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一、概述
某特大桥长436m，上部构造为115+206+115m预应力混凝土连续刚构。箱梁为左右分离的两幅桥，两幅桥间距0.7m，每幅桥宽16.3m，底板宽8m。上部结构共划分27块梁段，其中0～24#梁段为T构梁段；25、26#梁段分别为中、边跨合拢梁段；27#梁段为边跨现浇梁段。梁段分为3m、4m、5m，最大重量梁段为9#块，4m长，约273t。在施工中0、1#梁段为支架现浇梁段，2～24#梁段为挂篮悬臂浇筑梁段。
二、挂篮构造
菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行及锚固系统、底篮架、模板系统共四大部分组成。
1．菱形桁架
菱形桁架是挂篮的主要承重结构，桁架由型钢加工而成。两片主桁架均使用2[36槽钢加工而成各杆件，杆件截面为360×300mm。各杆件之间采用销接形式连接成拼装成菱形架构。
2．提吊系统
前吊带：前吊带的作用是将悬臂浇筑注的砼及模板重量传至桁架上。前吊带由16Mn钢板用钢销组合而成。下端与底篮架的前横梁销接，上端固定于挂篮的前横梁处。
后吊带：后吊带的作用是将砼和模板荷载传至已成箱梁底板。后吊带也用16Mn钢板加工。吊带下端与底篮架的后横梁销接，上端穿过已成箱梁的预留孔，锚固在混凝土箱梁上。
前上横梁由2H45型钢组焊而成，连接于菱形主桁架最前端的节点处，将两片桁架连接成整体，与主桁架采用螺栓连接。
3．走行及锚固系统
走行系统由轨道、钢枕、前后支座、手拉葫芦等组成。轨道由2H40型钢组焊的截面。由直径φ32mm精扎螺纹钢竖向预应力筋张拉锚定。
挂篮设置前后支座各2个，前支座支承在轨道顶面，下垫聚四氯乙烯滑板，可沿轨道滑行。后支座以反扣轮的形式沿轨道滑动，不需要加设平衡重。挂篮前移时，使用2个10t手拉葫芦牵引前支座，带动整个挂篮向前移动。
4．底篮架
前、后下横梁采用2H40型钢焊接组合。底篮架的纵梁采用16＃槽钢组拼成的桁架式结构，高度为124cm。底模由大块的钢模板组成。
5．模板系统
箱梁外侧模板采用8mm钢板和槽钢加劲组焊而成。两边外侧模支承在两个行走梁上，走行梁通过吊杆悬吊在前上横梁和已浇筑好的箱梁翼板上。走行梁用2[40组焊而成。
内模由内模桁架、纵带及组合钢模组成，内模桁架设置在两根内模走行梁上，走行梁吊在前上横梁和已浇箱梁的顶板上，内模脱模后可以沿走行梁前行。
6．钢吊带
前后吊带均由200mm×25mm的16Mn钢板用销子连接而成，设置间距为100mm的调节孔，用千斤顶及扁担和垫梁调节所需长度。
三、挂篮前移和箱梁混凝土浇筑工艺
悬臂浇筑梁段的混凝土施工保证措施：
1.每次浇筑的混凝土必须在最早浇筑的混凝土初凝前全部浇筑完。根据悬浇梁段混凝土的数量，结合拌和与泵送速度，将悬浇梁段混凝土的初凝时间定为14小时左右，坍落度控制在16～18cm左右。
2.对于梁段腹板的混凝土不得直接倾倒入模。在内侧模板上设置“窗口”，混凝土由此下落，待混凝土浇筑到位时，将钢筋焊接或绑扎恢复，混凝土浇筑至“窗口”前将其封闭。“窗口”尺寸60×60cm，纵向每2m左右设一个，底板往上3m处开设第一层，再往上3m开设第二层。
