大跨度桥梁挂篮施工线性变形分析

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摘要：在桥梁施工过程中，悬臂施工是其中一种重要的工艺。本文通过对桥梁挂篮施工技术的分析，结合工程实践，提出了桥梁工程中挂篮施工的线性变形控制方法。

关键词：桥梁工程；挂篮施工；控制方法

1研究背景及意义

近年来，由于社会发展和科学技术的提升，大跨度桥梁工程已经成为了一种普遍需求，采用挂篮施工克服了地形等自然条件对施工的限制，但对桥梁强度和线性结构，施工方式和浇筑手段，都提出了更高的要求。大跨度桥梁工程中，挂篮更加复杂，需要考虑实际工况和各部位受力载荷。故研究挂篮施工相关控制方法，能够宏观安排施工方案，合理提高工程安全系数。

2挂篮种类及结构介绍

根据受力结构不同，可以将施工挂篮分为斜拉式、桁架式、型钢式、混合式。桁架式挂篮一般由桁架系统、悬吊系统、模板系统、锚固系统、滑道系统等部分组成。桁架是挂篮的载荷受力结构，不同吊篮桁架结构不同，有平行式、三角式、弓弦式、菱形等。平行桁架一般需要外加平衡块进行受力补偿，由于可采用贝雷梁进行桁架制作，所以可选性多，制作简单，成本较低。但由于挂篮自重大，所以对梁的承载要求高，外部载荷受限，导致施工效率较低。三角桁架的受力主桁架为三角形组合梁，纵梁是压弯件，当纵梁太长时，水平分力太大，可能会造成结构失稳，所以也会有载重限制，通常来说纵梁应小于4m。菱形挂篮的受力桁架为菱形结构，由于菱形桁架结构节点受力，梁之间的受力为拉力和压力，没有压弯件，所以承载能力较强。悬吊系统由吊杆、外导梁等部件组成，起到对侧模的支撑作用。同时外导梁与梁体悬挂相连，可以对体系进行高度和位置调整。模板系统包括内模、底模和侧模。内模通常采用木模，底模和侧模为钢制，模板面采用竹胶板等材料，有利于浇筑质量，且降低了施工成本。锚固系统由固定梁和吊带组成，在施工过程中由于模板移动或者浇筑时，挂篮受力将不平衡，所以需要锚固系统进行平衡。滑道系统用于支撑和移动挂篮，应当在每一主桁架施加一个滑道，便于挂篮移动。由于桥体结构、自然条件限制、设计人员习惯等，对于挂篮的选择也各不相同。一般来说，挂篮的选择依照以下几点：（1）挂篮及桥梁施工系统要以刚度要求为前提，保证挂篮稳定性，防止浇筑时受力不平衡导致倾覆，以保证施工安全。（2）应尽量减轻挂篮的自重，减小挂篮的变形，应力等，同时尽量使用简单的桁架结构，以提升挂篮质量，缩短挂篮的制作时间，减小施工成本。（3）应设计灵活方便的行走和锚固系统，以增强挂篮系统灵活性。

3挂篮工程实例

某桥梁工程施工背景如下：水面宽约1km，深约20m，要求桥梁长度约1470m，宽度约28m，其中左右两幅单幅宽约12.7m，两幅间隔约3m。主梁采用单箱室，主墩为薄壁墩，采用钻孔桩灌注承台。桥梁工程施工立面图和断面图分别如图1、图2所示。

