【正文】 形掛籃的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造 菱形掛籃主要由菱形桁架、懸吊系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、模板系統(tǒng)及張拉操作平臺(tái)五部分組成。第二節(jié) 掛籃的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及設(shè)計(jì)掛籃作為懸臂施工中的專用裝備，除了要能承受梁段自重和施工荷載外，還要求自重輕、變形小、穩(wěn)定性好，裝拆方便和移動(dòng)靈活等。掛籃前移時(shí)，是用錨固于梁頂?shù)纳蠙M梁維持大梁穩(wěn)定的，掛籃轉(zhuǎn)動(dòng)是靠頂推掛籃后端實(shí)現(xiàn)的。對(duì)此有必要作進(jìn)一步的探討與研究。3. 掛籃施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化目前，我國(guó)橋梁施工規(guī)范對(duì)掛籃的作業(yè)做了一些規(guī)定，但尚不夠充分和完善；而國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的幾起掛籃施工事故大多由于操作不當(dāng)所致，建議在修訂橋梁施工規(guī)范時(shí)，對(duì)主要掛籃的操作要求予以進(jìn)一步的補(bǔ)充和明確。此外，掛籃設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮PC梁懸灌段灌筑的連續(xù)性，附設(shè)一些保證全天候作業(yè)的設(shè)施，供施工單位根據(jù)不同的需要選用。五、掛籃的發(fā)展方向1. 掛籃設(shè)備應(yīng)系列化、規(guī)格化掛籃作為PC連續(xù)梁(或剛構(gòu))懸臂灌筑的一種常用設(shè)備，應(yīng)用已很普遍；而目前國(guó)內(nèi)的掛籃種類雖不少，但適應(yīng)不同跨度和梁寬的系列化、規(guī)格化產(chǎn)品尚不多見，多數(shù)施工單位都是對(duì)不同跨度和梁寬使用一種掛籃，僅對(duì)其某些桿件的布置作些調(diào)整，往往會(huì)因大馬拉小車影響作業(yè)效率。(3)菱形掛籃為施工提供了寬闊的作業(yè)空間，此優(yōu)點(diǎn)會(huì)被很多工程師看中，因而會(huì)受到青睞；三角形掛籃、斜拉式掛籃由于它們的桿件(底邊或大梁)位于腹板的上方，影響了腹板的鋼筋綁扎及混凝土灌筑作業(yè)，因而應(yīng)用會(huì)受到抑制，而斜拉式掛籃更由于其需要在梁上預(yù)留的孔洞較多，移位操作較復(fù)雜，會(huì)受到更多的影響。(2)我國(guó)地域廣闊，設(shè)計(jì)單位眾多，設(shè)計(jì)習(xí)慣不同，再加上施工企業(yè)的原因，生產(chǎn)定型系列化掛籃尚不具備條件，這就為工程師們對(duì)掛籃進(jìn)行改進(jìn)提供了空間。為此，對(duì)掛籃型式的思考與建議如下?，F(xiàn)將我國(guó)掛籃應(yīng)用的部分技術(shù)指標(biāo)列于表52供借鑒。自承式掛籃的兩種形式本質(zhì)上與預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃并無(wú)很大區(qū)別，唯一不同的只是預(yù)應(yīng)力筋采用特殊設(shè)計(jì)，并配置必要的定位銷和鋼銷。此外，對(duì)于預(yù)應(yīng)力束在錨固系統(tǒng)時(shí)的錨下控制張拉力、錨具的可靠度、錨具對(duì)預(yù)應(yīng)力束的刻壓損失等問(wèn)題都應(yīng)綜合予以考慮，既能安全地完成懸灌作業(yè)，又能保證預(yù)應(yīng)力束在運(yùn)營(yíng)期間的耐久性和可靠度。而且當(dāng)跨度和梁高都較大時(shí)，由于斜拉桿長(zhǎng)度較大，彈性伸長(zhǎng)較大，上下限位裝置的水平力隨之增大，故使其應(yīng)用也受到一定的限制。但是，這種掛籃由于斜拉桿的斜拉力使底?？