轻型螺形挂篮大跨度悬浇施工工法

1、轻型螺形挂篮大跨度悬浇施工工法背景01020304目录原理技术及创新点与现有技术对比工法应用及效益CONTENTS工法技术背景01项目技术背景成果技术原理成果主要用途促进行业进步项目技术背景挂篮作为大跨度连续悬浇梁桥施工设备，怎样做到施工安全、方便、快捷、经济、且通用性强力学性能突出，是现代挂篮设计考虑的关键要点。预应力混凝土连续梁桥浇筑梁段的宽度、长度、重量，因桥梁跨度、梁体设计等诸多原因会发生变化，而不论梁体发生何种变化，用于悬浇梁体施工的挂篮结构上也相应需要变更。人们期望挂篮能够适应大部分常规梁型的变化，满足悬浇施工的需要，无需改造甚至重新制造，实现挂篮的多次重复利用。常规挂篮的使用现状

2、施工不便安全隐患经济指标低通用性差常规挂篮设计思路一般沿用以往的结构和连接形式，无法高效率的进行挂篮安装和行走。部分挂篮在设计过程中并未规范化的对待挂篮重要节点，施工必须的安全防护措施缺乏。挂篮设计未能切实的做到量身定制，没有考虑制造工艺难度，至使挂篮的经济指标偏低。挂篮的通用性差，没有考虑其后续利用，标准化程度低，造成资源的不合理浪费。常规挂篮在连续梁施工过程中，完全针对不同梁型进行针对性设计，无论是从顺桥向和横桥向的结构尺寸，还是挂篮所承受的荷载来说，在特定的箱梁施工完毕后，挂篮作为临时施工设备往往只能报废处理，资源严重浪费，或者经过改造后用于下一种梁型，通用性差；因此，能否将挂篮结构部件

3、的连接方式进行优化设计，实现其在顺桥向和横桥向上的高度适应性；并将挂篮的主要承载结构进行优化设计，以具备较强的力学性能，是挂篮标准化设计需要考虑的两个重点。优化思路设计基础数据收集整理基础数据调查研究了国内外近百座各种跨度等级的预应力混凝土桥，统计其梁型数据，最终得出一套通用性设计基础数据。横向连接纵向适应结构承载挂篮横向连接结构优化主横梁均为格构式横梁，配合独立连接机构，连接点均可自由调节，通过调整横联销轴设置在连接销孔群内的位置，可调整两个或多个螺形桁架之间间距，以此适用于不同宽度的桥面布置需求。顺桥向结构布置前吊点与前支点预留施工空间达到5.5米，可满足最大5米节段的悬浇粱体施工；可涵盖

4、目前所有预应力混凝土桥的悬浇需要。挂篮载荷等级划分荷载等级节段重t160最大节段长m 悬浇主跨备注常用主桁承载力优化针对挂篮的主桁架系统通过拓扑优化理论，利用评价函数计算得到一个内接于费波纳茨螺线的一种新型结构形式的挂篮。该挂篮结构形式一方面降低初始安装距离，以适应较短0#块施工，另一方面优化后的单榀螺形主桁架悬浇承载力达到320吨，可覆盖所有梁型节段施工载荷需要。轻载中载3.5444.53.554100150200250200常用重载260常用特重载320不常用原理技术及创新点02成果结构组成设计理论综述关键技术要点改革创新项点挂篮设计演化第一代 抽屉挂篮第二代 弓弦挂篮第三代 变幅挂篮第四

5、代 螺线挂篮螺形主桁架拓扑优化设计ba螺线N6aba+b=N46a4b螺线挂篮N5N7PN37N2中支点3锚固点aN10拓扑优化数学模型min f (x)s.t. gi (x) 0,i 1,., pgi (x) 0,i p 1,., mxL x xU螺形主桁架拓扑优化设计悬浇节段重320t时挂篮自重荷载系数为0.25，材料利用率较高。螺线挂篮自重79.14t。通用性较强，零号块长818m，悬浇跨径100270m，节段荷载160320t的公路、铁路桥梁均可使用，完全可以满足80%常规悬臂现浇桥梁施工。螺形挂篮结构组成主桁系统锚固系统行走系统平台栏杆悬吊系统底篮系统粱体适应性设计针对不同方向的变化

