1 工程概况

　　新建郑州至万州铁路湖北段ZWZQ-4标线路里程为DK398+357.929—DK426+741.787，长28.384km，全标段仅为1座特大桥(汉江特大桥)，其中主桥跨越汉江，上部结构为(109+220+109)m连续刚构-拱组合体系，共3跨1联，为89～92号墩(见图1)。

　　图1 桥跨布置(单位:m)  

　　连续刚构梁为单箱双室、变高度、变截面箱梁，中支点截面中心线处梁高12.0m，直线段截面中心线处梁高5.5m，变高段梁底下缘按圆曲线变化。箱梁一般截面箱底宽10.8m，梁端和支点处局部加厚;底板厚45～120cm，底板变厚段厚度按圆曲线变化;腹板厚40,60,85cm，按等厚局部渐变处理。

　　2 施工重、难点

　　1)主桥连续梁全长439.7m，且跨越汉江，梁面距水面高度达30m左右，施工难度大，作业受限。

　　2)主桥截面为单箱双室截面，最大截面中心高度达12m，承受箱梁块段荷载较大，采用合适的挂篮是施工重点。

　　3)挂篮预压荷载为块段最大荷载及各种施工荷载，共5 600.2kN，如果采用传统方式预压，施工组织难度大，施工安全性低。因此，简化施工工艺是施工重、难点。

　　4)采用合适的内模满足变截面、变高度施工需求是施工难点。

　　3 挂篮设计

　　3.1 结构形式

　　因主桥箱梁块段荷载较大，采用单箱双室结构。根据现场实际情况，采用大型菱形挂篮进行悬臂浇筑施工。大型菱形挂篮自重较大，受施工环境影响较大，因此采用栓接+销接的方式进行挂篮结构分块拼装，使挂篮受力合理，变形较小，且易于操作，满足实际施工要求。

　　挂篮结构主要分为主桁架系统、悬吊系统、底篮系统、行走系统、模板系统等，每个挂篮包含3片主桁架，分别对应3个腹板位置。主桁架为菱形结构，由前后斜杆、上下弦杆、竖杆及节点箱组成(见图2)，各杆件间均采用节点箱进行连接，主桁架节点箱采用钢板焊接，其他节点箱采用销接，便于拆除和多次周转使用。

　　图2 主桁架结构  

　　悬吊系统主要由底篮前后悬吊、导梁悬吊系统组成，底篮前后悬吊系统均采用Q345扁钢吊带，共10根，通过销栓接长。导梁悬吊系统采用32mm精轧螺纹钢筋，底篮前后横梁吊杆共10根。

　　底篮系统包括底篮前后横梁和底篮纵梁等，前后横梁采用2HN600×200×10×14。底篮纵梁采用I40，在腹板位置需加密布置。设置3道主桁架后锚梁，每道设置2根精轧螺纹钢筋作为后锚杆，并包裹PVC管进行保护。

　　行走系统包括后反扣轮、前滑移支座、行走轨道和牵引设备，牵引设备采用千斤顶+精轧螺纹钢筋的形式牵引挂篮向前移动，挂篮行走时，前滑移支座落在行走轨道上，反扣轮反扣在行走轨道上。

　　挂篮内外模板均采用定制钢模板，外模板标准节段长1.5m，施工现场将模板与桁架通过钩栓连接，然后焊接成整体。内模板标准节段长2.0m，节段间通过栓接连接，浇筑时通过对拉螺栓进行固定。浇筑完成后，通过对拉螺栓调整内模板状态后将其拆除。

　　3.2 结构验算

　　3.2.1 荷载工况

　　挂篮荷载工况分为挂篮施工块段高度最大、块段质量最大、块段长度最大、预压施工、挂篮行走，其中主桥6号块为长度、质量最大的块段。

　　强度荷载组合为:1.2×自重+1.2×混凝土荷载+1.4×(振捣荷载+模板质量+人材机荷载+风荷载)，刚度荷载组合为:1.2×自重+1.2×混凝土荷载。

　　3.2.2 模型建立

　　采用Midas有限元软件对挂篮结构进行整体建模分析，主桁架平联采用桁架单元模拟，其余杆件采用梁单元模拟，如图3所示。挂篮后支点仅约束x,y,z方向线位移，前支点仅约束z方向线位移，吊带顶部均为固结边界条件。

　　图3 挂篮结构模型  

　　3.2.3 验算结果

　　对挂篮在不同施工工况下的受力进行计算分析，并对挂篮结构强度、刚度、变形等进行验算，由验算结果可知，挂篮结构能满足规范及实际工程要求，可用于施工作业。

　　4 挂篮拼装

　　4.1 轨道安装

　　行走轨道标准节段长1.0,1.5m，通过9根8.8级M24×60螺栓标准件连成整体。轨道垫梁采用型钢，在挂篮前支点位置加密。采用直接预埋精轧螺纹钢筋的方式布置轨道锚固钢筋，每隔50cm采用双螺母固定1道锚固钢筋。