v梁和主梁中分別存在壓力和拉力，因此需要在底縱梁和主梁的尾部設(shè)置限位器和限位板，增加了操作上的難度。它改變了垂直吊桿掛籃工作時(shí)的前端荷載要通過(guò)主桁架的懸臂部分傳給已澆梁段而對(duì)主桁架的強(qiáng)度、剛度要求高的傳力機(jī)制，而是將掛籃工作時(shí)的前端荷載通過(guò)斜拉桿直接傳給已澆梁段，從而降低了對(duì)主梁的強(qiáng)度、剛度要求，使主梁懸臂部分的功能變成主要是懸吊空載時(shí)的模板系統(tǒng)，減少了材料用量，也就減輕了模板的重量。由于取消了平衡重，掛籃重量大大減輕，其利用系數(shù)成倍上升，～，如京九線泰和大橋和義烏經(jīng)發(fā)大橋都超過(guò)了3。這兩種掛籃形式近10年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也帶動(dòng)與掛籃施工相適應(yīng)的橋型設(shè)計(jì)的發(fā)展，如雙向預(yù)應(yīng)力、三向預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用。2. 用型鋼制造的桁架式掛籃隨著掛籃使用經(jīng)驗(yàn)的豐富、對(duì)其功能認(rèn)識(shí)的深入及對(duì)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和借鑒，發(fā)展到使用型鋼及鋼板加工制造掛籃。平弦無(wú)平衡重掛籃由于主桁上部的上橫桁可根據(jù)需要沿縱向移動(dòng)，并在主桁橫移時(shí)吊住模板系統(tǒng)，故可取消壓重，具有一定優(yōu)點(diǎn)，但由于其并未從根本上克服平行桁架式掛籃機(jī)構(gòu)龐大，自身靜荷較大的缺點(diǎn)，應(yīng)用不是很廣泛。又因?yàn)殍旄叩募s束，各桿件的應(yīng)力水平較高，隨之而來(lái)的就是前吊點(diǎn)下?lián)洗?，?fù)雜的空間結(jié)構(gòu)引起的非彈性變形大，使用時(shí)需要進(jìn)行預(yù)壓以便消除非彈性變形，增加了施工的難度，延誤了寶貴的工期。1. 制式桿件組拼的桁架式掛籃國(guó)內(nèi)早期掛籃一般使用的是由制式桿件(萬(wàn)能桿件、軍用梁等)組拼的桁架式掛籃。K1值愈低，表示整個(gè)掛籃設(shè)計(jì)愈合理，K2值愈低，表示掛籃承重構(gòu)件的受力愈合理，使用材料愈節(jié)省。2. 按掛籃使用材料、受力原理和抗傾覆方式的分類分析掛籃使用材料、受力原理和抗傾覆方式的分類及特點(diǎn)見表51。這種方法對(duì)跨度不很大的等高度箱梁較為適宜。(9)自承式掛籃自承式掛籃分為兩種，一種是模板支承在整體桁架上，桁架用銷子和預(yù)應(yīng)力筋掛在已成箱梁的前端角上，灌筑混凝土?xí)r主梁和走行桁架移至一邊，掛籃前行時(shí)再安上，吊著空載的模板系統(tǒng)前移。由于掛籃上部結(jié)構(gòu)輕盈，除尾部錨固外，還需較大配重。(8)三角型組合梁掛籃三角型組合梁掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)之上，將受彎桁架改為三角形組合梁結(jié)構(gòu)。其底模平臺(tái)后端仍吊掛或錨固于箱梁底板之上。故也可取消平衡重，所以一般重量較輕。(4)三角形掛籃三角形掛籃也是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來(lái)，它與菱形掛籃均屬于垂直吊桿式，主要區(qū)別在于主桁架的形狀，其承重結(jié)構(gòu)為三角形，其它組成類似于菱形掛籃，屬于全錨式掛籃，自重輕。由于掛籃底部荷重作用在主桁架上的力臂減小，大大減小了傾覆力矩，故不需平衡壓重，其主桁后端則通過(guò)梁體豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固于主梁頂板上。（二）掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 1. 