第一节 概述
悬臂浇筑法施工从60年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效施工手段。日本预应力混凝土工业协会《关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告》指出，1972年后建造的跨径大于100m以上的桥梁近200座，其中悬臂法施工的桥梁占87%以上，而采用悬臂浇筑法施工占80%左右。挂篮作为悬臂灌筑施工的主要设备已有多种类型，有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品。我国从80年代开始使用这种技术以来，也已取得了巨大的成就。因此，总结并比较各种类型挂篮的优劣，对今后的应用及其发展有着重要的意义。
挂篮悬臂浇筑施工又称迪维达克施工方法，这种施工方法一般将梁每2～5m分成一个节段，以挂篮为施工机具进行悬臂对称施工。挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重结构，其锚固悬挂在已施工的前端梁段上，在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设，混凝土灌筑和预应力张拉，灌浆诸作业。完成一个阶段的循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一节段的悬灌，如此循环至悬臂灌筑完成。
一、挂篮的分类、结构特点
（一）挂篮分类及组成
目前，挂篮的型式很多，构造上亦有差异，其常见分类方法有：
(1)按挂篮使用材料分类：由万能杆件、军用梁、贝雷梁等制式杆件组拼和由型钢加工制成两种；
(2)按主要承重结构形式分类：桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、钢板梁式及牵索式四种；
(3)按受力原理分类：垂直吊杆式、斜拉式、刚性模板三种；
(4)按其抗倾覆平衡方式分类：压重式、锚固式和半压重半锚固式三种； (5)按其走行方法分类：一次走行到位和两次走行到位两种； (6)按其移动方式分类：滚动式、滑动式和组合式三种。
挂篮通常都有以下几个组成部分：承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。承重结构是挂篮的主要受力构件，它承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁身上。
挂篮的走行系统可用轨道或四氟乙烯滑板，牵引动力一般用电动卷扬机，它包括前牵引装置和尾索保护装置。
为保证浇筑混凝土时挂篮有足够倾覆稳定性，往往在挂篮的尾部设置后锚固，一般
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通过埋在梁肋内的竖向预应力筋实现，当后锚能力不够时，也可采用尾部压重等措施。
挂篮的主要功能是支撑模板，承受新浇混凝土重量，由工作平台提供张拉、灌浆的场地，调整标高。因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，移动灵活，便于调整标高等。
几种主要挂篮的结构形式如图5-1～5-8所示。
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（二）挂篮结构的主要特点
1. 按主要承重结构形式分析挂篮结构的主要特点
(1)平行桁架式挂篮
平行桁架式挂篮的上部结构外形一般为一等高度桁梁，其受力特点是：底模平台及侧模架所承重均由前后吊杆垂直传至桁梁节点和箱梁底板上，故又称吊篮式结构，桁架在梁顶用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题，桁架本身为受弯结构。
(2)平弦无平衡重挂篮
平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上，取消压重，在主桁上部增设前后上横桁，根据需要，其可沿主桁纵向滑移，并在主桁横移时吊住底模平台及侧模支架。由于挂篮底部荷重作用在主桁架上的力臂减小，大大减小了倾覆力矩，故不需平衡压重，其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固于主梁顶板上。
(3)菱形挂篮
菱形挂篮可以认为是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来，其上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小梁，作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道，其菱形结构后端锚固于箱梁顶板上，无平衡压重，而且结构简单，故自重大大减轻，是近年来常用的挂篮形式。
(4)三角形挂篮
三角形挂篮也是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来，它与菱形挂篮均属于垂直吊杆式，主要区别在于主桁架的形状，其承重结构为三角形，其它组成类似于菱形挂篮，属于全锚式挂篮，自重轻。
(5)弓弦式挂篮
弓弦式桁架(又称曲弦桁架式)挂篮主桁外形似弓形，故也可认为是从平行桁架式挂篮演变而来，除具有桁高随弯矩大小变化外，还可在安装时施加预应力以消除非弹性变形。故也可取消平衡重，所以一般重量较轻。
(6)滑动斜拉式挂篮
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滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大的突破，其上部采用斜拉体系代替梁式结构的受力，而由此引起的水平分力，通过上下限位装置(或称水平制动装置)承受，主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂或锚固于箱梁底板之上。
(7)预应力斜拉式挂篮
预应力斜拉式挂篮的最大特点是利用梁体内腹板的预应力筋拉住模板，从而使得挂篮结构简化，重量变轻。
(8)三角型组合梁挂篮
三角型组合梁挂篮是在平行桁架式挂篮的基础之上，将受弯桁架改为三角形组合梁结构。由于其斜拉杆的拉力作用，大大降低了主梁的弯矩，从而使主梁能采用单构件实体型钢。由于挂篮上部结构轻盈，除尾部锚固外，还需较大配重。其底模平台及侧模支架等的承重传力与平行桁架式挂篮基本相同。
(9)自承式挂篮
自承式挂篮分为两种，一种是模板支承在整体桁架上，桁架用销子和预应力筋挂在已成箱梁的前端角上，灌筑混凝土时主梁和走行桁架移至一边，挂篮前行时再安上，吊着空载的模板系统前移。另一种是将侧模制成能承受巨大压力的刚性模板，通过梁上的水平及竖向预应力筋拉住模板来承受混凝土重，走行方法与前者相同，由临时吊车悬吊着模板系统前移到下一梁段。这种方法对跨度不很大的等高度箱梁较为适宜。
（10）牵索式挂篮
在斜拉桥的施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮，其承重结构不再支承在已灌筑梁段顶面，而是悬挂于已成梁段的下面，通过牵索系统将挂篮前端的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上，这是它的最大特点。
2. 按挂篮使用材料、受力原理和抗倾覆方式的分类分析
挂篮使用材料、受力原理和抗倾覆方式的分类及特点见表5-1。
表5-1 挂篮分类及特点
项 目 按挂篮使用材料分 类 型 由万能杆件、军用梁、贝雷梁等制式杆件组拼 由型钢加工 按受力原理分 刚性模板 垂直吊杆式 斜拉式 一次性投资大，结构布置合理，自重小 吊杆吊住模板，将荷载传到主桁梁上，操作简单 混凝土荷载通过底模传力到斜拉带，然后传到主梁上，主桁受的弯矩小，操作较垂直吊杆式复杂 模板具有足够的强度和刚度，除了承受混凝土的压力外，还能在顺桥向承力，因此可用预应力束直接拉住模板，对模板要求很高，操作复杂 按抗倾覆方式分 全压重式 全锚固式 半压半锚式
挂篮的稳定全靠主桁尾部的压重 挂篮的稳定全靠主桁尾部的锚固 压重是为了补充锚固对挂篮稳定性的不足 5
特 点 一次性投资少，自重大，体积大
二、各类挂篮的适用性
国内外挂篮正向轻型方向发展，挂篮设计主要控制指标为：挂篮的总用钢量与最大块件之比值K1、主桁架用钢量与最大块件重量之比值K2。K1值愈低，表示整个挂篮设计愈合理，K2值愈低，表示挂篮承重构件的受力愈合理，使用材料愈节省。
国内对挂篮所用材料数量常用一个系数即挂篮利用系数来表示： 挂篮利用系数=浇筑最大梁段混凝土重量/挂篮总重。 1. 制式杆件组拼的桁架式挂篮
国内早期挂篮一般使用的是由制式杆件(万能杆件、军用梁等)组拼的桁架式挂篮。由于其自重大，包括压重可达3000kN(如武汉江汉大桥挂篮重2870kN)，所以其走行系统常用火车轮对台车。又因为桁高的约束，各杆件的应力水平较高，随之而来的就是前吊点下挠大，复杂的空间结构引起的非弹性变形大，使用时需要进行预压以便消除非弹性变形，增加了施工的难度，延误了宝贵的工期。并且，此时的挂篮大多使用平衡重，所以这些挂篮利用系数一般较小，如广西柳州大桥、湖南常德沅水大桥分别为0.87和0.96，武汉江汉大桥的挂篮利用系数仅为0.46。
平弦无平衡重挂篮由于主桁上部的上横桁可根据需要沿纵向移动，并在主桁横移时吊住模板系统，故可取消压重，具有一定优点，但由于其并未从根本上克服平行桁架式挂篮机构庞大，自身静荷较大的缺点，应用不是很广泛。
弓弦式挂篮桁高随弯矩大小而变化，受力较合理，而且自重较轻，对不想一次性投入过多的施工单位有一定吸引力，但其缺点是杆件数量多、制作安装都较麻烦，且易丢失。
2. 用型钢制造的桁架式挂篮
随着挂篮使用经验的丰富、对其功能认识的深入及对国外经验的学习和借鉴，发展到使用型钢及钢板加工制造挂篮。菱形挂篮和三角形挂篮结构简单、受力合理和一次移动到位等特点，较受欢迎。这两种挂篮形式近10年来得到了广泛的应用，同时也带动与挂篮施工相适应的桥型设计的发展，如双向预应力、三向预应力技术的应用。这一时期的挂篮主要是无平衡重型的。由于取消了平衡重，挂篮重量大大减轻，其利用系数成倍上升，达到2.5～2.9，如京九线泰和大桥和义乌经发大桥都超过了3。 3. 斜拉式挂篮
滑动斜拉式挂篮这是目前利用系数最大的一种挂篮。它改变了垂直吊杆挂篮工作时的前端荷载要通过主桁架的悬臂部分传给已浇梁段而对主桁架的强度、刚度要求高的传力机制，而是将挂篮工作时的前端荷载通过斜拉杆直接传给已浇梁段，从而降低了对主梁的强度、刚度要求，使主梁悬臂部分的功能变成主要是悬吊空载时的模板系统，减少了材料用量，也就减轻了模板的重量。由于这种挂篮具有用料省、加工简单及对0号块的长度要求短等优点，所以近年应用较多。但是，这种挂篮由于斜拉杆的斜拉力使底模纵梁和主梁中分别存在压力和拉力，因此需要在底纵梁和主梁的尾部设置限位器和限位
