挂篮施工技术详解及工程实例展示

挂篮施工技术详解及工程实例展示目录第一节挂篮简介第二节挂篮施工工艺程序第三节挂篮悬臂灌注施工主要工艺特点第四节挂篮施工过程控制应该重视的问题第五节要点、难点总结第六节既有三角形挂篮检算工程实例第七节菱形挂篮施工实例第一节挂篮简介1.1挂篮的结构特点（1）挂篮的组成挂篮通常都有以下几个组成部分：承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。挂篮的主要功能；支撑模板，承受新浇混凝土重量，由工作平台提供张拉、灌浆的场地，调整高程。因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，移动灵活，便于调整高程等。第一节挂篮简介（2）挂篮结构的主要特点下面按主要承重结构形式分析挂篮结构的主要特点：a、平行桁架式挂篮：受力特点是底模平台及侧模支架所承荷载均由前后吊杆垂直传给桁架节点和箱梁底板上。如图3-1所示。图3-1平行桁架式挂篮构造图第一节挂篮简介b、平弦无平衡重挂篮：是在平行桁架式挂篮的基础上，取消压重，在主桁架上部增设前后上横桁架，根据需要，其可沿主桁纵向滑移，并在主桁横移时吊住底模平台及侧模架。如图3-2所示。图3-2平弦无平衡重挂篮构造图第一节挂篮简介c、弓弦式挂篮：除具有桁高随弯矩大小变化，受力合理的特点，还可在安装时在结构内部预施应力以消除非弹性变形，故也可取消平衡重，所以一般重量较轻。其构造如图3-3所示。图3-3弓弦桁架挂篮构造图a）挂篮侧面；b）挂篮正面第一节挂篮简介d、菱形挂篮：其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小梁，作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道，其菱形结构后端锚固于箱梁顶板上，无平衡压重，而且结构简单，故大大减轻自身静荷载。其构造如图3-4所示。图3-4菱形挂篮构造图第一节挂篮简介e、滑动斜拉式挂篮:其上部采用斜拉式体系代替梁或桁架式结构的受力，而由此引起的水平分力通过上下限位装置承受，主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂或锚固于箱梁底板之上。其构造如图3-5所示。图3-5滑移斜拉式挂篮构造图第一节挂篮简介f、三角形组合梁挂篮:在平行桁架式挂篮的基础之上，将受弯桁架改为三角形组合梁结构。其构造如图3-6所示。图3-6三角形组合挂篮构造图·第一节挂篮简介g、自承式挂篮:一种是模板支承在整体桁架上，桁架用销子和预应力筋挂在已成箱梁的前端角上，灌注混凝土时主梁和走行桁架移至一边，挂篮前行时再安上，吊着空载的模板系统前移。另一种是将侧模制成能承受巨大压力的刚性模板。其构造如图3-7所示。图3-7自承式挂篮构造图第一节挂篮简介（3）各类挂篮的适用性挂篮设计主要控制指标为：挂篮的总用钢量与最大块件之比值、主桁架用钢量与最大块件重量之比值。值愈低，表示整个挂篮设计愈合理，值愈低，表示挂篮承重构件的受力愈合理，使用材料愈节省。国内对挂篮所用材料数量常用一个系数（即挂篮利用系数）来表示：挂篮利用系数=浇筑最大梁段混凝土重量／挂篮总重。1K1K2K2K第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析A、菱形挂篮和三角形挂篮（1）菱形挂篮组成：菱形桁架、悬吊系统、走行系统、模板系统及张拉操作平台五部分。①菱形桁架：挂篮的主要承重结构。主桁构架竖放于箱梁腹板位置，构架的片数可根据主梁的截面特性来确定②悬吊系统：由螺旋千斤顶、扁担梁、吊带或吊杆组成，用于悬挂模板系统，调整模板的高程。③模板系统：由外侧模、内模和底模等几部分组成第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析④张拉操作平台：张拉操作平台通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬臂梁上，一般用角钢和钢筋组成，平台平面铺以木板供作业人员站立行走。可用手动葫芦调整其高度。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析⑤走行系统：挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统及内模走行系统。。桁架走行系统布置为：在主桁构架下的箱梁顶面铺设用钢板组焊的轨道，轨道用竖向预应力筋通过短梁固定，轨道顶面放置前后支座，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）的形式沿轨道板下缘滚（滑）动，不需加设平衡重。