日前，有中铁三局承建的兴泉铁路挂篮悬臂施工大桥顺利合拢，我方提供的挂篮得到项目和业主的一致好评。
兴泉铁路是由中国江西省兴国县至福建省泉州市的国家一级铁路。由京九铁路兴国站引出，经江西省赣州市兴国、于都、宁都、石城,福建省三明市宁化、清流、明溪、三元区、永安、大田，再经德化、永春、安溪、南安等县市，终至泉州市，正线全长495.867公里。
该项目是海西经济区通往中西南地区铁路通道的重要组成部分，是一条以开发沿线国土资源、服务老区为主的区域客货运铁路。[1]
（一）挂篮的组成 福建挂篮租赁
组成部分：承重结构、悬吊系统、锚固装置、走行系统和工作平台。承重结构是挂篮的主要受力构件，它承受施工设备和新浇筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁身上。
挂篮的走行系统可用轨道或四氟乙烯滑板，牵引动力一般用电动卷扬机，它包括前牵引装置和尾索保护装置。为保证浇筑混凝土时挂篮有足够的抗倾覆稳定性，往往在挂篮的尾部设置后锚固，一般通过埋在梁肋内的竖向预应力筋实现，当后锚能力不够时，也可采用尾部压重等措施。
挂篮的主要功能是支撑模板，承受新浇混凝土重量，由工作平台提供张拉、灌浆的场地，调整标高。因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，移动灵活，便于调整标高等。
（二）挂篮结构的主要特点
1）平行桁架式挂篮
上部结构一般为一等高桁梁；福建挂篮模板
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）弓弦式挂篮挂篮厂家
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）自承式挂篮福建铁路挂篮
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，这是它的最大特点。
（三）各类挂篮的适用性
国内外挂篮正向轻型方向发展。
挂篮设计主要控制指标为：挂篮的总用钢量与最大块件之比值K1、主桁架用钢量与最大块件重量之比值K2。K1值愈低，表示整个挂篮设计愈合理，K2值愈低，表示挂篮承重构件的受力愈合理，使用材料愈节省。
国内对挂篮所用材料数量常用一个系数即挂篮利用系数来表示：
挂篮利用系数=浇筑最大梁段混凝土重量／挂篮总重
（1）制式杆件组拼的桁架式挂篮
国内早期挂篮一般使用的是由制式杆件（万能杆件、军用梁等）组拼的桁架式挂篮。由于其自重大，包括压重可达3000kN（如武汉江汉大桥挂篮重2870kN），所以其走行系统常用车轮对台车。又因为桁高的约束，各杆件的应力水平较高，随之而来的就是前吊点下挠度大，复杂的空间结构引起的非弹性变形大，使用时需要进行预压以便消除非弹性变形，增加了施工的难度，延误了宝贵的工期。并且，此时的挂篮大多使用平衡重，所以这些挂篮利用系数一般较小。
平弦无平衡重挂篮由于主桁上部的上横桁可根据需要沿纵向移动，并在主桁横移时吊住模板系统，故可取消压重，具有一定优点，但由于其并未从根本上克服平行桁架式挂篮机构庞大，自身静荷较大的缺点，应用不是很广泛。
弓弦式挂篮桁高随弯矩大小而变化，受力较合理，而且自重较轻，对不想一次性投入过多的施工单位有一定吸引力，但其缺点是杆件数量多、制作安装都较麻烦，且易丢失。
（2）使用型钢制造的桁架式挂篮 福建挂篮哪里好