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板，增加了操作上的难度。使用这种挂篮的施工程序比使用垂直吊杆式挂篮稍显复杂，需要在每一个循环中增加安装拆卸斜拉杆、安装拆卸限位器、安装拆卸限位板的工序。而且当跨度和梁高都较大时，由于斜拉杆长度较大，弹性伸长较大，上下限位装置的水平力随之增大，故使其应用也受到一定的限制。
预应力斜拉式挂篮利用梁部结构本身的预应力束拉紧刚性模板，使得临时设施数量大大减少，但因属永久结构和临时结构相结合，需设计、施工，乃至建设单位意见统一方可采用。此外，对于预应力束在锚固系统时的锚下控制张拉力、锚具的可靠度、锚具对预应力束的刻压损失等问题都应综合予以考虑，既能安全地完成悬灌作业，又能保证预应力束在运营期间的耐久性和可靠度。
其它几种挂篮结构形式中，三角型组合梁式挂篮虽然较平行桁架式挂篮轻，但仍需一定的压重，故应用受一定限制。自承式挂篮的两种形式本质上与预应力斜拉式挂篮并无很大区别，唯一不同的只是预应力筋采用特殊设计，并配置必要的定位销和钢销。
三、我国挂篮应用的现状
我国的挂篮设计及制作已全部适应悬臂施工向高强、轻型、大跨发展的需要，从PC连续梁或刚构的悬臂施工挂篮最初是平行桁架式，后来，逐渐发展为多样化，结构越来越轻型，受力越来越合理，施工越来越方便，应用也越来越广泛。现将我国挂篮应用的部分技术指标列于表5-2供借鉴。
表5-2 国内部分桥梁挂篮表 桥名 最大跨度/最大段重 广西柳州大桥 124m/92t 平行桁架式 万能杆件主桁，4号段开始悬灌 福建乌龙江大桥 武汉江汉二桥 135m/132t 平行桁架式 万能杆件主桁，1号段开始悬灌 湖南常德沅水大桥 广西红水河铁路斜拉桥 三门峡黄河公路大桥 160m/187.7t /144t 平弦无平衡重式 96m/100t 平行桁架式 120m/160t 平行桁架式 万能杆件主桁，3号段开始悬灌 万能杆件主桁，1号段开始悬灌 前后上横桁吊挂底模平台抗倾覆，3号段开始悬灌 重庆长江北大
三角型组合三角桁架，2号段73.2t/40113.2t/144t=0.79 7
98t/无 98t/187.7t=0.54 77t/无 77t/100t=0.77 201.4t/86t 166t/无 166t/160t=1.04 287.4t/132t=2.18 144m/120t 平行桁架式 万能杆件主桁 挂蓝类型 挂篮主要特点 挂篮重/ 平衡重 75.7t/30t 90t/无 90t/120t=0.75 105.7t/92t=1.15 挂篮总重/梁段 桥 钱塘江二桥(公路) 湖北沙洋汉江桥 湖南株洲湘江大桥 90m/101t 111m/100t 80m/190t 梁式 三角型组合梁式 三角型组合梁式 滑动斜拉式 开始悬灌 三角桁架 t 190t/160t=1.19 三角桁架，2号段开始悬灌 钢斜拉杆拉住底模架，2号段开始悬灌 56t/50t 46.2t/无 106t/100t=1.06 31.5t/101t=0.31 湖北襄樊汉江长虹大桥 100m/104.6t 60m/87t 滑动斜拉式 钢斜拉杆拉住底模架，1号段开始悬灌 32.4t/无 32.4t/104.6t=0.31 江苏南京草场门大桥 弓弦式 万能杆件为主的曲弦桁架，1号段开始悬灌 43.6t/无 43.6t/87t=0.50 京九铁路泰和赣江特大桥 虎门大桥辅航道桥 80m/140t 270m/240.5t 82m/134t 菱形 弓弦式 菱形型钢桁架，2号段开始悬灌 万能杆件为主的曲弦桁架，1号段开始悬灌 46.8t/无 88.7t/无 46.8t/140t=0.331 88.7/240.5t=0.37 义乌经发大桥 菱形 菱形型钢桁架，2号段开始悬灌 42.6t/无 63.8t/无 42.6t/134t=0.318 63.8/140=0.45 吴忠黄河大桥 90m/140t 菱形 菱形型钢桁架，2号段开始悬灌
四、挂篮型式的思考
对挂篮优劣的评价除了从经济性、安全性考虑外，挂篮的结构简便、安装拆卸和使用的方便等适用性也是重要的指标。为此，对挂篮型式的思考与建议[3]如下。
(1)全锚式挂篮应当是今后挂篮使用的主流，而垂直吊杆式的菱形、三角形挂篮及斜拉式挂篮由于其各自的特点均会有各自的应用份额。
(2)我国地域广阔，设计单位众多，设计习惯不同，再加上施工企业的原因，生产定型系列化挂篮尚不具备条件，这就为工程师们对挂篮进行改进提供了空间。今后相当长的时间带有各施工企业及工程师特色的挂篮会争奇斗艳，施工企业自行设计加工的挂篮仍是主流。
(3)菱形挂篮为施工提供了宽阔的作业空间，此优点会被很多工程师看中，因而会受到青睐；三角形挂篮、斜拉式挂篮由于它们的杆件(底边或大梁)位于腹板的上方，影响了腹板的钢筋绑扎及混凝土灌筑作业，因而应用会受到抑制，而斜拉式挂篮更由于其需要
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在梁上预留的孔洞较多，移位操作较复杂，会受到更多的影响。
(4)菱形挂篮、三角形挂篮及斜拉式挂篮的利用系数已经达到3以上，从力学上讲材料强度已得到合理的利用，刚度成为控制材料截面的主要因素，因此挂篮材料节省的空间并不大，而对它们的适用性如连接方式、锚固方式、杆件材料、走行系统的革新会不断取得成果，斜拉式挂篮革新的空间会更大。
五、挂篮的发展方向
1. 挂篮设备应系列化、规格化
挂篮作为PC连续梁(或刚构)悬臂灌筑的一种常用设备，应用已很普遍；而目前国内的挂篮种类虽不少，但适应不同跨度和梁宽的系列化、规格化产品尚不多见，多数施工单位都是对不同跨度和梁宽使用一种挂篮，仅对其某些杆件的布置作些调整，往往会因大马拉小车影响作业效率。产生这种现象的原因除产品开发滞后外，还有挂篮在具体一个施工单位的利用率问题，为此建议成立挂篮系列产品租赁公司，以便解决产品系列化、规格化和利用率的矛盾。此外，挂篮设计还应考虑PC梁悬灌段灌筑的连续性，附设一些保证全天候作业的设施，供施工单位根据不同的需要选用。 2. 挂篮制作的工厂化
由于挂篮作业的安全性要求较高，一般来说，除一些可利用的常备式杆件外，挂篮的主要受力部件，特别是一些需作特殊处理的杆件，宜由具有一定资质的厂家加工制作，并需作严格的检测，以绝对保证高空作业的安全。 3. 挂篮施工作业的标准化和规范化
目前，我国桥梁施工规范对挂篮的作业做了一些规定，但尚不够充分和完善；而国内出现的几起挂篮施工事故大多由于操作不当所致，建议在修订桥梁施工规范时，对主要挂篮的操作要求予以进一步的补充和明确。 4. 挂篮设计形式的新动向
(1) 针对一般挂篮梁上结构占用悬灌作业场地的矛盾，国外有人设想将挂篮用箱梁的纵向预应力筋预张拉固定，承受灌筑段的重量；而在梁顶设专门为滑移挂篮而用的结构，待完成滑移作业后将这部分结构后移，腾出作业场地。对此有必要作进一步的探讨与研究。
(2) 针对弯梁桥，国内有关单位已研制出一种斜拉组合式挂篮，这种弯梁施工用挂篮既能纵向走行，又可横向转动，其组合位移便形成了沿桥梁的曲线走行。挂篮前移时，是用锚固于梁顶的上横梁维持大梁稳定的，挂篮转动是靠顶推挂篮后端实现的。这种挂篮的出现，为弯梁桥的悬灌开辟了一条新的途径。
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第二节 挂篮的结构构造及设计
挂篮作为悬臂施工中的专用装备，除了要能承受梁段自重和施工荷载外，还要求自
重轻、变形小、稳定性好，装拆方便和移动灵活等。因此，选择何种形式的挂篮就显得十分重要，外形简单、受力明确、重量轻常是选择的依据。
一、常用挂篮的结构构造和力学分析
1. 菱形挂篮和三角形挂篮 (1)菱形挂篮的结构及构造
菱形挂篮主要由菱形桁架、悬吊系统、走行系统、模板系统及张拉操作平台五部分组成。
①菱形桁架：
菱形桁架是挂篮的主要承重结构。主桁构架竖放于箱梁腹板位置，构架的片数可根据主梁的截面特性来定，一般为两片，也有多片的，如吴忠黄河大桥菱形挂篮采用三片构架；主要杆件通常由两片槽钢组焊而成，槽钢的截面由结构分析确定；各杆件间的联结为栓接、焊接或销接。主桁构架间用槽钢或角钢组成的横联连接，在主桁前端节点处放置一根用2根工字钢组焊成的横梁，上设吊点，以做悬吊底模平台和内外模滑梁用，该横梁同时起到将主桁架连成整体的作用。
②悬吊系统：
由螺旋千斤顶、扁担梁、吊带或吊杆组成，用于悬挂模板系统，调整模板的标高。 前后吊带（杆）：前吊带的作用是为底模平台提供前吊点，其承受几乎一半的挂篮荷载。当待灌段混凝土重量较大时，一般采用吊带，否则用吊杆。吊带一般用16Mn或性能更好的钢板并布设销孔而成，一般3m一段，分段间用销轴连接，以适应不同梁高的需要。当采用吊杆时，钢材一般用冷拉IV级精轧螺纹钢筋。每根吊带或吊杆在横梁上放2台千斤顶通过扁担梁调整底模标高。
后吊带从箱梁的底板预留孔中穿过，一般用16Mn钢板上布调节孔或45#钢棒螺帽形成，下端与底模平台相连，上端2台千斤顶和扁担梁或螺帽支承在箱梁底板顶面上。后吊带的作用是承受挂篮一半的荷载并将其传至箱梁底板。
③模板系统：由外侧模、内模和底模等几部分组成。
箱梁外侧模一般采用整体钢制大模板，当梁高变化较大时，可沿梁高分为3块左右，以随梁高变化拆装调整。外侧模支承在外模走行梁上，走行梁前端通过吊杆悬吊在已浇好的箱梁顶板预留孔上，后吊杆与走行梁间设有后吊架，其上装有滚动轴承，挂篮行走时外模走行梁与外模一起沿后吊架滑行。
内模一般通过模架放置在两根内模走行梁上，走行梁前端吊在桁架横梁上，后端吊
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在已浇梁段顶板的预留孔上方，内模可沿走行梁滑行，除角隅处外，平面部分可用组合钢模或木模钉铁皮。
底模由底模架、底横梁及模板组成，通过底横梁的前后吊带悬挂在挂篮主桁的前吊点、已浇梁段和外模走行梁上，随主桁一起前移，底模架由型钢组焊成桁架，底横梁由工字钢组焊成格构式梁，底模一般用木模外钉铁皮形成。
④张拉操作平台：
张拉操作平台通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬臂梁上，一般用角钢和钢筋组成，平台平面铺以木板供作业人员站立行走。可用手动胡芦调整其高度。
⑤走行系统
挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统及内模走行系统。 桁架走行系统布置为，在主桁构架下的箱梁顶面铺设用钢板组焊的轨道，轨道用竖向预应力筋通过短梁固定，轨道顶面放置前后支座，支座与桁架节点栓接，前支座沿轨道滑行（支座与轨道间垫四氟乙烯板），后支座以反扣轮（或后勾板）的形式沿轨道顶板下缘滚（滑）动，不需加设平衡重。走行时用2个5T手动葫芦纵向牵引即可。轨道分节以便向前倒用。悬臂灌筑前，需要IV级冷拉精轧钢筋将轨道上钢轨与桁架后节点锚固，使后支座反扣轮不受力。底模及外模与主桁同步行走。具体步骤为：脱模前用手动葫芦将底模架吊在外模走行梁上，解除后吊带，脱模后，底模随桁架一起向前走行。内模脱模后，内模架落在
