(一)工程概況
某公路特大橋全長(zhǎng)903．80m，其中主橋256m ，兩端引橋?yàn)?47．80m，主橋跨布置為48+2 X 80+48m連續(xù)梁。梁體為分離式單箱單室變高度變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，箱梁頂板寬l6．5m，箱寬8．2m，梁高2．2～4．8m。本橋連續(xù)梁2～12#段采用掛籃懸臂灌注法施工，采用曾在某跨江雙線鐵路大橋施工中使用的LGL120型菱型掛籃，由于橋梁結(jié)構(gòu)尺寸不一致，該LGL120型菱型掛籃需經(jīng)改造設(shè)計(jì)才能應(yīng)用于本橋施工。
(二)既有L6L120型菱形掛籃結(jié)構(gòu)
每個(gè)菱形掛籃由主縱桁梁、行走系統(tǒng)、底籃、后錨系統(tǒng)共四部分組成，自重45．6t(包括底模和側(cè)摸)，適應(yīng)連續(xù)箱粱橋型外形尺寸為9．5m(寬)×5．1m(高)，設(shè)計(jì)懸臂灌注荷載為120 t，一次澆注長(zhǎng)度為4 m。
1．主縱桁梁
主縱桁梁是掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)，桁架分兩片立于腹板位置，其間用工字鋼組成平面連接系。每片桁架主行桿件均用2片200mm槽鋼組焊而成，節(jié)點(diǎn)處用20ram節(jié)點(diǎn)板和M12螺栓連接。前梁由1片800mm工字鋼組焊而成，中梁由120ram槽鋼與鋼板組焊成的1．2m高桁架。
2．行走系統(tǒng)
行走系統(tǒng)為液壓走行系統(tǒng)，走行軌道為500mm工字鋼，每邊2片置于腹板位置。掛籃前后車以反扣輪的形式沿軌道頂板下緣滑行，不須加設(shè)平衡重。液壓缸分為后拉油缸、行走油缸、千斤頂油缸，每側(cè)各一個(gè)，6個(gè)液壓油缸和泵站之間全部用軟管相連。
3．底籃
底籃直接承受懸澆梁段的施工重量， 由下橫梁和底?？v梁及吊帶組成。前吊帶的作用是為底模平臺(tái)提供前吊點(diǎn)，承受約50％的掛籃荷載。后吊帶從箱梁的底板預(yù)留孔中穿過(guò)，下端與底模平臺(tái)相連，上端2臺(tái)千斤頂和扁擔(dān)梁支撐在箱梁底板頂面上。后吊帶承受約50％掛籃荷載并將其傳給箱梁底板。吊帶采用32ram精軋螺紋鋼筋。底模縱梁采用430ram工字鋼，橫梁采用560ram工字鋼。
4．后錨系統(tǒng)
后錨系統(tǒng)由下拉缸、錨固梁、后車組成，錨固采用雙錨：一種是通過(guò)梁體腹板內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋與走行軌相連，同時(shí)通過(guò)下拉裝置將掛籃與走行軌相連；另一種是直接利用梁體腹板內(nèi)的精軋螺紋鋼直接與掛籃相連。
(三)掛籃改造設(shè)計(jì)
某施工方現(xiàn)有上述LGL120型菱型掛籃，曾在某跨江雙線鐵路大橋施工中使用，結(jié)合本公路特大橋的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)LGL120型菱型掛籃進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，應(yīng)用于本橋施工， 以充分利用既有施工機(jī)具，節(jié)省施工成本。
1．懸澆部分箱梁結(jié)構(gòu)對(duì)照分析
兩橋均采用單箱單室變高度變截面連續(xù)梁，其結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)照分析見(jiàn)表1：
從上表可以看出，跨線公路大橋的懸澆箱梁長(zhǎng)度、高度及面荷載相對(duì)比跨江鐵路大橋的要小，但其寬度比跨江鐵路大橋的箱梁要寬，因此，原掛籃的長(zhǎng)度、高度滿足跨線公路大橋的懸澆要求，但其寬度不滿足要求，需對(duì)原掛籃橫橋向構(gòu)件接長(zhǎng)、加固。
2．掛籃改造
根據(jù)對(duì)比分析，由于公路特大橋箱梁底板和翼緣板寬度比跨江雙線鐵路特大橋要大，需對(duì)掛籃進(jìn)行如下改造：
(1)主縱桁梁
?、?對(duì)主縱桁梁的下列構(gòu)件需要加長(zhǎng)加固：前梁(工字形結(jié)構(gòu)，高800mm，寬300 mm，翼緣板為厚20 mm的Q345鋼板，腹板為厚12 mm0345鋼板)接長(zhǎng)I．6m。接長(zhǎng)時(shí)，先從中部將前梁斷開(kāi)，再將接長(zhǎng)的1．6m長(zhǎng)等截面、同材質(zhì)的工字形結(jié)構(gòu)用法蘭盤(pán)連接，法蘭螺栓采用20Φ28，法蘭盤(pán)采用δ=16 mm厚的鋼板肋條加強(qiáng).