随着挂篮使用经验的丰富、对其功能认识的深入及对国外经验的学习和借鉴，发展到使用型钢及钢板加工制造挂篮。菱形挂篮和三角形挂篮结构简单、受力合理和一次移动到位等特点，较受欢迎。这两种挂篮形式近10年来得到了广泛的应用，同时带动与挂篮施工相适应的桥型设计的发展，如双向预应力、三向预应力技术的应用。这一时期的挂篮主要是无平衡重型的。由于取消了平衡重，挂篮重量大大减轻，其利用系数成倍上升，达到2.5～2.9。
（3）斜拉式挂篮
滑动斜拉式挂篮，这是目前利用系数最大的一种挂篮。它改变了垂直吊杆挂篮工作时的前端荷载要通过主桁架的悬臂部分传给已浇梁段而对主桁架的强度、刚度要求高的传力机制，而是将挂篮工作时的前端荷载通过斜拉杆直接传给已浇梁段，从而降低了对主梁的强度、刚度要求，使主梁悬臂部分的功能变成主要是悬吊空载时的模板系统，减少了材料用量，也就减轻了模板的重量。由于这种挂篮具有用料省、加工简单及对0号块的长度要求短等优点，所以近年应用较多。但是，这种挂篮由于斜拉杆的斜拉力使底模纵梁和主梁中分别存在压力和拉力，因此需要在底纵梁和主梁的尾部设置限位器和限位板，增加了操作上的难度。使用这种挂篮的施工程序比使用垂直吊杆式挂篮稍显复杂，需要在每一个循环中增加安装拆卸斜拉杆、安装拆卸限位器、安装拆卸限位板的工序。而且当跨度和梁高都较大时，由于斜拉杆长度较大，弹性伸长较大，上下限位装置的水平力随之增大，故使其应用也受到一定的限制。预应力斜拉式挂篮利用梁部结构本身的预应力束拉紧刚性模板，使得临时设施数量大大减少，但因属永久结构和临时结构相结合，需设计、施工，乃至建设单位意见统一方可采用。此外，对于预应力束在锚固系统时的锚下控制张拉力、锚具的可靠度、锚具对预应力束的刻压损失等问题都应综合予以考虑，既能安全地完成悬灌作业，又能保证预应力束在运营期间的耐久性和可靠度。
其它几种挂篮结构形式中，三角型组合梁式挂篮虽然较平行桁架式挂篮轻，但仍需一定的压重，故应用受一定限制。自承式挂篮的两种形式本质上与预应力斜拉式挂篮并无很大区别，唯一不同的只是预应力筋采用特殊设计，并配置必要的定位销和钢销。
（一）菱
形挂篮和三角形挂篮
（1）菱形挂篮的结构及构造
菱形挂篮主要由菱形桁架、悬吊系统、走行系统、模板系统及张拉操作平台五部分组成。
菱形桁架
菱形桁架是挂篮的主要承重结构。主桁构架竖放于箱梁腹板位置，构架的片数可根据主梁的截面特性来定，一般为两片，也有多片的，如吴忠黄河大桥菱形挂篮采用三片构架；主要杆件通常由两片槽钢组焊而成，槽钢的截面由结构分析确定；各杆件间的联结为栓接、焊接或销接。主桁构架间用槽钢或角钢组成的横联连接，在主桁前端节点处放置一根用2根工字钢组焊成的横梁，上设吊点，以做悬吊底模平台和内外模滑梁用，该横梁同时起到将主桁架连成整体的作用。
悬吊系统
由螺旋千斤顶、扁担梁、吊带或吊杆组成，用于悬挂模板系统，调整模板的标高。前后吊带（杆）：前吊带的作用是为底模平台提供前吊点，其承受几乎一半的挂篮荷载。当待灌段混凝土重量较大时，一般采用吊带，否则用吊杆。吊带一般用16Mn或性能更好的钢板并布设销孔而成，一般为3m段，分段间用销轴连接，以适应不同梁高的需要。当采用吊杆时，钢材一般用冷拉Ⅳ级精轧螺纹钢筋。每根吊带或吊杆在横梁上放2台千斤顶通过扁担梁调整底模标高。后吊带从箱梁的底板预留孔中穿过，一般用16Mn钢板上布调节孔或45号钢棒螺帽形成，下端与底模平台相连，上端2台千斤顶和扁担梁或螺帽支承在箱梁底板顶面上。后吊带的作用是承受挂篮一半的荷载并将其传至箱梁底板。
模板系统