图5-9 菱形挂篮走行反扣装置
走行梁上，人工用手动葫芦即可将其移至下一梁段。
(2)菱形挂篮的力学分析
从整体看，挂篮荷载有一半左右通过前吊带（或吊杆）传至主桁上节点，菱形桁架以铰接模式计算杆力，其前下节点支于箱梁顶板前侧，后下节点则通过竖向预应力筋或预埋钢筋锚于梁上。
(3)三角形挂篮
三角形挂篮除主桁架结构形式与菱形挂篮不同外，其它构造与菱形挂篮完全相同，在此不作详述。
2. 滑动斜拉式挂篮 (1)挂篮的结构及构造
滑动斜拉式挂篮的主要结构是：主梁（纵梁）、各种横梁、斜拉带系、模板系统（包含底模、侧模、及内模）、滑梁、上下限位装置等。
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主梁是挂篮的主要受力结构之一，承受梁段混凝土及模板系统等重量。每根主梁由两根工字钢组合而成，其通过钢垫板、枕木等垫在桥面上。主梁后部在两工字钢间用竖向预应力筋通过压紧器锚固在已灌梁段的顶面，主梁尾部连接限位压板，仍用竖向预应力压紧在桥面上，以限制主梁在重载时前移。见图5-10a）。
图5-10 上、下限位器示意图
上横梁及斜拉横梁由槽钢拼接（或焊接）而成，前者除把主梁连成整体外，主要用来吊挂内外模板系统，后者将斜拉带传来的底模及灌筑梁段混凝土重量再传递到主梁。斜拉带是挂篮最关键的构件，一般用16Mn或其它性能更优的钢板制成，每一拉杆一般作成4—5段，各段端部设有销孔，组成时用钢销联结成整体。并可随梁高的变化增减。斜拉带上端通过元宝梁固定在斜拉横梁上。元宝梁下置放两组千斤顶，用以调节底模标高。
模板系统由内模、外模及底模组成，内模模架用型钢栓接或焊接而成，模板可用木模外包铁皮或组合钢模和填充木模组成，内顶模可沿悬吊在顶板预留孔上的型钢滑道前移，也可用调高支柱支撑在底模上，以便适应梁高变化。外侧模及支架通过滑梁吊挂在挂篮横梁上，外模以钢制大模板为宜。底模固定在底模平台上，底模平台由纵梁和前后下横梁组成，前下横梁与斜拉杆铰接，后下横梁通过后下锚杆锚固在箱梁底板上。
滑梁由两个槽钢组成，其后断通过吊杆或吊索吊挂在箱梁顶板外翼缘上，而当挂篮移动前，滑梁则除掉后吊点，落于侧模支架的滚筒上由前吊杆带动与主梁一起前移就位。
上限位如前所述，下限位器设于下横梁后侧，分为竖直和斜向两种，其与底模平台顶紧，以承受传来的水平力。当限位器为竖直时，在水平力作用下其受弯，受力状况较差，但锚固杆较短。当为斜向设置时，其以受拉力为主并兼受少量弯矩，受力状况大大改善，但锚固杆相应加长，拆装不太方便。见图5-10b）、c）所示。
图5-11 滑动斜拉式挂篮受力示意图
(2)滑动斜拉式挂篮的力学分析 如图5-11所示，灌筑梁段混凝土的重量落于底模平台上，其前端通过铰将此力及底、侧模重力传至斜拉杆，后端通过后锚杆将垂直力传至箱梁底板混凝土上。由于斜拉杆为拉
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力杆，故其轴向力分解为垂直力和水平力，其水平力通过底平台纵梁传至尾部，由下限位器承担。同理，斜拉杆在上部将轴向力传至上横梁进而传至上主梁，其垂直分力由主梁传至箱梁顶板，水平分力则由主梁传至上限位器，并由竖向预应力筋压紧限位拉板与混凝土桥面间产生的摩擦力平衡。挂篮底模及侧模前移时 的重力全部由滑梁承受。
3. 弓弦式挂篮
(1)挂篮的结构及构造
弓弦式挂篮由弓弦桁架、前吊杆、后锚栓、走行系统、模板系统等四部分组成 ①桁架弧杆全为拉杆，腹杆全为压杆，两者均用万能杆件N1杆组拼而成，弓弦杆用槽钢组拼，并与弧杆铰接，其余用节点板螺栓连接。主桁片设于箱梁腹板上方，两桁片间以万能杆件平联连接，后锚梁亦为两槽钢组拼成的空腹工字型梁。为消除桁架拼装时产生的非弹性变形，对桁架施预应力，使弦杆上翘，同时改变了桁架的受力。
②前吊杆及后锚栓， 前吊杆全部采用冷拉IV级精轧螺纹钢筋，按设计预留上拱度，用螺栓连接于桁架前桁梁与底模前横梁上，将挂篮一半左右的荷载传至桁架上。
后锚栓采用IV级冷拉精轧螺纹钢筋或45#钢棒，除后横梁预留调升标高的千斤顶位置外，其余部位通过后锚栓施以一定的预拉力，使模板产生预压弹性变形，密贴于已灌箱梁底而不漏浆，后锚栓承担挂篮一半左右的荷载并将其传至箱梁底板上。
③模板系统的外模、内模及顶板底模与滑动斜拉式挂篮的结构构造基本相同。 ④走行系统 ： 分为弓弦桁架走行系统，底模、外模走行系统及内模走行系统三部分。弓弦桁架走行系统与菱形挂篮基本相同。底模、外模走行系统与滑动斜拉式挂篮基本相同。内模走行系统与菱形挂篮也基本相同。
(2)弓弦式挂篮的力学分析
如图5-12所示，弓弦式挂篮的受力与菱形挂篮基本相同，所不同的曲面桁架弓弦杆除后锚杆外，在中部有时也需提供竖向预应力的锚固，以减少局部杆件的受力。
4. 三角型组合梁式挂篮 (1)挂篮的结构及构造
挂篮由底模平台、悬挂调整系统、三角形组合梁、滑行系统、平衡及锚固系统、工作图5-12 弓弦式挂篮受力示意图 台等组成。
每个挂篮有两片三角形组合梁。底模平台及悬挂调整系统与菱形挂篮基本相同。前吊带一般设销孔配合螺旋千斤顶调整底模标高，底模后吊杆可用千斤顶或砂筒卸载。
①三角形组合梁
三角形组合梁由I型或II型主梁和立柱，斜拉钢带及型钢平联等组成，三角形组合梁下为支座和滑道。
立柱比理论长度一般短25MM左右，装上立柱和斜拉钢带后要用千斤顶起立柱，其顶力的大小由已悬挂的重量经计算确定，并应适当增大初始起顶力，以消除非弹性变形，
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而后再降到计算顶力值。用钢板塞紧立柱底后松顶，主梁、立柱、斜拉带即形成一紧密结合的结构体系。
②滑行系统
每片三角形下有前后两个钢支座，主梁与前支座连接处设有扁钢做成的支座铰，其与梁用带弹簧的螺栓连接，目的是保证前支座底板的压力均匀，又容许主梁有少量变形。支座下为30mm的不锈钢滑板。在箱梁上铺短木枕，前支座下要铺满硬杂木枕或钢筋混凝土枕，以减少整个挂篮的变形。枕木上设置平直的U形滑槽，槽内放厚3mm的聚四氟乙烯板。枕木、滑道和聚四氟乙烯板随挂篮的前移而向前倒用，走行时挂篮要设止滑绳。
③压重和后锚
为确保走行时的纵向稳定性，在三角组合梁的尾部设钢锭或型钢压重，要求纵向抗倾覆稳定安全系数K=1.3，在挂篮就位后组合梁的尾部用螺栓与箱梁的竖向预应力筋相连锚固。
(2)三角形组合梁式挂篮的力学分析
挂篮的受力情况与菱形挂篮基本相似，唯一不同的是尾部一般需要压重。
二、挂篮设计
1. 悬臂浇筑分段长度
设计挂篮首先要决定箱梁悬臂浇筑的分段长度。悬臂梁沿梁长的分段取决于设备和施工条件。每个节段长，节段的数量就少，施工速度就比较快，但每次浇筑混凝土的数量就多，挂篮及其设备就需要相应增大。反之，每个节段短，挂篮的承重要求小，可避免过于庞大的挂篮设备，但节段数量多，挂篮周转次数多，总的施工进度比较慢。总之，悬臂浇筑箱梁分段长度要根据施工条件权衡利弊综合考虑。我国近年来悬臂施工的分段长度一般为3～5m左右，最大达到8m。
2.挂篮横断面
挂篮横断面的布置取决于桥梁的宽度和箱梁横断面形式，一般全断面上使用一个挂篮施工即可，但当桥梁宽度很大（15m以上），箱梁横断面为双箱或多箱结构时，为了使挂篮在施工中具有一定的灵活性，在一个横断面上可用两个挂篮分别施工。我国的广西柳州大桥、武汉江汉二桥均采用这种方案。
3.挂篮设计总体构思
挂篮设计中，往往根据现有资料和实际施工要求，选取挂篮形式、连接方式和杆件，然后进行检算，这是最常用的一种方法。所以选择何种挂篮结构形式就成为挂篮设计的首要问题。
根据国内外挂篮施工现有水平，开发的轻型挂篮应满足实际桥梁悬臂施工的需要，设计要注重整体功能，不片面追求轻型指标，总体构思往往体现在以下几个方面：
(1) 减轻挂篮自重途径
①选用一种受力合理、安全可靠、刚度较大的轻型结构作为挂篮承重主桁；
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②挂篮用材立足国内生产的高强轻质钢材，并便于加工；
③挂篮浇筑混凝土时，尾部充分利用箱梁竖向预应力筋平衡倾覆力矩以取消配重，从而减轻自重。
(2) 缩短挂篮施工周期
①挂篮行走、模板升降等采用液压装置或容易操作的螺旋千斤顶，电气集中控制，靠机械化和自动化来提高生产效率和降低工人劳动强度；
②在后锚受力许可的条件下，挂篮行走时，低篮、内外模可同步就位，尽量减少工序，缩短施工周期；
③悬吊系统和锚固系统装拆方便、调整简单。 (3) 保证悬灌混凝土质量
模板设计注重混凝土外观质量，以刚度控制设计，可采用新型材料制作模板，既减轻重量又坚固耐用，且满足所有悬灌梁段使用，不需要更换和修补。制订施工实施细则，严格规范保持平衡施工及限制施工荷载的措施，保证施工安全和质量。
(4) 改善施工条件和环境
设计挂篮时应考虑有宽敞的作业空间，便于放置各种机具和操作人员往返；在挂篮主桁架上方设置遮阳雨棚，改善作业环境。
(5) 考虑通用性
对挂篮结构作适当处理可适应各种跨径、不同宽度的各类箱箱梁施工。 4.挂篮主桁架计算
挂篮主桁架作为承重结构，是最重要的设计计算构件，其计算内容主要包括：各杆件及锚杆的内力计算和截面设计、挂篮的变形和倾覆稳定计算。计算应按两个挂篮连成一体、灌筑梁段和空载走行等情况分别进行。
(1)荷载系数
依据交通部颁发的公路桥涵设计和施工规范，荷载系数取值如下： 考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素的超载系数：1.05； 浇筑混凝土时的动力系数：1.2； 挂篮空载行走时的冲击系数：1.3；
浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：1.5；
(2) 施工荷载
在灌筑梁段和空载走行过程中，挂篮主桁架主要承受以下几种荷载： ①最大节段混凝土重量：此项为设计挂篮时的控制重量。
②挂篮自重：主要包括主桁架、悬吊系统、模板系统及张拉操作平台的重量； ③施工机具及人群荷载：根据施工中所用的附着式震捣器、张拉千斤顶及油泵的数量和施工人数计算。在没有实测资料的情况下可按2.5KN/㎡计算。
④动力附加荷载：考虑浇筑混凝土时的动力因素和挂篮施工安全方面的重要性，该处动力附加荷载主要考虑两项：a.振动系统产生的振捣力；b.梁段本身在振动中的动力影响，参照浇筑混凝土时的动力系数1.2，则梁段的动力影响为0.2梁段混凝土重。
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⑤冲击附加荷载：主要考虑挂篮空载行走时的冲击影响，依据挂篮空载行走时的冲击系数1.3；则冲击附加荷载 = 0.3挂篮自重。
