不同类型牵索挂篮比较.docx

刘元炜" 钱叶葵&路桥集团公路一局技术研究开发中心! 北京 HGGG59"摘要! 牵索挂篮是在建造现代斜拉桥时进行主梁悬浇施工的一项技术# 大致分为长平台牵索挂篮与短平台复合型牵索挂篮$ 两者的构造及工艺不同# 施工单位可根据工程需要选用$关键词! 牵索挂篮% 挂篮平台中图分类号!%99;O5F文献标识码!,文章编号!HGG5=9F;<&5GG9G7=GG56=G9#$%&() *+,)()-. /0&)1 $, 2+-345-6+-6 713).1P% QCRD=SKJ! T(& QK=UCJ&VJWMSRX YJEWK Z2CB JWMSRX HB? CKRC )KLMDJLR .KBKRLM _KK2AKD? !KD?K! aKJbJDW H88859! !MJDR"891.(:.; )MK PJDU=MRDWJDW NRBUK?B JB R A2EKD BUJ JD L2DB?CL?J2D 2c ARJD NKRA 2c BUJ JD NCJEdJDW BRD?JDW=C NJEWKO )MKX RA2B? C? ?S2 EJccKKD? LR?KW2JKB BCLM RB 2DW=R?c2A MRDWJDW NRBUK? RDE BM2?=R?c2A AJe=?XK MRDWJDW NRBUK?O )MKX RK EJccKKD? LRc?O fK BM2CE LM22BK ?MKA RLL2EJDW ?2 ?MK DKKEB 2c KDWJDKKJDWO<)0 =$(>1; PJDU=MRDWJDW NRBUK? R?c2A MRDWJDW NRBUK?!概述467< 年 ! 瑞典的+?2ABCDE 桥 开 创 了 现 代 斜 拉 桥的先例# 46F7年! 在四川省云阳县建造的跨径为 F<A的云阳桥! 开创了中国建造斜拉桥的历史# 至 今为止! 全世界约建成现代斜拉桥>GG余座! 其中 由中国建造的有>G余座#早期的斜拉桥索距较大! 主梁在采用悬浇施工 中所采用的挂篮都是普通挂篮! 悬浇段施工中的荷 载全部通过挂篮的纵横梁传递给已成梁段! 施工节 段不可能过大! 且施工工期较长#<G年代初! 结构分析有了新突破! 采用电子计 算 机 分 析 超 静 定 结 构 ! 导 致 了 密 束 体 系 的 产 生 #个设计构思为以后的许多斜拉桥树立了典范! 也使牵索式挂篮悬浇主梁成为可能#牵索式挂篮不同于普通挂篮的显著特点是! 悬 浇施工中的荷载有一部分通过中锚固系统传给了已 成主梁! 另一部分施工荷载通过牵索锚固系统传递 给了塔柱! 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的做法# 目前! 国内施工的牵索挂篮大多根据工程需要! 由 施工单位自己开发设计$ 制造! 形式很多! 但归纳 起来大致可按平台的长短分为两类! 一类是短平台 复合型牵索挂篮! 另一类是长平台牵索挂篮#"短平台复合型牵索挂篮的构造 短平台复合型牵索挂篮! 其结构一般由三部分组成% 三角架$ 施工平台和悬吊伺服机构&悬吊系 统$ 牵索系统$ 抗水平力系统$ 升降系统$ 走行系H6<F 年! 德国波恩建成了IJKEJLM=KNK? 桥 !跨径为5;GA! 是单索面的密束体系! 它使锚固点的集中力量减小! 应力分布均匀! 且易于悬臂施工! 