由外侧模、内模和底模等几部分组成。箱梁外侧模一般采用整体钢制大模板，当梁高变化较大时，可沿梁高分为3块左右，以随梁高变化拆装调整。外侧模支承在外模走行梁上，走行梁前端通过吊杆悬吊在已浇好的箱梁顶板预留孔上，后吊杆与走行梁间设有后吊架，其上装有滚动轴承，挂篮行走时外模走行梁与外模一起沿后吊架滑行。内模一般通过模架放置在两根内模走行梁上，走行梁前端吊在桁架横梁上，后端吊在已浇梁段顶板的预留孔上方，内模可沿走行梁滑行，除角隅处外，平面部分可用组合钢模或木模钉铁皮。底模由底模架、底横梁及模板组成，通过底横梁的前后吊带悬挂在挂篮主桁的前吊点、已浇梁段和外模走行梁上，随主桁一起前移，底模架由型钢组焊成桁架，底横梁由工字钢组焊成格构式梁，底模一般用木模外钉铁皮形成。
张拉操作平台
张拉操作平台通过钢丝绳悬吊在菱形桁架的前端小悬臂梁上，一般用角钢和钢筋组成，平台平面铺以木板供作业人员站立行走。可用手动胡芦调整其高度。汇容重工，挂篮租赁。
走行系统
挂篮走行系统分为桁架走行系统、底模、外模走行系统及内模走行系统。桁架走行系统布置为：在主桁构架下的箱梁顶面铺设用钢板组焊的轨道，轨道用竖向预应力筋通过短梁固定，轨道顶面放置前后支座，支座与桁架节点栓接，前支座沿轨道滑行（支座与轨道间垫四氯乙烯板），后支座以反扣轮（或后勾板）的形式沿轨道预板下缘滚（滑）动，不需加设平衡重。走行时用2个5T手动葫芦纵向牵引即可。轨道分节以便向前倒用。悬臂灌筑前，需要Ⅳ级冷拉精轧钢筋将轨道上钢轨与桁架后节点锚固，使后支座反扣轮不受力。底模及外模与主桁同步行走。具体步骤为：脱模前用手动葫芦将底模架吊在外模走行梁上，解除后吊带，脱模后，底模随桁架一起向前走行。内模脱模后，内模架落在走行梁上，人工用手动葫芦即可将其移至下一梁段。
（2）菱形挂篮的力学分析
从整体看，挂篮荷载有一半左右通过前吊带（或吊杆）传至主桁上节点，菱形桁架以铰接模式计算杆力，其前下节点支于箱梁顶板前侧，后下节点则通过竖向预应力筋或预埋钢筋锚于梁上。
（3）三角形挂篮
三角形挂篮除主桁架结构形式与菱形挂篮不同外，其它构造与菱形挂篮完全相同，在此不作详述 挂篮租赁。
（二）滑动斜拉式挂篮
（1）挂篮的结构及构造 滑动斜拉式挂篮的主要结构是：主梁（纵梁）、各种横梁、斜拉带系、模板系统（包含底模、侧模及内模）、滑梁、上下限位装置等。主梁是挂篮的主要受力结构之一，承受梁段混凝土及模板系统等重量。每根主梁由两根工字钢组合而成，其通过钢垫板、枕木等垫在桥面上。主梁后部在两工字钢间用竖向预应力筋通过压紧器锚固在已灌梁段的顶面，主梁尾部连接限位压板，仍用竖向预应力压紧在桥面上，以限制主梁在重载时前移。
上横梁及斜拉横梁由槽钢拼接（或焊接）而成，前者除把主梁连成整体外，主要用来吊挂内外模板系统，后者将斜拉带传来的底模及灌筑梁段混凝土重量再传递到主梁。斜拉带是挂篮最关键的构件，一般用16Mn或其它性能更优的钢板制成，每一拉杆一般作成4～5段，各段端部设有销孔，组成时用钢销联结成整体。并可随梁高的变化增减。斜拉带上端通过元宝梁固定在斜拉横梁上。元宝梁下置放两组千斤顶，用以调节底模标高。模板系统由内模、外模及底模组成，内模模架用型钢栓接或焊接而成，模板可用木模外包铁皮或组合钢模和填充木模组成，内顶模可沿悬吊在顶板预留孔上的型钢滑道前移，也可用调高支柱支撑在底模上，以便适应梁高变化。外侧模及支架通过滑梁吊挂在挂篮横梁上，外模以钢制大模板为宜。