摘要：以黔靈大橋主橋箱梁懸澆掛籃為例子，詳細介紹了菱形掛籃受力計算過程。
　　關鍵詞：連續剛構；懸澆；菱形掛籃；受力計算。
　　
　　一、工程概況
　　貴陽市貴金線黔靈大橋主橋為110+2×190+110m預應力混凝土連續剛構，按兩幅橋設計，橋面總寬2×13.5m。單幅采用單箱單室斷面，其中箱寬7.0米，兩側懸臂翼緣板寬3.25米；箱梁根部梁高11.5米，跨中梁高4.0米，主跨主梁分塊為6×3.5米，5×4米，10×4.5米，3.0米(合攏段)，累計懸臂總長88米。
　　二、菱形掛籃受力計算
　　1、掛籃組成
　　菱形掛籃結構簡單、受力合理，能承受較大的梁段節重（本例最重節段為270t）。主要由主桁、橫梁、下縱梁、內外導梁、吊帶、模板、走行裝置等組成。掛籃總體布置見圖1。
　　           
　　
　　　　
　　1.1、掛籃主桁結構
　　掛籃主桁由兩片菱形桁架組成，桿件均采用兩根槽36b組成格構式組合截面，各桿件之間采用φ27的普通螺栓通過兩塊δ＝20mm厚的節點板連接成一體；兩片菱形桁架之間設平面及豎向聯結系。掛籃主桁設有前、后支座共四個，前、后支座通過滑道支撐在已灌注的箱梁腹板頂面，后錨固系統由后錨梁和錨固筋組成，錨固筋分別穿過頂板和翼緣板。
　　1.2、掛籃橫梁
　　前上橫梁（2工45a）支撐于掛籃主桁架上，承受由前吊帶傳遞的所有荷載；前下橫梁（2槽32b）通過前長吊帶吊掛在前上橫梁上，承受由縱梁桁架前端傳遞的所有荷載；后下橫梁（2工45a）通過后長、短吊桿吊掛在已灌注的箱梁梁體上，承受由下縱梁后端傳遞的所有荷載。
　　1.3、掛籃下縱梁
　　掛籃下縱梁由6組2槽40b、2組2槽36b、4組2槽36b組成，下縱梁兩端分別支撐在前、后下橫梁上。
　　1.4、掛籃內外導梁
　　內導梁和外導梁，分別主要承受待灌注箱梁頂板和翼緣板自重，以及各自相應的施工荷載，同時又是內、外模板的走行通道，兩端分別通過前短吊和后短吊帶將所受荷載傳遞到前上橫梁和已灌注的箱梁梁體上，內導梁采用兩根槽40b組成；外導梁采用兩根工50b的組成。
　　1.5、掛籃吊帶
　　吊帶包括前長吊帶、前短吊帶、后長吊帶、后短吊帶和后短吊桿。前長吊帶是前下橫梁、前上橫梁之間的傳力結構，根據傳力的大小，采用170×32的16Mn鋼帶制作而成；前短吊帶是內外導梁前端與前上橫梁之間的傳力結構，采用170×20的16Mn鋼帶制作而成；后長吊帶和后短吊帶是將后下橫梁所受荷載傳遞到已灌注的箱梁梁體上，采用170×20的16Mn鋼帶制作而成；后短吊桿采用φ32mm，抗拉標準強度為780MPa的精軋螺紋鋼筋制作。
　　1.6、掛籃模板
　　掛籃所有模板均采用A3鋼，其中外模為δ＝6mm的A3鋼板，底模為δ＝8mm的A3鋼板；在模板的面板設置相應加勁肋。
　　掛籃端模采用分塊鋼模板以適應箱梁腹板和預應力孔道位置的變化，端模板外包內外模前端，用螺栓固定，在箱梁頂板上方是由伸出端面的結構鋼筋來固定。
　　1.7、走行裝置
　　內、外模走行是通過內、外導梁在吊架滑輪滑行；桁架走行是在滑道上滑行，滑道是用鋼板組焊的箱形結構，滑道錨固在已灌注箱梁的頂面，道頂面放置前后支座，支座與桁架節點通過螺栓連接，前支座沿滑道頂板上緣滑行，后支座通過反扣裝置沿滑道頂板下緣滑動，反扣裝置作用是防止掛籃在走行時墜落，滑道分節向前倒用。

                     
　　2、荷載類型及荷載分配
　　荷載類型：
　　2.1.1.砼自重：取2.6t/m3,并考慮1.05的增加系數
　　2.1.2.施工荷載：250kg/m2
　　2.1.3模板及支架荷載：底模150kg/m2（按5t計算）；側模及排架230kg/m2（按30t計算）；內模230kg/m2（按10t計算）
　　2.1.4.掛籃主要構件重考慮65t（不含模板及支架荷載）；
　　澆注砼時，荷載分配以下：
　　2.2.1、外導梁：翼緣砼+側模及排架+施工荷載
　　2.2.2、內導梁：頂板砼+內模+施工荷載
　　2.2.3、下縱梁A：腹板砼+施工荷載
　　2.2.4、下縱梁B、C：底板砼+底模+施工荷載
　　3、計算工況
　　工況一：施工第一個3.5m節段，102.9m3，重267.5t
　　工況二：施工第一個4m節段，95.2m3，重247.5t
　　工況三：施工第一個4.5m節段，76.1m3，重197.9t
　　工況四：空載走行時。
　　4、線荷載計算
　　下縱梁及內、外導梁在各種工況下所受的線荷載如下表：
 

