公路桥设计与施工

鲍锦荣 张波涛

摘要：本文以通河松花江大桥主桥连续箱梁为例，阐述了该类型桥梁的挂篮的设计与施工工艺，实践表明，该类挂篮设计合理，能满足工程的需求，对同类的桥梁施工具有参考价值。

关键词：公路桥 连续箱梁挂篮设计施工

随着预应力混凝土的发展，桥梁工程中对高强材料及高性能混凝土的应用，连续箱梁逐步的发展壮大，公路桥设计对挂篮的技术又有了更高的要求 。对此，通河松花江大桥结合自身的地形特点，设计出单箱双室连续箱梁挂篮。该设计不仅能保证工程质量，而且能节约成本，具有很好的可行性，可推广使用。

一、工程概述

通河松花江公路大桥位于鸡西至讷河公路至通河段重要的节点上，该桥全长1167.88m，起始桩号为K263 + 742.6，以K266 + 320.8号结束，桥跨设计为预应力混凝土简支转连续T梁+混凝土连续箱梁+预应力混凝土简支转连续T梁。

该桥的主桥结构由三项预应力混凝土连续梁构成，联跨径设计为（63m+4*110m+63m）,内部结构是单箱双室断面。主跨墩顶高度为6m,跨中高度为2.5m，梁高在纵桥向按1.65次抛物线变化。箱梁宽为21.5m，其中底板宽14.5m，翼缘板长度是3.5m，翼缘板厚度分为两段，端部为0.2m，在距离端部3m处的地方为变为0.5m，根部为0.95m，中间是按直线来变化。底板厚度为0.3m,在墩顶根部为1.05m，期间按1.65次抛物线连续变化。箱梁都是采用挂篮悬臂浇筑施工。

菱形挂篮的构造

挂篮由主桁系统、吊挂系统、模板系统、行走系统、锚固系统和张拉操作平台六大部分组成，总质量为75t。

主桁系统为挂篮的主要承力结构，挂篮主桁由菱形桁架构成。三片主桁连结成空间门架，贯穿于上水平杆前端的上横梁，立柱之间的中横联和后斜杆之间的后横联，且都立于箱梁腹板上侧。后部利用精轧螺纹钢向预应力钢连接，各干架材料均由槽钢组成，杆件之间用销栓连接。由于中间主桁比两边主桁受力大1.67倍，因此必须增设1cm厚的加强板来加大截面刚度。

吊挂系统为挂篮的主要传力结构，包括前吊挂和后吊挂，前后悬吊系统主要由前上横梁、吊杆、锚固扁担和千斤顶组成，主要用于升降、悬吊底模架、外模、内模及工作平台，以此适应箱梁截面高度的不断变化。节段模板的高度可以在定位时进行适当的调节，悬吊系统具有强度高，调节时方便、便捷，浇筑混凝土时稳固的特点。其中前吊带由钢板加工而成，悬挂在菱形架前横梁上的吊带座上，主要用于悬吊固定底模前端。底模前、后吊杆为精轧螺纹钢筋，用于菱形架前移时悬吊底模用。内外模板主要用于悬挂固定滑移梁用。

模板系统分为外模板、内膜板和底模板。为满足箱梁外观要求和控制摇篮的质量，外模采用桁架结构，内模采用组合小钢模。外模通过托梁悬吊于前、后上横梁上，模板的上口用拉杆对拉固定，下口用丝杆固定在底模架上。外模滑移梁可以使外模前移。内模板通过内支架悬挂于箱梁内，由内模架和组合钢板组成。底模由槽钢组焊而成，是通过吊挂装置悬吊在菱形架上的，前移时和菱形架一起移动。

行走系统是挂篮前后移动的装置。它由轨道、自锚车轮组和前支座构成。其中自锚车轮组有抗倾覆的作用，挂篮的移动可以通过固定于轨道上的倒链实现，

它是利用车轮的滚动以及前支座的滑动来移动的。

锚固系统指的浇筑混凝土时挂篮与箱梁的固定体系。挂篮锚固系统由主桁后锚系统和底模锚固系统组成。其中，主桁后锚系统位于主桁尾部，通过连接器将螺纹钢和预应力钢筋连接在一起。底模板位于梁段底板前端，包括螺旋千斤顶、钢吊带、锚固梁。在浇筑混凝土的过程中为防止千斤顶不回落，应采用20t的螺旋顶作为千斤顶。采用油压千斤顶则不行。

