大跨度斜拉桥施工牵索挂篮综述1.doc

[摘要］综述大跨度斜拉桥施工牵索挂篮的类型、结构，主要施工程序和工艺要点，指出各自的特点及其适用性。
关键词 牵索挂篮 长平台 短平台 结构特点 工艺要点 适用性

一、牵索挂篮的分类
1牵索挂篮按平台的长短可分为长平台牵索挂篮和短平台复合型牵索挂篮
长平台牵索挂篮一般仅在混凝土主梁下设置挂篮平台，且已成梁段下的挂篮平台长度一般要略长于待浇梁段下的挂篮的平台长度，因而使挂篮的总长度很长，其目的一是为了挂篮的走行，二是为了保证挂篮在顺桥向的刚度。由于自重较大，将导致挂篮挂钩处在走行时集中力较大而需增大主梁截面，增加工程费用。
短平台复合型牵索挂篮是在已成梁段上设三角桁架作为挂篮行走的吊挂受力结构，从而大大减小了挂篮的后挂钩作用于主梁上的反力，同时，挂篮平台的长度相应减小，可减轻挂篮自重。但由于此样的结构，其平台与主梁的连接刚度非常小，且在挂篮和模板等自重作用下的牵索刚度也较小，所以，为了保证灌注主梁时的竖向刚度，除了在挂篮平台前设牵索外，同时将平台端通过吊杆吊挂于三角架上，并在施工中保持适当的拉力，以保证灌注主梁的标高准确和线型匀顺。
2．牵索挂盘接杆件来源可分为常备杆件组拼式牵索挂盘和型钢级焊式牵索挂篮
常备杆件组拼式牵索挂篮的平台和挂钩的大部分杆件均采用万能杆件等常备式杆件组拼而成，故其可随受力不同而增减杆件，以适应不同的结构，且摊消成本也较小，杆件易得。但外形较庞大。
型钢组焊式定型牵索挂篮其平台及挂钩和三角架基本都用钢板或型钢组焊或组拼而成，结构简洁紧凑，但由于是专门制做，故费用较高，且后续在其他不同的桥上使用时，可能出现大马拉小车或承载力不足需加强或改制等问题。

二、各类车索挂篮的结构构造
1.长平台牵索挂篮的结构构造
图1所示为一常备杆件组拼式长平台牵索挂篮的基本结构构造，其主要由主桁承重系统、模板系统、锚固系统、调高系统及走行系统等组成。

(1）主衍承重系统根据梁段的尺寸及自重，主桥纵、横向可分别由数榀组拼式桁梁组成，其各榀桁梁之间的间距可根据需要调整。在外侧桥梁前端一定长度范围内设置与牵索系统连接的锚固滑槽，在纵向桥梁中间区域设置吊挂式走行牛腿。在灌注梁段期间，施工荷载传于主塔及已灌梁段上，挂篮通过走行牛腿及尾端横梁上的走行轮前移时，其自重全部传给梁部。
（2）模板系统
模板系统由底模、外侧模、内模等组成，底模一般采用型钢及钢板焊成的整体格构。外侧模在标准节段采用钢模，在牵索锚块附近一般宜采用钢木模结合。内模一般也采用钢木模结合。
（3）牵索系统
如图2所示，牵索系统山异形接头、牵引杆、吊耳、水平调整螺杆、扁担梁、元宝梁及千斤顶等组成。吊耳位于固定在主桥上的锚固滑槽内，元宝梁与吊耳之间采用销轴连接。千斤顶的作用是调整缆索至正确的位置和完成体系转换。在每梁段施工期间，利用牵索的竖直分力抵消挂篮前端的竖直荷载，再通过主索将力传给主塔，之后缆索则按设计锚固在主梁上。

（4）锚固系统
锚固系统可分为中锚和后锚两部分。
如图3所示，中锚一般由上下锚梁、分配梁、扁担梁、竖吊杆、斜拉杆及千斤顶等组成。千斤顶安装在上锚梁与扁担梁之间，用来安装及拆除锚固系统，值得注意的是，对于一般的双定开口预应力混凝土箱梁，位于开口区域的中锚斜拉杆的水平分力自相平衡，而位于两侧翼缘部位的中锚的水平分力则与前端牵索的水平分力相互抵消。此外，在安装开箱内模时，其上的中锚系统的上锚梁作为悬臂吊装设备，而在挂篮前移时，两侧翼缘上部的中锚则以垂直吊杆通过千斤顶将挂篮主桁落在走行滑槽内，总而言之，中锚的主要作用是将承受的竖直荷载及水平力传给主梁。
后锚由小锚梁和拉杆等组成，它位于挂篮的尾部。拉杆上端锚固在主梁顶的小锚梁上，下端锚固在衍梁上。其作用是将挂篮的尾部与主梁锚固连接。