3.底板施工顺序：底板先浇筑混凝土第1、2层40cm，混凝土可由底板面直接下落；浇筑第3层时，混凝土从腹板模板上第一层靠近悬臂端的“窗口”下落，人员在腹板内振捣，由左右两侧的腹板向底板中心浇筑，直至底板浇筑完成和腹板50cm混凝土浇筑。腹板浇筑50cm后，木工对底板进行压板覆盖，防止混凝土从倒角底返出。
腹板施工：腹板混凝土由“窗口”下落，浇筑混凝土直至到第二层“窗口”，剩余500cm左右的腹板从顶板处下落混凝土和振捣棒。
五、挂篮计算
1.在进行底篮计算时，按最重梁段9＃块结构尺寸和荷载加载，实际重量为273t。根据9＃块梁段截面尺寸，两个80cm宽腹板下荷载为76t，底板下为60.3t，乘以系数1.2后，分别为91.2t和72.4t。9＃块长度为4m，对腹板和底板分别按均布压力荷载进行加荷，腹板下91.2t/(4×0.8)＝28.5t/m2，底板下72.4t/(4×6.4)=2.82t/m2，模型中已经计入底篮的重量。
前吊带受力：腹板内侧最大为22.4t，腹板外侧最大为13.5t。
后吊带受力：腹板内侧最大为47t，腹板外侧最大为28.8t。
由以上结果，底篮前吊点受力共84.3t，占总荷载255t的33％。
2.计算挂篮主桁架时，前上横梁处在相应吊点位置施加集中荷载。
一个翼板混凝土18.7t，乘以1.2后为22.4t，加至挂篮前上横梁70%荷载为15.7t，前吊点设置2个，各7.8t；内顶板混凝土32.2t，乘以1.2后为38.6t，加至挂篮前上横梁70%荷载为27t，前吊点设置2个，各13.5t。
3.吊带计算
吊带采用16Mn钢板制作，宽200mm，厚25mm,长度12m，前吊带最大受拉力22.4t计算。
4.结论
在施工9＃块时，施加于菱形主桁架的荷载共142.3t，即每片主桁架受力71.2t。在挂篮主桁试压试验时，加载至荷载80.8t时主桁架平均挠度为8mm。
所以实际施工时主桁架下挠度小于8mm，加上吊带伸长量2.6mm。还存在后锚点和前支腿变形。通过主桁加载试验，后锚点上翘b=4mm，前支点压缩c=2mm。由挂篮结构尺寸，最终变形，挂篮刚度满足施工要求。
六、挂篮试验
1.菱形桁架试压试验
在台架上利用滑轮组对菱形架施加竖向载荷，测量菱形架的变形和安全性，并检验菱形架后锚的受力情况。
试压台架由2根台架主梁、2组上下滑轮组、钢丝绳、手拉葫芦、锚固用精轧螺纹钢和载荷显示装置等组成。安装10t手拉葫芦，安装测力载荷显示装置，拉动手拉葫芦，手拉葫芦通过滑轮倍率加载到菱形架上，实现挂篮试压。测量菱形架的变形并扣除台架主梁的变形值，得出菱形架的变形值,同时测试各主要构件的应力。
其主要工作原理为：手拉葫芦通过滑轮倍率加载到挂篮菱形架上，测量装置采用旁压式张力传感装置，专用于测量钢丝绳的张力。
应力测点布置在每个构件上,考虑到各构件受力比较简单,每个构件布置一个应力测点。变形（下挠度）测点布置在菱形架前端，为了消除主梁支点变形的影响，在菱形架中间、后端各布置变形测量点，菱形架前端实际下挠量应消除这部分的影响。
图3 测点布置
加载步骤如下：1) 初始荷载到30 t
2) 第二次加载到50 t
3) 第三次加载到80 t
4) 第四次加载到101t
5) 第五次加载到115t
从试验结果的分析可以看出：
（1）挂篮压杆1最大压应力为89.98MPa, 压杆2最大压应力为83.75MPa，压杆3最大压应力为105.68MPa,均小于容许应力。
（2）挂篮拉杆1最大拉应力为119.70MPa, 拉杆2最大拉应力为122.12MPa，均小于容许应力。
