新型内锚式挂篮轨道设计与应用

新型内锚式挂篮轨道设计与应用

李俊，宗鑫，闫松涛，吕永伟，于万昌

(中国建筑第八工程局有限公司，上海 200135)

【摘要】：传统挂篮行走过程中，挂篮滑轮与轨道锚固相互碰撞，需频繁拆装挂篮锚固已保证挂篮顺利行走。为解决挂篮行走与轨道锚固相互碰撞频繁拆装的工艺难题，总结传统挂篮轨道技术的局限性，研发内锚固定式挂篮行走轨道，将挂篮轨道锚固由轨道顶转移至轨道内部，进一步提升挂篮行走自动化水平，为后续类似工程提供经验借鉴。

【关键词】桥梁施工；悬臂现浇；挂篮滑轮；行走轨道；内锚式；自动化；

0 引言

目前，预应力混凝土连续梁桥施工技术日渐成熟，其主要的施工方法有：支架现浇法、移动模架法、悬臂浇筑法、悬臂拼装法、大型浮吊施工、顶推法以及转体施工法等。悬臂浇筑和悬臂拼装两种施工方法在我国应用广泛，其中悬臂浇筑法也叫挂篮施工法，是我国公路大跨径桥梁的重要施工方式之一。挂篮法悬臂现浇施工过程中，挂篮前移时挂篮滑轮与行走轨道锚固相互碰撞频繁拆卸的问题一直未能有效解决。基于此，本文提出一种内锚固定式新型挂篮轨道，将轨道锚固由轨道顶转移至轨道内部，实现挂篮无碰撞自动化行走，对类似工程具有良好的借鉴意义。

1 挂篮法悬臂现浇工艺简介

1.1 主要施工顺序

悬臂现浇单个T构从0#段开始，对称拼装好挂篮后即可进行悬浇施工，主要施工顺序如下：

（1）第一次调整底模、侧模标高，锁定底侧模前后吊杆，检查其连接牢固程度。

（2）分片吊装绑扎底腹板钢筋并安放预应力管道，严格规范钢筋绑扎，控制预应力管道线形。

（3）吊装内模就位，安装腹板内模及对拉杆。

（4）安装顶板钢筋及预应力管道、预应力束。

（5）安装端头板并与内外模连接。

（6）精确调整底模、侧模、内模标高，锁定所有精轧螺纹钢。

（7）一次浇筑悬臂段混凝土。

（8）养护、拆端头模，松脱内模、侧模吊杆。

（9）预应力张拉、压浆。

（10）挂篮走行，开始下一节段施工。

1.2 重点过程控制

（1）挂篮安装

在0#段混凝土张拉压浆完成后即开始进行挂篮拼装，拼装过程要严格按照既定顺序逐一拼装。已吊装就位挂篮组件，尤其是大吨位构件应采取可靠的临时固定措施（如主桁架手拉葫芦固定、横梁焊接固定等），确保安装过程安全。

（2）悬臂段钢筋、波纹管安装

每个梁段悬浇时，与前段混凝土结合面应凿毛并清理干净，纵向非预应力筋采用搭接。接头处波纹管施工注意保护，保证伸入前段梁内不小于50cm并采用胶带包裹严密，防止进入水泥浆。

（3）混凝土浇筑

梁段混凝土浇筑应自悬臂端向已浇筑段斜向分层浇筑振捣，先浇筑倒角及底板，再浇筑腹板和顶板混凝土，两侧及每侧左右对称浇筑。使用插入振动棒时，不得碰损制孔管道及钢筋骨架。应控制两端混凝土浇筑不平衡重不超过10吨，现场以控制在3m3混凝土之内为准。

模板应根据混凝土强度进行合理拆除，内侧模板应在混凝土强度达到2.5MPa后，顶面模板应在混凝土抗拉强度达到设计强度的75%以上时，方可拆除，外模板应在梁体建立预应力后方可拆除。

（4）挂篮行走

在每一梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后，挂篮将移至下一梁段位置进行施工，直到悬臂浇筑梁段施工完毕。挂篮前移采用液压千斤顶牵引或顶推前移，行走时，逐步解除轨道前端锚固装置，安装轨道后端锚固装置，千斤顶顶升带动挂篮行走，达到最大行程后千斤顶回油，重新归位拖拉装置，继续进行挂篮行走，重复此步骤直至挂篮行走到位。挂篮行走过程中注意观察，防止挂篮与梁体发生碰撞。

2 挂篮施工存在的问题

常规挂篮轨道在桥面设置，通常会在轨道下部铺设垫梁，调整好标高后铺设轨道，并采用反压梁固定轨道，反压梁利用梁体竖向JL32精轧螺纹钢把轨道压紧，其上采用双螺母锚固，将轨道装置与现浇梁体锚固为整体（图1）。现场实施过程中，因锚固装置处于轨道顶面，挂篮前进过程中，反压梁会与挂篮滑轮冲突，整个前移过程需配置3-4人专职负责轨道压梁锚固的拆除与恢复，且锚固拆除必须随挂篮逐步前移而顺序拆除（同一节轨道标准节必须保证不少于2道锚固），严重制约挂篮行走速度，延长工序时间，整体施工繁琐，施工效率低。

图1轨道压梁与挂篮滑轮相对位置关系

3 挂篮行走轨道优化设计

3.1 轨道优化设计思路

为解决挂篮前移过程中轨道压梁与滑轮相互碰撞的问题，设计一种挂篮内锚式走行轨道，轨道内部增设支撑角钢、支撑槽钢及对应加强钢板形成内部压梁支撑平台，将轨道反压梁由轨道顶转移至轨道内部，实现挂篮无碰撞行走。

