浅谈铁路桥梁工程中的挂篮施工技术
摘要：挂篮施工是悬臂浇筑法施工中的一种主要施工方法，它不需要架设支架，不使用大型吊机。与其他方法相比，具有结构轻、拼制简单方便和无压重等优点，广泛应用于铁路桥梁施工中。本文首先对挂篮施工技术进行了概述，然后对其应用前提及技术优点进行了说明，最后分别从挂篮设备要求、设计要点、制作安装、检测及拆除几方面详细论述了铁路桥梁工程中挂篮施工技术的要点。
关键词：铁路桥梁,挂篮,荷载,混凝土,安全
一、挂篮技术概述
悬臂施工中通常使用的机械设备是挂篮，按照结构形式的不同挂篮可以分为四种形式：即桁架式、斜拉式、型钢式及混合式。一般挂篮主要是由承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台等五个部分共同构成。作为挂篮的主要受力构件，承重结构要承担所有施工设备及浇筑节段的全部重量，然后通过支点及锚固装置在将荷载转移到已经完成施工的梁上。挂篮的行走系统通常采用轨道或四氟乙烯滑板，而牵引动力大多采用电力卷扬机。另外为了保证在浇筑混凝土时挂篮可以保持稳定性，往往会在挂篮的尾部附近设置后铺同，可以通过在梁肋内预埋竖向的预应力筋来实现，如果后锚的能力不足以维持稳定性时，则可以在尾部采用压重等设施。通过所用的挂篮的主要功能是对模板进行支撑，并承受新浇筑的混凝土的重量，为工作平台提供张拉，灌浆的场地等。因此不仅要确保挂篮具有足够的强度，而且还要求其具有足够的刚度及稳定性，其次挂篮自身的重量也不能太重，这是为了保持灵活移动的要求。
二、铁路桥梁工程中的挂篮施工技术的应用前提条件及技术优点
(一)应用前提条件
挂篮施工不是在任何情况下都通用的铁路桥梁工程的施工技术，它必须满足以下前提条件才能实施：
1、大型化、大跨度的铁路桥梁施工。因为在小型铁路桥梁工程中，挂篮施工会影响工期而增加额外的费用，而且没有必要使用挂篮设备就能很好地完成桥梁工程。
2、不能断航的河流。铁路桥梁工程在遇到河流时，无法进行河流的拦截或断航要求，此时，应用挂篮施工技术可以有效解决施工困难。
3、跨越繁忙的公路和铁路。铁路桥梁工程施工中，遇到繁忙的公路和铁路路段时，不可能进行交通隔断的情况下，为了施工安全和施工质量，必须采用挂篮施工技术。
4、跨越深谷下面无法搭支架或搭支架非常困难，采用挂篮施工比较方便。以上条件是铁路桥梁工程在施工时，用普通施工技术很难达到要求，所在，选择挂篮施工技术符合实际情况，而且经济实用。
(二)挂篮技术的优点
1、新浇筑梁段混凝土重量通过斜拉带、斜拉梁等作用在已成梁段上，因而结构受力合理、明确，安全可靠。对于倾覆稳定性的解决，采用箱梁竖向预应力筋解决，减少了配重，减轻了挂篮的重量;
2、走行安全、可靠，可通过液压驱动、整体走行一次到位的方式，使得走行安全可靠，自动化程度高;
3、主导梁、前横梁等主要受力构件全部由型钢制作，单件构件轻，有利于挂篮转移和组装，施工进度大大加快;
4、挂篮承载力大，刚度好，有利于保证箱梁混凝土的施工质量。
三、铁路桥梁中挂篮施工技术要点
(一)挂篮设备应满足的技术要求
悬臂灌注施工中的主要设备清单中便有挂篮，简而言之，挂篮便是一个可以沿着轨道行走的活动模架。并且此时悬臂则是挂在已经完成了悬臂施工的悬臂梁段上。但进行下一梁段的施工时，悬臂则挂在此梁段上，如此循环直到此梁段浇注全部完成。挂篮的设置除了要确保可以达到强度要求之外，还要满足以下几个要求：变形程度较低、行走方便、便于拆装、质量较轻等。
(二)挂篮的设计关键点
任何工程都要以设计为先，可见设计是挂篮施工的依据，是挂篮工程质量和工期的关键性保证。具体说来，应从几下几方面重点把握挂篮设计的关键点。
1、设计挂篮长度
设计挂篮长度应按悬臂灌注最大的分段长度而定。挂篮的横断面布置则取决于桥梁的宽度和箱梁截面形式。当桥梁横截面为一个箱时，全截面用一个挂篮施工即可。当箱梁为多箱结构时，为了使挂篮的施工中有一定的灵活性，也可用多个挂篮分别施工。
2、挂篮的设计荷载