（5）走行系统
走行系统由滑块、滑槽、走行轮、牵拉杆及穿心式千斤顶等组成，滑块安装在走行牛腿上，滑槽铺在主梁顶面，走行轮安装在尾端调高楔块上。当挂篮灌注完一梁段后，用千斤顶通过牵拉杆挤挂篮移动到下一段。
(6) 调高系统
调高系统由模块组成，其位于挂篮的中间和尾端横梁上，挂篮就位时用其调整标高，挂篮走行时尾部调高楔块可兼作走行轮安装架。
2．短平台复合型牵索挂篮结构构造
图4所示为一型钢组焊式短平台复合型牵索挂篮，其由挂篮平台、三角架和伺服系统三大部分组成。

（l）挂篮平台
它由前横梁、后横梁、牵索纵梁、普通纵梁、尾梁、水平桁架和纵梁平联组成，前、后横梁为箱形截面的刚性主梁与平弦桁架的组合结构。
(2)三角架
三角架由刚性的下弦梁和其上的三角式桁架形成的组合结构。
（3）伺服系统
其内牵索系统、悬吊系统、走行系统、锚固系统、水平交承系统、微调定位系统等组成。 a．牵索系统由斜拉索和其梁下锚具以外的其他锚具及连杆组成，其作用是把挂盘前端的荷载传给主塔。
b．悬吊系统由前后横梁上以销轴安装的四根吊杆、扁担梁及千斤顶组成，千斤顶用作调整标高及升降挂篮，在灌注梁段时，两根后吊杆承受挂盘后支点的全部荷载，而前吊杆则通过测力系统在一定受力范围内与牵索共同承受挂篮前端的荷载。
c．走行系统分为三角架走道和挂篮后端挂钩走道系统
三角架走道设于三角架下弦梁下，由槽钢和聚四氟板组成，固定在桥面上。后端走行系统由r形挂钩及走道组成。
d．如图5所示，水平支承系统由抗剪柱、水平螺旋支顶及滚轴等组成，其垂直穿入箱梁的预留孔中，以抵抗牵索产生的水平分力。

e．微调定位系统的功能是靠安装在三角架走道上的纵横向千斤顶和三角架后支座处的可调高结构，以及安装在挂盘后横梁上的手动千斤顶实现的。
f锚固系统包括弧形承压锚碇系统和三角架后端锚固系统。
如图6所示，弧形承压锚底系统是由牵索纵梁前端的弧面及锚座等组成的，锚座在一定角度范围内滑移时，牵索施力方向均在弧面法向线上。
三角架后端锚固系统由预埋在主梁中的锚板、夹板及吊耳和接至三角架尾端的后锚杆等组成，其作用是抵消三角架在施工时产生的倾覆力矩。