4挂篮施工控制方法

4.1挠度控制实验。施工中采用线性变形控制方法，即通过建模仿真，受力分析等试验手段和计算手段，严格控制梁的挠度，当测量结果与预设情况有较大偏差时，通过进行误差分析及时发现解决问题。利用相关仿真软件对桥梁建模仿真，并进行受力分析。在施工过程中，桥梁的结构载荷，模型约束条件会发生变化，所以可通过分析前一阶段施工状况，对下一阶段施工要求进行一定的控制。首先在主梁设置水准处，当达到控制需求时，将开展控制工作，主要考虑施工情况、混凝土状况等，还要进行梁的立模标高，这将是梁体线性分析，结构应力分析的基础。为了消除梁体竖向变形对测量的影响，过程中通常需要预设预拱度，并考虑其他线性控制因素，以便于将测量结果和理论对比，分析施工可靠性。此外，测量挠度需要实时进行，以提高测量结果可靠性。此外，为检验挂篮载荷是否符合标准，并测量挂篮挠度值，提高浇筑过程的安全性，控制过程需要进行挂篮加载试验。本桥梁施工过程中施加了拉杆，用于消除混凝土不能完全贴合挂篮表面的影响，但实际计算中忽略了拉杆，这会造成计算结果与实际情况存在一定差别。实验主要过程如下，首先选取两个对称观测面，布置一定数量观测点，然后施加负载，并按照一定速率加载，最大载荷为130%自重加施工载荷。在原始位置进行过标定后，加载后挂篮偏移量可以通过实验测量数据计算得出。挂篮的挠度主要由钢结构弹性形变造成，在施工前预设预拱度，便可计算出挂篮挠度。本工程中挂篮计算模型和挠度数据分别如图3、表1所示。除以上挠度测量控制试验外，还可进行桥墩顶部沉降测量和结构预拱度测量。桥墩顶部沉降测量需要在桥梁同侧和桥墩中心设置测量点，可以测量得到桥梁顶部标高与沉降误差。结构预拱度测量目的是掌握施工过程中桥梁位置变化，需要将控制桥梁底部标高，在桥梁梁体底部、腹板、桥面分别设置测量点。待混凝土浇筑后，应测量梁体底部标高和顶部预埋钢筋的高度差，即通过顶部标高反映底部标高。4.2挠度控制分析。根据不同工程要求，设置相关控制标准。例如桥梁施工过程中有明显物理缝隙，或挂篮位置与预设位置有偏差，便需要提高测量精度，完善挠度变形控制。同时，需要提高常规测量精度和可靠性，比如进行实时测量，避免在恶劣天气测量，统一测量制度等方法，都可提高测量精度，提高工程可靠性。控制过程中需注意以下几点：（1）在施工以前统一控制标准，以保证测量精度和可靠性。同时，线性测量点应设置在桥梁主墩0#的中心，并且定期进行核查。（2）测量要实时进行，从而掌握桥梁实时动态变化，为控制过程和实时调整施工阶段计划。（3）绑扎钢筋会造成标高模板变化，所以混凝土浇筑后，需要进行复核，以保证浇筑模板精确性。

5结语

本桥梁施工工程中应用了相关建模仿真软件，对桥梁结构进行了受力分析，计算得出了桥梁挠度，通过阶段性线性控制分析，对下一阶段挂篮施工标准进行了动态的校核与调整，从而保证了桥梁整体施工的规范型和可靠性。从以上分析和讨论中可以看出，在阶段性施工过程中开展及时的控制过程，不仅可以纠正和调整前一阶段施工误差，还可对整个施工工程起到保障作用，同时提供了详细的实验数据和理论分析，为设计者增加了经验。在进行桥梁挂篮施工时，保证桥梁实际施工结构与设计结构一致，受力载荷与挠度变化一致，是桥梁施工规范和使用安全的关键所在。施工过程中挂篮会发生形变，所以需进行载荷试验；同时，通过线性控制，分析桥梁受力状况，设置测试点，进行立模标高，设计预拱度，对于合理制定施工流程、完善施工步骤、确保施工质量具有重要意义。

参考文献

[1]牛武朝.大跨度桥梁挂篮施工线性变形控制技术[J].华东公路，2019（4）：27-29.

[2]李美莲.某桥梁悬臂挂篮施工控制技术研究[J].中外建筑，2018（9）：261-262.

作者:潘建平 单位:江苏金堰交通工程有限公司