3.2 轨道结构优化设计

挂篮轨道采用2I28工字钢形式（注释2），轨道每节长2m，轨道之间通过螺栓连接；两道平行轨道工字钢底部对应焊接支撑角钢（注释3），支撑角钢顶部焊接加强板（注释4），加强板同时与轨道工字钢腹板双面满焊；加强板上方竖向锚固筋（注释9）两侧对称设置支撑槽钢（注释5），槽钢顶部焊接顶部加强板（注释6），以提供反压梁支撑平台；轨道压梁（注释7）采用双12#槽钢焊接而成，长度比轨道两工字钢腹板间净距小1cm；沿轨道工字钢挂篮行进方向间隔0.5m设置横向连接板（注释10），连接板高度为轨道工字钢高度0.75倍，以工字钢底腹板转角处为基准面开始向上焊接，以保证两侧轨道工字钢的横向连接。详见下图（2，3），图中注释：1：挂篮滑轮2：挂篮轨道3：支撑角钢4：角钢顶部加强板5：支撑槽钢6：支撑槽钢顶部加强板7：轨道压梁8：紧固螺母 9：锚固筋10：横向连接板。

图2  挂篮内锚式走行轨道断面图

图3  挂篮内锚式走行轨道细部结构图

3.3 轨道结构优化核心内容

1）在常规挂篮行走轨道内部增设角钢加强板，与工字钢下翼板及腹板单面焊接，与轨道连接板间隔长度一致，通长设置，在两个工字钢之间形成加强的轨道压梁平台；

2）轨道压梁采用双12#槽钢焊接而成，长度比轨道两工字钢腹板间净距小1cm，压梁顶部焊接1cm加强钢板；

3）轨道通过精轧螺纹钢接长后，穿过轨道之间的空隙，放置轨道压梁，与工字钢轨道贴合紧密，压梁上部加钢垫板后用螺母拧紧固定。

4内锚式走行轨道的实施应用

4.1 载体项目概况

某跨河大桥主桥设计为35+2×60+35m四跨三向预应力变截面连续箱梁，单箱单室断面，采用挂篮法悬臂浇筑施工。箱梁顶板宽12.50m，底板宽7.50m，翼缘悬臂宽2.5m，主梁根部粱高3.7m，跨中梁高2.0m，按1.8次方抛物线变化；顶板厚0.3m，底板厚度由跨中0.3m按1.8次抛物线变化到根部的0.7m。腹板在跨中段为0.5m，根部0.7m。单个悬臂浇筑区段共分为8个梁段，其中8号梁段为合龙段（图4）。

图4  跨河大桥悬臂单T构区段划分

4.2 过程实施应用

1）安装时，先将下垫梁铺设在挂篮轨道下方，调整高程，铺设轨道，调整好间距后，用连接器接长锚固筋，锚固筋接长后略高于轨道顶端，在轨道内侧焊接支撑角钢及其顶部加强钢板，其上放置支撑槽钢及顶部加强钢板形成轨道压梁支撑平台，轨道压梁放置在支撑平台上，调整稳固后用螺母压紧轨道。

2）轨道搭设完毕后，逐步放松挂篮后锚，将反扣轮组扣在走型轨道上，安装牵引装置，即可完成挂篮走行，有效规避常规反压梁与挂篮滑轮相互碰撞。

4.3 轨道加工及安装控制要点

1）支撑角钢与对应加强钢板应与轨道两侧工字钢焊接牢固形成受力整体；

2）角钢+槽钢+加强钢板整体高度及横向连接板高度均为轨道工字钢高度0.75倍；

3）锚固筋接长高度满足双螺母紧固即可，不宜设置过高，避免影响滑轮行走。

5 结语

在挂篮悬臂现浇施工过程中，挂篮行走轨道一般采用反压梁固定，常规轨道反压装置在轨道上部，挂篮前进过程中，反压梁会与挂篮滑轮冲突，施工过程中需要工人不断地拆卸与恢复轨道反压梁，施工繁琐。优化设计的内锚固定式挂篮行走轨道，将轨道锚固装置由轨道顶部转移至轨道内部，规避滑轮与反压梁相互碰撞，有效解决反压梁与挂篮行走滑轮冲突情况，避免人工反复拆卸与恢复轨道反压梁，提升挂篮行走过程的自动化程度。整体结构简单，安装方便，为后续类似工程提供了良好的经验参考。

参考文献：

［1］孙晗．菱形挂篮新型轨道设计与结构优化分析．华东交通大学. 2022(03)

［2］温利强，申铁军，高鹏. 桥梁悬臂段挂篮研究及行走速度影响因素分析[J].山西建筑. 2022,48(09)

［3］李建凯. 菱形挂篮在箱梁悬臂现浇施工中的应用[J].交通世界. 2022(19)

［4］王磊，铁路桥梁悬臂浇筑挂篮新型行走装置的设计与应用[J]，建筑机械. 2018(10)

［5］许书萍. 大吨位牵索挂篮主桁架纵向滑移竖向提升施工技术探讨[J].安徽建筑. 2022,29(01)

［6］张会昌，李友清.中央索面超宽箱梁多主桁挂篮行走系统研究[J].建筑机械. 2021(11)

作者简介：

李俊，男，民族汉，1994年生，河北衡水人，学士学位，中级工程师，从事公路工程的施工管理与技术研究工作