三、牵索挂篮的施工程序及工艺要点
1长平台牵索挂篮的施工程序及工艺要点
（l）挂篮安装
在主梁的1号2号梁段适当位置预设4个吊孔，用倒链或千斤顶将组拼成整体的主桁承重系统和底模板整体提升到安装位置，安装牛腿顶端部分，若主桁未到安装位置，则安装走行系统，使其走行到位。同时安装梁上的锚固部件，并拆除走行轮，将主桁锚固。之后安装外侧模、开箱内模，绑扎钢筋，并安装牵索系统，经精确调整后即可灌注混凝土。
（2）挂篮前移
梁段混凝土等强张拉预应力束后，解除锚固系统的斜拉杆及有关模板的连接，铺好梁顶走行滑槽，用锚固系统的垂直吊杆将挂篮主街等缓缓下落，直至梁侧牛腿落在滑槽内。之后解除垂直吊杆，卸去梁底楔块，换装走行轮，在主梁上用千斤顶和牵拉杆带动牛腿将挂篮缓缓平行前移，并在后方设倒链作保险制动。
（3）挂篮就位及调整
挂篮到位后，先将两侧中错的垂直吊杆临时锚固，再将有关的锚固件和模板前移安装，再用中间的中锚吊杆将主桁提升并进行相应锚固，然后精确调整后即可施工了一梁段。
（4）推篮施工要点
以锚固吊杆及斜拉杆的预留孔一定要准确，以保证各杆不受弯。
b．锚固系统的垫梁及滑道与主梁的接触面一定要平整，必要时进行整修，以保证受力合理可靠。
c．主梁底部的调高楔块要与梁底顶紧，以保证梁段间顺接。
2.短平台复合型牵索挂篮的施工程序及工艺要点
（l）挂篮安装
塔下用作组拼挂篮的主梁施工后，将挂篮三角架及其后锚等构件吊上桥面安装就位，然后用倒链或卷扬机将整体组拼的挂篮平台提升，并安装相关的伺服系统，检查无误后灌注混凝土。
（2）挂篮前移
梁段混凝土等强张拉预应力束后，解除挂篮牵索并与主梁锚连，将挂篮平台下放一定高度，然后将挂篮三角架向前移动一个梁段长度，到位后再将挂篮平台沿梁顶滑道和三角架下弦梁下翼级前移就位，上述为两次走行，适应梁宽且重的情况。若梁较窄和较轻时也可一次走行到位，即利用梁顶滑道将两个三角架和其悬吊的平台同步前移
（3）挂篮就位及调整
利用倒链将平台提起，安装吊杆及牵索等，然后精确调整后即可施工下一梁段。
（4）挂篮施工要点
灌注混凝土时，由于挂盘前端荷载由牵索和前吊杆共同承受，为保证前吊杆不超载，利用千斤顶和特设的数字式压力传感器测其杆力，超出其设计受力的部分通过分次调整临时牵索来平衡。

四、各类车索挂篮的特点及其适用性分析
1各类牵索挂篮的力学特点
各类牵索挂篮的共同特点是，改变了普通挂盘单纯吊挂传力给主梁的方式，采用吊挂和牵拉相结合的传力方式将荷载分别传给主梁和塔，从而大大减小了主梁的受力，避免了因施工原因不得不加大主梁截面和增加布筋，使得大跨斜拉桥的一个索间梁段一次悬浇成为可能。
长平台牵索挂篮在灌注混凝土时，前端荷载靠牵索拉力的竖向分力抵消，后端荷载主要靠锚固系统的竖吊杆承受，锚固系统的斜拉杆则主要是为了平衡牵索拉力产生的水平分量。而其在前移走行时，则主要由吊挂牛腿承担挂篮重量，此外，由于平台在牛腿前部重，后部轻，则后部的走行轮紧抵主梁底面滚动，使挂篮稳定的平行前移。总的来说，挂篮的刚度和整体性是较强的。
短平台复合型牵索挂篮在灌注混凝土期间，前端荷载由牵索拉力的竖直分量与前吊杆的有限拉力抵消，这里前吊杆的主要作用是弥补挂篮由于底平台较短而竖向刚度差的缺陷。由牵索拉力产生的水平分力则由水平支承系统传给主梁，而后吊杆则承担挂篮后端荷载并将其传给主梁底板。前移行走时，则除了挂篮后端由r形挂钩系统代替了滑梁吊挂系统外，其与普通的三角斜拉式挂篮的前移走行方式基本相同。
2各类牵索挂篮的使用特点
就挂篮的走行而言，长平台牵索挂篮为一步到位，而短平台复合型牵索挂篮分两步；就施工控制而言，前者因纵向长度较大，要求更严些；而对灌注混凝土而言，由于后者前部由前吊杆和牵索共同受力，故应严格控制吊杆的受力，以防超载。
3各类牵索挂篮的适用性分析
由于常备杆件组拼式长平台牵索挂篮取材较易，大部分杆件可有多种用途，故一次摊消成本可能较低，对于跨度不是很大，且挂篮利用率不是很高的情况较适用，而型钢组焊式短平台复合型牵索挂篮由于是用型材特殊加工而成，故成本较高，但其结构简洁紧凑，使用较为方便，适用于跨度较大且利用率较高的情况。

参考文献
［1]陈克济等.临江门斜拉桥牵索式挂篮施工技术.桥梁建设，1995（2）
[2]周璞等.短平台复合型牵索挂篮的伺服系统.桥梁建设，1995（3）
［3］华有恒等.短平台复合型牵索挂篮的结构设计与计算.桥梁建设，1995（3）