牵索式挂篮结构设计

斜拉桥牵索挂篮设计与施工关键技术摘要：跨径小于400米的斜拉桥主梁多采用预应力钢筋混泥土结构，断面形式一般有箱形、边主梁（π形）等类型，设计一般要求采用牵索挂篮施工，本文以广东顺德高赞大桥和重庆云阳梅溪河大桥为对象重点介绍了斜拉桥主梁牵索挂篮的设计与施工关键技术。

关键词：斜拉桥，牵索挂篮，设计与施工一、工程概述随着我国桥梁设计与施工技术的不断进步，斜拉桥已普遍在交通基础设施建设中被采用，特别是在受地形、地质、水文限制影响的区域更加广泛采用。

对于跨径小于400米的多采用采用预应力钢筋混泥土主梁，结构设计上有边主梁、箱梁等，其中广东顺德高赞大桥和重庆云阳梅溪河特大桥主梁结构形式在混泥土主梁结构形式中具有典型性。

高赞大桥长1727.8m，桥跨组合为14×30m+5×31m+(61+89+280+89+61)m+3×40m+15×30m。

主桥采用双塔单索面，墩、塔、梁固结的预应力砼斜拉桥，跨径组合为61m+89m+280m+89m+61m，主梁采用近似三角形断面，单箱三室结构，梁高3.5米，箱宽30.5米。

主梁0#块长13米，0-1#块长6米，标准节段长6米（横隔板间距也为6米），共21对。

标准梁段断面尺寸为：顶板全宽30.5米，底板宽4米，悬臂长4米。

高赞大桥主梁断面单位：cm梅溪河特大桥主桥采用43m+147m+386m+147m+43m的双塔双索面预应力砼斜拉桥，主梁标准截面采用双主肋断面，主梁中心高度2.6m，顶板宽23.5m，厚0.30m，主梁悬浇节段长6.0m，索塔处设23m的0号块，中跨合拢段长3.0m，边跨合拢段长2.0m，全桥124对斜拉索。

梅溪河特大桥主梁横断面单位：cm二、斜拉桥牵索挂篮施工技术研究斜拉桥混泥土主梁有边主梁、标准箱梁、倒三角形箱梁等形式，从施工方式上讲有悬拼、悬浇及现浇几种，其中牵索挂篮悬浇最为普遍。

牵索悬浇挂篮在铜陵长江大桥上首次应用，随后在江西南昌新八一大桥、武汉江汉四桥、湖南岳阳洞庭湖大桥、江西鄱阳湖大桥、湖北荆沙长江大桥、湖北巴东长江大桥等多座斜拉桥上成功应用，技术成熟可靠，挂篮结构较标准化，其主要结构包括行走系统、底篮系统、模板系统，底篮系统主要由纵梁（位于主梁肋板下方）及横梁（连接两道纵梁，一般设两道或三道）组成；行走系统由C型挂钩（支撑在主梁肋板顶面）、C型挂钩侧向导向轮、纵梁尾部滚轮、滑道、C型挂钩顶升设施、牵引设施等组成；模板系统考虑到施工方便一般设计成整体提升式。

斜拉桥牵索式挂篮设计及空间仿真分析斜拉桥是一类以斜拉索对主梁进行支撑的桥梁结构，具有跨越宽度大、占地面积小、抗风能力强、美观大方等优点。

而斜拉桥的建造需要使用挂篮进行施工，因此挂篮的设计和空间仿真分析则成为了斜拉桥施工中关键的技术之一。

本篇文档将从斜拉桥牵索式挂篮设计和空间仿真分析两方面进行阐述。

一、斜拉桥牵索式挂篮设计1. 挂篮类型根据挂篮的不同结构形式，挂篮可以分为牵索式挂篮和平行梁式挂篮两种。

其中，牵索式挂篮由主梁的拉索挂在龙门架上，工人和设备通过吊篮在拉索上移动。

平行梁式挂篮则使用水平线上两个平行的横梁支撑吊篮，这种挂篮适合长跨桥梁的施工。

2. 挂篮荷载计算在挂篮设计中，需要进行挂篮的荷载计算和承载分析。

根据对斜拉桥的结构特点和施工场地的实际情况，确定吊篮所承受的荷载类型和荷载值。

荷载包括自重、施工作业负荷、设备荷载等，通过有限元仿真分析，确定吊篮和牵索的尺寸、材料和承受荷载能力。

3. 挂篮悬挂点选择挂篮悬挂点的选择直接影响了整个施工过程的安全和效率。

根据斜拉桥的结构形式，确定准确的悬挂点位置和间距，保证挂篮的悬挂点与主梁之间的距离平衡，使其能够承受牵引和水平作用力，避免建筑材料和设备掉落或破碎，保证工人和设备的安全。

