付胜元　邱志伟

【摘 要】挂篮悬臂浇筑法已广泛应用于大跨径桥梁的施工之中，挂篮是连续梁桥悬臂浇筑施工过程中必须的临时结构，关系到施工的安全以及后期桥梁的线形控制。挂篮具有很多功能，如：支撑模板、调整标高、承受新浇筑的混凝土的重量及提供相应的进行张拉和注浆的平台。按照承重结构的形式又可以分为：桁架式、斜拉式和牵索式。其中桁架式又包括平行桁架式、三角形、菱形、和弓弦式、斜拉式包括三角斜拉式、预应力斜拉式。其中，挂篮质量和梁段混凝土的质量比是衡量挂篮设计是否合理、材料是否节省的主要参数。一般控制在0.3～0.5之间。笔者在2012年～2014年担任益阳沙头资江大桥项目总工程师期间，该桥在建设过程中，分别采用了菱形挂篮和三角形挂篮。2013年时对两种挂篮结构形式在受力、变形、稳定性和操作安全性等方面进行对比分析研究，总结两种挂篮的结构选型及受力特点，以论述最终全部改用三角形挂篮（见下图1）的理由。

【关键词】悬臂 菱形 三角形 挂篮 比较

1 受力分析比较

从外形上看，两种形式都是由两个直角三角形组成，但也有一定的差别：菱形是三角形的两条直边是一条在上方、一条在下方，而三角形的两条直边都在下方。在外力P的作用下，每条杆件受力不同，具体受力情况如表1所示。

由图2可知，菱形如果变成三角形，杆1（长）由最初的“受压”变成“受拉”，而杆2（短）由“受拉”变为“受压”，这对受力很有利。杆4和杆5受力相同，主要的差别在于中间的立柱3，三角形挂篮的受力是菱形挂篮受力的2倍。因此，从受力情况来说，菱形立柱要优于三角形立柱。

2 变形分析比较

由以上计算公式可以看出，三角形挂篮的变形比菱形挂篮变形要大，差值为：

从吊带的长度上看，菱形挂篮的吊带比三角形挂篮的吊带要长h，也就是说菱形吊带的变形比三角形大，其差值为：

上式中P1为吊带承受力的大小，A1为吊带截面积，则三角形的总变形比菱形大：

益阳沙头资江大桥使用的两种挂篮在考虑了吊带的变形以后，通过计算比较，三角形挂篮产生的变形与菱形差不多，并无太大的差别。

3 对比研究结果

（1）由于菱形的吊点比三角形要高，因此从整个空间结构的稳定性来看三角形优于菱形，三角形横向之间的联接可比菱形少。（2）从安全操作性来看三角形也较菱形好，在前横梁上操作，菱形高度比较高，而三角形只要在两三角形之间搭上跳板，两边三角形亦可作栏杆，非常安全。（3）从变形的角度看，考虑吊带的变形以后，菱形与三角形差不多，并没有太明显的优势。（4）挂篮的设计是以变形控制为主，在满足变形要求的前提下，强度是不成问题的，尽管三角形挂篮其立柱受力是菱形的两倍，在满足变形要求的前提下，菱形改成三角形挂篮、立柱的强度仍然足够，并不因此要加大立柱的截面积，相反菱形改成三角形可减少吊带和吊杆的长度，节省材料和费用。

综上所述，笔者认为三角形挂篮较菱形有更多的优势。

4 三角形挂篮的最佳高度

在跨度L一定的情况下，高度h越大各杆件的受力就越小，使用材料的截面积可减小，但太高会使使用材料的总长度增加；h小使用材料长度小，但由于杆件受力增大，杆件截面积要增大，因此在材料总量一定的情况下，存在一个合理的高度和截面积使整个系统产生的变形最小，三角形桁架使用材料总质量为：

5 结语

在所有的挂篮中，平行桁架式的材料没有很高的利用系数。弓弦式挂篮的受力相对合理，但杆件较多，运行很复杂。因此，这次挂篮主要在斜拉式、三角形和菱形挂篮中选择。三种挂篮式相比较，斜拉式挂篮的受力机制和传力机制都比较合理，但它需要设置限位装置在底模纵梁和主梁的尾部，并且需要在每个施工循环中增加相应的工具来安装和拆卸斜拉杆、限位装置等，加大了施工的难度。因此，在各种挂篮之中，三角形和菱形挂篮较为常用。这两种挂篮在推移时较为方便，在安全性能方面也高于斜拉式挂篮。虽然三角形挂篮在受力方面稍逊于斜拉式和菱形挂篮，在施工操作面也不够宽敞，比不上菱形挂篮，但它的受力点较低，稳定性较好，远远的高于菱形挂篮，且节约了很多横向联系钢材。此外，三角形挂篮的工作量比菱形和斜拉式挂篮少，加工工艺要求较低，加工方便，主桁杆件少，传力简捷，受力明确，成本低，加工简单，安装方便，对型钢基本不具破坏力，挂篮的回收价值相对较高。因此，该桥的施工经过分析比较，最终选择全部改用三角形挂篮。在实际应用中，三角形挂篮的各项指标与计算结果也比较吻合，且重量较轻、刚度大、移动方便快捷，很好的创造了经济效益。挂篮目前在朝着轻型化的方向发展，但同时要考虑到挂篮的刚度、强度等，确保挂篮的稳定性，提高桥梁施工的安全、质量和速度。自重可能略有增加，但在一定程度上节约了总成本。总之，需综合考虑各方面因素，才能达到效益的最优化。

参考文献：

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