技术与市场 第１８卷第９期２０１１年 技术研发 浅谈挂篮选型及菱形挂篮的优点 李向东 （葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都摘６１００９１） 要：通过新建武汉至孝感城际铁路马家湖特大桥连续梁挂篮设计对比选型工作介绍，发掘菱形挂篮的优点。通过实 际应用。检验菱形挂篮选取的合理性。 关键词：菱形挂篮；选型；优点 ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１ １．０９．０４５ １ 概述 新建武汉至孝感城际铁路马家湖特大桥全桥长４ １３６．６７ ｎｌ， 共计１２３个桥墩，于ＤＫ１６＋４０９．９～ＤＫ１６＋４３７．９处跨越武汉外环 高速公路。在跨越高速公路处设１一（４８＋８０＋４８ ｍ连续梁，连续 梁共分为２个０＃块、２Ｏ个悬灌节段、２４＂边跨直线段、３个合拢段， 全长１７７．４ ＩＴＩ。连续梁梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，中 支点梁高６．２３ ｍ，跨中梁高３．８３ ｍ。根据设计要求，马家湖特大 桥跨外环连续梁采用挂篮悬臂浇筑施工。 挂篮悬臂浇筑施工又称迪维达克施工方法。２０世纪６０年 代，由前西德首先使用，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的 一种极为有效的施工手段。挂篮作为悬灌法施工的主要设备已 发展为众多种类，如三角形挂篮、菱形挂篮、贝雷桁架式挂篮、 平行桁架式挂篮及斜拉式挂篮等。我国自上世纪８０年代引进该 工艺以来，也已取得了巨大的成就，其中三角形及菱形挂篮以 其结构简单、受力合理及操作简便等优势受到广泛欢迎。近年 来，随着挂篮悬灌施工工艺的成熟，在挂篮设计时，对降低材料 成本、简化加工和操作工艺等方面的要求日益提高。我们通过 对比研究目前最为广泛使用的菱形挂篮和三角形挂篮后，决定 采用菱形挂篮。现从挂篮的结构形式、受力分析、操作简便性等 方面，论述选择菱形挂篮的理由。 ２马家湖特大桥挂篮设计 马家湖特大桥挂篮设计的主要参数：挂篮自重５Ｏ ｔ，适用最 大梁段重１３８ ｔ，适用最长梁段４ ｍ；梁高变化３．８３～５．７４ １ＴＩ，顶板 宽１１．６ ｍ，底板宽６．１ ＩＴＩ，采用无平衡重行走；挂篮有效利用率系 数２．７６。挂篮形式如图１所示。 』 搿 玉Ｉ 、 ／ 默 Ｉ 岫 【 Ｌ ｌ 藿Ｉ’ ｂ ；ｂ Ｌ ？冉 Ｖ－ …一 Ｉｉ船曩＾ 嘲 图１ 挂篮结构设计图 挂篮主要由主桁架系统、悬吊及锚固系统、模板底平台系 统及走行系统组成。各主要系统结构组成如下： （１）主桁架系统。采用２８ａ槽钢与２０ ｍｍ厚钢板对扣组焊成 箱型结构。 （２）悬吊及锚固系统。吊带采用３２ｍｍ×２Ｏｍｍ钢带及ｑｂ３２精 轧螺纹钢，吊挂在支撑于主桁架的前上横梁上，上横梁采用５６ａ工 字钢与２０ｍｍ厚钢板组焊而成。后锚采用１２根 ３２精轧螺纹钢， 通过预留的孔道，直接锚固于已浇筑完成的混凝土梁段匕。 （３）模板底平台系统。底模纵梁采用３６ａ）ｌｆＸｔ．５０ａ￣Ｙ＿字钢，纵梁 上铺８＃槽钢横肋，槽钢上铺６ ｍｍ钢板作为底模面板，底模纵梁 置于挂篮前下、后下横梁上。 （４）走行系统。轨道采用２５样槽钢与２０ ｍｍ厚钢板组焊成 箱型结构，借助于箱梁竖向预应力精轧螺纹钢锚固，轨道上接 轴承走行滑轮。 ３三角形挂篮与菱形挂篮对比分析 ３．１结构形式 菱形挂篮和三角形挂篮都具有结构简洁、受力明确、整体 刚度较大、不易变形、移动方便等特点。挂篮所用材料均为常 用材料（￣ｐＱ２３５型钢及钢板），且现在精轧螺纹钢质量可靠，部 分钢吊带用精轧螺纹钢代替，加工制作简单、成本低。走行系 统滑轨借助于腹板竖向预应力精轧螺纹钢锚固，受力可靠，又 可降低成本。 ３．２受力分析 为分析挂篮主桁受力情况，可采用结构力学求解器及 ｍｉｄａｓ／ｃｉｖｉｌ￣构分析软件建立模型进行验算。 ３．２．