按主要承重結(jié)構(gòu)形式分析掛籃結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(1)平行桁架式掛籃平行桁架式掛籃的上部結(jié)構(gòu)外形一般為一等高度桁梁，其受力特點(diǎn)是：底模平臺(tái)及側(cè)模架所承重均由前后吊桿垂直傳至桁梁節(jié)點(diǎn)和箱梁底板上，故又稱吊籃式結(jié)構(gòu)，桁架在梁頂用壓重或錨固或二者兼之來(lái)解決傾覆穩(wěn)定問(wèn)題，桁架本身為受彎結(jié)構(gòu)。因此掛籃不僅要求有足夠的強(qiáng)度保證，還要有足夠的剛度及穩(wěn)定性，自重輕，移動(dòng)靈活，便于調(diào)整標(biāo)高等。為保證澆筑混凝土?xí)r掛籃有足夠傾覆穩(wěn)定性，往往在掛籃的尾部設(shè)置后錨固，一般通過(guò)埋在梁肋內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力筋實(shí)現(xiàn)，當(dāng)后錨能力不夠時(shí)，也可采用尾部壓重等措施。承重結(jié)構(gòu)是掛籃的主要受力構(gòu)件，它承受施工設(shè)備和新澆筑節(jié)段混凝土的全部重量，并通過(guò)支點(diǎn)和錨固裝置將荷載傳到已施工完成的梁身上。一、掛籃的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）掛籃分類及組成目前，掛籃的型式很多，構(gòu)造上亦有差異，其常見分類方法有：(1)按掛籃使用材料分類：由萬(wàn)能桿件、軍用梁、貝雷梁等制式桿件組拼和由型鋼加工制成兩種；(2)按主要承重結(jié)構(gòu)形式分類：桁架式(包括平弦無(wú)平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和預(yù)應(yīng)力斜拉式)、鋼板梁式及牽索式四種；(3)按受力原理分類：垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種；(4)按其抗傾覆平衡方式分類：壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種；(5)按其走行方法分類：一次走行到位和兩次走行到位兩種；(6)按其移動(dòng)方式分類：滾動(dòng)式、滑動(dòng)式和組合式三種。掛籃是一個(gè)能沿梁頂滑動(dòng)或滾動(dòng)的承重結(jié)構(gòu)，其錨固懸掛在已施工的前端梁段上，在掛籃上可進(jìn)行下一梁段的模板、鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道的安設(shè)，混凝土灌筑和預(yù)應(yīng)力張拉，灌漿諸作業(yè)。因此，總結(jié)并比較各種類型掛籃的優(yōu)劣，對(duì)今后的應(yīng)用及其發(fā)展有著重要的意義。掛籃作為懸臂灌筑施工的主要設(shè)備已有多種類型，有些國(guó)家如日本、法國(guó)等已有定型的系列化產(chǎn)品。第五章 掛籃設(shè)計(jì)與施工第一節(jié) 概述懸臂澆筑法施工從60年代由前西德首先使用以來(lái)，發(fā)展至今，已成為修建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段。日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會(huì)《關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土長(zhǎng)大橋梁的調(diào)查研究報(bào)告》指出，1972年后建造的跨徑大于100m以上的橋梁近200座，其中懸臂法施工的橋梁占87%以上，而采用懸臂澆筑法施工占80%左右。我國(guó)從80年代開始使用這種技術(shù)以來(lái)，也已取得了巨大的成就。掛籃懸臂澆筑施工又稱迪維達(dá)克施工方法，這種施工方法一般將梁每2～5m分成一個(gè)節(jié)段，以掛籃為施工機(jī)具進(jìn)行懸臂對(duì)稱施工。完成一個(gè)階段的循環(huán)后，掛籃即可前移并固定，進(jìn)行下一節(jié)段的懸灌，如此循環(huán)至懸臂灌筑完成。