现浇梁挂篮的通用化设计、施工与智能化应用
挂篮是悬臂法浇筑混凝土梁体时,用于承受梁体自重及施工荷载、可逐段对称前移的专用施工设备。它无需搭设落地支架、不占用桥下空间,无需大型吊机即可自行移位,主要适用于预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥、波形钢腹板连续梁桥等桥型。
1一、挂篮概述
1.1 挂篮的定义
挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架,它悬挂在已经张拉完成的悬臂梁段上,以此为依托,进行下一节段梁模板的安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑和预应力张拉等作业。作业完成后,挂篮可整体前移至下一梁段,循环作业直至悬臂端合龙。
1.2 挂篮的分类
按受力特点,挂篮可分为后支点(悬臂式)挂篮与前支点(简支式)挂篮两大类。
后支点(悬臂式)挂篮:尾部通过锚杆锚固在已浇梁段顶面,前端悬臂挑出,长度覆盖待浇梁段,荷载经锚固点与支点传至已成梁段,多用于连续梁、连续刚构桥。
前支点(简支式)挂篮:借助斜拉桥斜拉索,将后支点悬臂受力转换为前支点简支受力,显著减小挂篮挠度与弯矩、提高承载能力,更适应长节段、大重量梁段悬臂浇筑,多用于斜拉桥。
1.3 挂篮应用现状
后支点挂篮以菱形、三角结构为主,其中菱形挂篮应用最广,构件已基本标准化,市场以租赁模式为主。
前支点挂篮因斜拉桥梁体结构多样,虽实现了一定程度的标准化、模块化,但通用性不强,市场以定制加工、成品销售为主。
此外,工程中还可见 C 形挂钩式、复合式等专用挂篮形式,以适应特殊桥型与施工条件。
2二、挂篮通用化设计研究
2.1 挂篮的组成
一套完整挂篮由主桁系统、悬吊系统、行走锚固系统、底篮系统、模板系统及操作防护系统组成,各系统协同工作,共同完成悬臂段的浇筑与前移。
2.2 关键构件通用化设计
(1)主桁架设计:主桁按标准节段单元设计,采用型钢杆件高强螺栓拼装,可根据梁段重量与节段长度选型组合。
(2)主桁连体结构设计:设置横向平联将各片主桁连成整体,提高抗扭与整体稳定性,便于地面预拼、分块吊装。
(3)横梁设计:前上横梁、前后下横梁采用标准型钢规格,长度按桥宽系列化,通过接长构件适配不同梁宽。
(4)底篮纵梁设计:纵梁采用标准型钢,节段长度系列化,满足不同梁段底板布置需要。
2.3 通用化组合设计与计算
依据箱梁断面宽度、节段重量等参数,通过标准构件的模块化组合——调整主桁间距、横梁长度与底篮布置——实现一套构件适配多种截面,降低加工成本、提高周转率。
荷载组合与计算工况:计算须验证强度、刚度与稳定性,按两类极限状态组合。承载能力极限状态下,强度与稳定性取 1.2×(混凝土重+挂篮自重)+1.4×(人群机具荷载+冲击荷载+风荷载);行走稳定性取 1.2×挂篮自重+1.4×(风荷载+其他荷载)。正常使用极限状态下,刚度取 1.0×混凝土重+1.0×挂篮自重。
按梁段长度、重量选取三种控制工况:工况一为最重节段箱梁浇筑;工况二为最长节段箱梁浇筑;工况三为最长节段浇筑完成后挂篮走行,重点验算走行抗倾覆稳定及外模、底模走行梁强度与刚度。
3三、挂篮工程应用
通用化挂篮已在多种桥型中得到规模化应用。
施工中还应结合风、跨越既有道路或航道等条件,采取针对性防护与加强措施,确保挂篮作业安全。
4四、挂篮智能化应用
4.1 技术发展概述
随着装配化、标准化程度不断提高,挂篮结构体系日趋完整,现场作业更趋安全、高效,物联网、传感器与自动控制技术逐步融入挂篮施工全过程。
4.2 安全监测系统常态化应用
在挂篮关键部位布设传感器,实时监测主桁应力、吊杆与锚杆索力、前行姿态与变形,超限自动报警,实现由“经验控制”向“数据预警”转变。
4.3 智能预压体系
预压目的:挂篮拼装完成后进行压载试验,检验承载能力与安全性,消除非弹性变形、实测弹性变形值,为立模标高提供依据。预压荷载取最大悬浇节段重量的 1.2 倍,模拟最大现浇段荷载分布,按设计或规范对称分级加载、卸载,严禁集中加载或卸载。
4.4 悬臂造桥机应用
在通用挂篮基础上发展的悬臂造桥机,可适应更大节段、更重梁体的预制或现浇施工,是挂篮技术的延伸与升级。
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