底模固定在底模平台上，底模平台由纵梁和前后下横梁组成，前下横梁与斜拉杆铰接，后下横梁通过后下锚杆锚固在箱梁底板上。滑梁由两个槽钢组成，其后端通过吊杆或吊索吊挂在箱梁顶板外翼缘上，而当挂篮移动前，滑梁则除掉后吊点，落于侧模支架的滚筒上由前吊杆带动与主梁一起前移就位。上限位器如前所述，下限位器设于下横梁后侧，分为竖直和斜向两种，其与底模平台顶紧，以承受传来的水平力。当限位器为竖直时，在水平力作用下其受弯，受力状况较差，但锚固杆较短。当为斜向设置时，其以受拉力为主并兼受少量弯矩，受力状况大大改善，但锚固杆相应加长，拆装不太方便。
（2）滑动斜拉式挂篮的力学分析
灌筑梁段混凝土的重量落于底模平台上，挂篮租赁其前端通过铰将此力及底、侧模重力传至斜拉杆，后端通过后锚杆将垂直力传至箱梁底板混凝土上。由于斜拉杆为拉力杆，故其轴向力分解为垂直力和水平力，其水平力通过底平台纵梁传至尾部，由下限位器承担。同理，斜拉杆在上部将轴向力传至上横梁进而传至上主梁，其垂直分力由主梁传至箱梁顶板，水平分力则由主梁传至上限位器，并由竖向预应力筋压紧限位拉板与混凝土桥面间产生的摩擦力平衡。挂篮底模及侧模前移时的重力全部由滑梁承受。
1．悬臂浇筑分段长度
设计挂篮首先要决定箱梁悬臂浇筑的分段长度。悬臂梁沿梁长的分段取决于设备和施工条件。每个节段长，节段的数量就少，施工速度就比较快，但每次浇筑混凝土的数量就多，挂篮及其设备就需要相应增大。反之，每个节段短，挂篮的承重要求小，可避免过于庞大的挂篮设备，但节段数量多，挂篮周转次数多，总的施工进度比较慢。总之，悬臂浇筑箱梁分段长度要根据施工条件权衡利弊综合考虑。我国近年来悬臂施工的分段长度一般为3～5m左右，最大达到8m。
2．挂篮横断面
挂篮横断面的布置取决于桥梁的宽度和箱梁横断面形式，一般全断面上使用一个挂篮施工即可，但当桥梁宽度很大（15m以上），箱梁横断面为双箱或多箱结构时，为了使挂篮在施工中具有一定的灵活性，在一个横断面上可用两个挂篮分别施工。我国的广西柳州大桥、武汉江汉二桥均采用这种方案。
3．挂篮设计总体构思
挂篮设计中，往往根据现有资料和实际施工要求，选取挂篮形式、连接方式和杆件，然后进行检算，这是最常用的一种方法。所以选择何种挂篮结构形式就成为挂篮设计的首要问题。
根据国内外挂篮施工现有水平，开发的轻型挂篮应满足实际桥梁悬臂施工的需要，设计要注重整体功能，不片面追求轻型指标，总体构思往往体现在以下几个方面：
（1）减轻挂篮自重途径
①选用一种受力合理、安全可靠、刚度较大的轻型结构作为挂篮承重主桁；
②挂篮用材立足国内生产的高强轻质钢材，并便于加工；
③挂篮浇筑混凝土时，尾部充分利用箱梁竖向预应力筋平衡倾覆力矩以取消配重，从而减轻自重。
（2）缩短挂篮施工周期
①挂篮行走、模板升降等采用液压装置或容易操作的螺旋千斤顶，电气集中控制，靠机械化和自动化来提高生产效率和降低工人劳动强度；
②在后锚受力许可的条件下，挂篮行走时，内外模可同步就位，尽量减少工序，缩短施工周期；
③悬吊系统和锚固系统装拆方便、调整简单。
（3）保证悬灌混凝土质量
模板以刚度控制设计，可采用新型材料制模板，既减轻重量又坚固耐用，且满足所有悬灌梁段使用，不需要更换和修补。制订施工实施细则，严格规范保持平衡施工及限制施工荷载的措施，保证施工安全和质量。
（4）改善施工条件和环境
设计挂篮时应考虑有宽敞的作业空间，便于放置各种机具和操作人员往返；在挂篮主桁架上方设置遮阳雨棚，改善作业环境。
（5）考虑通用性
对挂篮结构作适当处理可适应各种跨径、不同宽度的各类箱箱梁施工。