这"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""78! 重复性限为9:! 复现性限为;:" 进行比较就确定度满足标准检测方法)8<89规定的要求#可以发现!该针入度仪和各项需要控制的参数均符收稿日期! 5889=8>=47合规定! 说明检测结果的溯源性有效! 它的扩展不! " # $ % & () *统! 调位系统等"# 如图4$挑梁 在下降过程中# 将前吊杆所承受的荷载转换到自身上# 使三角架得以空载平稳行走$行走吊杆 在行走过程中承受平台的部 分 荷 载# 使平台在简支状态下平稳行走$53935 牵索系统 主要由牵索接长部分和锚固部分 组成$ 接长部分是为了适应不同角度的斜拉索便于 锚固# 锚固部分是为了将施工中的荷载传递给索塔 锚固# 微调部分是为了能精确地控制斜拉索的位置$53939 抗水平力系统 主要由剪力销组成# 用于平 衡由牵索产生的水平分力$5393: 升降系统 主要由扁担梁& 千斤顶组成$ 其 作用一是为拆模% 二是使平台系统在行走过程中不 受横隔梁的影响$5393; 走行系统 走行系统可以是千斤顶和拉杆# 也可以使用卷扬机做动力$ 其作用是为了使平台挂 篮系统由已成梁节段向前移动$!长平台牵索式挂篮的构造 长平台牵索式挂篮由桁架承重系& 模板系& 牵索系& 锚固系& 走行系及调高系等六大部分组成(如图5"$578三角架三角架是梁加劲桁$ 梁为箱形截面#下部设有平台挂篮行走的平车轨道# 上部设有吊杆横梁$ 设置三角架# 一是可以缩短平台的长度# 减轻平台挂篮的自重# 减小平台挂钩处的反力%以在简支状态下平稳行走$535挂篮平台二是使平台可挂篮平台主要由前后横梁&牵索纵梁& 吊杆纵梁& 普通纵梁& 水平桁架和安全尾梁共六部分组成$前后横梁是平台的主要结构# 它承受着节 段 砼& 模板& 支架& 临时施工荷载和平台自重# 要求 有足够的强度和刚度$牵索纵梁是直接固定牵索和承受牵索力的 结 构$吊杆纵梁一是可以方便平台的升降# 二是可以承受部分施工的荷载$水平桁架可将牵索纵梁传来的牵索水平力传递 给抗剪销# 同时也可以提高平台的刚度$539悬吊和伺服机构938桁架承重系桁架承重系主要由纵横桁架组成格构式结构# 组成承重系的纵横桁架通常采用万能杆件及部分加 工件组拼而成$ 在砼浇注期间# 所有施工荷载都通 过与承重系相连接的锚固系统及牵索系统传递给主 梁和索塔$53938悬吊系统 主要由前后吊杆&梁组成$行走吊杆及挑前吊杆 施工阶段# 承受砼的部分荷载# 平台下降上升过程中# 承担平台部分荷载# 并在平台下 降和上升过程中完成力的转换$ 在下降过程中# 其 将承受的平台荷载转换到挑梁上# 在上升过程中# 又将挑梁承受的荷载转换到自身上$后吊杆 施工阶段# 承受砼的部分荷载# 平台 下降上升过程中# 承担平台部分荷载# 并在平台下 降和上升过程中完成力的转换$ 在下降过程中# 其 将承受的平台荷载转换到挂钩上# 在上升过程中# 又将挂钩承受的荷载转换到自身上$模板系统模板系统主要由底模& 侧模& 开箱内模& 闭箱 内模组成$ 底模通过纵& 横分配梁直接连接在主桁 上# 施工及转移时始终随桁架系统一起工作# 模板 采用型钢及钢板焊接而成% 外侧模除了由于各索锚 头处因锚头的三向坐标随索的交角不同而变化必须 采用部分木模外# 其余均采用型钢和钢板焊成% 内935!" !交通标准化"!""# 年第 $ 期交 通 标 准 化 ! 