⑥风荷载：在6级以上大风条件下，很难保证施工质量，一般在大风情况下就停止挂篮施工。但由于悬臂施工为高空作业，安全性要求高，所以应对挂篮在可能的大风条件下的锚固、行走及整体的稳定性进行检算，以策安全。其数值可由当地气象资料提供或查全国风压图得到。
⑦混凝土偏载：可按灌筑梁段时两侧腹板浇筑混凝土最大偏差计算，或取一挂篮偏载系数，一般为1.2。
(3) 荷载组合
根据以上各施工阶段的检算内容和荷载情况，荷载组合如下：
荷载组合I：混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工机具和人群重； 荷载组合II：混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具和人群重； 荷载组合III：混凝土重量+挂篮自重+风载；
荷载组合IV：混凝土重量+挂篮自重+施工机具和人群重； 荷载组合V：挂篮自重+冲击附加荷载+风载。
荷载组合I～III用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载组合IV用于变形计算；荷载组合V用于挂篮行走验算。
(4) 结构计算
主桁结构内力与变形计算：简化的计算常假定主桁架每一桁片承担的荷载相同，按平面结构计算。
图5-13（a）为两挂篮连成一体时的计算图式，图中P为拟灌筑梁段重量，P1、P2、P3为挂篮自重及施工设备等重量，由此可求得N、R1、R上、R下及各杆件的内力。
图5-13（b）为挂篮空载行走时，绕B点倾覆稳定计算图式，要求抗倾覆稳定系数不小于1.5，并由此而确定所需要的平衡重量N。
图5-12为灌筑混凝土时，后锚及纵梁后端已锚固在已成梁段上，挂篮的计算荷载应包括梁段重、机具设备、施工人员等全部重量，依次确定锚杆及挂篮各杆件的内力。
挂篮的变形主要计算挂篮在最大荷载作用下挂篮前端的挠度值（包括弹性与非弹性变形），为悬臂施工时挂篮前端的预留下沉量提供依据。
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图5-13
平面结构计算简便，但考虑的荷载工况较少，且无法考虑混凝土偏载和横向风荷载作用对挂篮的整体影响，所以对于横截面较宽或受横向荷载影响较大的挂篮，最好采用空间结构计算。挂篮主桁为空间桁架结构，杆件连接可分为刚性、铰接和半铰接节点，对于主桁架桁片采用焊接、栓接连接的可分别处理为刚性节点和铰接节点，对于仅在一个平面转动而另一平面不能转动的销接视为半铰接。计算主桁内力和变形可采用《杆系结构通用计算程序》在微机上计算，如吴忠黄河大桥挂篮设计中采用SAP90程序计算，计算非常迅速，且与实际吻合较好。
主桁杆件稳定分析：根据空间杆系计算出的内力，对压杆采用相应的屈曲长度，分别计算出平面内和平面外的压杆整体稳定和局部稳定，若各压杆能满足稳定性要求，则桁架整体稳定也能满足。
5.其它构件检算
挂篮的悬吊系统、模板系统和走行系统等按一般钢结构计算方法设计，在此不再赘述，但因挂篮是可移动的支架，又属于高空作业，所以在设计时必须保证有足够的安全度，尤其要注意悬吊系统的前吊带（杆），其在脱模过程中，受到的冲击振动最大，而且承受重复作用，有发生端部断裂的危险，因此悬吊系统的前吊带（杆）的安全系数不小于4。
所有计算均根据不同的计算图示与荷载组合，求得各构件的最大应力，经多次调整结构几何尺寸，以达到在满足规范要求的前提下，使结构材料最省、重量最轻。
第三节 挂篮悬臂浇筑施工的主要工艺程序及特点
用挂篮逐段浇筑施工的主要工艺程序为：灌筑0号段；拼装挂篮；灌筑1号（或2
号）段；挂篮前移、调整、锚固；灌筑下一梁段；依次类推完成悬臂灌筑；挂篮拆除；合拢。
悬臂浇筑的每一梁段，其施工工艺流程如图5-14所示。
图中所示工艺流程按每一梁段的混凝土分两次浇筑排列（即先浇筑底板混凝土，后浇肋板及顶板混凝土）。当采用一次浇筑时，将浇筑底板混凝土的工序与浇筑肋板及顶板混凝土的工序合并，其它工序不变。
一、0号段的施工
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0段位于桥墩上方，其混凝土圬工数量较大，一般采用现场就地浇筑，灌筑0段相当
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于给挂篮提供一个安装场地。0段的长度依两个挂篮的纵向安装长度而定，有时当0段设
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计较短时，常将对称的1段灌筑后再安装挂篮，这部分重量可用支架支承，它主要有扇形、门式和斜拉式三种。若墩身较低，可采用置于桥墩基础或地基上的支架；若墩身较
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高，可在墩中设置预埋支撑支架（图5-15）。
图5-14 悬臂浇筑施工工艺流程
支架可采用万能杆件、贝雷梁、型钢等构件拼装，也可采用钢筋混凝土构件作临时支撑。支架总长度视拼装挂篮的需要而决定。
由于考虑到在支架上浇筑梁段0号块混凝土，支架变形对梁体质量影响很大，在作支架设计时，除考虑支架强度要求外，还应考虑支架的刚度和整体性；当采用万能杆件、贝雷梁、板梁、型钢等做支架时，可采取预压、抛高或调整等措施。
图5-15 悬臂根部梁段现浇施工的支架
二、梁墩临时固结措施
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对于预应力混凝土连续梁桥和悬臂梁桥，在悬臂施工过程中应设置临时梁墩锚固，使0号块梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。临时固结措施或支承措施有下列几种形式：
(1)将0号块梁段与桥墩预埋的钢筋或预应力筋临时固结，待需要解除固结时切断，见图5-16。
图5-16 零好块件与桥墩的临时固结措施 1- 预埋临时锚固预应力筋；2-支座；3-工字钢
(2)当桥不高，水又不深且易于搭设临时支架时，采用支架式固结措施，在此情况下，悬臂端所引起的不平衡力矩完全由梁段的自重来保持稳定，见图5-17（a）。
(3)利用临时立柱和预应力筋来锚固上下部结构。预应力筋的下端埋固在基础承台内，上端在箱梁底板上张拉并锚固，借以使立柱在施工过程中始终受压，以维持稳定，见图5-17（b）。
(4)在桥高水深的情况下，也可采用围建在墩身上部的三角形支架作为梁段的临时支撑，并可用沙筒、硫磺水泥沙浆块或混凝土块作为悬臂施工完毕后转换体系时临时支承的卸落设备。当采用硫磺水泥沙浆块时，要采用高温熔化拆除支承时，必须在支承块之间设置隔热措施，以免损坏支座部件，见图5-17（c）。
图5-17 临时固结措施
三、拼装挂篮：
挂篮运至工地后，应在岸边试拼，以发现由于制作不精确及运输中发生变形造成的问题，保证正式安装时的顺利及工程进度。
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1.滑动斜拉式挂篮拼装
(1)0号段施工完毕后，在墩顶帽上顺桥轴线方向两侧安装三角形托架。
(2)在0号段设简易扒杆吊装挂篮主梁，并用压紧器将主梁锚固在梁体上。在主梁上安装横梁、三角铁、主梁风撑等。注意灌筑1号段时一侧主梁为正常长度，另一侧为接长梁，并与正常主梁栓接成整体，不用后限位器。当滑至2号段时，将一侧的接长梁换为正常主梁并将其尾部用节点板相连，悬灌到3号梁段以后，两挂篮分开并在尾部加后限位器，各自对称独立工作。见图5-18（a）、（b）、（c）所示。
图5-18 滑动斜拉式挂篮拼装示意图
(3)用已安装的主梁吊装底模系统（包括前下横梁及纵梁和底模及外侧模）。底模平台的后下横梁支承在墩身侧面的三角托架上。
(4)安装两根内侧斜拉带。
(5)安装外侧摸，用活动槽钢将外侧摸固定在前后下横梁上。安装两根外侧斜拉带。 (6)绑扎1号梁段部分钢筋后，力箱梁内模，绑箱梁顶部钢筋，再用斜拉带调整模型位置。
2.菱形挂篮拼装
菱形挂篮悬臂灌筑时一般从1号或2号段开始，并且两侧挂篮一开始就独立作业。当桥墩不太高时，其杆件一般用较大吨位的汽车吊直接提升，当桥墩较高或桥下地形不允许，或有较深的水流存在时，可用缆索或浮吊及扒杆等提升。挂篮的拼装程序见图5-19。
3.弓弦式挂篮的安装
(1)先在箱梁腹板顶面铺好木枕、钢轨作为滑道，然后安装弦杆、腹杆、弓弦杆及联系杆件。
(2)两侧挂篮尾部相互连接，形成一整体桁架。具体连接方式为弦杆采用铰接，弓弦杆采用附设拉杆铰接，见图5-20所示。
(3)在0号段外侧摸设有滚动轴的桁梁下穿入滑梁，将底模与外侧模间撑拉联系放松，在自重作用下，脱模于滑梁上，用手动葫芦牵引就位。
(4)1号梁段箱梁施工完毕后，两挂篮解体，各自移动到位并用手动葫芦在尾部牵引，然后接长弦杆、弧杆，安装后锚梁，此后两挂篮对称独立作业。
4.三角形组合挂篮的安装
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(1)在0号及1号梁段上安装梁顶滑道，然后安装支座及三角形组合梁，并将其两
图5-19 菱形挂篮安装流程图
尾部相连并锚固，配置压重，见图5-21。吊挂相应吊带（杆）。
(2)将底模平台及侧模支架作为整体起吊，与相应吊点相连接，后下横梁则用吊杆支承在箱梁底板上。
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图5-20 弓弦式挂篮的尾部连接示意图 图5-21 三角形组合梁挂篮尾部连接示意图
(3)将内部顶模吊挂在前后吊杆上。
(4)从3号梁段开始，两挂篮分开作业，其主梁尾部各安装接长梁，并将主梁后端锚固在箱梁顶面上。
四、挂篮的行走
1.滑动斜拉式挂篮的行走
(1)用手动葫芦把前下横梁固定在箱梁梁体上，松开斜拉带顶端千斤顶，并拆斜斜拉带。
(2)用压轮器更换主梁压紧器。手动葫芦把主梁系统牵引到下一梁段设计位置，此时侧模滑梁在前上吊杆的带动下，沿侧模支架上的滚筒一起前行。
(3)用手动葫芦将底模平台吊挂在滑梁上，拆除后下吊杆，将底模平台通过侧模支架落在滑梁滚筒上，并用手动葫芦牵引就位。
(4)安装斜拉带、后下吊杆、后下限位器等。
(5)将内模落于内模滑梁上，用手动葫芦牵引就位。 2.菱形挂篮的行走
(1)用手动葫芦将底模平台吊在外侧模走行梁上，解除后吊带，将其落于滑梁上。 (2)松开菱形桁架的上锚固，使其后支座反扣在轨道上缘，用千斤顶推或手动葫芦牵引主桁并带动侧模及底模平台沿滑道前行就位。 (3)将内模落于内走行梁上，用手动葫芦牵引就位。
3.弓弦式挂篮的行走
(1)将底模平台及外模用手动葫芦吊挂在箱梁及滑梁上，并松开前吊杆及后锚固。 (2)用手动葫芦将弓弦桁架沿梁顶滑道牵引就位，此时滑梁同时在前吊杆带动下同步到位。
(3)将底模平台通过外模支承在滑梁的滚筒上，用手动葫芦将其牵引到位。 (4)将内模下落在内滑梁上，用手动葫芦牵引到位。