掛籃通常都有以下幾個(gè)組成部分：承重結(jié)構(gòu)、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、走行系統(tǒng)和工作平臺(tái)。掛籃的走行系統(tǒng)可用軌道或四氟乙烯滑板，牽引動(dòng)力一般用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，它包括前牽引裝置和尾索保護(hù)裝置。掛籃的主要功能是支撐模板，承受新澆混凝土重量，由工作平臺(tái)提供張拉、灌漿的場(chǎng)地，調(diào)整標(biāo)高。幾種主要掛籃的結(jié)構(gòu)形式如圖51～58所示。(2)平弦無(wú)平衡重掛籃平弦無(wú)平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上，取消壓重，在主桁上部增設(shè)前后上橫桁，根據(jù)需要，其可沿主桁縱向滑移，并在主桁橫移時(shí)吊住底模平臺(tái)及側(cè)模支架。(3)菱形掛籃菱形掛籃可以認(rèn)為是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來(lái)，其上部結(jié)構(gòu)為菱形，前部伸出兩伸臂小梁，作為掛籃底模平臺(tái)和側(cè)模前移的滑道，其菱形結(jié)構(gòu)后端錨固于箱梁頂板上，無(wú)平衡壓重，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故自重大大減輕，是近年來(lái)常用的掛籃形式。(5)弓弦式掛籃弓弦式桁架(又稱曲弦桁架式)掛籃主桁外形似弓形，故也可認(rèn)為是從平行桁架式掛籃演變而來(lái)，除具有桁高隨彎矩大小變化外，還可在安裝時(shí)施加預(yù)應(yīng)力以消除非彈性變形。(6)滑動(dòng)斜拉式掛籃滑動(dòng)斜拉式掛籃在力學(xué)體系方面有較大的突破，其上部采用斜拉體系代替梁式結(jié)構(gòu)的受力，而由此引起的水平分力，通過(guò)上下限位裝置(或稱水平制動(dòng)裝置)承受，主梁的縱向傾覆穩(wěn)定由后端錨固壓力維持。(7)預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃 預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃的最大特點(diǎn)是利用梁體內(nèi)腹板的預(yù)應(yīng)力筋拉住模板，從而使得掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量變輕。由于其斜拉桿的拉力作用，大大降低了主梁的彎矩，從而使主梁能采用單構(gòu)件實(shí)體型鋼。其底模平臺(tái)及側(cè)模支架等的承重傳力與平行桁架式掛籃基本相同。另一種是將側(cè)模制成能承受巨大壓力的剛性模板，通過(guò)梁上的水平及豎向預(yù)應(yīng)力筋拉住模板來(lái)承受混凝土重，走行方法與前者相同，由臨時(shí)吊車懸吊著模板系統(tǒng)前移到下一梁段。（10）牽索式掛籃在斜拉橋的施工中，利用斜拉主索牽掛掛籃，其承重結(jié)構(gòu)不再支承在已灌筑梁段頂面，而是懸掛于已成梁段的下面，通過(guò)牽索系統(tǒng)將掛籃前端的垂直荷載直接傳到斜拉橋的主塔上，這是它的最大特點(diǎn)。表51　掛籃分類及特點(diǎn)項(xiàng)　　目類　　型特　　點(diǎn)按掛籃使用材料分由萬(wàn)能桿件、軍用梁、貝雷梁等制式桿件組拼一次性投資少，自重大，體積大由型鋼加工一次性投資大，結(jié)構(gòu)布置合理，自重小按受力原理分垂直吊桿式吊桿吊住模板，將荷載傳到主桁梁上，操作簡(jiǎn)單斜拉式混凝土荷載通過(guò)底模傳力到斜拉帶，然后傳到主梁上，主桁受的彎矩小，操作較垂直吊桿式復(fù)雜剛性模板模板具有足夠的強(qiáng)度和剛度，除了承受混凝土的壓力外，還能在順橋向承力，因此可用預(yù)應(yīng)力束直接拉住模板，對(duì)模板要求很高，操作復(fù)雜按抗傾覆方式分全壓重式掛籃的穩(wěn)定全靠主桁尾部的壓重全錨固式掛籃的穩(wěn)定全靠主桁尾部的錨固半壓半錨式壓重是為了補(bǔ)充錨固對(duì)掛籃穩(wěn)定性的不足二、各類掛籃的適用性國(guó)內(nèi)外掛籃正向輕型方向發(fā)展，掛籃設(shè)計(jì)主要控制指標(biāo)為：掛籃的總用鋼量與最大塊件之比值K主桁架用鋼量與最大塊件重量之比值K2。