现浇梁挂篮的通用化设计、施工与智能化应用
——通用化构造 · 模块化组合 · 智能预压与监测
图1-1 悬臂浇筑挂篮施工现场
挂篮是悬臂法浇筑混凝土梁体时，用于承受梁体自重及施工荷载、可逐段对称前移的专用施工设备。它无需搭设落地支架、不占用桥下空间，无需大型吊机即可自行移位，主要适用于预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥、波形钢腹板连续梁桥等桥型。
一、挂篮概述
1.1 挂篮的定义
挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，它悬挂在已经张拉完成的悬臂梁段上，以此为依托，进行下一节段梁模板的安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑和预应力张拉等作业。作业完成后，挂篮可整体前移至下一梁段，循环作业直至悬臂端合龙。
1.2 挂篮的分类
按受力特点，挂篮可分为后支点（悬臂式）挂篮与前支点（简支式）挂篮两大类。
后支点（悬臂式）挂篮：尾部通过锚杆锚固在已浇梁段顶面，前端悬臂挑出，长度覆盖待浇梁段，荷载经锚固点与支点传至已成梁段，多用于连续梁、连续刚构桥。
图1-2 后支点（悬臂式）挂篮构造
图1-3 后支点挂篮受力示意
图1-4 后支点挂篮整体吊装
图1-5 后支点挂篮走行状态
前支点（简支式）挂篮：借助斜拉桥斜拉索，将后支点悬臂受力转换为前支点简支受力，显著减小挂篮挠度与弯矩、提高承载能力，更适应长节段、大重量梁段悬臂浇筑，多用于斜拉桥。
图1-6 前支点（简支式）挂篮构造
1.3 挂篮应用现状
后支点挂篮以菱形、三角结构为主，其中菱形挂篮应用最广，构件已基本标准化，市场以租赁模式为主。
图1-7 菱形挂篮主桁
图1-8 三角形挂篮主桁
前支点挂篮因斜拉桥梁体结构多样，虽实现了一定程度的标准化、模块化，但通用性不强，市场以定制加工、成品销售为主。
图1-9 前支点挂篮现场应用
此外，工程中还可见 C 形挂钩式、复合式等专用挂篮形式，以适应特殊桥型与施工条件。
图1-10 C形挂钩式挂篮
二、挂篮通用化设计研究
2.1 挂篮的组成
一套完整挂篮由主桁系统、悬吊系统、行走锚固系统、底篮系统、模板系统及操作防护系统组成，各系统协同工作，共同完成悬臂段的浇筑与前移。
图2-1 挂篮系统组成
2.2 关键构件通用化设计
图2-2 挂篮关键构件分解
图2-3 标准节段单元
（1）主桁架设计：主桁按标准节段单元设计，采用型钢杆件高强螺栓拼装，可根据梁段重量与节段长度选型组合。
图2-4 标准节段主桁拼装
（2）主桁连体结构设计：设置横向平联将各片主桁连成整体，提高抗扭与整体稳定性，便于地面预拼、分块吊装。
图2-5 横向平联连体结构
（3）横梁设计：前上横梁、前后下横梁采用标准型钢规格，长度按桥宽系列化，通过接长构件适配不同梁宽。
图2-6 系列化横梁
（4）底篮纵梁设计：纵梁采用标准型钢，节段长度系列化，满足不同梁段底板布置需要。
图2-7 系列化底篮纵梁
2.3 通用化组合设计与计算
依据箱梁断面宽度、节段重量等参数，通过标准构件的模块化组合——调整主桁间距、横梁长度与底篮布置——实现一套构件适配多种截面，降低加工成本、提高周转率。
图2-8 模块化组合适配多截面
荷载组合与计算工况：计算须验证强度、刚度与稳定性，按两类极限状态组合。承载能力极限状态下，强度与稳定性取 1.2×（混凝土重＋挂篮自重）＋1.4×（人群机具荷载＋冲击荷载＋风荷载）；行走稳定性取 1.2×挂篮自重＋1.4×（风荷载＋其他荷载）。正常使用极限状态下，刚度取 1.0×混凝土重＋1.0×挂篮自重。
图2-9 刚度验算模型
按梁段长度、重量选取三种控制工况：工况一为最重节段箱梁浇筑；工况二为最长节段箱梁浇筑；工况三为最长节段浇筑完成后挂篮走行，重点验算走行抗倾覆稳定及外模、底模走行梁强度与刚度。
图2-10 走行工况验算模型
三、挂篮工程应用
通用化挂篮已在多种桥型中得到规模化应用。
图3-1 预应力混凝土连续梁（刚构）桥应用
图3-2 连续梁挂篮现场浇筑
图3-3 连续梁挂篮走行
图3-4 连续梁悬臂施工全貌
图3-5 波形钢腹板梁桥应用
图3-6 波形钢腹板挂篮施工
图3-7 波形钢腹板节段拼装
图3-8 钢混结合梁桥应用
施工中还应结合风、跨越既有道路或航道等条件，采取针对性防护与加强措施，确保挂篮作业安全。
图3-9 跨既有线防护
图3-10 临水临边作业防护
四、挂篮智能化应用
4.1 技术发展概述
图4-1 智能化挂篮总体架构
随着装配化、标准化程度不断提高，挂篮结构体系日趋完整，现场作业更趋安全、高效，物联网、传感器与自动控制技术逐步融入挂篮施工全过程。
图4-2 数字化挂篮作业平台
4.2 安全监测系统常态化应用
在挂篮关键部位布设传感器，实时监测主桁应力、吊杆与锚杆索力、前行姿态与变形，超限自动报警，实现由“经验控制”向“数据预警”转变。
图4-3 应力与索力监测点位
图4-4 姿态与变形监测
图4-5 数据预警平台
4.3 智能预压体系
预压目的：挂篮拼装完成后进行压载试验，检验承载能力与安全性，消除非弹性变形、实测弹性变形值，为立模标高提供依据。预压荷载取最大悬浇节段重量的 1.2 倍，模拟最大现浇段荷载分布，按设计或规范对称分级加载、卸载，严禁集中加载或卸载。
图4-6 预压体系布置
图4-7 装配式反力架
图4-8 智能监测装置
图4-9 自动分级加载
图4-10 压力—变形关系曲线
4.4 悬臂造桥机应用
在通用挂篮基础上发展的悬臂造桥机，可适应更大节段、更重梁体的预制或现浇施工，是挂篮技术的延伸与升级。
图4-11 悬臂造桥机
图4-12 造桥机节段吊装
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