二、空间仿真分析斜拉桥牵索式挂篮的设计中，空间仿真分析是非常重要的一个方面，有助于建立精确的模型和提前验证施工方案。

以下是空间仿真分析的主要过程：1. 建立挂篮模型在空间仿真分析中，首先需要建立斜拉桥吊篮和牵索的三维模型，并根据实际情况进行尺寸和比例缩放。

通过CAD软件绘制出设计方案并生成STL模型，然后导入有限元分析软件中进行后续分析。

2. 定义材料和荷载在有限元分析中，需要定义斜拉桥挂篮的材料性质和荷载条件。

材料性质包括吊篮和牵索的弹性模量、泊松比、密度、摩擦系数等。

荷载条件包括自重、施工荷载和边界条件。

3. 网格划分和边界设置在有限元分析中，需要对斜拉桥挂篮进行网格划分，以便计算残留应力和位移变化。

. .. . .斜拉桥牵索挂篮（前支点）施工工艺工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0602-2011）桥梁工程有限公司廖文华罗孝德1 前言1.1 工艺工法概况牵索挂篮又称前支点挂篮，是一种用于混凝土斜拉桥主梁悬臂浇筑施工的设备，是一种具有国际先进水平的新型挂篮。

我国自长江公路大桥首次使用牵索挂篮以来，在大跨度、大节段的混凝土斜拉桥如长江二桥、新八一大桥、江汉四桥、洞庭湖大桥、鄱阳湖大桥、荆洲长江公路大桥等的施工中，牵索挂篮施工工艺得到了广泛的应用。

1.2 工艺原理利用斜拉索作为挂篮前支点的牵引索，后锚点锚于已浇梁段的底板上，中支点用C型挂钩支撑于已浇主梁顶面，将后锚点挂篮的悬臂受力状态改变为前后支点的简支受力状态，从而减小了挂篮的挠度与弯矩，提高了挂篮的承载能力，实现主梁全节段一次浇筑。

锚固系统模板系统承载系统走行系统图1 牵索挂篮系统结构示意图2 工艺工法特点采用钢箱型结构，结构紧凑，整体性强，刚度大，承载能力大，安全性高，采用吊挂与斜拉索牵拉相结合的传力，加大了节段施工长度，施工标准化程度高，施工速度快，施工质量好，重量大，加工费用高。

3 适用围大跨度长节段混凝土斜拉桥主梁悬臂浇筑施工。

4 主要技术标准《公路桥涵施工技术规》JTG/TF50《公路斜拉桥设计规》JTJ027《公路桥涵钢结构及木结构设计规》JTJ025《钢结构工程施工质量验收规》GB50205《公路工程质量检验评定标准》JTGB80-15 施工方法根据设计图纸，主梁0、1#段采用墩旁托架施工，挂篮从第2号段正式悬臂施工。

结合现场条件，0、1#段施工时考虑用挂篮承载平台作为施工平台，挂篮承载平台在墩旁托架上直接拼装、焊接、平移、顶升到位。

墩旁托架采用万能杆件在塔墩顶拼装而成。

挂篮拼装提升到位后，在挂篮后端设支承牛腿，前端设斜拉，挂篮主纵梁中部设斜向钢支撑，以满足0、1#段梁体施工。

牵索挂篮作为主梁悬臂浇筑的承重结构，通过锚固系统，将挂篮锚固在主梁底板上，通过牵索系统将斜拉索与挂篮弧形首相连，形成简支结构受力平台，然后在挂篮平台上进行立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土，拉预应力、压浆等作业。

斜拉桥牵索挂篮优化设计分析摘要：斜拉桥牵索挂篮在优化设计上，更加注重在单索面、平行双索面、斜索面等方面的整体设计，通过有效的工艺特点分析，形成多方面的设计要点，尤其是突出斜拉桥斜索面空间索面的设计，具有更大的稳定性，因此，实现对斜拉桥牵索挂篮的优化设计，将有很大的实践意义。

本文将围绕实际的工程建设为例，针对斜拉桥牵索挂篮的优化设计进行探讨，尤其是针对平面牵索挂篮无法满足空间索变化的范围，采用弧形首进行相应的设计，更好的满足设计与施工的整体要求。

关键词：斜拉桥；牵索挂篮；优化设计随着桥梁设计的技术发展与进步，在一些大跨径的桥梁设计中，挂篮作为悬臂施工中的一种专用设备，在发挥优势的基础上，形成更大的设计优化。

通过Midas FEA或者ANSYS对挂篮结构进行相应的力学分析，实现对狐首梁、主挂钩等关键部位的应力分布，在建立实体模型的基础上，可更加全面地判断挂篮结构的安全状态。

斜拉桥PC梁的施工方法通常采用牵索挂篮（前支点挂篮），斜拉索有平面和空间两大类型，故牵索挂篮也有与之适应的两大类型。

本文主要针对空间索牵索挂篮在无法满足空间索变化范围时，对弧形首进行优化设计，以满足设计和施工要求。

一、工程概况329国道舟山普陀勾山至小干连接线工程1标主桥采用130+300+130m双塔双索面PC梁斜拉桥，主梁为单箱三室预应力砼结构。

箱梁中心高2.75m，主梁全宽19m。

箱梁根据施工方式分为4种节段类型：主塔根部附近支架现浇0#块（B0节段）、边中跨挂篮悬臂现浇的标准节段（SB1~SB11、MB1~MB17节段）、以及边跨支架现浇节段（SB12节段）和边、中跨合拢节段（H1、H2）。

