菱形挂篮结构图 [新型步进式菱形施工挂篮的结构设计]

　　摘要：文章中所介绍的新型步进式菱形施工挂篮设备大量采用液压系统来代替以往人拉肩扛的简易操作系统，极大的提高了设备的自动化程度，在工作效率的同时，降低了劳动强度，在结构设计上进行了诸多创新，如提升系统的抬梁设计和模板悬挂系统的滑道梁设计等。
　　关键词：步进式；菱形施工挂篮；结构设计；行走系统
　　中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0032-02
　　一、工程概况
　　本套挂篮是为广深沿江高速公路A2合同段B8标太平特大桥的悬浇施工而设计，该大桥主桥设计为113m+195m+113m三跨连续预应力砼箱梁，梁体结构为一箱两室，顶板宽19.85m，底板宽12.85m，翼缘板两侧各悬出3.5m，高度变化范围为12～4.2m，采用1.8次抛物线变化。悬臂浇筑砼箱梁自2#块起至23#块结束，单幅共计23段。
　　二、结构设计
　　本挂篮主要由主承重结构、行走系统、悬挂系统、底篮系统、模板及工作平台组成。综合考虑各方面因素，设计方案如图1所示。
　　（一）主承重结构
　　主承重结构主要有主桁架、前上横梁和后上横梁组成，它是挂篮工作时的主要受力部件之一，其作用是将各悬挂系统传递上来的施工载荷，平稳的传递至已浇筑好的箱梁节段上。由于本桥梁体为一箱两室结构，共有三片腹板，故相应的主桁架也应设计为三片，并位于各个腹板之上。主桁架结构采用组装式菱形平面桁架结构，此种结构有各杆件受力明确，迎风面积小，抗风能力强，可操作空间大等诸多优点。而前上横梁和后上横梁在结构设计上亦采用具有相同优点，但承载力更大的空间桁架结构。
　　（二）行走系统
　　行走系统主要由滑床、液压推进系统、锚固系统和主桁架前顶升系统组成，其中滑床在结构设计上采用钢板与型钢拼接而成的组合截面箱形梁结构，并在其上部设计了U型槽。液压推进系统主要由液压泵站、油管和5米行程的双作用液压缸组成，该系统中的执行部件液压缸安装于滑床上部的U型槽内，其前后两端的耳座分别与主桁架水平杆和滑床前端相连接，如此一来便可通过控制液压缸的伸缩来调节主桁架在滑床上的相对位置。锚固系统则是整个挂篮的平衡装置，通过该系统保证了挂篮施工的安全可靠。本系统包括主桁架锚固系统和滑床锚固系统，且均是由各种尺寸的压锚梁和锚杆等组成。这两套系统使用时相互独立，可分别通过各自的组件与桥面预埋件相连接，从而将主桁架和滑床分别锚固在桥面上。
　　行走系统工作时是通过液压推进系统提供的行走动力，当需要移动滑床时，首先锚固好主桁架，然后启动液压系统使油杆推出后即可；当需要移动主桁架时，首先锚固好滑床，然后再启动液压系统将油杆拉回后即可；由此，便完成了一个行走循环。该系统不但提高了挂篮的移动的速度，减少了工时，加快了工程进度，提高了工作效率，而且也减轻了工人的劳动强度，同时，由于本挂篮设计悬浇节段最长长度为5米，与液压缸行程相同，故此，该挂篮可一次步进到位。
　　（三）悬挂系统
　　悬挂系统是挂篮必不可少的主要受力部件之一，其主要作用是将下部平台上的施工载荷平稳的传递至挂篮上部的主要承载结构。该系统按功能不同可分为三类装置，其中前主悬挂装置和后上悬挂装置（仅在挂篮空载前移使使用）是用来调节底模板的。前副悬挂装置配合后锚杆使用便可调节顶模板，每套装置均是由提升装置、吊带和承载梁组成，各装置间可相互独立工作，互不干扰。