6、，主横梁均为格构式横梁，配合单独悬吊点结构以及单独锚固点结构，吊点和锚点位置均可自由调节，以适用于不同梁型在桥面宽度方向上的变化需求；通过调整横联销轴设置在连接销孔群内的位置，可调整两个或多个螺形桁架之间的间距，以适用于不同宽度的桥面布置；前吊点与前支点预留施工空间达到5.5米，可满足最大5米节段的悬浇粱体施工；实现了挂篮在顺桥向及横桥向上的高度适应性。挂篮行走方式优化设计改进轨道与粱体预埋筋之间的锚固连接方式，同时优化行走小车的结构形式，在挂篮行走过程中避免了轨道锚梁的不断拆卸和倒换，使得挂篮可一次性通过轨道锚固，行走时间由2个小时行走就位，降低至不到1个小时；前支点行走滑靴下放设置滑轮，在

7、轨道移动时由拖拽，改进为滑移；摩擦力大大降低，移动过程仅需操作人员手动即可一次性滑移就位，避免了油缸多次往复抽拉。行走方式的优化大大提高了施工效率，降低了施工成本。螺形主桁架衍生设计与现有技术的对比03承载力行走方式结构通用性结构衍生作用同类型产品参数对比对比项目三角挂篮菱形挂篮 弓形挂篮标准化螺形挂篮经济系数0.320.30.40.254施工操作空间小大大大395512051201000承载能力行走时长弱4小时差较强3小时中较强4小时良强1小时优结构通用性安装难易程度较复杂较简单简单较简单结构衍生无无可兼0#块可兼顾桥面吊支架0#块安装空间要求高要求较高 要求较高要求低工法应用及效益04第三

8、方评价市场推广市场容量市场前景工法应用螺形挂篮目前已运用于 特大桥项目上，已于2018年10月 合拢完成所有挂篮浇筑工作。本桥除0#块以外有13个悬浇段需要挂篮施工，项目部原计划挂篮施工周期为8个月，合拢时间为2018年底，实际施工周期为6个月。工程效果表明，相较于传统菱形挂篮，该工程采用的轻型螺形挂篮自重减轻了30%左右，同时可满足多种跨径和宽度的桥梁悬浇施工的需要，降低了桥梁设计及施工的成本。综合测算，该挂篮技术具有结构稳定、受力明确、通用性强和可重复利用等特点，材料利用率高，可节约成本10%左右，表现出良好的经济、社会和环保效益。工法应用工法：轻型螺形挂篮大跨度悬浇施工工法专利：1. 实

9、用新型专利一种螺形挂篮（ZL.ZL201820872215.6）2. 发明专利轻型挂篮的施工方法（202010170085.3）（实质审查阶段）3. 实用新型专利轻型挂篮反力预压装置（202020301978.2）4. 实用新型专利轻型挂篮安全防护平台（202020305804.3）论文：基于拓扑优化的通用型螺线挂篮设计主要创新点1. 本工法基于拓扑优化理论，对挂篮受力主桁架进行总体拓扑优化得到了内接于螺线的结构形态，提出了由承重系统、悬吊系统、锚固系统、行走系统和模板系统等组成的轻型螺形挂篮体系，具体包括螺形主桁架组件、前悬吊组件、后锚固组件、行走组件、底篮组件、模板组件以及走道平台组件等。2. 本工法中自主研制的轻型螺形挂篮结构自重荷载系数在0.25左右，通过数值计算分析不同荷载作用下关键构件的受力-变形关系、节点荷载系数等特性，表明在施工荷载作用下结构整体及主桁杆件局部均不会发生失稳破坏，螺线挂篮结构稳定性能满足要求。3. 本工法通过螺形桁架、单独悬吊点结构以及