斜拉索采用扇形空间双索面布置，每塔每索面共18对斜拉索，共144根。

考虑到张拉空间需要，塔上索距分别为2m、2.1m，梁上索距除边跨压重区为4m外，其余均为8m（挂篮悬浇时拉索间距）。

斜拉索毛巾采用冷铸锚头锚固体系，均在主塔端张拉。

二、牵索挂篮的施工程序及工艺要点1、长平台牵索挂篮的施工程序及工艺要点（l）挂篮安装在主梁的1号2号梁段适当位置预设4个吊孔，用倒链或千斤顶将组拼成整体的主桁承重系统和底模板整体提升到安装位置，安装牛腿顶端部分，若主桁未到安装位置，则安装走行系统，使其走行到位。

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主梁为预应力混凝土双肋板式结构，通过桥面板及横隔梁连接形成整体，梁高2米，翼板厚32厘米，横隔板厚35cm，横隔梁标准间距6.8米，厚35厘米。

标准断面如下图所示：二、主要荷载分析：1、主梁节段重量：主梁施工节段形式为：①0#块，长20m；1#、1＇#块长6.8m，采用支架现浇；②主跨2#~24#块、边跨2＇#~19＇#块为标准节段，长6.8m，采用牵索式挂篮悬臂浇筑；③主跨25#块，长7.8m，为加长悬臂浇筑段；④边跨20＇#~25＇#块，共计10.6m长，为支架现浇段。

6.8m标准节段砼体积为135m3，重338t；7.8m加长段砼体积为150m3，重375t。

2、施工荷载重量主要包括模板系统重量、施工机械设备重量、操作人员重量等。

3、挂篮自重根据挂篮结构所采用的材料、结构形式计算出挂篮的自重。

同时考虑到满足挂篮所吊挂的持力主梁的受力要求，挂篮结构重量拟控制在施工节段重量的0.42倍以内。

4、风荷载在大风天气进行施工时，必须保持挂篮结构和位置的稳定性，考虑最大风力情况下挂篮的固结措施，从结构设计上满足挂篮抵抗风荷载的要求。

小干大桥主梁牵索挂篮主要结构介绍及设计建模要点摘要：介绍小干大桥主梁牵索挂篮主要结构与设计建模要点关键词：主梁；牵索挂篮；结构；设计1、工程概况该项目位于浙江省舟山市，由广东长大一公司承建。

小干大桥起于舟山市勾山街道，与329国道相连，经沈家门海洋工业园区，跨越沈家门渔港，终于小干-马峙岛西北侧。

其中小干大桥为预应力混凝土斜拉桥，由梁、斜拉索和塔柱三部分组成，全长2275米，引桥全长1440米，全线按一级公路技术标准设计。

主梁采用单箱三室预应力砼结构，箱梁中心高度2.75m，箱梁一般截面全宽19m，桥面行车道净宽15m，两侧各0.5m防撞护栏，护栏外侧为1.5m斜拉索锚索区和检修道区。

箱梁标准段顶板厚0.25m，底板厚0.3m，三角边箱底板厚0.25m，中腹板厚0.4m；中间箱室净宽6m，边箱净宽4.2m，两侧挑臂根部厚1m，端部厚0.795m，做为拉索在主梁上的锚固区域。

主梁悬浇节段共59个，包括主跨34个标准节段、边跨22个标准节段、2个边跨合拢段及1个中跨合拢段。

标准节段长8m，混凝土方量约125m³。

2、挂篮主要结构本挂篮主要由承重系统、提升锚固及水平止推系统、定位调整系统、走行系统和模板系统组成。

图1 挂篮总体结构示意图（1）承重系统主要包括2片主纵箱梁、1片前横箱梁、1片带C形挂钩的后横箱梁、多排分布贝雷梁及行走、牵引和吊挂装置。

①主纵梁：采用Q235B钢板工厂组焊而成，断面为1400x1500mm，局部（C型挂钩处）由梁高1500mm加高到1800mm，其中顶、底板厚为16mm，腹板厚为12mm，隔板为10mm钢板。

为适应斜拉索角度变化，主纵梁前端由1.5m变宽到1.7m并设计为圆弧状。

②后横梁：采用Q235B钢板工厂组焊而成，断面为700x1500mm，其中顶、底板厚为16mm，腹板厚为12mm，隔板为10mm钢板。

为改善挂篮结构整体受力，后横梁上布置吊杆。

③前横梁：采用Q235B钢板工厂组焊而成，断面为700x1500mm，其中顶、底板厚为16mm，腹板厚为12mm，隔板为10mm钢板。