　　由于箱梁的高度不断变化，故需通过提升来调节模板的高度来适应这种变化。主悬挂装置的上部提升装置，通过插入上销轴，拔掉下销轴，液压缸顶起至吊带上的销孔与底座上的销孔对齐，插入下销轴，拔掉上销轴，液压缸回落六步完成一个工作循环，每个工作循环可使吊带向上移动一个孔距，如此若干工作循环便可实现模板的高度调节。吊带则是采用δ25的16Mn钢板带拼接而成，其下部通过销轴与底模平台的前下横梁连接。
　　副悬挂装置上部结构与主悬挂装置类似，由于载荷较轻，故将液压缸换成了千斤顶。通过调节副吊带和滑道梁挂架，便可调节滑道梁（其上为顶模扳）的高度，进而调节顶模扳的高度，其中后锚杆只有在滑道梁挂架更换锚固点时使用。
　　（四）底篮系统
　　底篮系统是由前下横梁、后下横梁、底纵梁组成。其结构均采用受力明确，迎风面积小，抗风能力强的桁架结构。此外由于挂篮在浇注作业工况时后下横梁是锚固在已浇筑节段底板上的，锚固点相距较近，数量较多，故受力条件相对较好，而当其处于挂篮空载前移工况时，仅在两端相聚20米处有两个吊点，此时其上载荷主要是自重引起的，故将其设计成由劲性弦杆和精轧螺纹钢组成的复合梁，此种结构有刚度好，自重轻，在满足使用条件的同时充分发挥了材料性能等诸多优点。
　　在设计时，在在保证刚度的情况下尽量减轻自重，同时兼顾箱梁截面及重量的变化。设计为带劲性上弦杆的桁架结构，参照《钢结构设计手册》关于吊车桁架的规定，将该桁架的高度取为0.62m，节间长度取为1.24m，桁架的劲性上弦杆采用2×I36b，下弦杆采用HW200×200两侧加封厚度为16mm的钢板，中间5个节间的腹杆采用2×[20a，其余腹杆采用2×[12。
　　（五）模板系统
　　模板系统主要由底模、左侧外顶模、内顶模及右侧外顶模组成。其框架结构均采用型钢做龙骨，中间肋板和蒙板均采用6毫米钢板制作。
　　根据太平特大桥悬浇节段最长为5m，高度方向上变化幅度过大，故模板设计采用大块钢模板拼装，规格为2.1m×1.5m和1.2m×1.5m两种，再辅以可拆装的龙骨作支撑，既满足了施工的需要，又减少了挂篮上不必要的附加载荷。另外，底模直接支撑在底篮的纵梁上，因此不需另设骨架。而内顶模板是通过龙骨支撑在滑道梁上，并始终随着滑道梁同时移动。
　　（六）工作平台
　　为了便于施工，故在底篮的左右两侧及前端设置工作平台，底篮两侧工作平台采用两条28a#工字钢，在中间用∠50×50×5等边角钢连接，再在上面铺3cm木板，在外边缘每隔1.2m焊一条高1.2m的∠50×50×5竖杆，然后用两条Φ25的圆管连接成安全护栏。前方工作平台利用伸出底模部分小纵梁，在其上铺3cm木板，在纵梁末端焊接与侧边相同的安全护栏。
　　三、结语
　　该挂篮在实际使用过程中极大地提高了工程进度，降低了工人的劳动强度，受到施工单位的一致好评，不但树立了良好的企业形象，同时也为今后同类产品的设计提供了宝贵的经验。
　　
　　参考文献
　　[1] 广深沿江高速公路太平特大桥主桥设计图纸[S]．
　　[2] 公路桥梁钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）[S]．
　　[3] 公路桥涵施工设计技术规范（JTJ041-2000）[S]．
　　[4] 钢结构设计规范（GBJ17-88）[S]．
　　[5] 起重机设计规范（GB3811-2008）[S]．
　　（责任编辑：周加转）

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