（3）菱形架在载荷101t时的下挠最大下值为
左片：10.14mm，右片：12.42mm；
（4）菱形架在载荷115t时的下挠最大下值为
左片：14.14mm，右片：13.7mm；
2.现场试压试验
为保证挂篮结构的可靠性，清除非弹性变形，现场在第一次使用挂篮浇筑混凝土前对进行试压。在已浇混凝土箱梁上拼装挂篮，前移至浇筑位置，底篮和各吊带就位，用竖向预应力钢筋锚固挂篮后端，试压荷载為300t的40％，即120t，采用在底篮架的前横梁位置堆载重物与千斤顶和钢绞线加载的方法施加荷载。
①试验设计
拼装完成底篮和吊带，在底篮靠近前下横梁上堆放11捆未使用的钢绞线。每捆钢绞线重量按3.5t计算，共38.5t。
在前下横梁，对应腹板下的底板桁架纵梁前端各布置一台60t穿心千斤顶和分布梁，每台千斤顶处设置3条钢绞线，钢绞线上端锚固在千斤顶的工作锚环上，下端对应锚固于承台面的预埋件或贝雷梁上，由千斤顶将荷载传至底篮的前横梁。每个千斤顶施加荷载40t。试验荷载施加部位靠近前横梁，与实际浇筑箱梁时的荷载分布近似。
②试验加荷
挂篮试压荷载为120t，钢绞线重物一次堆放完成，由千斤顶按照试验荷载逐级进行，每级加载完成并稳压。
③数据测量
对本次试验只测量挂篮的变形。加压过程中对每级加载后，各点的标高变化值进行观测；卸载同样按分级卸荷，并记录各点标高值。反复两次，完成试压。
七、结语
该特大桥箱梁悬浇自重大，施工采用300t菱形挂篮。针对高、大箱梁施工难点，主要控制挂篮的施工工艺和混凝土施工工艺。施工中对挂篮的刚度要求严格，强调了设计和试压试验的重要，为保证箱梁成功悬浇施工奠定基础。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
某特大桥长436m，上部构造为115+206+115m预应力混凝土连续刚构。箱梁为左右分离的两幅桥，两幅桥间距0.7m，每幅桥宽16.3m，底板宽8m。上部结构共划分27块梁段，其中0～24#梁段为T构梁段；25、26#梁段分别为中、边跨合拢梁段；27#梁段为边跨现浇梁段。梁段分为3m、4m、5m，最大重量梁段为9#块，4m长，约273t。在施工中0、1#梁段为支架现浇梁段，2～24#梁段为挂篮悬臂浇筑梁段。
二、挂篮构造
菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行及锚固系统、底篮架、模板系统共四大部分组成。
1．菱形桁架
菱形桁架是挂篮的主要承重结构，桁架由型钢加工而成。两片主桁架均使用2[36槽钢加工而成各杆件，杆件截面为360×300mm。各杆件之间采用销接形式连接成拼装成菱形架构。
2．提吊系统
前吊带：前吊带的作用是将悬臂浇筑注的砼及模板重量传至桁架上。前吊带由16Mn钢板用钢销组合而成。下端与底篮架的前横梁销接，上端固定于挂篮的前横梁处。
后吊带：后吊带的作用是将砼和模板荷载传至已成箱梁底板。后吊带也用16Mn钢板加工。吊带下端与底篮架的后横梁销接，上端穿过已成箱梁的预留孔，锚固在混凝土箱梁上。
前上横梁由2H45型钢组焊而成，连接于菱形主桁架最前端的节点处，将两片桁架连接成整体，与主桁架采用螺栓连接。
3．走行及锚固系统
走行系统由轨道、钢枕、前后支座、手拉葫芦等组成。轨道由2H40型钢组焊的截面。由直径φ32mm精扎螺纹钢竖向预应力筋张拉锚定。
