掛籃鋼吊帶結構的優化分析研究

李 靚

（重慶交通大學土木建筑學院，重慶 40074）

概述

掛籃是指在懸臂澆筑法中用于澆筑斜拉、T構、連續梁等砼梁時以承受施工荷載及梁體自重，能逐段向前移動并經特殊設計的主要鋼結構器械。它具有占用施工場地小、可多個工作面同時施工、工期相對較短、橋梁線型易于在施工過程中進行動態控制等特點。

掛籃作為橋梁節段施工的重要器械，其優點突出。然而，在工程應用中發現，掛籃鋼吊帶結構在梁段荷載作用下的總變形總是較大。過大的變形一方面引起桿件的疲勞；另一方面會不利于對主梁線形控制，最終可能導致合攏段高程偏差太多；還可能造成人員不必要的心里恐慌。因此有必要對掛籃鋼吊帶結構進行優化，提高整體剛度，消除掛籃和人員心理不安全因素。

1 工程實例

北碚蔡家過線橋主橋為75m+70m T型剛構橋，主梁為單箱單室箱梁，箱梁頂板寬9.8m，底板寬5.4m。跨中及邊跨現澆段梁高2.5m，箱梁根部斷面高7.6m，從中跨跨中至箱梁根部，梁高以1.6次拋物線變化。平衡施工的梁段數及梁段長度從根部至跨中分別為4×3.5m、6×4.0m、6×5.0m，累計懸臂總長68m。

節段采用掛籃施工。懸臂澆筑箱梁控制重量為195t，模板重量約為30t。本掛籃主要由以下組成：

（1）承重系統。采用型鋼組拼成“口”字形并焊接而成菱形主桁架。

（2）提升錨固系統。掛籃提升由4臺100t液壓千斤頂操作，錨固系統主要包括前吊帶、后吊帶和后錨桿，前后吊帶由鋼板加工而成，后錨桿共4組8根直徑70mm的 40CrNiMo合金鋼吊桿。

（3）行走系統。掛籃前移采用連續作用液壓千斤頂作動力，行走軌道采用2[32b型鋼組合而成。

（4）模板系統。頂板內模采用角鋼桁架拱架，拱架在掛籃前移前下放一定空間（不小于10cm），掛籃移到位后再將拱架提升至標高位置。主梁底模及側模均為大塊鋼模。

2 吊掛系統的優化分析

掛籃總的變形主要包括掛籃主鋼桁架和鋼吊帶系統的變形，所以提高掛籃的剛度，關鍵就在于主桁形式的優化和吊帶系統的合理布置。吊帶系統的變形主要由前橫梁的變形及吊帶自身的變形引起。對于前橫梁，我們一般選用較大剛度的工字鋼，以保證對變形的控制；而滑梁吊桿往往是根據箱梁截面形式由質量分布很容易確定其布置。本文主要介紹對前下橫梁鋼吊帶合理布置。以菱形掛籃為例，從吊帶系統著手對其進行優化，通過該示例展示優化思路、優化方法。

前下橫梁上一共有4根吊帶，如圖1所示，對稱布置。一般外吊帶布置在腹板外側，內吊帶則布置在腹板內側。下面以下橫梁中心點為坐標原點，外吊帶以0.2m為步長在距原點2.3～3.5m中移動，內吊帶以0.2m為步長在0.1～1.3m中移動，將吊帶系統的布置分為7組，見表1。

圖1 吊掛系統平面圖

表1 吊帶布置分組（m）

對表1中7組坐標組合下的掛籃結構進行分析（有49種不同吊帶布置），最大變形結果見圖1。

由圖2可知，掛籃的總變形隨外吊帶向原點移動而減小，且減小的趨勢越來越顯著；而掛籃總變形隨內吊帶向原點移動先增大后減小，且在距原點1.1m處變形最小。那么，可以得出一般性結論：外吊帶應盡量靠近腹板布置，而內吊帶應布置在距箱梁中心線0.184L左右（L為箱梁底板寬度）。

圖2 掛籃隨吊帶系統不同布置時最大變形

3 結語

指出了鋼吊帶結構在梁段施工過程中會出現變形過大，從而將導致鋼構件疲勞以及影響對橋梁線型的控制，這將不利于結構安全和橋梁的施工。

通過對鋼吊帶結構的計算和優化分析，確定了鋼吊帶布置的最佳位置：外吊帶靠近腹板外布置，內吊帶宜布置在距箱梁中心線0.184L左右。

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[2] 李向東.淺談掛籃選型及菱形掛籃的優點[J].技術與市場，2011，18（9）：79-80.

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