4．挂篮主桁架计算
挂篮主桁架作为承重结构，是最重要的设计计算构件，其计算内容主要包括：各杆件及锚杆的内力计算和截面设计、挂篮的变形和倾覆稳定计算。计算应按两个挂篮连成一体、灌筑梁段和空载走行等情况分别进行。
（1）荷载系数
依据交通部颁发的《公路桥涵设计和施工规范》，荷载系数取值如下：考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素的超载系数为1.05；浇筑混凝土时的动力系数为1.2；挂篮空载行走时的冲击系数为1.3；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数为2。
（2）施工荷载 挂篮租赁厂家
在灌筑梁段和空载走行过程中，挂篮主桁架主要承受以下几种荷载：
①最大节段混凝土重量：此项为设计挂篮时的控制重量；
②挂篮自重：主要包括主桁架、悬吊系统、模板系统及张拉操作平台的重量；
施工机具及人群荷载：根据施工中所用的附着式震捣器、张拉千斤顶及油泵的数量和施工人数计算。在没有实测资料的情况下可按2.5kN／m计算。
动力附加荷载：考虑浇筑混凝土时的动力因素和挂篮施工安全方面的重要性，该处动力附加荷载主要考虑两项：a．振动系统产生的振捣力；b．梁段本身在振动中的动力影响，参照浇筑混凝土时的动力系数1.2，则梁段的动力影响为0.2倍的梁段混凝土重。
冲击附加荷载：主要考虑挂篮空载行走时的冲击影响，依据挂篮空载行走时的冲击系数1.3，则冲击附加荷载=0.3×挂篮自重。
风荷载：在6级以上大风条件下，很难保证施工质量，一般在大风情况下就停止挂篮施工。但由于悬臂施工为高空作业，安全性要求高，所以应对挂篮在可能的大风条件下的锚固、行走及整体的稳定性进行检算，以策安全。其数值可由当地气象资料提供或查全国风压图得到。
混凝土偏载：可按灌筑梁段时两侧腹板浇筑混凝土最大偏差计算。
（3）荷载组合
根据以上各施工阶段的检算内容和荷载情况，荷载组合如下：
荷载组合Ⅰ：混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工机具和人群重；
荷载组合II：混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具和人群重；
荷载组合Ⅲ：混凝土重量+挂篮自重+风载；
荷载组合Ⅳ：混凝土重量+挂篮自重+施工机具和人群重；
荷载组合V：挂篮自重+冲击附加荷载+风载。
荷载组合Ⅰ～Ⅲ用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载组合Ⅳ用于变形计算；荷载组合V用于挂篮行走验算。
主桁结构内力与变形计算：简化的计算常假定主桁架每一桁片承担的荷载相同，按平面结构计算。
5．其它构件检算
挂篮的悬吊系统、模板系统和走行系统等按一般钢结构计算方法设计，在此不再赘述，但因挂篮是可移动的支架，又属于高空作业，所以在设计时必须保证有足够的安全度，尤其要注意悬吊系统的前吊带（杆），其在脱模过程中，受到的冲击振动最大，而且承受重复作用，有发生端部断裂的危险，因此悬吊系统的前吊带（杆）的安全系数不小于2。所有计算均根据不同的计算图示与荷载组合，求得各构件的最大应力，经多次调整结构几何尺寸，以达到在满足规范要求的前提下，使结构材料最省、重量最轻。
山东汇容重工有限公司，专业从事挂篮研究，设计，生产，加工租赁的企业，期待与新老客户达成合作。