挂篮设置前后支座各2个，前支座支承在轨道顶面，下垫聚四氯乙烯滑板，可沿轨道滑行。后支座以反扣轮的形式沿轨道滑动，不需要加设平衡重。挂篮前移时，使用2个10t手拉葫芦牵引前支座，带动整个挂篮向前移动。
4．底篮架
前、后下横梁采用2H40型钢焊接组合。底篮架的纵梁采用16＃槽钢组拼成的桁架式结构，高度为124cm。底模由大块的钢模板组成。
5．模板系统
箱梁外侧模板采用8mm钢板和槽钢加劲组焊而成。两边外侧模支承在两个行走梁上，走行梁通过吊杆悬吊在前上横梁和已浇筑好的箱梁翼板上。走行梁用2[40组焊而成。
内模由内模桁架、纵带及组合钢模组成，内模桁架设置在两根内模走行梁上，走行梁吊在前上横梁和已浇箱梁的顶板上，内模脱模后可以沿走行梁前行。
6．钢吊带
前后吊带均由200mm×25mm的16Mn钢板用销子连接而成，设置间距为100mm的调节孔，用千斤顶及扁担和垫梁调节所需长度。
三、挂篮前移和箱梁混凝土浇筑工艺
悬臂浇筑梁段的混凝土施工保证措施：
1.每次浇筑的混凝土必须在最早浇筑的混凝土初凝前全部浇筑完。根据悬浇梁段混凝土的数量，结合拌和与泵送速度，将悬浇梁段混凝土的初凝时间定为14小时左右，坍落度控制在16～18cm左右。
2.对于梁段腹板的混凝土不得直接倾倒入模。在内侧模板上设置“窗口”，混凝土由此下落，待混凝土浇筑到位时，将钢筋焊接或绑扎恢复，混凝土浇筑至“窗口”前将其封闭。“窗口”尺寸60×60cm，纵向每2m左右设一个，底板往上3m处开设第一层，再往上3m开设第二层。
3.底板施工顺序：底板先浇筑混凝土第1、2层40cm，混凝土可由底板面直接下落；浇筑第3层时，混凝土从腹板模板上第一层靠近悬臂端的“窗口”下落，人员在腹板内振捣，由左右两侧的腹板向底板中心浇筑，直至底板浇筑完成和腹板50cm混凝土浇筑。腹板浇筑50cm后，木工对底板进行压板覆盖，防止混凝土从倒角底返出。
腹板施工：腹板混凝土由“窗口”下落，浇筑混凝土直至到第二层“窗口”，剩余500cm左右的腹板从顶板处下落混凝土和振捣棒。
五、挂篮计算
1.在进行底篮计算时，按最重梁段9＃块结构尺寸和荷载加载，实际重量为273t。根据9＃块梁段截面尺寸，两个80cm宽腹板下荷载为76t，底板下为60.3t，乘以系数1.2后，分别为91.2t和72.4t。9＃块长度为4m，对腹板和底板分别按均布压力荷载进行加荷，腹板下91.2t/(4×0.8)＝28.5t/m2，底板下72.4t/(4×6.4)=2.82t/m2，模型中已经计入底篮的重量。
前吊带受力：腹板内侧最大为22.4t，腹板外侧最大为13.5t。
后吊带受力：腹板内侧最大为47t，腹板外侧最大为28.8t。
由以上结果，底篮前吊点受力共84.3t，占总荷载255t的33％。
2.计算挂篮主桁架时，前上横梁处在相应吊点位置施加集中荷载。
一个翼板混凝土18.7t，乘以1.2后为22.4t，加至挂篮前上横梁70%荷载为15.7t，前吊点设置2个，各7.8t；内顶板混凝土32.2t，乘以1.2后为38.6t，加至挂篮前上横梁70%荷载为27t，前吊点设置2个，各13.5t。
3.吊带计算
吊带采用16Mn钢板制作，宽200mm，厚25mm,长度12m，前吊带最大受拉力22.4t计算。
4.结论
在施工9＃块时，施加于菱形主桁架的荷载共142.3t，即每片主桁架受力71.2t。在挂篮主桁试压试验时，加载至荷载80.8t时主桁架平均挠度为8mm。