工作平台分为四种 ，包括张拉工作平台、滑移梁工作平台、横梁工作平台以及底模工作平台。都是由[8槽钢和圆钢加工而成，步板采用竹脚板。

三、挂篮受力构件的设计

1.挂篮分析计算

挂篮设计参数：适用于桥梁跨度110m，桥面最大宽度为21.5m，桥梁最大的长度为3.75m，梁段最重为160t，摇篮净重75t，挂篮本身的重量和悬灌最大的重量的比值为0.469，因此，挂篮的几何尺寸为长*宽*高=22.9*11.35*4.2m.

挂篮的结构检算：挂篮系统设计应采用空间有限元进行分析，其中包括荷载的确定，主桁杆件强度和挠度计算，主桁前上横梁检算，底模架前后横梁检算，吊带验算和挂篮走行稳定性检算。

挂篮荷载确定。挂篮设计检算以全桥最终块件为对象，挂篮自重750kN，其中主桁重170kN，挂篮其他部件重量和为580kN，荷载系数应如此取值：浇灌超载系数1.05，浇筑动力系数为1.2，行走冲击系数为1.3，抗倾覆稳定系数为2。

挂篮的检算采用的是有限元计算模型：主桁杆件强度和挠度的检算如下：主桁杆件最大的拉应力为56.7MPa，最大的压应力为43.7MPa，主桁挠度D点最大的位移0.63cm。主桁前上横梁强度检算：最大拉应力为114.5MPa，最大的挠度为0.46cm。吊带验算：吊带最大拉应力为41.7MPa.，延伸率为0.000209.挂篮走行稳定性检算：主要验算在挂篮走行时后锚竖向反力大小是否超出竖向预应力钢筋的张拉力。底模前后横梁检算：最大的拉应力为54.3MPa.，最大压应力为42.5MPa，最大的挠度为位移0.35cm。通过检算挂篮结构满足受力和稳定性的要求。

挂篮各构件传力机理

挂篮作为待浇梁段的混凝土的支撑面，翼缘板和顶板的混凝土重量主要是靠内、外顶模支撑，模板以上的重量则由内、外纵滑梁承受，内、外纵滑梁再把力传递到顶板和安装的吊杆上。而待浇腹板和底板混凝土的重量通过底模传递给底篮纵梁。最后由前支点和后锚点把力传给已经浇注的顶板。

四、挂篮的施工

施工原理

当混凝土和预应力施工完成后，首先松吊杆，然后脱内模、底模和侧模，再用千斤顶把滑梁顶起，使滑道和横梁脱离，下一步就是用倒链将主梁滑移到位，同时带动内、外侧模及底模系统一起向前滑移。等到全部系统复位以后，再安装吊杆和后锚杆，等检查合格后，再用钢筋和混凝土施工和预应力施工，依次完成各梁段的悬臂浇注。

施工注意事项

主桁架在前移过程中，为了加固稳定性，必须设置防倾覆钢丝绳；挂篮之前，必须在使用后吊杆前将每一根精轧螺纹钢筋进行试拉，试拉合格后才能进行安装。施工中需要提前埋下吊杆孔，后锚杆要采用竖向预应力钢筋，必须注意钢筋的施工下料长度。使连接器能够连接上，为确保安全，连接器在连接前必须要试拉。挂篮移动就位调整好以后，要保证所有吊带受力均匀。在浇筑混凝土前，应该用竖向预应力张拉设备预先将其均匀收紧，在混凝土对称浇注过程中，应该让两主桁受力均匀。不产生偏差。

总结

总的来说，通河松花江大桥主桥连续箱梁采用该挂篮施工，每段平均施工周期为7d,最快为5.5d，加快了施工进度。通过实际运用表明：此类挂篮施工既保证了工程质量，又节约了工程成本，具有很好的可行性，可在类似桥梁中进行推广。

参考文献

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[2]王迎春.浅谈公路桥预制梁施工[J].科技资讯,2010,(12)

[3]沈国文;杨成海.分析公路桥基钻孔灌柱桩施工技术[J].经营管理者,2011,(8)