　　5、SPA2000建模計算每種工況的結果
　　具體步驟：

                      
　　5.1、根據掛籃的尺寸，在SP2000下建立空間模型。
　　5.2、根據各種桿件截面，輸入相應桿件截面特性。
　　5.3、加載每種工況的線荷載到相應的導梁及下縱梁上。
　　5.4、運行軟件
　　5.5、數據結果，數據內容包括：彎矩、剪力、軸力、前支座反力、后支座反力、桿件的撓度、空間掛籃的撓度。
　　6、各桿件的受力分析及型號選擇
　　在實際施工中，考慮掛籃的多次使用，在桿件應力取值上要有一定的安全儲備，根據經驗：[σ]軸≤130Mpa；[σ]彎≤130Mpa；[τ]剪≤80Mpa，[σ]組合≤（1302+3×802）1/2=190Mpa；
　　主桁部分：主桁桿件主要受軸力控制，其中后腹桿、上弦桿為受拉桿件，前腹桿、下弦桿、立柱為受壓桿件，桿件軸應力σ=N/ψA。為了加工及安裝的方便，鋼材類型選擇槽鋼，型號一般為2槽36b或2槽40b組成的格構式截面，節點板螺栓按雙剪計算。
　　橫梁部分：橫梁受力是通過下梁縱或前帶吊來傳遞，是彎、剪組合，根據組合應力大小各自選擇鋼材類型，在澆注砼工況，各橫梁的撓度fmax≤L/400。鋼材類型可以為槽鋼、工鋼、H型鋼。如果后長吊帶間距比較大，掛籃走行時，為了防止后下橫梁撓度過大，底模變形過大，因此，在選擇后下橫梁時，還要考慮走行工況。
　　下縱梁部分：下縱梁也是彎、剪組合，為了與支座板很好地安裝，一般選鋼材類型為槽鋼。當箱梁比較高時，腹板處與底板處下縱梁型號相差較大，為了防止失穩，腹板處的下縱梁槽鋼有時改為桁架式，這樣可以減少腹板處下縱梁的數量，當然，此時也增加了桁架的材料和安裝難度。
　　導梁部分：導梁也是彎、剪組合，因為在空載走行時，導梁計算長度基本增加一倍，彎矩有可能增加，在選擇鋼材材型號時，要充分考慮空載走行工況。
　　撓度：除了考慮各桿件自身撓度符合規范外，掛籃整體撓度控制在30mm左右為宜，方法可以預張拉后錨固筋、適當增大某橫梁型號。
　　三、掛籃澆注砼時的整體穩定檢算
　　根據掛籃整體結構的計算支反力，檢算最不利工況下的掛籃整體穩定。
　　計算簡圖如圖4所示：

                                
　　由計算知，要達到平衡,后錨產生需要98.6t的力，傾覆穩定系數K=(Mr/Mp)>2，則后錨需要提供力，T>2x98.6=197.2t以上為單片桁架受力。
　　后錨為4根Φ32精軋螺紋筋，極限承載力為[T]=fA=780N/mm2×[4×（π×322÷4）]=2500KN=250t>T=197.2t
　　四、掛籃走行時的整體穩定檢算
　　由計算知，空載走行最不利狀況時，滑道處錨筋產生37.5t的力，傾覆穩定系數K=(Mr/Mp)>2，則滑道錨筋需要提供力，T>2x37.5=75.0t滑道錨筋有兩種形式，一種是穿過頂板；另一種是預埋在砼里。
　　穿過頂板形式：由2根Φ32精軋螺紋筋承擔，極限承載力為
　　[T]=fA=780N/mm2×[2×（π×322÷4）]=1250KN=125t>T=75.0t
　　預埋形式：2根Φ32精軋螺紋筋預埋1.5m，砼與鋼筋粘結極限承載力為：
　　[T]=[C]×2×πd×ι=2.6N/mm2×2×π×32×1500=784KN=78.4t>T=75.0t
　　均滿足要求！
　　五、結束語
　　實踐證明，空間菱形掛籃在黔靈大橋上的應用是成功的，菱形掛籃承載能力強，是掛籃進一步輕型化、整體化發展的一種結構形式，它是一種值得推廣的掛籃形式。
　　利用SAP2000軟件建立掛籃空間模型，更能反映整體實際效果，在調整桿件位置和荷載時，比分拆計算更方便、快捷。
　　本掛籃的各桿件型號，可以作為250t左右，4.5m長節段梁重的掛籃設計參考數據，根據實際情況作相應調整，對現場施工技術人員整體了解掛籃也有一定的幫助。