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摘 要：挂篮设计是大跨PC箱梁桥悬臂浇筑施工设计中的关键环节之一。理論分析和实测结果表明，该类型的大刚度挂篮具有变形小，工作性能稳定的优点，可有效的保证成桥线形并预防箱梁早期裂缝的产生。因此，该类大刚度挂篮具备良好的工作性能，可为同类桥梁的施工提供参考。
关键词：PC箱梁桥；悬臂浇筑；挂篮；刚度；变形
中图分类号：U448.21 文献标识码： A
本文结合某长联大跨PC箱梁桥的悬臂浇筑施工，对其采用的大刚度三角挂篮从设计、预压、检测和变形监控等方面进行了较为系统的研究。理论分析结果和实测结果表明，该类型的大刚度挂篮具有变形小，工作性能稳定等优点，有效的预防了箱梁早期裂缝的产生。因此，该类型的大刚度挂篮具备良好的工作性能，可为相关施工设计提供参考。
一、挂篮设计
某七跨一联的分离式双幅预应力混凝土变截面连续箱梁桥，跨径布置为(100+5×154+100)m，桥面总宽33.5m。主梁采用单箱单室箱梁，在20#~25#桥墩墩分6个“T”采用挂篮平衡对称悬浇，每侧共有20个悬浇节段，挂篮悬浇节段长3m、4m，悬浇节段最大重量为217t（1号梁段）。该桥的立面布置详见图1。
图1 桥型立面布置图 （单位：m）
经初步设计及方案比选，选用三角斜拉带式挂篮，重81.37t。主桁杆件由2I63a工字钢组焊而成，为增加主桁刚度，在工字钢两侧各焊接一块钢板形成箱形截面杆件。挂篮设计如图2所示，其中实物图如图3所示。
图2挂篮设计 （前视图）
二、挂篮预压
箱梁1号块为最重梁段，预压时取其重量作为预压荷载依据。1号块重量217t，加载荷载大小按1号块重量的120%进行加载，即加载荷260.4t。加载重物为钢材及沙袋，分级加载，荷载分级为0、20%、50%、80%、100%、120%。挂篮变形根据加载等级进行分级观测。空载时观测一次，记录原始数据，以后每级荷载加完1小时后进行观测。待荷载加载至120%以后，每4小时观测一次；当两次变形差值不超1mm时，挂篮变形完成，观测完成；否则继续进行观测。图3为25号墩上游幅挂篮实物图及预压，图4为挂篮预压荷载-变形曲线（挂篮变形测点布置在每幅挂篮上、下横梁的上游、下游及中间处，共6个测点）。
图3. 挂篮实物图及预压 图4. 挂篮预压荷载-变形曲线
具体测试结果如下：
（1）从测量结果来看，25号墩上游幅南北两侧挂篮总变形（弹性变形+非弹性变形）分别为18mm和19mm，对应的残余变形分别为2.0mm和2.5mm；
（2）南、北侧挂篮上横梁的弹性变形分别为15m和13mm。从测试数值看，同一幅挂篮上横梁挂篮变形实测值比下横梁要小，挂篮下横梁变形大于上横梁变形；
（3）挂篮挠度在加载过程中基本呈线性增长，这表明预压时该挂篮尚在材料的弹性范围内工作，结构受力安全；挂篮在预压过程中工作性能稳定，未出现局部破坏和整体倾覆现象。因此，该挂篮的强度和稳定性亦满足要求。
三、1号块混凝土浇筑挂篮受力分析与测试
（一）挂篮受力分析
为确保挂篮受力安全，对1号块混凝土浇筑挂篮受力状态进行了模拟分析计算。结合现场施工顺序，将混凝土浇筑分成四个施工阶段进行模拟计算，即底板浇筑完成、腹板浇筑一半、腹板浇筑完成、顶板浇筑完成。
（二）挂篮受力测试
参考计算结果，在主要受力构件上布设测点并展开现场测试。测试内容包括挂篮主要受力构件的应力测试及挂篮变形测试。其中应力测点布置如下：在主要拉杆1和拉杆2上外贴弦式传感器；在吊杆1~吊杆4上粘贴电阻应变片。挠度测点布置在挂篮的下横梁。图5为挂篮受力分析模型及测点布置图。
图5. 挂篮受力分析模型及测点布置图
（三）挂篮受力分析及测试结果
在浇筑上游幅25号墩1号块混凝土过程中，对挂篮关键受力部位受力状态进行全过程应力跟踪测试。测试结果如图6所示。
(a) 挂篮变形测试结果 (b) 挂篮应力测试结果
图6. 挂篮测试结果
主要测试结果如下：
1.由图6(a)可知，混凝土浇筑完成后，南北侧挂篮变形均值分别为15.1mm和15.8mm；挂篮变形均小于预压值（南北侧挂篮的弹性变形分别为16.0mm和16.5mm）和理论值（17.5mm），因此挂篮具备足够的刚度储备；
