桥梁挂篮主要应用在跨路、跨河等桥梁的施工中,采用悬臂浇筑的方式施工,按结构形式可分为桁架式、斜拉式、型钢式及混合式4种,目前比较常用的是桁架式菱形挂篮,主要组成部分:主桁架、悬吊系统、锚固系统、走行系统、底模板;其结构简单、拆装锚固方便、受力明确,下部有较大的空间,有较大的施工作业面,无需中断主路交通,不占用地面,靠挂篮自身的行走系统实现前移,施工时每次浇筑2-4米,待混凝土达到硬化要求后,依靠挂篮的行走系统、液压装置,移动到新一段的施工浇筑位置;桥梁挂篮可以循环利用,主跨在一定范围内的桥梁能实现通用。
挂篮是悬臂施工中的主要设备,按结构形式可分为桁架式、斜拉式、型钢式及混合式4种。根据混凝土悬臂施工工艺要求及设计图纸对挂篮的要求,综合比较各种形式挂篮特点、重量、采用钢材类型、施工工艺等;挂篮设计原则:自重轻、结构简单、坚固稳定、前移和装拆方便、具有较强的可重复利用性,受力后变形小等特点,并且挂篮下空间充足,可提供较大施工作业面,利于钢筋模板施工操作。
所谓挂篮施工,是指浇筑较大跨径的悬臂梁桥时,采用吊篮方法,就地分段悬臂作业。它不需要架设支架和不使用大型吊机。挂篮施工较其他方法,具有结构轻、拼制简单方便、无压重等优点。
市场中常见的挂篮及挂篮构件(目前以菱形挂篮和三角挂篮为主):
1)平行桁架式挂篮
上部结构一般为一等高桁梁;
受力特点:底模平台及侧模支架所承荷重均由前后吊杆垂直传至桁架节点和箱梁底板上,故又称吊篮式结构,桁架在其后端用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题,桁架本身为受弯结构。
2)平弦无平衡重挂篮
平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上,取消压重,在主桁架上部增设前后上横桁架,根据需要,其可沿主桁纵向滑移,并在主桁横移时吊住底模平台及侧模架。由于挂篮底部荷重作用在主桁架上的力臂减少,大大减少了倾覆力矩,故不需平衡压重,其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固主梁顶板上。
3)弓弦式挂篮
弓弦桁架挂篮的主桁架外形似弓形,故认为是从平行桁架式挂篮演变而来,除具有桁高随弯矩大小变化,受力合理的特点,还可在安装时在结构内部预施应力以消除非弹性变形,故也可取消平衡重,所以一般重量较轻。
4)菱形挂篮
菱形挂篮可认为是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来,其上部结构为菱形,前部伸出两伸臂小梁,作为挂篮底模平台和侧模前移的滑道,其菱形结构后端锚固于箱梁顶板上,无平衡压重,而且结构简单,故大大减轻自身静荷。
5)滑动斜拉式挂篮
该挂篮在力学体系方面有较大突破,其上部采用斜拉式体系代替梁或桁架式结构的受力,而由此引起的水平分力,通过上下限位装置承受,主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。其底模平台后端仍吊挂或锚固于箱梁底板之上。
6)三角形组合梁挂篮
三角形组合梁挂篮是在平行桁架式挂篮的基础之上,将受弯桁架改为三角形组合梁结构。又由于其斜拉杆的拉力作用,大大降低了主梁的弯矩从而使主梁能采用单构件实体型钢,由于挂篮上部结构轻盈,除尾部锚固外,还需较大压重。其底模平台及侧模支架等的承重传力与平行桁架式挂篮基本相同。
7)自承式挂篮
自承式挂篮分为两种,一种是模板支承在整体桁架上,桁架用销子和预应力筋挂在己成箱梁的前端角上,灌注混凝土时主梁和走行桁架移至一边,挂篮前行时再安上,吊着空载的模板系统前移。另一种是将侧模制成能承受巨大压力的刚性模板。通过梁上的水平及竖直应力筋拉住模板来承担混凝土重,走行方法与前者相同,由临时吊车悬吊着模板系统前移到下一梁段。这种方法对跨度不很大的等高箱梁较为适宜。
8)牵索式挂篮
在斜拉桥的施工中,利用斜拉主索牵挂挂篮,其承重结构不再支承在已灌筑梁段顶面,而是悬挂于已成梁段的下面,通过牵索系统将挂篮前端的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上,这是它的主要特点。