② 中梁(桁架結(jié)構(gòu)，上下弦桿采用槽鋼2[12．6組焊成的箱形結(jié)構(gòu)，斜桿采用槽鋼[12．6及6 mm鋼板組焊成的封閉箱形結(jié)構(gòu)，桁架共3節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)i．82 m)接長(zhǎng)I．6 m。接長(zhǎng)時(shí)，將桁架一端的插銷取消，采用與原結(jié)構(gòu)相同的綴板聯(lián)結(jié)，端部I．067 m長(zhǎng)下弦桿取下后仍放在端部，增加一根1．82 m長(zhǎng)的下弦桿、1．6 m長(zhǎng)的上弦桿及一根1．4 m長(zhǎng)的斜桿，接長(zhǎng)段長(zhǎng)1．6 m.
?、蹅?cè)架(桁架結(jié)構(gòu)，高0．88m，上下弦桿采用16 mm鋼板組焊成的封閉箱形結(jié)構(gòu)，斜桿采用槽鋼[10，豎桿采用槽鋼[18)接長(zhǎng)2．4 m。接長(zhǎng)段兩端設(shè)置法蘭盤(pán)，分別與中粱和側(cè)架相連。法蘭盤(pán)尺寸為0．28mX0．28m，采用12由22螺栓聯(lián)結(jié).
?、?
# 、l7
# 、2l
# 防風(fēng)桿原設(shè)計(jì)為角鋼80×80×8，接長(zhǎng)另采用角鋼80×80×10。
⑤ 另為增強(qiáng)主桁的橫向穩(wěn)定性，在掛籃停止走行后，用5t的手鏈葫蘆將兩片主桁拉緊。
(2)對(duì)走行系統(tǒng)不必進(jìn)行改造。
(3)底籃
前、后下橫粱(采用工字形結(jié)構(gòu)，高560 mm，寬200mm，翼緣板為厚16 mm的Q235一A鋼板，腹板為厚10 mmQ345的Q235一A鋼板)均接長(zhǎng)1．6m。接長(zhǎng)時(shí)，先從中部將橫梁斷開(kāi)，再將接長(zhǎng)的1．6m同材質(zhì)的工字形結(jié)構(gòu)用法蘭盤(pán)連接，法蘭螺栓為10 Φ26，法蘭盤(pán)高度為760 mm，寬度為220mm，加勁肋及支點(diǎn)處加強(qiáng)處理按照原設(shè)計(jì)。
此外，底縱梁二(25 工字鋼結(jié)構(gòu))需要增加3根：底板模板(6=8mm厚鋼板)需要拓寬1．8 m；底架的斜拉角鋼需要相應(yīng)延長(zhǎng)；橫橋向的底籃下工作平臺(tái)需要延長(zhǎng)1．8m。
(4)后錨系統(tǒng)
后錨點(diǎn)原設(shè)計(jì)采用4根Φ32精軋螺紋鋼，本橋采用6根由25精軋螺紋鋼，施工時(shí)，預(yù)埋在混凝土中長(zhǎng)度為1．80m，外露0．20m，底端設(shè)錨墊板和螺帽，上部采用連接器接長(zhǎng)錨固后錨梁。
改造后的掛籃增加重量約5噸，每個(gè)掛籃重量為50．6t。
(四)掛籃結(jié)構(gòu)的檢算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證
1．掛籃整體結(jié)構(gòu)的檢算
掛籃結(jié)構(gòu)的檢算利用大型通用有限元分析程序superSAP對(duì)掛籃進(jìn)行應(yīng)力和變形分析。
有限元計(jì)算時(shí)是在掛籃的前吊點(diǎn)的橫梁上施加的橫粱自重、一半澆筑重量、底架和上平臺(tái)一半重量外荷載，掛籃主桁重量和截面模量程序自行加載和計(jì)算，計(jì)算模型.點(diǎn)是后部錨固點(diǎn)，簡(jiǎn)化為自由鉸支座；中部B點(diǎn)為運(yùn)行器支承點(diǎn)，簡(jiǎn)化為固定鉸支座；前部C點(diǎn)為外加荷載。
計(jì)算結(jié)果為：中部B點(diǎn)單側(cè)支承反力R
B=96．8t