2.由图6(b)可知，箱梁混凝土浇筑完毕时，斜拉杆1测点最大拉应力为55.4 MPa，小于计算理论值62.4MPa和容许应力[σ]＝200MPa；吊杆2测点最大拉应力为132.5MPa，小于计算理论值142.0 MPa，远小于其极限抗拉强度标准值930 MPa；实测值与计算值吻合良好，且实测值小于理论值，各主要受力构件处于安全的受力状态；
3.实测结果表明：该挂篮的变形、斜拉杆和吊杆的应力在各工况下受力情况均随混凝土重量基本呈线性增长，结构在线弹性范围内工作，均处于安全状态。
四、挂篮变形监控及控制效果
（一）挂篮变形监控结果
为保证结构成桥线形满足规范要求，在施工过程中对挂篮进行跟踪观测。其中20号墩上游幅及24号墩下游幅的挂篮变形如图7所示。由图7可知：挂篮变形数值均小于20mm，满足规范要求，挂篮变形相对均匀，且随着梁段变轻，挂篮变形有明显减小的趋势。
（1）20号墩上游幅 （2）24号墩下游幅
图7 挂篮变形监控实测结果
（二）控制效果
图8为该桥下游幅25号墩标高实测值与理论值误差分析结果。由该图可知，粱段施工完后标高实测值与理论值相差较小，都控制在20cm以内；最大是南侧17号块，相差16mm。
图8下游幅25号墩标高（m）
此外，施工期间经多次检查在箱梁梁体并未发现可见裂缝，该桥施工期的各项防裂工作到位，混凝土浇外观量良好，各梁段无可见裂缝出现，达到了预期的控制目标。
五、结论
1.文中设计的大刚度三角挂篮，在预压和施工过程中的稳定性、受力及变形均满足规范要求；后续梁段施工过程中的变形观测结果亦表明：该挂篮变形小，数值稳定，具有良好的工作性能；
2.采用文中设计的大刚度三角挂篮取得了良好的控制效果：该桥成桥后，12个T构线型顺畅，梁段实际标高与理论标高相差较小，均控制在20mm内，满足规范要求。因此，该类型的大刚度挂篮可为相关施工设计提供参考。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)[S].中华人民共和国交通部,人民交通出版社,2011.
[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)[S].中华人民共和国交通部，人民交通出版社，2004.
作者简介：王宝洋，男，（1970.8——），江苏兴化人，本科，工程师，主要从事的工作或研究方向 ：交通公路工程监理。
关键词：PC箱梁桥；悬臂浇筑；挂篮；刚度；变形
中图分类号：U448.21 文献标识码： A
本文结合某长联大跨PC箱梁桥的悬臂浇筑施工，对其采用的大刚度三角挂篮从设计、预压、检测和变形监控等方面进行了较为系统的研究。理论分析结果和实测结果表明，该类型的大刚度挂篮具有变形小，工作性能稳定等优点，有效的预防了箱梁早期裂缝的产生。因此，该类型的大刚度挂篮具备良好的工作性能，可为相关施工设计提供参考。
一、挂篮设计
某七跨一联的分离式双幅预应力混凝土变截面连续箱梁桥，跨径布置为(100+5×154+100)m，桥面总宽33.5m。主梁采用单箱单室箱梁，在20#~25#桥墩墩分6个“T”采用挂篮平衡对称悬浇，每侧共有20个悬浇节段，挂篮悬浇节段长3m、4m，悬浇节段最大重量为217t（1号梁段）。该桥的立面布置详见图1。
图1 桥型立面布置图 （单位：m）
经初步设计及方案比选，选用三角斜拉带式挂篮，重81.37t。主桁杆件由2I63a工字钢组焊而成，为增加主桁刚度，在工字钢两侧各焊接一块钢板形成箱形截面杆件。挂篮设计如图2所示，其中实物图如图3所示。
图2挂篮设计 （前视图）
二、挂篮预压
箱梁1号块为最重梁段，预压时取其重量作为预压荷载依据。1号块重量217t，加载荷载大小按1号块重量的120%进行加载，即加载荷260.4t。加载重物为钢材及沙袋，分级加载，荷载分级为0、20%、50%、80%、100%、120%。挂篮变形根据加载等级进行分级观测。空载时观测一次，记录原始数据，以后每级荷载加完1小时后进行观测。待荷载加载至120%以后，每4小时观测一次；当两次变形差值不超1mm时，挂篮变形完成，观测完成；否则继续进行观测。图3为25号墩上游幅挂篮实物图及预压，图4为挂篮预压荷载-变形曲线（挂篮变形测点布置在每幅挂篮上、下横梁的上游、下游及中间处，共6个测点）。
图3. 挂篮实物图及预压 图4. 挂篮预压荷载-变形曲线