菱形挂篮走行反扣装置如图3-9所示。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析图3-9菱形挂篮走行反扣装置第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析（2）菱形挂篮的力学分析从整体看，挂篮有一半左右的荷载通过前吊带（或吊杆）传至主桁上节点，菱形桁架以铰接模式计算杆力，其前下节点支于箱梁顶板前侧，后下节点则通过竖向预应力筋或预埋钢筋锚于梁上。（3）三角形挂篮三角形挂篮除主桁架结构形式与菱形挂篮不同外，其他杓造与菱形挂篮完全相同，在此不作详述。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析B、滑动斜拉式挂篮(1)挂篮的结构及构造滑动斜拉式挂篮的主要结构是：主梁、各种横梁、斜拉带系、模板系统、滑梁、上下限位装置（图3-10）等。主梁是挂篮的主要受力结构之一，承受梁段混凝土及模板系统等重量。每根主梁由两根工字钢组合而成，其通过钢垫板、枕木等垫在桥面上。主梁后部在两工字钢间用竖向预应力筋通过压紧器锚固在已灌梁段的顶面，主梁尾部连接限位压板，仍用竖向预应力压紧在桥面上，以限制主梁在重载时的前移，如图3-lOa）所示。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析B、滑动斜拉式挂篮(1)挂篮的结构及构造图3-10上、下限位器示意图第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析B、滑动斜拉式挂篮(2)滑动斜拉式挂篮的力学分析由于斜拉杆为拉力杆，故其轴向力分解为垂直力和水平力，其水平力通过底平台纵梁传至尾部，由下限位器承担。同理，斜拉杆在上部将轴向力传至上横梁进而传至主梁，其垂直分力由主梁传至箱梁顶板，水平分力则由主梁传至上限位器，并由竖向预应力筋压紧限位拉杆，使与混凝土桥面间产生的摩擦力平衡。挂篮底模及侧模前移时的重力全部由滑梁承受。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析C、弓弦式挂篮(1)挂篮的结构及构造弓弦式挂篮的组成：弓弦桁架、前吊杆及后锚栓、走行系统、模板系统等四部分。①桁架弧杆全为拉杆，腹杆全为压杆，两者均用万能杆件Ⅳ，杆组拼而成，弓弦杆用槽钢组拼，并与弧杆铰接，其余用节点板采用螺栓连接。主桁片设于箱梁腹板采用上方，两桁片间以万能杆件平联连接，后锚梁亦为两槽钢组拼成的空腹工字形梁。为消除桁架拼装时产生的非弹性变形，对桁架施预应力，使弦杆上翘，同时改变了桁架的受力。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析②前吊杆及后锚栓，前吊杆全部采用冷拉Ⅳ级精轧螺纹钢筋，按设计预留上拱度，用螺栓连接于桁架前桁梁与底模前横梁上，将挂篮一半左右的荷载传至桁架上。后锚栓采用Ⅳ级冷拉精轧螺纹钢筋或45号钢棒，除后横梁预留调升高程的千斤顶位置外，其余部位通过锚栓施以一定的预拉力，使模板产生预压弹性变形，密贴于已灌箱梁底而不漏浆，后锚栓承担挂篮一半左右的荷载并将其传至箱梁底板上。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析③模板系统的外模、内模及顶板底模与滑动斜拉式挂篮的结构构造基本相同。④走行系统：分为弓弦桁架走行系统，底模、外模走行系统及内模走行系统三部分。弓弦桁架走行系统与菱形挂篮基本相同。底模、外模走行系统与滑动斜拉式挂篮基本相同。内模走行系统与菱形挂篮也基本相同。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析C、弓弦式挂篮(2)弓弦式挂篮的力学分析如图3-11所示，弓弦式挂篮的受力与菱形挂篮基本相同，所不同的曲面桁架弓弦杆除后锚杆外，在中部有时也需提供竖向预应力的锚固，以减少局部杆件的受力。图3-11弓弦式挂篮受力示意图第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析D、三角形组合梁式挂篮(1)挂篮的结构及构造挂篮组成：底模平台、悬挂调整系统、三角形组合梁、滑行系统、平衡及锚固系统、工作台。每个挂篮有两片三角形组合梁。底模平台及悬挂调整系统与菱形挂篮基本相同。前吊带一般设销孔配合螺旋千斤顶调整底模高程，底模后吊杆可用千斤顶或砂筒卸载。①三角形组合梁。