挂篮的设计荷载需考虑以下因素：(1)模板重量(包括侧模、内模、底模、端模等各部件)，可先按平均重0.8～1.30kPa 计，待模板尺寸确定后再进行详细计算;(2)振动器重及振动力，主要是附着式振动器，在进行挂篮底模架设计时，可假定模板梁上的振动为振动器自重的4 倍;(3)施工人群荷载可按2kPa 估算;(4)千斤顶、油泵重量;(5)最大节段混凝土重量。
3、挂篮的验算
挂篮应验算空载走行状态下的平衡稳定，浇筑混凝土时的倾覆稳定。由于挂篮系可移动的模架，又属高空作业，所以在设计时必须保证有足够的稳定性、刚度和强度安全系数。挂篮重量应和设计操作施工阶段验算中估计的重量相符，并将实际的挂篮重量和有关数据及时反馈给主梁设计部门，以进行阶段验算。
(三)挂篮的制作安装
挂篮各结构部件要严格按设计图纸要求几何尺寸、材质和精度加工，不允许随意改变设计和采用代用材料。签认后，方可变更。挂篮加工完毕应在工厂组装试拼，并做全面检查，必须时进行主要受力构件的单件试验。
在安装挂篮时应该严格确保其位置的准确性，比如说在竖向预应力筋安装过程中，应保证横向与竖向间的偏差在3mm 内，而拼装挂篮的前后位移也要控制在5mm 以内。在组拼完挂篮之后，为消除安全而产生的塑性变形，应该就加载状态下的挂篮弹性变形进行测试，并对组拼后的挂篮进行加载预压。预压可以通过砂袋模拟重堆的形式，具体可以采用0.25、0.5、0.75、1.0、1.25 等五级加载。对每级加载的支架弹、塑性变形值进行测量并记录。比如说，应该反复进行加载，在加载完成之后，每6 个小时应该对其测量一次，连续两天的沉降量都小于2mm之后，才可以分级卸载，直至非弹性变形完全消除才可停止，最后要将试验结构整理为加载测试报告，以便对后续施工进行指导。
(四)挂篮的检测
为了提高工程所使用挂篮的可靠性，因此在正式使用之前，必须对安装完毕的挂篮按安全载荷的要求进行试压，从而准确掌握挂篮在不同载荷和不同长度下的形变挠度值。试压的载荷作用点应位于主桁梁上，两侧的试压吨位应为最大悬浇块重量的1.2 倍，初步拟定通过“千斤项加压法”进行试压。该方法的主要内容为：先在承台上设置一定数量的预埋件，并在预埋件的上方安置能够承受设计最大吨位的“Ω”字型钢支架。该支架的中心应对准挂蓝的受力中心，“Ω”字头和墩身要预埋铰接件，并与千斤项下的钢绞线连结在一起，从而使千斤顶在张拉后的反作用力作用于主桁的受力中心，从而完成对挂篮的预压。需要注意的是，在进行第一次试压时，要根据混凝土浇筑的重量分级加载，并在加载结束后，根据挂篮各部件的工作状况和连接情况来决定是否继续加载。如在第一次加载后挂篮的工作情况良好，则应反复加载，最终测量出挂篮能承受的最大重量。
(五)挂篮的拆除
其拆除步骤为：1、底篮系统，利用倒链滑车连接在外滑梁上，解开其他约束，通过倒链滑车吊放拆除。2、外滑梁及外侧模，通过前后横梁利用倒链滑车吊放拆除。3、前横梁、斜拉横梁、后横粱及主梁采用摇头扒杆吊运拆除。4、内模系统及内滑梁采用人工在梁箱内拆除，倒链滑车吊放。
四、挂篮施工的安全控制
(一)做好安全技术交底工作
参加挂篮悬浇施工的人员必须接受安全技术交底，熟知悬浇施工的工艺流程，严格执行各自岗位及所用机具的安全操作规程，严格执行高空作业、水上作业的安全规定，戴好安全帽，系好安全带，穿好救生衣。
(二)持证上岗
参加挂篮悬浇施工的特种作业人员必须要经培训合格并持有效特种作业操作证，方能上岗操作。指挥人员与操作人员距离较远时应用对讲机指挥联络。
(三)严把挂篮设计关
挂篮系非标设备，一般由施工方自行设计制造安装。为安全使用，必须严把设计关。根据悬浇施工要求，精心设计，计算数据准确，有足够的安全系数，结构合理，在保证安全的前提下，尽量减轻自重。
结语
近年来随着我国铁路桥梁建设事业的飞速发展，挂篮施工技术也获得了长足进步，已越来越广泛地应用于大型铁路桥梁的施工中。因此对该施工技术的探讨具有重大的显示意义。桥梁工作者应该在今后的实践中继续加强对挂篮施工技术的实践研究，切实提高挂篮施工的技术水平，从而从铁路桥梁工程质量打下坚实的基础。
参考文献
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