國(guó)內(nèi)對(duì)掛籃所用材料數(shù)量常用一個(gè)系數(shù)即掛籃利用系數(shù)來(lái)表示：掛籃利用系數(shù)=澆筑最大梁段混凝土重量/掛籃總重。由于其自重大，包括壓重可達(dá)3000kN(如武漢江漢大橋掛籃重2870kN)，所以其走行系統(tǒng)常用火車輪對(duì)臺(tái)車。并且，此時(shí)的掛籃大多使用平衡重，所以這些掛籃利用系數(shù)一般較小，如廣西柳州大橋、。弓弦式掛籃桁高隨彎矩大小而變化，受力較合理，而且自重較輕，對(duì)不想一次性投入過(guò)多的施工單位有一定吸引力，但其缺點(diǎn)是桿件數(shù)量多、制作安裝都較麻煩，且易丟失。菱形掛籃和三角形掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力合理和一次移動(dòng)到位等特點(diǎn)，較受歡迎。這一時(shí)期的掛籃主要是無(wú)平衡重型的。3. 斜拉式掛籃滑動(dòng)斜拉式掛籃這是目前利用系數(shù)最大的一種掛籃。由于這種掛籃具有用料省、加工簡(jiǎn)單及對(duì)0號(hào)塊的長(zhǎng)度要求短等優(yōu)點(diǎn)，所以近年應(yīng)用較多。使用這種掛籃的施工程序比使用垂直吊桿式掛籃稍顯復(fù)雜，需要在每一個(gè)循環(huán)中增加安裝拆卸斜拉桿、安裝拆卸限位器、安裝拆卸限位板的工序。預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃利用梁部結(jié)構(gòu)本身的預(yù)應(yīng)力束拉緊剛性模板，使得臨時(shí)設(shè)施數(shù)量大大減少，但因?qū)儆谰媒Y(jié)構(gòu)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，需設(shè)計(jì)、施工，乃至建設(shè)單位意見統(tǒng)一方可采用。其它幾種掛籃結(jié)構(gòu)形式中，三角型組合梁式掛籃雖然較平行桁架式掛籃輕，但仍需一定的壓重，故應(yīng)用受一定限制。三、我國(guó)掛籃應(yīng)用的現(xiàn)狀我國(guó)的掛籃設(shè)計(jì)及制作已全部適應(yīng)懸臂施工向高強(qiáng)、輕型、大跨發(fā)展的需要，從PC連續(xù)梁或剛構(gòu)的懸臂施工掛籃最初是平行桁架式，后來(lái)，逐漸發(fā)展為多樣化，結(jié)構(gòu)越來(lái)越輕型，受力越來(lái)越合理，施工越來(lái)越方便，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。表52　國(guó)內(nèi)部分橋梁掛籃表橋名最大跨度/最大段重掛藍(lán)類型掛籃主要特點(diǎn)掛籃重/平衡重掛籃總重/梁段廣西柳州大橋124m/92t平行桁架式萬(wàn)能桿件主桁，4號(hào)段開始懸灌福建烏龍江大橋144m/120t平行桁架式萬(wàn)能桿件主桁90t/無(wú)90t/120t=武漢江漢二橋135m/132t平行桁架式萬(wàn)能桿件主桁，1號(hào)段開始懸灌湖南常德沅水大橋120m/160t平行桁架式萬(wàn)能桿件主桁，3號(hào)段開始懸灌166t/無(wú)166t/160t=廣西紅水河鐵路斜拉橋96m/100t平行桁架式萬(wàn)能桿件主桁，1號(hào)段開始懸灌77t/無(wú)77t/100t=三門峽黃河公路大橋160m/平弦無(wú)平衡重式前后上橫桁吊掛底模平臺(tái)抗傾覆，3號(hào)段開始懸灌98t/無(wú)98t/=重慶長(zhǎng)江北大橋/144t三角型組合梁式三角桁架，2號(hào)段開始懸灌錢塘江二橋(公路)80m/190t三角型組合梁式三角桁架190t/160t=湖北沙洋漢江橋111m/100t三角型組合梁式三角桁架，2號(hào)段開始懸灌56t/50t106t/100t=湖南株洲湘江大橋90m/1