后部A點(diǎn)單側(cè)錨固力R
A=52．8t
前端C點(diǎn)最大饒度δ
C=17．3mm
主桁的最大應(yīng)力發(fā)生在后拉桿，最大應(yīng)力
δ
MAX=106．7MPa<[δ]=180 MPa
主桁的穩(wěn)定性大于5．0，滿足要求。
2．接長(zhǎng)桿件檢算
接長(zhǎng)桿件除驗(yàn)算其強(qiáng)度及剛度外，還需要對(duì)連接處螺栓進(jìn)行檢算。
(1)前梁
前梁的計(jì)算模式及受力情況,連接螺栓采用20Φ28，此處螺栓承受拉力，受力最大處螺栓需滿足下列條件：
經(jīng)計(jì)算前粱的強(qiáng)度、剛度及連接螺栓計(jì)算均滿足要求。
(2)側(cè)架
側(cè)架的計(jì)算模式及受力情況，連接螺栓采用12Φ22，此處螺栓除承受拉力外還承受剪力，受力最大處螺栓需滿足下列條件：
經(jīng)計(jì)算側(cè)架的強(qiáng)度、剛度及連接螺栓計(jì)算均滿足要求。
(3)前、后下橫梁
前下橫梁和后下橫梁采用相同截面的工字鋼，但前下橫梁吊點(diǎn)少于后下橫梁，故此處只對(duì)前下橫梁)計(jì)算分析。前下橫梁的連接螺栓為10Φ26，承受拉力和剪力，螺栓計(jì)算公式同側(cè)架。
經(jīng)計(jì)算前下橫梁的強(qiáng)度、剛度及連接螺栓計(jì)算也滿足要3．試驗(yàn)驗(yàn)證為確保懸臂灌注施工安全，檢驗(yàn)掛籃受力狀況，必須測(cè)定掛籃彈性及非彈性變形。在掛籃使用之前進(jìn)行荷載試驗(yàn)，掛籃荷載試驗(yàn)分為檢驗(yàn)菱形架受力狀況的菱形架預(yù)拉試驗(yàn)和檢驗(yàn)掛籃整體受力狀況的等載試驗(yàn)兩部分。
根據(jù)等載試驗(yàn)結(jié)果，菱形架的塑性變形為5．2mm，在131t等效荷載的情況下菱形架的總體變形為22．7mm，減去塑性變形5．2mm，菱形架的彈性變形17．5mm，與理論計(jì)算17．3m相差不大。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出在加載初期的塑性變形較大，加載到一定程度變形呈線形增長(zhǎng)，即為彈性變形，表示塑性變形消除。在試驗(yàn)過(guò)程中桿件和焊縫無(wú)變形和開(kāi)裂現(xiàn)象。
驗(yàn)過(guò)程中桿件和焊縫無(wú)變形和開(kāi)裂現(xiàn)象。
(五)應(yīng)用效果
1. 由于改造后的LGL菱型掛籃與原設(shè)計(jì)相比改動(dòng)不是很大，增加的桿件不多，改造起來(lái)也比較容易，花費(fèi)的成本不大。
2．改造后的掛籃功能基本沒(méi)有受到影響，菱形掛籃自重輕，在本橋施工中的利用系數(shù)達(dá)到了2．6。
3．掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，受力明確，加載后的實(shí)際彈性變形與理論計(jì)算值相差不大，確保了全橋的線形控制。
【參考文獻(xiàn)】
【1】GBJ17—88鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范ls】．
【2】王慧東．義鳥(niǎo)經(jīng)發(fā)大橋掛籃設(shè)計(jì)與加工U】．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。2001(4)．
【3】辛明林．TLE 型菱形掛籃設(shè)計(jì)及應(yīng)用U】．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(7)．
【4】魏賢華．菱形掛籃設(shè)計(jì)與施工U】．橋梁建設(shè)，2005(1
