宋家沟大桥连续梁挂篮兜底防护施工技术

1?工程概况

宋家沟大桥位于吕梁市中阳县邢家塔村西南侧约700?m，桥梁跨黄土冲沟及县道（西循环公路），桥梁轴线与冲沟交角90°，桥址区通过县道，交通较为便利。宋家沟大桥里程为K18+017–K18+539，全桥长522?m，桥梁上部结构形式为30?mT梁+（72+130+72）m连续刚构+30?mT梁。桥址区位线路主要沿斜坡地形行进，地形条件恶劣、工程地质条件复杂，桥梁上跨西循环线和A匝道3号大桥， 跨黄土冲沟及县道（西循环公路），地形险峻。为避免施工过程中危及既有道路的通行安全，确保其正常运行，须在桥梁跨越公路施工范围设置安全防护。经过实地勘察、测量后，将宋家沟大桥上跨西循环公路采用挂篮兜底进行防护（施工场地）。

2?挂篮兜底防护

挂篮兜底防护施工技术的应用，在施工效率上有很大的优势。传统的桥梁施工方法通常需要搭设大量的脚手架，而挂篮兜底防护施工技术可在挂篮的底部设置防护结构，以便于快速、高效地完成建筑物的外墙装饰和维修等工作，极大地提高施工效率。

2.1?挂篮设计

三角形挂篮重量65?t，挂篮主要由以下5部分组成。

（1）承重系统是挂篮的主要承载结构，负责承受施工过程中的各种荷载。

（2）模板系统是挂篮的重要组成部分，其作用是形成施工所需的混凝土结构形状，并承受混凝土的侧压力和水平推力。

（3）锚固系统的作用是固定挂篮。锚固系统通常采用预埋件或预留孔洞的方式与桥梁结构相连接，以保证挂篮的稳定性和安全性。

（4）吊挂系统是挂篮的关键部分之一，包括 吊杆、提升及卸载设备，其作用是支承（吊挂）模板、调整模板标高及卸载。 提吊系统分前吊和后吊，前、后吊点距离5.1?m，后吊点距已浇混凝土梁端0.35?m 。行走系统是挂篮移动的关键部分，主要分为滑行系统和动力系统。滑行系统通常采用轨道或滑板等装置，使挂篮能够在桥梁结构上移动；动力系统则通常采用液压或电动等装置，为挂篮的移动提供动力。

将三角形挂篮以上各个部分组装好，按照设计图纸进行拼装，确保挂篮的稳定性和安全性。对安装好的挂篮进行调试，包括高度调整、水平调整等，确保挂篮工作正常。三角形挂篮总装如图1所示。

图1?挂篮总装示意

2.2?兜底防护系统设计

兜底防护系统是挂篮兜底防护结构的另一个重要组成部分，其设计包括以下几个方面。

（1）兜底防护系统根据挂篮尺寸制订，将本桥兜底防护平面尺寸设计为20?m×9?m。

（2）兜底前后横梁是兜底防护系统中的重要组成部分，其主要作用是支撑和连接兜底结构的各个部分，提高整体结构的稳定性和承载能力。采用16?a号双拼槽钢，间距2?m，共计11根，分配横梁采用10 号槽钢，间距0.6?m，共计16根，上面满铺3?mm花纹钢板，四周设置50?cm踢脚板，形成一个封闭平台。横梁的连接应牢固、可靠，可采用焊接、螺栓连接等方式。同时应设置斜撑等辅助结构，以提高整体结构的稳定性。

（3）兜底防护系统四周防护应选择0.5?mm厚的钢板网，这种材料具有一定的强度和耐久性，能够满足长期使用的要求。根据四周防护的高度和承载要求，设置6?m的防护高度，可以采用立柱作为主要支撑结构，并设置横梁，以增加稳定性。

2.3?三角形主构架设计

挂篮兜底的三角形主构架设计是一种利用三角形结构作为主构架的挂篮设计方法。挂篮兜底的三角形主构架设计一般由三角形框架和兜底结构组成，三角形框架用于承受承载力和传递负载，兜底结构则用于将负载均匀地分散到三角形框架上。

