市政桥梁工程施工中挂篮技术的精细化应用

1、工程案例

1.1 工程概述

某市环城路跨铁路立交桥为城市主干道关键节点工程，主桥采用 60+100+60m 预应力混凝土连续梁结构，需跨越既有铁路干线，每日通行列车68 列，施工期间需保证铁路运营安全，梁体线形误差控制在±5mm 内。该桥共分22 个悬臂节段，两侧各 11 个，最大节段长度4m，混凝土方量 32m³ ，采用菱形挂篮悬臂浇筑施工。

1.2 工程难点与挂篮选型

该桥施工面临三大挑战：①铁路限界要求严格，挂篮悬臂宽度需控制在12m 内。②既有线施工安全风险高，挂篮抗倾覆系数需≥2.5。 ③ 工期紧张，标准节段施工周期需压缩至6 天。经方案比选，最终采用轻量化菱形挂篮，其核心参数如下：

2、挂篮技术精细化应用要点

2.1 挂篮设计阶段的精细化计算

（1）荷载组合与承载力验算。规范要求挂篮设计需考虑永久荷载和可变荷载以及基本组合和撞击荷载。基本组合公式：

P 2P (1)

P 可:可变荷载（kN)=施工人员+设备+风荷载，取 1.5kN/

案例计算，以10#节段混凝土32m³为例：

P _*=32X26 （混凝土容重） +145=832+145=977k

P _n=20 （人员） +50 （设备） + 12X9.8X1.5（风荷载）≈70＋176.4 = 246.4kN；

P ＝1.2X977＋1.4X2 46.4=1172.4+344.96= 517.36kN 。

挂篮实际设计承载力 3800kN＞1517.36kN，安全储备系数2.5，满足要求。

（2）挂篮变形与预拱度设置。挂篮在荷载作用下的弹性变形通过预拱度抵消，计算公式： (2)

式(2)中,f:挂篮自重线荷载 (kN/m) ）=145/9.8≈14.8kN/m；

P:节段集中荷载（kN)=83

L:主桁跨度 (m)=9.8m ；

E:钢材弹性模量（MPa)=2.1X105；

I：主桁截面惯性矩 (m⁴)=0.078m⁴

案例计算：

自重引起的变形

节段荷载引起的变形：

，施工中预设 45mm 预拱度，含2mm 非弹性变形。

（3）抗倾覆与锚固系统验算。

抗倾覆安全系数计算公式：

式(3)中,G:挂篮自重（kN)=145；

L1:自重合力臂（m）=2.5；

F：锚固力（kN）=600（4 组锚杆，每组 150kN）；

L2：锚固力臂（m）=4.2；P：节段荷载（kN） =832 ；

L3 ：荷载力臂（m） =1.8, 。

案例计算：

初始计算不满足 ⩾2.5 的要求，通过增加2 组锚杆，锚固力增至900kN，最终 K≈2.6 ，符合规范[2]。

2.2 挂篮拼装的精度控制体系

挂篮拼装是确保后续施工精度的基础，严格控制以下指标（表 1），并采取针对性措施：

表1：挂篮拼装关键指标控制标准

创新措施表现为采用“地面预拼+ 成主 段预拼，精度达标后编号出厂。拼装过程中布设6 个监测点，主桁两端、中部及挂篮前端，实时传输数据至监控平台，偏差超 3mm 自动预警。

2.3 悬臂浇筑过程的精细化管理

（1）混凝土施工控制。配合比优化期间，采用粉煤灰和矿粉，减少水泥用量至 320kg/m³ ，初凝时间控制在8-10h，实测8.5h。浇筑期间，分 3 层浇筑，底层 1.5m 、中层 1.5m 、顶层1.0m，每层浇筑时间 ⩽2h ，采用插入式振捣器，振捣半径30cm，振捣间距≤50cm。制定温控措施，预埋6 个测温点，分别是表层、中层、底层，温差超25℃时启动冷却水管，流量2L/min。

（ 2 ） 预 应 力 张 拉 控 制 。 张 拉 参 数 采 用 1860MPa 钢 绞 线 ， 张 拉 控 制 应 力σ_con=0.75X1860=1395MPa ，对应张拉力 265kN/束，每束 12 根。误差控制期间，张拉力允许偏差±1% ，伸长量允许偏差 ±6% 。采用“对称同步张拉法”，先腹板后顶板，左右对称束张拉时差≤5min。

计算公式：理论伸长量

（4）

式（4）中，L：钢束长度（m）=28m；Eg：钢绞线弹性模量（MPa）=1.95X105；

K：孔道偏差系数=0.0015； μ ：摩擦系数=0.25； θ ：曲线角度（rad） =0.15^[3]

2.4 挂篮行走与线形监控

（1）同步行走控制。采用 PLC 液压同步控制系统，4 个油缸同步驱动，位移传感器采样频率 10Hz。控制指标行走速度 0.5m/min，两侧行程差≤3mm，行走前检查轨道润滑，涂硅脂、锚固解除，油压降至 0，行走中每5m 停顿检查一次。

（2）线形监控体系。每节段施工前挂篮定位后、浇筑后、张拉后各测1 次，环境温度变化超 5℃时加测。监测点布置为每个节段设5 个监测点，前端2 个、1/4 处1 个、1/2 处1 个、后端1 个,采用最小二乘法拟合线形曲线，预测下一节段变形量，提前调整预拱度。

2.5 安全防护的精细化措施

挂篮四周设1.2m 高防护栏，立杆间距1.2m，底部满铺5mm 厚花纹钢板，防滑系数 ⩾0.6 ，外侧挂密目安全网，网目密度 2000 目/100cm²。铁路侧挂篮设置2m 宽防护棚，采用5mm 厚钢板+缓冲层，距铁路接触网安全距离≥2m。配备2 套应急爬梯，承载力3k,每月开展1 次挂篮倾覆应急演练，响应时间≤8min。

3、结语：

综上所述，挂篮技术的精细化应用是增强市政桥梁悬臂施工质量的关键所在。要点在于将各个方面相互结合到一起，发挥出良好的功能，提高工程经济效益。

参考文献：

[1]李华.陈刚.基于精细化理念的 [J].桥梁建设.2024.51(3): 78-83.

[2]赵强.孙悦.大跨度市政桥梁 [J].安全与环境工程.2024.27(2): 148-153.