所以实际施工时主桁架下挠度小于8mm，加上吊带伸长量2.6mm。还存在后锚点和前支腿变形。通过主桁加载试验，后锚点上翘b=4mm，前支点压缩c=2mm。由挂篮结构尺寸，最终变形，挂篮刚度满足施工要求。
六、挂篮试验
1.菱形桁架试压试验
在台架上利用滑轮组对菱形架施加竖向载荷，测量菱形架的变形和安全性，并检验菱形架后锚的受力情况。
试压台架由2根台架主梁、2组上下滑轮组、钢丝绳、手拉葫芦、锚固用精轧螺纹钢和载荷显示装置等组成。安装10t手拉葫芦，安装测力载荷显示装置，拉动手拉葫芦，手拉葫芦通过滑轮倍率加载到菱形架上，实现挂篮试压。测量菱形架的变形并扣除台架主梁的变形值，得出菱形架的变形值,同时测试各主要构件的应力。
其主要工作原理为：手拉葫芦通过滑轮倍率加载到挂篮菱形架上，测量装置采用旁压式张力传感装置，专用于测量钢丝绳的张力。
应力测点布置在每个构件上,考虑到各构件受力比较简单,每个构件布置一个应力测点。变形（下挠度）测点布置在菱形架前端，为了消除主梁支点变形的影响，在菱形架中间、后端各布置变形测量点，菱形架前端实际下挠量应消除这部分的影响。
图3 测点布置
加载步骤如下：1) 初始荷载到30 t
2) 第二次加载到50 t
3) 第三次加载到80 t
4) 第四次加载到101t
5) 第五次加载到115t
从试验结果的分析可以看出：
（1）挂篮压杆1最大压应力为89.98MPa, 压杆2最大压应力为83.75MPa，压杆3最大压应力为105.68MPa,均小于容许应力。
（2）挂篮拉杆1最大拉应力为119.70MPa, 拉杆2最大拉应力为122.12MPa，均小于容许应力。
（3）菱形架在载荷101t时的下挠最大下值为
左片：10.14mm，右片：12.42mm；
（4）菱形架在载荷115t时的下挠最大下值为
左片：14.14mm，右片：13.7mm；
2.现场试压试验
为保证挂篮结构的可靠性，清除非弹性变形，现场在第一次使用挂篮浇筑混凝土前对进行试压。在已浇混凝土箱梁上拼装挂篮，前移至浇筑位置，底篮和各吊带就位，用竖向预应力钢筋锚固挂篮后端，试压荷载為300t的40％，即120t，采用在底篮架的前横梁位置堆载重物与千斤顶和钢绞线加载的方法施加荷载。
①试验设计
拼装完成底篮和吊带，在底篮靠近前下横梁上堆放11捆未使用的钢绞线。每捆钢绞线重量按3.5t计算，共38.5t。
在前下横梁，对应腹板下的底板桁架纵梁前端各布置一台60t穿心千斤顶和分布梁，每台千斤顶处设置3条钢绞线，钢绞线上端锚固在千斤顶的工作锚环上，下端对应锚固于承台面的预埋件或贝雷梁上，由千斤顶将荷载传至底篮的前横梁。每个千斤顶施加荷载40t。试验荷载施加部位靠近前横梁，与实际浇筑箱梁时的荷载分布近似。
②试验加荷
挂篮试压荷载为120t，钢绞线重物一次堆放完成，由千斤顶按照试验荷载逐级进行，每级加载完成并稳压。
③数据测量
对本次试验只测量挂篮的变形。加压过程中对每级加载后，各点的标高变化值进行观测；卸载同样按分级卸荷，并记录各点标高值。反复两次，完成试压。
七、结语
该特大桥箱梁悬浇自重大，施工采用300t菱形挂篮。针对高、大箱梁施工难点，主要控制挂篮的施工工艺和混凝土施工工艺。施工中对挂篮的刚度要求严格，强调了设计和试压试验的重要，为保证箱梁成功悬浇施工奠定基础。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。