质量控制标准按表7.2规定执行。表7.
22、2序号检查项目容许偏差(nun)检查部位1挂篮及模板加工长度+0-LO中间及两边2挂篮及模板加工宽度+0-1.0中间及两端3高度1.0中间及两端4模板挠曲2.0长、宽方向5边肋孔距1.0任意两孔间距6端肋孔距1.0任意两孔间距7焊缝长+5.0-0所有焊缝8焊缝高+1.0-0所有焊缝9倒角模角度1.0内模倒角10挂篮模板拼装模板间拼接缝1.51.5塞尺不通过11相邻模板面错台2.0检查拼接缝12相邻模板上口高差104.0m,最大梁段重量约为2700kN0该桥构造设计要求挂篮自重及全部施工荷载W1700kN,承载力3000kN,挂篮的设计和施工难度较大。在该桥施工中，充分总结以往连续梁、连续刚构悬
23、臂浇筑施工经历的，针对该桥单箱双室宽幅桥面宽21.5m）箱梁悬臂浇筑施工技术难点，进一步优化挂篮构造设计及其施工工艺，成功研制了适用于宽幅箱梁悬臂施工且仅用两片主桁架的菱形挂篮。该挂篮既能保证挂篮承载能力，又能满足桥梁设计要求的挂篮自重限值，且挂篮构造简单，操作方便，有效加快了宽幅箱梁的施工进度，同时也保证了宽幅箱梁施工质量。该桥于2001年9月开工，2003年12月竣工通车，质量优良，构造内实外美，桥梁实测线型与理论线型吻合较好，目前运营状况良好。12.0.2湖北省恩施州施州大桥位于恩施市城区，起点接施州大道，向西北斜跨清江，主桥上跨规划滨江路，与原红江桥东岸桥头相接，经引道接新区南北方向主
24、干道凤凰大道。路线全长765.614米。施州大桥全长365米，其中主桥长245米，引桥长120米。斜拉桥主梁为预应力混凝土构造，采用C50混凝土，封闭箱形断面。梁高2.6m,顶宽21.5m,底宽8m,单箱3室，外侧为斜腹板。主桥刚构体系采用菱形挂蓝悬臂现浇施工，为解决平衡问题，在100m边跨在箱室内填充铁砂混凝土压重，根据计算各箱室压重不等，最大压重重量为240吨，最小30吨，设计铁砂混凝土容重40kNm3.采用挂蓝构造施工安全、方便，移动快速，并有效地控制了成桥线形。12.0.3和左高速公路武东跨铁特大桥：武东特大桥主桥位于武汉市青山区龚家岭与武汉重工锻炼公司（471D之间，跨越青化路、铁路
25、编组站、武钢专用线、武汉重工锻炼公司、铁路专线武东中站和471厂铁路专线，属特大型桥梁。武东特大桥主桥全长241m,主跨115m,边跨63m,为变高度预应力混凝土连续梁桥。桥面全宽33.5m,双向6车道，上下行分幅设置，全桥位于R=100om的圆曲线上。设计时速度为100KMh0桥下净高不小于8.5m。桥墩均采用钢筋混凝土实体墩，矩形截面。其中11#墩与箱梁固接。梁部为后张法预应力混凝土箱梁。梁高3.5-7m不等，梁底按抛物线变化,箱梁顶面设5%横向坡度。箱梁截面为单箱双室直腹板。每幅箱梁顶宽16.5m,底宽8.5m,顶板厚25cm。腹板厚分别为45cm,60cm,70cmo全梁采用悬臂挂篮施工，三向预应力体系。根据混凝土悬臂浇注工艺及对挂篮设计的技术要求，综合各种形式的挂篮施工特点、用钢量、钢材种类、操作工艺等研究比选后，决定采用菱形挂篮施工，走行方式为无平衡重走行方式，使桁架走行时的稳定系数大于2.0,满足标准要求。满足挂篮下通车净高不小于8.5m。