总 4 56 期!"#$%&!()*"&+ +),&-(./0()"& +%1 &23456!"#$%&!"#$%&!()*"&+ +),&-(./0()"& +%1 &23456模由于有横梁相隔! 模板均由横梁上人孔拆出!一般采用轻巧易拆的专用模板"787牵索系统故走行系统由滑块# 滑槽及走行轮组成" 滑块安装在桁梁的走行牛腿上! 滑槽铺在斜拉桥主梁顶 面! 走行轮安装在尾端的调高楔块上" 该系统的主 要作用是当挂篮施工完工一段后! 将其转移到另一 段"73; 调高系统调高系统由两种类型楔块组成! 一种位于挂篮 主桁尾端横梁上! 另一种位于挂篮的中间横梁上! 它们主要由楔块# 楔座# 对拉螺栓组成" 上楔座与 斜拉桥主梁底面接触! 下楔座与桁梁联接! 在上下 楔座间安装楔块和对拉螺栓! 其作用是调整挂篮标 高到设计位置! 而且尾部调高楔块在走行时又可用 作走行轮的安装架" 采用这种调高系统! 锚杆下可 以不用砂箱"牵索系统由异形接头# 牵引杆#吊耳# 水平调整螺杆# 扁担梁# 元宝梁及千斤顶组成" 吊耳位于主桁锚固滑槽内! 元宝梁与吊耳之间采用转轴联 接! 异形接头一端与缆索铸锚联接! 另一端与牵引 杆联接! 在元宝梁与扁担梁之间安置千斤顶" 牵索 系统的主要作用是将挂篮前端的荷载直接传至斜拉 桥主塔上! 以减少挂篮作用在主梁上的荷载" 在安 装时通过千斤顶调整缆索到正确位置! 并完成体系 转换! 即施工时缆索锚固于挂篮上! 施工后缆索锚 固于斜拉桥主梁上" 长平台牵索系统除了这种类型外! 也有采用弧形梁结构的!索挂篮"739锚固系统如广东金马大桥的牵短平台复合型牵索挂篮施工工艺!93<挂篮安装将挂篮三角架及后锚构件吊上桥面! 并安装三 角架! 在主梁<号# 5号的适当位置预设四个吊孔! 用倒链或千斤顶将组拼成整体的主桁承重系统和模 板系统整体提升到安装位置! 先安装牛腿挂钩等伺 服系统部分! 再安装走行部分! 使其行走到位! 之 后提升挂篮并锚固! 经检查无误后! 浇筑砼"935挂篮前移等梁段砼强度符合张拉条件后! 张拉各向预应 力束! 张拉斜拉索! 完成体系转换%如图7! 将临时 锚固在挂篮上的斜拉索锚固到主梁上&$ 利用前后 吊杆! 将平台下降一定高度%使挂篮平台平移时不 受横隔梁影响&! 并完成力系转换$ 将吊杆所受的锚固系统由侧锚#中锚和后锚三部分组成" 两侧锚固系统主要由垫梁# 垂直联杆# 斜向联杆# 锚梁# 分配梁# 扁担梁及千斤顶组成" 垫梁放在已成 主梁顶板上! 垫梁与主梁间垫橡胶垫! 以增加摩擦 力$ 垂直联杆与斜向联杆一端锚固在主桁处的锚梁 上! 另一端锚固在垫梁上! 并与扁担梁联接$ 在垫 梁与扁担梁间设有千斤顶! 用来安装和拆除锚固系统"力! 时! 内" 梁#该系统主要承受主桁两侧的垂直反力与水平并将这些力传至斜拉桥的主梁上! 在挂篮转移 垂直联杆通过千斤顶将挂篮主桁落在行走滑槽 中间锚固系统主要由上锚梁# 下锚梁 # 分配 垂直联杆# 斜向联杆# 扁担梁# 千斤顶组成"上锚梁安放在斜拉桥主梁顶面上! 两者间垫橡胶垫! 并用螺栓联接$ 分配梁与下锚梁安装在主桁梁 上! 垂直杆及斜向杆一端锚固在下锚梁上! 另一端 锚固在上锚梁上! 并与扁担梁联接$ 千斤顶安放在 上锚梁与扁担梁之间! 用来安装及拆除锚固系统" 该系统主要将桁架中部的垂直荷载传至斜拉桥主梁 上! 同时使挂篮横向支点间的跨度减小! 大大减小 了挂篮的横向变形" 后锚系统主要由小锚梁# 拉杆 等部件组成! 