三角形组合梁由I型或Ⅱ型主梁和立柱，斜拉钢带及型钢平联等组成，三角形组合梁下为支座和滑道。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析D、三角形组合梁式挂篮②滑行系统。每片三角形下有前后两个钢支座，主梁与前支座连接处设有扁钢做成的支座铰，其余梁用带弹簧的螺栓连接，目的是保证前支座底板的压力均匀，容许主梁有少量变形。支座下为30mm的不锈钢滑板。在箱梁上铺短木枕，前支座下要铺满硬杂木枕或钢筋混凝土枕，以减少整个挂篮的变形。枕木上设置平直的V形滑槽，槽内放厚3mm的聚四氟乙烯板。枕木、滑道相聚四氟乙烯板随挂篮的前移而向前倒用，走行时挂篮要设止滑绳。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析D、三角形组合梁式挂篮③压重和后锚。为确保走行时的纵向稳定性泣三角组合梁的尾部设钢锭或型钢压重，要求纵向抗倾覆稳定安全系数K=1.3，在挂篮就位后组合梁的尾部用螺栓与箱梁的竖向预应力筋相连锚固。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析D、三角形组合梁式挂篮(2)三角形组合梁式挂篮的力学分析挂篮的受力情况与菱形挂篮基本相似，唯一不同的是尾部一般需要压重。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析E、挂篮的设计(1)悬臂浇筑分段长度悬臂梁沿梁长的分段取决于设备和施工条件若每个节段长，节段的数量就少，施工速度就比较快，但每次浇筑混凝土的数量就多，挂篮及其设备就需要相应增大。反之节段数量多，挂篮周转次数多，总的施工进度比较慢。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析E、挂篮的设计(2)挂篮横断面挂篮横断面的布置取决于桥梁的宽度和箱梁横断面形式，一般全断面上使用一个挂篮施工即可，但当桥梁宽度很大（15m以上），箱梁横断面为双箱或多箱结构时，为了使挂篮在施工中具有一定的灵活性，在一个横断面上可用两个挂篮分别施工。我国广西柳州大桥、武汉江汉二桥均采用这种方案。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析(3)挂篮设计总体构思挂篮设计中，往往根据现有资料和实际施工要求，选取挂篮形式、连接方式和杆件，然后进行检算，这是最常用的一种方法。所以选择何种挂篮结构形式就成为挂篮设讣的首要问题。根据国内外挂篮施工现有水平，开发的轻型挂篮应满足实际桥梁悬臂施工的需要，设计要注重整体功能，不能片面追求轻型指标，总体构思往往体现在以下几个方面：第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析①减轻挂篮自重途径。a、选用一种受力合理、安全可靠、刚度较大的轻型结构作为挂篮承重主桁。b、挂篮用材立足国内生产的高强轻质钢材，并便于加工c、挂篮浇筑混凝土时，尾部充分利用箱梁竖向预应力筋平衡倾覆力矩以取消配重，从而减轻自重。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析②缩短挂篮施工周期。a、挂篮行走、模板升降等采用液压装置或容易操作的螺旋千斤顶，电气集中控制，靠机械化和自动化来提高生产效率和降低工人劳动强度。b、在后锚受力许可的条件下，挂篮行走时，内外模可同步就位，尽量减少工序，缩短施工周期。c、悬吊系统和锚固系统装拆方便、简单。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析③保证悬灌混凝土质量。模板设计注重混凝土外观质量，以刚度控制进行设计，可采用新型材料制作模板，既减轻重量又坚固耐用，且满足所有悬灌梁段使用，不需要更换和修补。制订施工实施细则，严格按规范保持平衡施工及限制施工荷载，保证施工安全和质量。④改善施工条件和环境。设计挂篮时应考虑有宽敞的作业空间，便于放置各种机具和操作人员往返；在挂篮主桁架上方设置遮阳雨棚，改善作业环境。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析⑤考虑通用性。对挂篮结构作适当处理以适应各种跨径、不同宽度的各类箱梁施工。(4)挂篮主桁架计算挂篮主桁架作为承重结构，是最重要的设计计算构件，其计算内容主要包括：各杆件及锚杆的内力计算和截面设计、挂篮的变形和倾覆稳定计算。计算应按两个挂篮连成一体、灌注梁段和空载走行等情况分别进行。第一节挂篮简介1.2常用挂篮的结构构造和力学分析①荷载系数荷