五、挂篮的加工、试拼与预压
1.挂篮的加工
对于型钢式挂篮，在加工过程中应注意以下环节：
(1)挂篮所用的主要材料包括主桁架、吊带等受力杆件所用材料必须符合国标要求。 (2)确定合理的焊接工艺。由于挂篮杆件多为组焊件，为保证焊接质量，减少焊接残余变形，各杆件焊接前，必须先制定焊接工艺。根据挂篮所用材质选定焊条种类、型号、规格，确定焊接层数，坡口型状，电流大小，进行试焊。重要部位杆件焊接时，焊工必须先进行首焊试验，经试验合格后方准其焊接。试焊后的焊件，进行几何形状检查并探伤，经检查合格后，此工艺方可作为挂篮杆件的焊接工艺。
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(3)确定合理的下料方案。由于杆件数量多，尺寸不一，因此，合理的下料方案对结构的受力性能、材料的节省及焊接工作量的大小影响颇大。例如，配料时，受拉杆件多采用整料，受压杆件可用短料焊接等。
(4)对节点的处理采用机加工手段与工地合理的组焊方法相结合，使杆件的加工既在工地加工又有工厂的加工精度，从而保证了工期和效益。
2. 挂篮的试拼与预压
挂篮制作完成后，对集中受力的重要部件，如钢带和销子，先要进行应力测试，然后在陆上试拼，这样既可以发现加工中存在的问题和隐患，并能使操作工人熟悉拼装工艺，及时发现问题。
根据设计荷载进行预压，既能保证质量又能保证施工安全，并能将非弹性压缩事先消除，更能确定弹性压缩的正确数值。有时非弹性压缩并不能一次全部消除，但至少可以消除大部分，有的施工单位预压分三次加载，并稳载12小时，测得的非弹性压缩能够基本消除。实践表明，当几次预压的结果十分接近时，就达到了预压效果。
以义乌经发大桥挂篮试验为例，试验方法是选择平整场地，将一套挂篮的2片主桁水平放置，并用水准仪抄平，后端用Φ32精轧螺纹钢锁定，前端用千斤顶对拉，见图5-22。按50%、30%、20%、20%、10%逐级加载直至最大使用荷载的1.3倍，检查各杆件焊缝有无开裂情况，同时记录力与位移数据，根据试验测出结果，绘制力与位移关系曲线，实测力与位移结果与结构分析结果一致，充分说明挂篮设计与加工达到了预期的目的。
图5-22 主桁架测试方案
六、梁段混凝土的灌筑施工
梁段混凝土的悬臂灌筑一般用泵送，坍落度一般控制在14-18cm，并应随温度变化及运输和浇筑速度作适当调整。其主要注意事项如下：
1.箱梁各节段混凝土在灌筑前，必须严格检查挂篮中线，挂篮底模标高；纵、横、竖三向预应力束管道；钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置，认真核对无误后方可灌筑混凝土。其标高中线的误差标准的制订，应较现行规范混凝土梁的灌筑尺寸允许误差扣除模板变形等影响的数字为小。
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箱梁各节段立模标高=设计标高+预拱度+挂篮满载后自身变形，其中徐变对挠度的影响除作结构电算分析外，有条件时，应做现场徐变试验对比，以使徐变系数的取值更加符合工程实际。此外，后灌筑的梁段应在已施工梁段有关实测记录结果的基础上做适当调整，逐渐消除误差，保证结构线型匀顺。
2.若能全断面一次灌筑最好，否则应按以下顺序灌筑：
①二次灌筑：第一次由底板至腹板下承托；第二次为剩余部分。
②三次灌筑：第一次由底板至腹板下承托，第二次由腹板下承托至腹板上承托预应力管道密集处以上，第三次由腹板上承托至顶板。
3.混凝土浇筑宜从挂篮前端开始，以使挂篮的微小变化大部分实现，从而避免新、旧混凝土间产生裂隙。
4.各节段预应力束管道在灌筑混凝土前，宜在波纹管内插入硬塑管作衬填，以防管道被压瘪；管道的定位钢筋应用短钢筋作成井字型，并与箱梁钢筋网架妥为固定，定位钢筋网架间距应保持在0.5～0.8m左右，以防混凝土振捣过程中波纹管上浮，引起预应力张拉时沿管道法向的分力，轻则产生梁体的内力不合理，重则产生混凝土崩裂，酿成严重事故。
5.施工时应在挂篮上设风雨蓬，避免混凝土因日晒雨淋而影响质量。冬季施工应备保温设施。有条件时，挂篮可以配备能保证全天候作业的设备，以提高作业效率和保证质量。
6.箱梁混凝土灌筑完毕后，立即用通孔器检查管道，处理因万一漏浆等情况出现的堵管现象。
七、结构体系转换
连续梁桥采用悬臂施工法，在体系转换时，为保证施工阶段的稳定，一般边跨先合拢，释放梁墩锚固，结构由双悬臂状态变成单悬臂状态，最后跨中合拢，成连续梁受力状态。在这个体系转换过程中，施工应注意以下几点：
1. 结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前，应按设计要求，张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束。
2. 梁墩临时锚固的放松，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放。在放松前应测量各梁段高程，在放松过程中，注意各梁段的高程变化，如有异常情况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全。
3. 对体系转换后形成的超静定结构，需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的次内力。若按设计要求，需进行内力调整时，应以标高、反力等多因素控制，相互校核。如出入较大时，应分析原因。
4. 在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于正式支座上，并按标高调整支座高度及反力。支座反力的调整，应以标高控制为主，反力作为校核。
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八、合拢段施工
合拢段施工通常由两个挂篮向一个挂篮过渡，所以先拆除一个挂篮，用另一个挂篮走行跨过合拢段至另一端悬臂施工梁段上，形成合拢段施工支架。
在合拢段施工过程中，由于昼夜温差影响，现浇混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响，结构体系转换及施工荷载等因素影响，必须采取一定措施，以保证合拢段的质量。
1. 合拢段的临时锁定支承
（1） 内外刚性支撑锁定措施 如图5-23，这种锁定措施是在箱梁顶、底板的顶面预埋钢板，将外刚性支撑焊接（或栓接）在其上；并在箱梁顶、底板中沿纵向设置内刚性支撑支顶共同锁定合拢段。因内刚性支撑仅能抗压且吸收部分预应力，且用钢量较多，故已不多采用。
图5-23 内外刚性支撑示意图
(2)外（或内）刚性支撑和张拉临时束共同锁定
即除用外（或内）刚性支撑锁定外，再利用永久性的部分预应力束临时张拉，以抵抗降温时产生的收缩变形。
(3)外（或内）刚性支撑锁定
根据实际受力要求，仅布置外（或内）刚性支撑即可满足要求时，可仅用一种锁定措施。例如边跨若采用膺架法灌筑混凝土时，其合拢段另侧的悬臂长度一般较小，加之低温合拢，以及膺架对边跨的摩阻力作用，往往仅用外（或内）刚性支撑即可抵抗升温时的膨胀力。
2. 合拢段施工要点
(1)合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求的前提下，应尽量缩短，一般采用1.5～2.0m。
(2)合拢温度选择。测试分析气温与梁温的相互关系，以确定合拢时间并为选择合拢段锁定方式提供依据。一般宜在低温合拢，遇夏季应在晚上合拢。并用草袋等覆盖，并加强接头混凝土养护，使混凝土早期结硬过程中处于升温受压状态
(3)合拢段混凝土选择。合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级，要求早强，最好采用
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微膨胀混凝土，并需作特殊配比设计，浇筑时应认真振捣和养生，及时张拉预应力筋，防止合拢段混凝土出现裂缝。
(4)合拢段的锁定，应迅速、对称地进行，先将外刚性支撑一端与梁端部预埋件焊接（或栓接），再将内刚性支撑顶紧并焊连，尔后迅速将外刚性支撑另一端与梁连接，临时预应力束也应随之快速张拉。在合拢段锁定后，立即释放一侧的固结约束，使梁一端在合拢段锁定的连接下能沿支座自由伸缩。
(5)为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态，必要时浇筑之前可在各悬臂端加与混凝土重量相等的配重（或称压重），加、卸载应对称梁轴线进行。
第四节 对挂篮设计及应用的探讨
国内大跨度P.C.梁桥(包括主梁为P.C.梁的斜拉桥)多数均采用悬臂灌筑法施工。挂篮是悬灌施工的关键设备，它与施工进度、梁的线形、混凝土质量和人员安全密切相关。对于斜拉式、三角桁架式及菱型等几种有代表性的挂篮，本文结合实际对挂篮使用及设计方面的几个重要问题进行分析，并提出一些建议。
一、菱形挂篮和三角形挂篮的改进
菱形挂篮和三角形挂篮在桥梁施工中广泛应用，在不断的工程实践中，工程师们不断地对其进行改进，以寻求最短的作业周期和最佳的经济效益，主要表现如下。
①主桁节点的连接方式：早期的连接主要是以高强螺栓通过节点板将相交在节点的杆件连接在一起，每个节点通常需要几十甚至上百个螺栓。这除了增加节点板、高强螺栓等的材料费用外，同时也增加了安装费用，更主要的是这种连接方式使工地加工主桁杆件不可行。而销接在每个节点仅需一个钢销且不需节点板，节约了大量的材料，使工地加工变得很容易，同时大大缩短安装时间，在经发大桥上拼装1片主桁仅需1h。
②锚固方式：主要是借助梁腹板的竖向预应力钢筋将滑道锚固在梁的顶板上，对双向及三向预应力梁来说，这种锚固方式经济方便，而对无竖向预应力筋的梁，只好通过施工中的预埋钢筋或预留孔洞来解决了，相应地增加了施工成本。所以，对于设计用挂篮施工的桥梁，设计时就应该考虑挂篮的锚固问题，尽量使施工所用的配筋与运营的配筋一致，以便节省工程费用；挂篮空载时的稳定靠反扣轮扣在滑道上的反力提供，工作时的稳定有两种方法可以实现，一是用短横梁通过千斤顶将挂篮尾部锚固在滑道上，二是用短横梁通过千斤顶将挂篮尾部直接锚固在梁体上，后一种方法更安全方便；而将挂篮尾部与滑道连接的反扣轮改为后钩板使加工制造简便，施工操作上并未感到不便。
③吊带材料：早期的吊带是由16Mn钢板加工的，由于钢板较厚，又不允许用气割加工，再加上钻连接用的孔洞，所以常在工厂进行加工，费用也高。考虑到吊带在整个施工过程中均受拉，而Φ32精轧螺纹钢可安全承载500kN以上，其锚固、接长均有专用
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的锚头、连接器，所以现在有用Φ32精轧螺纹钢作吊杆的，并取得了良好的效果。