它位于挂篮的尾部! 小锚梁安放在斜 拉桥主梁顶面上! 拉杆下端锚固在桁梁上! 上端锚 固在小锚梁上! 该系统的作用主要是将挂篮的尾部 与斜拉桥梁进行锚固联接! 以增加挂篮与主梁之间 的连接刚度"73: 走行系统荷载转移到后挂钩和挑梁上%如图9&$移动三角架到下一梁段! 使用千斤顶! 使挑梁所受的力转移到走行吊杆上%如图:&$ 利用千斤顶及拉杆移动平台 到下一梁段! 安装前后吊杆! 并利用前后吊杆提升挂篮%如图;&$安装剪力键! 并将挂篮斜拉索临时!交通标准化"!""# 年第 $ 期 !" 交 通 标 准 化 ! 总 4 56 期!"#$%&5:;<! 安装楔块! 如此反复循环! 使挂篮挂钩降落到滑槽内! 拆除垂直联杆! 安装并利用千斤顶和 拉杆! 使挂篮前移! 挂篮到位后! 拆除反顶轮! 中 支点处安装垂直联杆和千斤顶! 利用千斤顶使挂篮 上升! 挂篮每上升5:;<! 反顶处随即便用丝顶下 卸5:;<! 直至挂篮提升到位$ 将斜拉索临时锚固 在挂篮上使挂篮成为简支! 安装钢筋" 预应力束和 模板! 检查无误后! 浇注砼$" 结语短平台复合型牵索挂篮平台和三角架大多是采 用型钢组焊而成! 挂篮平台较短! 平台重量轻! 结 构紧凑& 平台依附于三角架! 在简支状态下稳定行 走! 使三角桁架作为挂篮行走的吊挂受力结构! 从 而大大减小了挂钩作用于主梁上的反力$ 同时由于 挂篮平台长度的减小! 在浇筑主梁的过程中! 需多 次调整索力的大小! 以确保浇筑主梁的标高准确% 线型匀顺$三角架结构本身增加了挂篮结构的质量! 使桥 面施工空间减小& 三角架在走行过程中使用平衡 重! 增加了挂篮结构的荷载! 没有充分利用主梁本 身的强度! 故不可取! 应改为压轮$长平台牵索式挂篮一般由万能杆件组拼而成! 由于杆件易得! 其摊销成本一般较低& 长平台牵索 挂篮外形尺寸较大! 与主梁连接的刚度大! 桥面施 工的空间也较大$长平台牵索挂篮在下降和提升平台过程中! 为 使挂篮保持水平! 需不停地调整反顶轮处的楔块& 在行走过程中! 挂篮荷载全部由挂钩承受! 反力 大! 对主梁结构本身要求高& 除垂直联杆外! 根据 平衡斜拉索的水平分力而设计的斜向联杆! 在施工 中也需预留孔洞! 且精度要求较高$参考文献锚固在挂篮上! 安装钢筋" 预应力束和模板!查无误后! 浇注砼#!长平台牵索挂篮施工工艺经检=4> 沈成章8 武汉长江二桥技术总结=$>8出版社! 466?8北京 科学=5> 林元 培8 斜 拉 桥=#>8 北京 人 民 交 通 出 版 社 !4668=A> 王武勤8 第十四届全国桥梁学术会议论文集=$>8上海 同济大学出版社! 5BBB8挂篮安装挂篮安装如短平台复合型牵索挂篮$735挂篮前移在张拉% 压浆" 体系转换完成后! 解除斜向联 杆的连接! 装上中支点及反顶轮处的千斤顶! 中支 点处利用垂直联杆" 扁担梁" 千斤顶等部件! 使挂 篮下降! 中支点处每下降5:;<! 反顶轮处便顶起789作者简介! 刘元炜 !96CBD" # 男# 96?5 年毕业 于 西 安 公 路学院公路工程专业# 5BBA年6月获得交通部授予的成绩优异 高级工程师资格证书$收稿日期% 5BBDB5D5B!" !交通标准化"!""# 年第 $ 期交 通 标 准 化 ! 总 4 56 期!"#$%&!()*"&+ +),&-(./0()"& +%1 &23456!"#$%&