　　4.2 主桁架及后锚梁安装

　　主桁架安装前先将反扣轮及前滑移支座安装到轨道上，并采用销接固定。单片主桁架重约9t，采用汽车式起重机直接吊装成型的单片主桁架结构。单片主桁架结构安装完成后设置限位装置及八字形缆风绳作为防倾倒措施，然后安装主桁架后锚梁，后锚梁精轧螺纹钢筋采用双螺母进行固定，后锚梁≥3道，并包裹PVC管进行保护。依次安装其他2片主桁架，并通过门架、平联和横梁将3片主桁架连成整体。

　　4.3 底篮组拼及提升

　　底篮纵梁共30根，总重17.4t，与横梁间采用焊接连接。为简化施工流程，底篮在墩侧平台处进行组拼作业，然后采用履带式起重机整体吊装，确保施工过程的安全。

　　吊装到位后及时安装下前横梁处吊带及后横梁处吊杆，确保吊带、吊杆与吊架连接牢固后，履带式起重机缓慢放下底篮，至悬吊系统全部处于持力状态且无松弛时，方可退出履带式起重机，完成受力转换。

　　4.4 模板及悬吊系统安装

　　连续梁悬臂浇筑段块段最长4.5m，挂篮外模板顺桥向长4.8m，为保证新浇筑块段与已浇筑块段不发生错台，两侧各通过1根外导梁支撑，外导梁前端通过挂篮上前横梁处吊带、吊架进行固定，后端通过梁面预埋孔洞处吊杆进行连接。

　　内模板采用定制钢模板，并设置可调节槽钢，实现模板状态的调整。内模板规格按最高截面进行设计，顶板和腹板变宽后可设置木模板进行调节，通过调节内模板桁架实现拆模。

　　5 挂篮预压

　　5.1 预压方法

　　对质量最大(442.92t)的块段进行挂篮预压，挂篮预压最大荷载为最大施工荷载的1.2倍，即5 600.2kN。由于施工荷载大，采用传统堆载预压的方式施工组织难度大，为此，采用千斤顶反压法模拟现场混凝土浇筑情况。

　　根据箱梁结构形式，腹板位置处承受荷载较大，在箱梁腹板下方各设置1台千斤顶模拟腹板及翼缘板混凝土浇筑情况。顶、底板承受荷载相对较小，在底板中点位置各设置1台千斤顶模拟顶、底板混凝土浇筑情况。

　　在已浇筑0号块段相应位置处埋设反力架预埋件，预埋件采用预埋锚筋加设锚板的方式。反力架上部扁担梁采用3HN450×200×10×14，三角支撑架采用2HN600×200×10×14，在挂篮纵梁上部铺设垫梁。通过控制千斤顶顶力控制施加荷载值，千斤顶荷载作用于反力架扁担梁处，在垫梁处产生作用于挂篮底篮的反力，从而达到预压效果。

　　5.2 预压测点布置

　　1)挂篮主桁架测点布置每片主桁架后锚梁处设置1个测点，每片主桁架前支腿处设置1个测点，每片主桁架上前端设置1个测点。

　　2)上前横梁测点布置每个吊带、吊架处设置1个测点，上前横梁主桁架跨中中点处设置1个测点。

　　3)底篮前横梁测点布置每个吊带、吊架处设置1个测点，千斤顶位置处各设置1个测点。

　　4)底篮后横梁测点布置每根吊杆处设置1个测点。

　　5.3 预压步骤

　　在0号块块段位置处埋设反力架预埋件，待挂篮拼装完成后，安装千斤顶和反力架装置。预压施工前结构须验收合格后投入使用。

　　各千斤顶按施工荷载0→50%→75%→100%→120%的顺序同步逐级加载，每级加载完成1h后，测量挂篮变形。全部加载完成后，宜每隔1h测量1次测点变形，连续预压4h，当最后测量时间段2次变形差<2mm时即可结束。

　　各千斤顶按施工荷载100%→75%→50%→0的顺序同步逐级卸载，并测量各级卸载后的变形。根据加、卸载实测数据，绘制各测点加、卸载变形曲线，计算挂篮在各阶段荷载作用下的变形。

　　5.4 预压效果

　　对挂篮进行预压时，通过观察反力架、挂篮各构件及各构件间焊缝变形情况，可知挂篮结构满足实际现场施工要求，可保证施工安全。

　　静载试验完成后，根据挂篮预压观测数据绘制各测点荷载-变形曲线。通过荷载-变形曲线得到待浇筑块段相同荷载作用下的挂篮变形，结合已浇筑相邻块段实测变形进行修正，以便准确控制挂篮立模标高。

　　6 结语

　　1)汉江特大桥大跨径连续梁大型挂篮模块化设计、整体拼装施工方法较好地克服施工条件限制，同时降低高空作业难度。

　　2)采用千斤顶反压的预压施工方法，大大降低施工组织难度，节约施工成本，同时优化施工工艺，简化施工流程。

　　3)通过对内模板进行优化，采用内模板分节加工、设置可调节槽钢的方式，解决变截面、变高度施工难题。