具体测试结果如下：
（1）从测量结果来看，25号墩上游幅南北两侧挂篮总变形（弹性变形+非弹性变形）分别为18mm和19mm，对应的残余变形分别为2.0mm和2.5mm；
（2）南、北侧挂篮上横梁的弹性变形分别为15m和13mm。从测试数值看，同一幅挂篮上横梁挂篮变形实测值比下横梁要小，挂篮下横梁变形大于上横梁变形；
（3）挂篮挠度在加载过程中基本呈线性增长，这表明预压时该挂篮尚在材料的弹性范围内工作，结构受力安全；挂篮在预压过程中工作性能稳定，未出现局部破坏和整体倾覆现象。因此，该挂篮的强度和稳定性亦满足要求。
三、1号块混凝土浇筑挂篮受力分析与测试
（一）挂篮受力分析
为确保挂篮受力安全，对1号块混凝土浇筑挂篮受力状态进行了模拟分析计算。结合现场施工顺序，将混凝土浇筑分成四个施工阶段进行模拟计算，即底板浇筑完成、腹板浇筑一半、腹板浇筑完成、顶板浇筑完成。
（二）挂篮受力测试
参考计算结果，在主要受力构件上布设测点并展开现场测试。测试内容包括挂篮主要受力构件的应力测试及挂篮变形测试。其中应力测点布置如下：在主要拉杆1和拉杆2上外贴弦式传感器；在吊杆1~吊杆4上粘贴电阻应变片。挠度测点布置在挂篮的下横梁。图5为挂篮受力分析模型及测点布置图。
图5. 挂篮受力分析模型及测点布置图
（三）挂篮受力分析及测试结果
在浇筑上游幅25号墩1号块混凝土过程中，对挂篮关键受力部位受力状态进行全过程应力跟踪测试。测试结果如图6所示。
(a) 挂篮变形测试结果 (b) 挂篮应力测试结果
图6. 挂篮测试结果
主要测试结果如下：
1.由图6(a)可知，混凝土浇筑完成后，南北侧挂篮变形均值分别为15.1mm和15.8mm；挂篮变形均小于预压值（南北侧挂篮的弹性变形分别为16.0mm和16.5mm）和理论值（17.5mm），因此挂篮具备足够的刚度储备；
2.由图6(b)可知，箱梁混凝土浇筑完毕时，斜拉杆1测点最大拉应力为55.4 MPa，小于计算理论值62.4MPa和容许应力[σ]＝200MPa；吊杆2测点最大拉应力为132.5MPa，小于计算理论值142.0 MPa，远小于其极限抗拉强度标准值930 MPa；实测值与计算值吻合良好，且实测值小于理论值，各主要受力构件处于安全的受力状态；
3.实测结果表明：该挂篮的变形、斜拉杆和吊杆的应力在各工况下受力情况均随混凝土重量基本呈线性增长，结构在线弹性范围内工作，均处于安全状态。
四、挂篮变形监控及控制效果
（一）挂篮变形监控结果
为保证结构成桥线形满足规范要求，在施工过程中对挂篮进行跟踪观测。其中20号墩上游幅及24号墩下游幅的挂篮变形如图7所示。由图7可知：挂篮变形数值均小于20mm，满足规范要求，挂篮变形相对均匀，且随着梁段变轻，挂篮变形有明显减小的趋势。
（1）20号墩上游幅 （2）24号墩下游幅
图7 挂篮变形监控实测结果
（二）控制效果
图8为该桥下游幅25号墩标高实测值与理论值误差分析结果。由该图可知，粱段施工完后标高实测值与理论值相差较小，都控制在20cm以内；最大是南侧17号块，相差16mm。
图8下游幅25号墩标高（m）
此外，施工期间经多次检查在箱梁梁体并未发现可见裂缝，该桥施工期的各项防裂工作到位，混凝土浇外观量良好，各梁段无可见裂缝出现，达到了预期的控制目标。
五、结论
1.文中设计的大刚度三角挂篮，在预压和施工过程中的稳定性、受力及变形均满足规范要求；后续梁段施工过程中的变形观测结果亦表明：该挂篮变形小，数值稳定，具有良好的工作性能；
2.采用文中设计的大刚度三角挂篮取得了良好的控制效果：该桥成桥后，12个T构线型顺畅，梁段实际标高与理论标高相差较小，均控制在20mm内，满足规范要求。因此，该类型的大刚度挂篮可为相关施工设计提供参考。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)[S].中华人民共和国交通部,人民交通出版社,2011.
[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)[S].中华人民共和国交通部，人民交通出版社，2004.
作者简介：王宝洋，男，（1970.8——），江苏兴化人，本科，工程师，主要从事的工作或研究方向 ：交通公路工程监理。