④主桁杆件材料：常用型钢组焊，但针对三角形挂篮的两根斜杆一直受拉的特点，现在有用Φ32精轧螺纹钢做斜杆的，只是使竖杆的顶端构造稍显复杂，但总体上使得主桁的加工更加方便。
⑤走行系统：早期由于挂篮自重大，走行多采用轮对，随着挂篮自重的减轻，开始采用聚四氟乙烯滑板，但又为此增加了操作的难度和工作量。经发大桥挂篮使用钢上滑板对钢滑道的方式，其加工操作简便，是一种可行的方案。
二、挂篮的变形(挠度)及其处理方法
箱梁各节段立模标高=设计标高+预拱度+挂篮满载后自身变形，其中挠度的控制与预拱度设置是悬臂施工中最关键的技术，可参阅文献[11]～[14]，对于悬臂施工中挂篮本身的变形及其处理，讨论如下：
易知灌筑第i段梁使挂篮(模板)前端点i下挠
Vi=Vi1+Vi2 (5-1) Vi2=V(e)i2+V(n)i2 (5-2)
式中 Vi1——点i随已成(1～i-1)段梁产生的挠度；
Vi2——挂篮本身的变形；
V(e)i2，V(n)i2——挂篮的弹性和非弹性变形。
Vi1对i点计算总挠度贡献最大，因i点位于悬臂端部，必有
Vi1>Vj1 j=1，2，……i-1 (5-3)
但Vi1不会使新灌筑的i段与原有的i-1段接合面产生裂缝。而Vi2是因挂篮并非绝对刚硬而产生的，它与立模标高及新老混凝土的接合质量有直接关系。设
B=Vi2计入立模标高的部分 (5-4)
铁路桥涵施工规范第10.3.1和10.3.7两条要求：对挂篮弹性变形分次调整，每次调4～6mm，宜采用顶起前吊杆的方法，也可采用预压重然后边灌筑边卸重的换重法，目的是防止新老混凝土的连接产生裂缝。实际上V(e)i2和V(n)i2混合发生，故V(n)i2也应同样处理。然而在施工中发现上述方法不尽合理，执行起来比较困难。
(1) 换重 此法能保证新老混凝土接合质量，但要求
压重卸重总重量P1=2×(悬灌混凝土总重量P2) (5-5)
以清水河大桥为例，如采用换重法，将有P2=7636t，P1=15272t。若以水为压重，则不难想见抽水放水的各种耗费之大。而采用其它材料作压重基本上行不通。另外由式(5-1)可知，Vi1不会产生裂缝，只有Vi2才是产生袭缝的原因。而此法为防止Vi2的不利影响不能不采用可产生全部(Vi1+Vi2)的压重。在近几年关于悬灌施工的技术总结中已少见有采用此法者。
(2) 顶升前吊杆 按施规的要求应有
B=Vi2 Vi2<5mm时 (5-6)
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即当挂篮刚度较大时，可将Vi2计入立模抛高量中，灌筑过程中无须再调整。否则取
B=5mm Vi2>5mm时 (5-7)
而对(Vi2-5)则应按要求分次调整。
在灌筑时采用先灌前端后灌后端的方法，使混凝土呈前高后低的斜面，有利于减小最先灌筑的底板部位新老混凝土产生裂缝的可能性。但对现在广泛采用的泵送混凝土效果不大，因其流动性大，一振就平。为此，必须安排测量人员值班监测，一旦挠度接近5mm，就必须暂停灌筑，顶升前吊杆；暂停时间稍长，泵管可能堵塞，疏通十分费力；另一方面对新老混凝土的接合尤应重视底板部位，因该处最先灌筑，而多次上调模板对底板混凝土的拉抻扰动必然最大。上述诸多因素使得施工单位对采用此法也颇为勉强。
(3)复振 山东东明黄河公路桥悬灌施工中，采用对接合部位混凝土于其终凝前再次振动的方法，来避免产生裂缝。此法简便易行有效。其要求是灌筑速度应快；另外对接近终凝的混凝土复振有无其它不利影响，应有确切结论。
(4)增大挂篮刚度 基于以上分析，减小Vi2可作为解决问题的一条有效途径。如有
max(Vi2)=12mm B=Vi2 (5-8)
则只要将Vi2全部计入立模标高中，在底板和腹板下部混凝土初凝前后，对接合面复振一次，便可省去上述方法(1)和(2)的麻烦，又能保证接合质量。减小Vi2首先应注意精心操作，紧密连接，上紧前吊杆以减小V(n)i2。清水河大桥所用挂篮满足式(5-8)的要求，为该桥悬灌施工提供了很大方便。提高挂篮刚度，可能使挂篮自重略有增加，进而使梁的挠度增大。下面分析此项影响的大小。
三、挂篮自重对梁的挠度的影响
铁路桥涵施工规范(TBJ203-86)第15.2.7条的条文说明称“挂篮的重量影响桥梁悬臂施工挠度很大”。另外在论及挂篮的文献中几乎均将系数
K=挂篮自重∶最大承重量
视为衡量先进性和经济性的主要指标之一，往往忽视了追求K值最小容易带来的不利效果。曾有个别挂篮因操作不当和主要杆件单薄失稳破坏而造成了严重事故；还有相当一部分挂篮因刚度较小变形较大，给施工全过程带来了前述诸多不便。系数K对提高挂篮性能具有多方面的限制作用。
实际上对于非斜拉桥的一般P.C.梁而言，理论分析、数值计算和实测结果均表明： (1)挂篮在中墩上组装，对墩顶挠度影响极小，因为抗压性能强是桥墩和混凝土的突出特点。清水河大桥基顶至桥面高达109.6m，挂篮自重60t，此项计算挠度仅0.2mm。
(2)此后挂篮逐段前移而使悬臂梁产生的挠度，远小于灌筑和张拉的影响。原因是挂篮移动只是较小荷载位置的变化，并未增加新的荷载，而灌筑和张拉则是在悬臂端部新增了较大的荷载。清水河大桥中跨悬臂最长者为16号梁段，对15号段端部在各工况下的计算和实测挠度如下(mm，向下为正)
工况 灌筑 张拉 移挂篮
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计算V15 24 -17 3 实测V15 25 -20 6
可见既使在接近悬臂最长处，移动挂篮产生的挠度也很小。而在位于悬臂最大长度之半以内的各梁段上，移动挂篮的影响经常测不出来，有时因张拉的变形效果滞后，计算应为向下的位移，实测却向上，足见其小。
(4)合拢后拆除挂篮对整个梁的线形影响很小，因为此时结构已转换为超静定体系，其刚度要比悬臂时大得多。清水河大桥全桥合拢后，拆除全部两对挂篮，使中跨及边跨反弹上挠的最大值分别仅为0.4和2.3mm，连测量都难以察觉。
其它桥也有类似情况。斜拉桥柔性较大，情况会有所不同，施规的上述条文说明应是针对斜拉桥的。
结论：挂篮自重对P.C.梁的挠度影响很小。减轻挂篮重固然能降低一点成本，但为了提高挂篮的刚度、强度和杆件稳定性，同时获得施工速度、质量和安全方面的诸多好处，自重略有增加很很值得的，总成本将会更低。因此应当以此作为今后改进挂篮设计的指导思想之一。
四、预应力孔道压浆与移挂篮的先后顺序
由上述结论及施工实际联系到这一重要问题。悬灌施工一般要求张拉后立即压浆，待其达到一定强度后方可移动挂篮，以防止锚头迸出，并减轻预应力筋的锈蚀。但在京九及南昆两线上有几座大桥，因工期十分紧迫，经同意后，先移挂篮而后压浆，均未发现异常，上述结论应是一个重要原因。清水河大桥因此而使工期比先压浆后移挂篮提前近一个月，这样的效果很可观。但能否由此而一概允许先移挂篮后压浆，还须慎重观测研究。尤应注意，减小移挂篮时的振动，压浆紧随其后完成，务使浆体在灌筑下一梁段之前达到预定强度。
五、挂篮变形测试
挂篮测试包括强度及刚度等内容，其强度大小与施工并无直接关系，而刚度则与立模标高及新老混凝土接合有关。挂篮主构架的力学模型比较明确，但模板部分的结构及荷载工况甚为复杂，简单地将混凝土重量等作为荷载，计算的结果往往与实际情况相差较大。故必须进行测试。测试方法有两种。
方法1 在地面上测试 泰和赣江特大桥是在地面上实际灌筑一个梁段进行测试，符合实际，但成本高。多数桥是只测主构架，不带模板。可重复加载卸载，可超载，安全方便，可提前进行。但用千斤顶加载与实际工况有明显差别，故测试得到的变形结果如同上述计算结果一样，只能用作参考。
方法2 在墩旁梁段灌筑过程中实测 以混凝土为荷载，分级测量前端挠度。此法才能得到真实可靠的结果。应在墩旁两侧两个梁段上重复测量一次，并注意精确控制混凝
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土数量。各测点数据不完全同步是正常的。测量结果可表示成前面式(5-1)，式中Vi1≈0，故Vi=Vi2。
方法2的结果一般比方法1的小，以方法2的为主。V(n)i2的值有随机性，测不准，主要还是靠精心操作管理来尽量减小它。
六、改进挂篮设计的建议
国内在挂篮的设计及使用方面已积累了丰富的经验，形式多种多样，使用数量也甚多。然而以往挂篮的设计多数是由各施工单位在承接了悬灌施工任务后临时完成，往往来不及仔细推敲修改。鉴于挂篮的重要和用量较多，现在有必要也完全有可能在总结现有挂篮优缺点的基础上，予以改进和优化。下面就此提出一些建议。
(1)定型标准化，通用系列化 首先优选主构架结构型式、吊挂及锚固和走行系统，而模板尤其是内模的定型比较困难。应能适应不同的梁段长度、宽度及重量，且便于分解、安装、运输及保管，可重复使用。标准化的效益很可观。
(2)重视提高挂篮刚度 人们对强度一贯比较重视，而在保证安全的前提下，挂篮的强度大小对施工并无直接影响。而刚度大小则与施工全过程密切联系，前面对此已有详细论述。
(3)方便测量通视、人员通行、混凝土输送及灌筑顶板混凝土时众多人员的操作 这就要求挂篮的正面(梁的纵向)呈门式，在顶板上方留出竖井式的空间，使得由后向前和由上向下可直通新梁段。菱型挂篮基本上满足这些要求，为快速施工和频繁的线形控制测量工作提供了方便条件。
(4)便于向下调整模板标高 现有各式挂篮均采用柔性前吊带，上调方便，下调困难，下调后模板可能悬空，灌筑中突然下沉，事先不易发现，容易造成线形和混凝土质量问题。
(5)能左右摆动调整中线 文献[8]已对弯梁挂篮实现了这一功能，直梁也需要此项功能。立模时调整中线比较困难，横向无法施力，斜向用力过大会撞弯钢筋网。规范仅容许中线偏差5mm，偏严。即使用拉筋强行纠偏合格，经过灌筑扰动，实际中线偏差仍可能超限。故建议规范适当放宽要求(容许偏差10mm)，挂篮本身也应具备模向微调功能。
(6)内模、外模、底模能牢固互连 对灌筑过程的跟踪观测表明，三者变形大小不同，也不同步，不利于精确控制模板标高和保证混凝土质量。
(7)内模定位调整方便，整体性好 目前的内模普遍不如外模，造成箱梁室内线形粗糙。
(8)按设计要求将底模制成圆顺的竖曲线。
(9)顶板有横向预应力筋时，两侧人行道外缘竖向窄条外模应采用整体钢模，使桥面两侧平直。多数铁路P.C.梁的外观质量不如城市道路桥，改变这一现状要从各块模板着手，上述三条仅是其中的部分措施。
(10)设计安全防护装置，使之成为整套设备的必要组成部分。个别桥已在挂篮上发生
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过事故，保证人员在高空操作时的安全至关重要。
(11)挂篮的设计应与其在零号段上的初次安装、与梁体的连接、保证箱梁室内外美观及混凝土内在质量、施工操作使用方法等联系起来，统一考虑，对梁本身的设计及施工方法也可以提出合理的要求。
第五节 悬臂现浇挂篮设计及施工实例
一、吴忠黄河大桥挂篮设计
1 挂篮设计总体构思