１轴力及变形验算 ∞ 图２菱形挂篮主桁架力学模型 图３菱形挂篮主桁变形示意图 技术研发 ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ （１）菱形挂篮。挂篮菱形桁架选用２８ａ槽钢与２０ Ｉｎｍ厚钢板 对扣组焊成箱型截面。挂篮受力取梁体悬臂段最大节块混凝土 重量，￣Ｐｐ＝ｌ ４７８ ０００ Ｎ，挂篮自重取１．５倍的系数（为简化计算 包括其他动荷载），￣Ｐｑ＝１．５×５００ ０００＝７５０ ０００ Ｎ。一套挂篮对 称用两榀菱形桁架，荷载两边平均分配，假设荷载都均布作用 在底模上，力学模型如图２、图３。 计算结果：菱形桁架顶横梁变形竖向位移为１３．８ ｍｍ，各杆 轴力见表１。 表１各杆轴力 单元 编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ 陆力（ —．７９５ ７１４ －８５１ ２２４ ８３５４６２ １ ０５７ ３１９ —９５０ ８７８ ５５７０００ （２）三角形挂篮。三角形挂篮主桁架的截面组合及外部尺 寸与菱形挂篮一致，挂篮受力及自重取值也与菱形挂篮一致， 建立力学模型如图４、图５。 。 ， ． ． ； “ ～～ ～：：， 图４三角形挂篮主桁架力学模型图５三角形挂篮主桁变形示意图 计算结果：三角挂篮桁架顶横梁变形竖向位移为１６．５ ｍｍ， 各杆轴力见表２。 ’ 表２各杆轴力 单元 １ ２ ３ ４ ５ ６ 编号 轴力（ ＿７９５７ １４ —７９５ ７ｌ４ ９７１ ２９３ １ ０５７ ３ １９￣－１２５ ３２５ ０Ｉ５５７ ００４ ３．２．２稳定性验算 通过ｍｉｄａｓ，ｃｉｖ１结构分析软件建立三维实体模型，以便准确 验算挂篮的整体稳定性，图５为菱形挂篮三维实体模型。通过实 际计算发现，三角形挂篮和菱形挂篮安全系数均大于２．０，满足 规范要求，并且两种挂篮的安全系数相差不大，即三角形挂篮 和菱形挂篮的稳定性基本相同。 ３．２．３受力分析结果 通过上述受力计算结果可以看出：菱形挂篮主桁架各受力 杆件轴力相差较小，三角挂篮主桁架各受力杆件轴力相差较 大；由菱形挂篮和三角挂篮前上横梁变形可以看出：菱形挂篮 变形较小；三角形挂篮和菱形挂篮的稳定性基本相同。 ３．３菱形挂篮悬臂施工的简便性 菱形挂篮主桁架为菱形，前上横梁吊点及翼缘板吊点均位 于梁面以上空中，给施工人员提供的操纵空间大，便于挂篮轨 道、腹板和底板钢筋、竖向预应力钢筋的安装，利于加快施工进 度；菱形桁架纵向安装尺寸小，只需有１２ ＩＴＩ的起步长度即可安 装两套挂篮，避免了挂篮的连接和解体作业；后锚借助于箱梁 竖向预应力筋（ ３２精轧螺纹钢）锚固，操作方便，就位准确，走 图５菱形挂篮三维实体模型 行平稳，劳动强度低，安全性能好；菱形挂篮自重轻，在挂篮移 动过程中通过导链人工牵引前移，既安全可靠又经济实惠；菱 形挂篮结构为中空式，受风面积小，抗风能力强，其顶部可安装 雨棚，适合全天作业；挂篮前端及中部工作面开阔，可以从挂篮 中部运送混凝土和整体吊装钢筋骨架，有利于加快施工进度。 ３．４结论 （１）菱形挂篮和三角形挂篮都具有结构简洁、受力明确、整 体刚度较大、变形小的优点。 （２）菱形挂篮主桁架各受力杆件轴力相差较小，在挂篮制 作时，可采用同一型钢组合截面，加工制作简单，成本低。 （３）菱形挂篮变形较小。 （４）菱形挂篮作业空间大、安装方便、操作简单、适用性强， 可全天作业。 因此，基于以上优点，马家湖特大桥悬灌施工决定采用菱 形挂篮。 ４结语 目前，马家湖特大桥跨外环（４８＋８０＋４８）ｍ连续梁悬臂浇筑 已完成８０％。菱形挂篮制作成本低、安装方便、操作简单、适用 性强的优点在实际应用中得到了突出的体现，并经受住了恶劣 气候条件的考验，证明了结构的整体稳定性及安全性，进而也 证明了该挂篮在马家湖特大桥跨外环连续梁上的应用是成功 的。在挂篮设计选型过程中，我们做了大量工作，深入挖掘菱 形挂篮的优点，通过理论计算与实际应用成果分析对比，为今 后挂篮的设计选型及施工应用积累了宝贵的经验。 作者简介： 李向东（１９６２一）。男，高级工程师。副总经理。项目经理，主 要从事技术管理工作。