这种设计方法能够提供较大的承载能力和稳定性，同时还可以通过优化三角形框架和兜底结构的设计，实现结构的轻量化和美观化。三角形主构架设计参数见表1。

表1?三角形主构架设计参数

2.4?主桁架设计

主桁架横向联系采用双侧贝雷梁拼装，兼作移模横梁用，长度为15?m。主桁架设计过程如下。

2.4.1?准备工作

按设计要求准备好贝雷梁、连接件、紧固件等所需材料，确保质量和规格符合要求。

2.4.2?安装定位

在安装前，需要确定贝雷梁的安装位置和角度，以确保其与主桁架的连接精度和稳定性。可以使用测量仪器和定位装置进行辅助定位。

2.4.3?拼装连接

将贝雷梁按照设计要求拼装到主桁架的两侧，并 使用连接件和紧固件将其牢固地连接在一起。连接过程中需要注意连接的紧固度和防腐处理。

2.4.4?检查调整

拼装完成后需要对贝雷梁的位置、角度和紧固度进行检查和调整，以确保其与主桁架的连接精度和稳定性。

2.5?挂篮兜底防护结构安装

挂篮兜底防护系统跟挂连接形成一个整体，如 图2所示。

图2?挂篮兜底防护示意

为了确保安全，施工悬臂段时在主跨一侧挂篮底部设置兜底防护，边跨一侧设置配重块，以确保挂篮施工安全 。

2.6?应力和应变分析

在挂篮施工中，应力和应变分析的主要目的是确保挂篮在各种工况下的稳定性，防止因应力过大或分布不均导致结构破坏或变形。

（1）建立模型。在midas Civil软件中，根据挂篮兜底防护结构的实际尺寸和结构形式，建立三维空间模型。

（2）定义材料属性。根据兜底防护系统的材料类型和规格，输入相应的材料属性参数。

（3）施加边界条件。根据施工的实际情况，为模型施加适当的边界条件。边界条件应根据挂篮兜底防护系统的固定方式和施工环境而定，如固定约束、滑动约束等。

（4）加载施工荷载。根据施工要求和兜底防护系统的承载能力，加载相应的施工荷载。10号梁段长10.5?m，设计混凝土65.1?m ³ ，压载系数取1.2倍；C?55混凝土的设计容重为26?kN/m ³ 。

（5）运行分析。运行模型分析，查看各部件的应力和应变分布情况。

（6）结果评估与优化。根据分析结果，评估挂篮兜底防护系统是否满足要求。如果某些部位的应力或应变超过材料的允许值，需要对设计进行优化或采取其他安全措施。

2.7?挂篮行走

行走系统的主要功能是提供动力和移动能力，使结构物能够从一个位置移动到另一个位置。 挂篮行走的施工步骤如下。

（1）确认走行轨道，将走行轨道安装在预定的位置，轨道基础必须稳固，防止行走过程中发生倾覆。

（2）启动滑行装置，使挂篮在轨道上滑行到下一浇筑段的位置。

（3）挂篮滑行到预定位置后，对挂篮进行固定，并准备下一阶段的浇筑施工。

3?测试与分析

3.1?强度和刚度测试

根据下述计算模型，对兜底防护结构的各部件进行强度和刚度验算，确保其具有足够的承载能力和稳定性。 强度和刚度测试结果见表2。

表2?兜底防护结构各部件强度和刚度测试结果

由表2可以看出，挂篮兜底防护结构各部件强度和刚度均符合标准要求，证明所设计的挂篮兜底防护结构具有足够的承载能力和稳定性。

3.2?抗倾覆安全测试

在挂篮施工的研究中，抗倾覆安全测试是一个重要的环节。这是因为挂篮施工属于高空作业，存在一定的倾覆风险，因此需要进行抗倾覆安全测试，以确保施工安全。

挂篮兜底防护结构的安全系数如图3所示。由 图3可以看出，随着锚杆拉力的增加，挂篮兜底防护结构的安全系数一直保持在2以上，由此可证明：所设计的挂篮兜底防护结构通过抗倾覆安全测试。

图3?挂篮兜底防护结构的安全系数

4?结束语

宋家沟大桥连续梁挂篮兜底防护施工技术的成功实施，不仅体现了技术的先进性和实用性，而且积累 了宝贵的施工经验。在此过程中，挂篮兜底防护系统发挥了至关重要的作用，确保了施工的质量和安全。该技术的核心在于挂篮兜底防护结构各个组成部分的设计及安装。通过精确计算和分析，验证了所设计的挂篮兜底防护系统的稳定性和安全性。该技术通过在挂篮底部设置防护装置，提高了施工安全性。