吴忠黄河公路大桥为54+4×90+54米的预应力混凝土连续梁桥，主桥横截面为双幅单箱双室变高度三向预应力混凝土梁，单幅顶板宽17m，底板宽11m，梁底下缘按二次抛物线变化，根部梁高为5.3米，跨中梁高为2.5米，顶板厚为26cm，底板厚由跨中的26cm增至根部的60cm，腹板基本为等厚的36cm，两幅梁的桥面板之间有0.5m的间隙。设计为挂篮悬臂灌注，灌注的最大梁段长度为4m，最大梁段重140t。
根据国内外挂篮施工现有水平，需开发一种新型的轻型挂篮以满足大跨、宽体、多箱或多室桥梁的施工，设计注重整体功能，不片面追求轻型指标，根据本桥的实际情况并参考文献[16]中的构思，总体构思体现在以下几个方面：
(1)选用一种受力合理、安全可靠、刚度较大的轻型结构作为挂篮承重主桁； (2)挂篮用材立足国内生产的高强轻质钢材，并便于加工；
(3)挂篮行走、模板升降等采用液压装置或容易操作的螺旋千斤顶，靠机械化和自动化来提高生产效率和降低工人劳动强度；
(4)走行系统中的滑道充分利用箱梁竖向预应力筋锚固，挂篮空载前移时，靠后勾装置平衡倾覆力矩；
(5)采用主桁架与外模、内模分开行走，分2次行走到位的办法，从而减小后勾装置的受力，不设平衡重；
(6)吊升系统采用吊带及精轧螺纹钢筋，使锚固、装拆方便、调整简单；
(7)对挂篮结构作适当处理可适应各种跨径、不同宽度的多箱或多室箱梁施工。
2 挂篮的构造和特点
围绕总体构思进行结构设计，经研究决定采用主桁全栓接（或销接）的空间菱形挂篮。各部分构造见图5-24。
（1）菱形主桁架：主桁架由三榀桁架和横联组成。每榀5根主要杆件由2片槽钢组焊而成，槽钢的截面由结构分析确定；横联采用角钢连接，以增大整个挂篮的横向刚度，抵抗西北地区可能出现的大风对挂篮的影响。考虑其通用性，主桁杆件和横联均采用A3钢，各杆件间及与横联的连接在工地上全部采用普通螺栓连接。
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（2）走行系统：由钢枕、滑道、上滑板及后勾装置构成。钢枕为槽钢加1块钢板焊接而成，滑道为2根槽钢组焊而成，上滑板为厚钢板，后勾装置由厚钢板竖肋和角钢焊接制成，后勾板的强度由其竖肋来调整。滑道由竖向预应力钢筋锚固在桥面上，后勾装置勾住滑道以平衡挂篮空载走行时的倾覆力矩。
（3）内外模系统：内模分顶模和内侧模，由型钢组焊成模架。内模工作时由滑梁支承在内吊梁上，脱模时松开内吊梁，滑梁落在内吊梁上，即可滑行前移。顶模板为组合钢模板，侧模板还有部分木模组成，以适应梁高的变化。外模由侧模板、底模及拉杆组成，侧模由外吊梁悬挂，模板为型钢和钢板组焊的整体钢模板，在梁体两侧用拉杆拉紧，以抵抗浇注混凝土时产生的水平力；底模由底纵梁、底横梁及模板组成，通过底横梁的前后吊带悬挂在挂篮主桁的前吊点、已浇注梁段和外吊梁上，随主桁一起前移，底纵梁由型钢组焊成桁架，底横梁由工字钢组焊成格构式梁。 主桁架 锚固装置 走行系统 前吊装置 前吊带 φ32 外模及内模系统 吊梁 后吊装置 底纵梁及底模 a 挂篮侧面图 32
主桁架前横梁 拉杆 横联 后勾装置 滑梁及内吊梁 底篮前横梁 b挂篮正面图 图5-24 吴忠黄河公路大桥挂篮示意图 （4）悬吊系统：由螺旋千斤顶、小横梁、吊带及φ32精轧螺纹钢筋组成，用于悬挂模板系统，调整模板的标高。 （5）锚固装置：每个后锚点由6根φ32精轧螺纹钢筋、扁担梁及螺旋千斤顶组成。由于施工中，竖向预应力筋间距较大且难以精确定位，而梁体内外翼缘通过计算可以承受挂篮的后锚力，因此，采用精轧螺纹钢筋直接锚固于梁体内外缘的根部，并通过设置于扁担梁上的千斤顶进行锚固力的转换。
（6）张拉操作平台：悬挂于主桁架上，提供立模、扎筋、灌注混凝土、张拉预应力束及移动挂篮的工作面。
每个挂篮总重63.8t，其中主桁架13.9t，内外模14.4t，底纵梁及底模17.9t，悬吊系统5.6t，走行及锚固系统12.0t。挂篮总重与箱梁块段之比（挂篮工作系数）：63.8/1400.45。
该挂篮结构简单，受力明确，刚度大。挂篮前端及中部作业面开阔，可以从挂篮中部运送混凝土，便于箱梁腹板、底板钢筋安装制作；设有走行滑道和后勾装置，移动方便且安全可靠；外模、底模可一次移动到位，便于整体移动；取消平衡重，利用竖向预应力筋锚固滑道；挂篮所需材料为普通型钢，所有杆件均能在工地加工，加工制作简单，安装方便；挂篮侧模可用于0、1、1号段及合拢段施工；挂篮模板利用螺旋千斤顶调整高度，安全可靠，确保了工程质量、人身及设备安全。
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3 挂篮主桁结构计算 3.1 荷载系数
有关系数依据交通部颁发的公路桥涵设计和施工规范[2],[3]，荷载系数取值如下： 考虑箱梁混凝土浇注时胀模等因素的超载系数：1.05； 浇注混凝土时的动力系数：1.2； 挂篮空载行走时的冲击系数：1.3；
浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：1.5； 3.2 作用于主桁的荷载
梁段荷载：浇注箱梁段的最大重量140t，考虑浇注混凝土时动力因素和挂篮安全方面的重要性，控制设计最大荷载w1.2140168t；
施工机具及人群荷载：2.5KN/㎡
振捣系统产生振捣力：假定传于底模压力为振捣器自重的4倍，根据振捣器的设
计布置计算得15.6t
风荷载：（由当地气象资料提供）910Pa；
混凝土偏载：箱梁两侧腹板浇注最大偏差5m3混凝土，重量为12.5t。 3.3 荷载组合[4]
荷载组合I：梁段荷载+振动力+挂篮自重+施工机具和人群重； 荷载组合II：混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具和人群重；
荷载组合III：混凝土重量+挂篮自重+风载；
荷载组合IV：混凝土重量+挂篮自重+施工机具和人群重；
荷载组合V：挂篮自重+冲击附加荷载（0.3挂篮自重）+风载。
荷载组合I～III用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载组合IV用于刚度计算；荷载组合V用于挂篮行走验算。 3.4 结构分析计算
主桁结构内力与位移计算：挂篮主桁为空间桁架结构，根据上述荷载组合，首先用手算将各部分竖向荷载N1～N6及水平荷载等分配给主桁，然后采用SAP90程序在微机上计算，结构计算模型如图5-25所示。
通过计算，各种组合中杆件最大拉应力为108.2MPa、最大压应力-102.3MPa，均小于所用型钢的容许应力[]=145MPa。挂篮前端的计算挠度为12mm。挂篮空载行走时，考虑横向风载的作用下，前端的最大横向位移仅2mm，说明挂篮纵、横向的刚度均较大，可以很好得满足施工需要，这是此挂篮的重要特点。
主桁稳定分析：主桁杆件采用相应的屈曲长度，分别验算了平面内和平面外的压杆
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整体稳定和局部稳定，均符合要求，则桁架整体稳定也能满足。
由于脱模过程中，吊杆承受的冲击震动最大，可能发生端部断裂，因此在本设计中，吊带及φ32精轧螺纹钢筋吊杆的安全系数不小于4。
N5 N3 N6 N6 N6 N6 N4 N5 N1 N2 图5-25 主桁空间计算模型
4 挂篮试验
挂篮加工完成后，在加工场内进行预拼以验证加工的精度；为保证悬灌施工的安全，试拼后即对每套挂篮进行静载试验；消除非弹性变形，同时，针对挂篮施工时前端挠度主要是由于主桁变形引起的原因，试验时测出力与位移的关系，作为施工时调整底模板的依据。
试验方法是首先对集中受力的重要部件，如钢带和销子进行应力测试，然后选择平整场地试拼。根据设计荷载进行预压，可测得弹性压缩的正确数值，并能将非弹性压缩事先消除。有时非弹性压缩并不能一次全部消除，施工单位预压可分多次加载，该挂篮试验按40%、70%、90%、100%逐级加载至设计荷载。现场采用水箱加载，利用了工地上水源充足这一优势，既节省材料，又容易控制加载的精确性。加载过程中，要检查各杆件焊缝有无开裂情况，同时记录力与位移数据，根据试验结果绘制力与位移关系曲线，实测的力与位移结果与结构计算结果一致，充分说明挂篮设计与加工达到了预期的目的。
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5 结语
实践证明，空间菱形挂篮在吴忠黄河公路大桥上的应用是成功的，是挂篮进一步向轻型化、宽体化发展的一种结构形式，可适用于多箱或多室梁悬臂施工，整体功能性强，它是一种值得推广的挂篮形式。
由于该挂篮为空间结构形式，在分析计算时，应采用空间计算模型来分析，以获得与实际受力相一致的结果。
二、广东虎门大桥辅航道桥弓弦式挂篮的总体设计
1 技术方案比较、论证及设计构思
虎门大桥位于珠江出海口，桥址处经常有台风和雷雨大风，使270m连续刚构悬臂施工工艺的设计成为一项非常关键的任务，而悬臂施工工艺设计的关键在挂篮的设计，挂篮设计的好坏直接影响到施工进度，它是虎门大桥辅航道桥建设中的一项重大技术问题，施工前对挂篮设计技术方案进行了比较论证。
目前国内外挂篮按结构形式可分为：桁架式、三角斜拉式、预应力束斜拉式、型钢式及混合式5种，按行走方式可分为：滑动式和滚动式2种，按平衡方式可分为全压重式、半压重式和自锚式3种。国内外挂篮正向轻型方向发展，挂篮设计主要控制指标为：挂篮的总用钢量与最大块件之比值K1、主桁架用钢量与最大块件重量之比值K2。K1值愈低，表示整个挂篮设计愈合理，K2值愈低，表示挂篮承重构件的受力愈合理，使用材料愈节省。减轻挂篮自重所采用的手段除优化结构形式之外，最重要的措施就是不设平衡重并改善滑移系统，同时改进力的传递系统。斜拉式挂篮能够自行锚固，主梁在施工时不承受混凝土荷载，从而达到减轻自重的效果，但施工不方便，施工周期长。型钢式及混合式挂篮施工方便，施工周期短，但结构自重大，造价偏高，经济效益不好。根据虎门大桥辅航道桥270m连续刚构设计要求，结合虎门大桥所处的地理位置，吸取各种挂篮设计施工的优点，最后选用的挂篮采用桁架结构，分步滚动行走机构，整体模板，能通过精轧螺纹钢筋传力的标高调整系统，结构简便，受力明确，自重轻，结构刚度大，移动灵活，抗风能力强，特别是横向抵抗台风的能力强，节省材料，见图5-26所示。具体设计构思如下。
图5-26
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(1)主桁架采用万能杆件拼装成弓弦式，象动物老鹰。结构形式接近受力图。主桁架横向联系象老鹰的翅膀一样向两边延伸至桥面宽增加挂篮的整体稳定性，并可用来控制整个箱梁的宽度，以适应珠江口风大浪大的自然环境。
(2)采用主桁架与外模、内模分开行走，分2次行走到位的办法，这样可不设平衡重。从而大大减轻挂篮的自重。
(3)吊升系统采用 级精轧螺纹钢筋，使锚固、装拆方便、调整简单。 (4)采用施加预应力，减少桁架变形，做到通过后锚梁调整前端标高。 (5)内外模板均采用5cm厚松木板做成，减少用钢量，减轻挂篮自重。
(6)在1号块使用联体挂篮，使1号块实现无托架施工，减轻施工用钢量，缩短施工工期。
2 结构设计 2.1 设计规范
本轻型弓弦式挂篮结构设计采用以下设计规范和设计手册：
(1) 公路桥涵结构及木结构设计规范(JTJ025-86)；钢结构设计手册(GBJ17-88); (2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85); (3) 钢结构连接节点设计手册。 2.2 主要设计指标及要求
(1)悬臂灌筑混凝土箱梁分段长度：1号～10号为3m;11号～17号为4m;18号～31号为5m。
(2)箱梁高度变化范围14.8～5m，设计中考虑外模、内模在高度方向上可分段。 (3)挂篮冲击系数按1.2设计。 (4) 挂篮偏载系数按1.2设计。 (5) 挂篮安全系数按1.3设计。
(6) 挂篮主桁架最大挠度按20mm设计。 (7) 挂篮底篮最大挠度按25mm设计。
(8) 挂篮按全锚式设计，主桁后锚筋为 级精轧螺纹钢筋，通过后锚设千斤顶使其在
灌筑混凝土过程中具有调整挠度的功能。 (9) 挂篮主桁采用受力状态较好的鹰式结构。 (10) 模板系统具有调节肋板厚度及底板两端高度变化的功能。 (11) 挂篮前移采用分步行走工艺。 2.3 设计荷载
悬臂灌筑混凝土结构最大重量为240.5t;施工挂篮及其他设备重量为88.7t;施工动荷载为45kN;挂篮结构检算荷载为3337kN。 2.4 轻型鹰式挂篮材料用量
见表5-3
表5-3 挂篮材料用量表
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部位 万能杆件/t 钢板 t 2.9 2.93 0.89 0.83 9.31 0.3 7.91 型钢 t 5.43 15.8 6.92 7.6 3.57 48.63 2mm厚钢板/t 3.25 2.56 1.74 7.58 精轧钢筋/t 2.04 1.44 1.44 木材 m3 10.4 8.3 2.1 11.41 P50型钢轨/t 2.04 合计 t 19.06 27.18 14.52 11.22 5.31 88.73 木材t/m3 0.5 0.5 0.5 主桁架 外模 内模 底模 滑道 锚固 合计 10.73 0.06 10.73
3 挂篮结构特点及技术要求
挂篮的基本组成部份有挂篮主桁架、模型系统、吊杆及锚固系统、走行系统。其主要结构特点及要求如下。
3.1 挂篮主桁主桁结构设计形状似弓弦，接近实际受力图，主桁片数为3片，其中2片为承力桁架，中片为利用常备万能杆件使结构稳定构造桁片。主桁结构设计轻巧，挂篮主桁架重量与块件重量之比为0.08，这是此挂篮结构的重要特点。主桁架横向联系利用常备万能杆件联接，外形似老鹰，另外有杆件延伸到桥面两边，增加整个挂篮的横向刚度，抵抗珠江口可能出现的台风和雷雨大风对挂篮的影响。在施工1号段时使用联体挂篮，使1号段实现无托架施工，节省大量周围材料，大大缩短工期。在联体挂篮主桁解体时改变了主桁解体工作量大、时间长的传统方法。主桁采用三点联结，安拆方便简单省时。
3.2 吊杆及锚固系统挂篮前吊杆、后锚杆及底篮后锚点均采用 级32精轧螺纹钢筋，考虑肋板自重荷载较大，底模后部横梁锚因吊杆预应力，可用2台160kN千斤顶简便施加。内外模滑道后锚点预应力，可用手动千斤顶施加，以保证分段处混凝土接碴平顺。
3.3 走行系统主桁及外模走行：在2片主承力桁架下面设置2根43kg/m的钢轨，枕木采用220cm×160cm×500cm短枕木，支承点处为同尺寸的硬杂木。主桁前移利用倒链牵引前移，两边同时缓进，移动时设置后拉防护倒链。另外利用箱梁本身的竖向预应力钢筋作锚固钢筋，用反扣将主桁架下弦梁扣在带滚轴的横梁上，主桁架整个前移过程中均被反扣在竖向预应力钢筋上，以增加主桁前移的防倾能力。内模走行：内模模型上设有滚动轴承，滚动轴承带着内模沿滑道滑出。
3.4 模板系统模板设计考虑箱梁高度变化较大，采用沿高度方向分段式模板，内外模板均采用5cm厚红松木钉2mm钢板。底模纵梁前端挑出几根辅设木板作工作平台。本挂篮结构轻巧，整个挂篮总重量88.7t。最大悬臂灌筑重量240.5t，两者之比为0.37，这是此挂篮的重要特点。
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三、斜拉组合式挂篮的研制
1 前 言
斜拉组合式挂篮是为铁路弯梁桥——南昆线板其二号大桥梁部悬灌施工而研制的一种新型挂篮，它同时也适用其它铁路单线箱型梁的悬灌法施工。
曲线梁在悬灌施工中，除承受轴向负弯矩外，还承受向曲线内侧的扭矩作用，施工荷载越轻对成桥变形的控制越有利，因此设计文件规定每套施工挂篮总重不得超过480kN。弯梁施工挂篮不但与直梁施工一样要能纵向走行，还需进行横向转动，两者的组合移动便为沿桥梁曲线的走行。结合以上特点，对目前铁路桥梁较常用的几种挂篮型式进行了比选，认为桁架式挂篮与三角型组合梁挂篮的自重较大，且需附加平衡重，总重量均已超过设计要求;轻型斜拉式挂篮在施工过程中均不能解除后锚固的约束，难以使挂篮横向转动，所以这几种挂篮对本桥的施工均不太适应，需要专门设计一种不但重量较轻，且转动灵活的挂篮，本挂篮设计方案便由此产生，并经局内审定后定名为斜拉组合式挂篮(见图5-27)。
图5-27 斜拉组合式挂篮示意图
为检验该挂篮的各项使用性能，在制造厂内专门设计建造了混凝土试验台，编写了试验大纲，对挂篮的安装、承重、移动、电测等项目进行了试验，并请来局内外有关专家学者对试验工作进行帮助指导，他们对该挂篮今后的改进措施提出了许多宝贵意见，并一致肯定了它的开发研制工作是成功的。
2 结构型式
挂篮结构自重27t(不含接长短梁和模板)，分为以下组成部分。
(1)斜拉式挂梁系，由工字钢主梁，桁架式立柱，精轧螺纹钢斜拉杆及平、竖向联接等构
成三角形组合结构式悬挂体系，用钢量为8.8t。它是承受梁段重量及施工荷载的主体。
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(2)底模支承系，由前、后下横梁及纵梁等构成，用钢量6.8t。在混凝土施工中承受梁段底模荷载及大部分施工活载，在挂篮移动中承受外侧模系统荷载。
(3)外侧模及上翼缘模支承系，由外侧模桁架，桁架挂梁，升降式牛腿及牛腿支承短梁等构成，用钢量6.7t，主要承受梁段混凝土外侧向压力及上翼缘混凝土重量。
(4)底篮悬挂系，包括前、后上横梁及吊带(杆);升降调节装置;悬挂前、后下横梁的前、后吊带;悬挂后下横梁的后吊杆;悬挂外侧模桁架挂梁的前、后吊杆等，用钢量4.3t。
(5)后锚系，由竖向预应力粗钢筋(梁部结构所需)，工具式接长锚杆，锚杆连接器及锚固压梁等构成。作用为抵抗挂篮向前倾覆，其设置根数是以抗倾覆安全系数大于3.0为依据。
(6)挂篮移动系，由聚四氟乙稀滑板及纵、横向限位装置等组成。用钢量1.6t，限位装置除了在移动挂篮时起作用外，混凝土施工时起到锁定挂篮的作用。
3 主要力学参数及承重试验结果
挂篮结构设计容许承载能力160t，实际施工荷载约96t，分解为：梁段钢筋混凝土重量最大者68t;施工活载20t;模板及内支架共重5t;振动力约3t。厂内试验加载量采用100t，加载方式是利用预埋于试验台底梁上的竖向钢板作为支承，用2台1000kN并附带压力表的油压千斤顶进行反压，以达到加载的目的。加载分五级进行，每级差200kN(加载布置见图5-28)。在结构安装及加载过程中用电阻应变测试方法，对各主要受力构件进行实测
图5-28 挂篮加载布置
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监控，并在前、后下横梁各设置测点以测量出各级荷载下挂篮的下沉量。挂篮空载时对斜拉杆施加不超过材料极限抗拉强度10%(约60kN)的预拉力，以保证挂梁系统的结构紧密性，每根斜拉杆预拉力需均匀，其控制方法是以螺母的计算扭矩为依据进行施拧，并配以电阻应变测试作为校核手段。挂篮各主要构件在加载到1000kN时的设计应力与实测应力的平均值比较列于下表。
加载到1000kN时，前、后下横梁设计弹性下沉量分别为15.8mm与2.3mm，实测下沉量(含非弹性下沉)平均值分别为22.3mm与2.3mm。
表5-4 各主要构件设计应力与实测应力的平均值。 构件名称及受力特性 材质 容许应力(MPa) 斜拉杆轴向抗拉 立柱轴向抗压 主梁弯曲正应力 前吊带轴向抗拉 后吊杆轴向抗拉 1V级 A3 A3 16Mn 1V级 382 152 155 230 382 设计应力(MPa) 150 80 80 119 219 实测应力(MPa) 125 73 52 133 119
4 挂篮移动试验
挂篮的前行运动分为挂梁的前移及上横梁前移两个步骤。当挂梁前移时，上横梁后移至已灌的混凝土上，此时挂梁前进中的抗滑力为挂梁下弦主梁与上、下滑板之间产生的摩阻力之和。由于本次试验之试验台长度所限，挂篮在移动试验中需附加12.5t平衡重，而在实际施工时可将之省去(见后述)。上滑板摩阻正压力为前、后上横梁及其以下的悬挂重量之和，为17.8t(实际施工中还需加上外模板重量)，下滑板摩阻压力为挂篮整体自重与平衡重之和，为391kN。若选取摩阻系数u=0.1(经验值)，则挂梁前行摩阻力共计57kN，以此为依据并附加安全系数，在试验台主梁上预埋钢筋拉环作为倒链支点，采用2台5t倒链将挂梁向前拖拉。
挂篮的转动是以限位器锁定转点，并用限位器螺杆顶推主梁后端移动，这样就达到了绕转点旋转的目的。由于转点设于混凝土梁端较困难，一般设于已灌梁段上距端面有一定距离，当按设计角度转动后仍偏离中线一定距离，还需用主梁前、后端限位器平行顶推挂篮移动到设计位置。本次试验是以4m梁段设计参数作为试验转动的依据，即：设转点距混凝土梁端0.5m，转角03333，平移4mm，试验结果达到预期目的。
当挂梁前移就位及整套挂篮转动就位后，用锚固系统将挂梁主梁后端锚固好，便可进行上横梁的前移操作。在挂梁前移时，是用混凝土梁上预埋件将上横梁固定，让上横梁与挂梁之间可作相对滑动，这种运动方式也是本挂篮的特点之一，它的意义在于挂梁在整个移动过程中，整个挂篮结构重心始终处于已灌梁段上的安全位置，这样就达到了不加平衡重的目的。上横梁的前移，是以前上横梁后侧的限位装置为支点，用2台小型千斤顶对前上横梁进行顶推，从而带动后上横梁及所有下部分结构同时向前移动，就位
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后用限位装置将上横梁锁定。
5 结束语
该挂篮在厂内的试验工作虽已告一段落，但试验条件与实际施工条件存在不少差异，今后还需进一步探索与总结实际施工中的具体操作工艺，以不断提高本桥的悬灌施工水平，并为以后类似桥梁的悬灌施工积累经验。
参 考 文 献
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