文 斌

樂(lè)宜高速新民岷江特大橋菱形掛籃施工技術(shù)

文 斌

結(jié)合新民岷江特大橋工程特點(diǎn)及施工難點(diǎn),介紹了該橋菱形掛籃施工技術(shù),從掛籃構(gòu)造、設(shè)計(jì)計(jì)算及反壓試驗(yàn)三方面具體闡述了菱形掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),對(duì)同類橋梁懸臂施工具有一定指導(dǎo)意義。

菱形掛籃,懸臂澆筑,構(gòu)造,反壓試驗(yàn)

1 工程概況

新民岷江特大橋主橋采用115m+200m+115m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。16號(hào),17號(hào)主墩為雙薄壁柔性墩,15號(hào),18號(hào)交界墩墩身采用空心墩。

箱梁 0號(hào)段長(zhǎng) 14m(包括墩兩側(cè)各外伸 1.5m),每個(gè)主墩“T”構(gòu)縱橋向劃分為 26個(gè)對(duì)稱梁段,邊跨主梁現(xiàn)澆段長(zhǎng) 13.82m。梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)度從根部至跨中分別為 14m(0號(hào)段),12×3.0m,14×4.0m,2.0m(合龍段),累計(jì)懸臂總長(zhǎng) 99m。1號(hào) ～26號(hào)梁段采用掛籃懸臂澆筑施工,懸臂澆筑梁段最大控制重量2 450 kN,掛籃設(shè)計(jì)自重 1 300 kN。全橋共有 3個(gè)合龍段,邊跨及中跨合龍段長(zhǎng)度為 2.0m(采用型鋼桁架作合龍段勁性骨架)。

主橋橋面寬度：2×1.5m(人行道)+2×0.5m(防撞護(hù)欄)+2×10.75m(行車道)+2m(中央分隔帶)=27.5m。

2 工程特點(diǎn)和施工技術(shù)難點(diǎn)分析

箱梁節(jié)段體積大;工期緊;工程規(guī)模大,施工設(shè)施投入多;掛籃懸澆過(guò)程中的不平衡力矩與線型控制;邊跨高墩長(zhǎng)大直線段現(xiàn)澆施工;箱梁合龍段施工;主橋箱梁懸澆節(jié)段長(zhǎng)。特別是主橋?yàn)殡p幅箱梁結(jié)構(gòu),箱梁整體澆筑混凝土節(jié)段重量大,掛籃的設(shè)計(jì)與施工難度較大。

3 掛籃設(shè)計(jì)

3.1 掛籃構(gòu)造

本橋采用菱形掛籃進(jìn)行施工,包括機(jī)具在內(nèi)重量為 130 t,有以下幾個(gè)部分：

1)主桁系統(tǒng)。

每只掛籃有兩片主桁架,每片桁架都采用型鋼制成,外形輪廓線高 4.66m,懸臂長(zhǎng) 6.2m。整個(gè)主桁架加工成上下游兩榀,兩榀之間采用橫向連接系銷接成為整體。

2)前上橫梁。

前上橫梁設(shè)置于主桁架上,用 2Ⅰ56a型鋼加焊加勁板構(gòu)成,長(zhǎng)度為 9 080mm,放置在主桁架前支點(diǎn)上,安裝到位后與主桁節(jié)點(diǎn)角鋼焊接。由于采用原有掛籃前上橫梁接長(zhǎng),兩工字鋼橫向間距每根都不同,現(xiàn)場(chǎng)使用中注意對(duì)吊帶孔、墊梁等作相應(yīng)調(diào)整。

3)后上橫梁。

掛籃后上橫梁設(shè)置于主桁架的尾部,采用 2Ⅰ36b型鋼加焊加勁板構(gòu)成,長(zhǎng)度為 8 500mm,底部放置在主桁架后支點(diǎn)上,后上橫梁采用角鋼限位,并用螺栓與之栓接。

4)底模平臺(tái)。

掛籃底模平臺(tái)由前、后下橫梁,墊梁,底?？v梁1、底?？v梁 2,橫聯(lián)槽鋼,支座,加強(qiáng)支座,吊耳,加強(qiáng)銷座等構(gòu)成。前下橫梁原設(shè)計(jì)采用 2[40b×9 200mm型鋼加焊加勁板構(gòu)成,后下橫梁設(shè)計(jì)采用 2Ⅰ45b×9 700mm型鋼加焊加勁板構(gòu)成,前后下橫梁與吊帶間采用加強(qiáng)銷座以及吊耳進(jìn)行連接。加強(qiáng)銷座以及吊耳由鋼板焊接組成,同時(shí)采用 4Φ32精軋螺紋鋼連接?？v梁 1、縱梁 2均采用型鋼與節(jié)點(diǎn)板組成桁架構(gòu)成,上弦桿采用 2[20,下弦桿采用2[16,豎桿和斜桿均采用 2[12.6,縱梁長(zhǎng)度為 7 200mm,高度為1 500mm。底模縱梁與底模前后橫梁之間采用支座,進(jìn)行銷接。底模平臺(tái)上鋪Ⅰ16作為底模橫梁,橫梁上布置木方與雙覆面竹膠模板作為底模。

5)吊掛起頂系統(tǒng)。

吊掛系統(tǒng)分以下幾個(gè)部分：底模平臺(tái)、內(nèi)外導(dǎo)梁的前后吊掛系統(tǒng)。底模平臺(tái)共 4根前吊帶、4根后吊帶。前吊帶采用□150mm×36mm×21 000mm的鋼板,其材質(zhì)為 16Mn鋼板,底端與前下橫梁上的加強(qiáng)銷座銷接。吊帶頂端采用千斤頂與緊縮裝置構(gòu)造進(jìn)行底模平臺(tái)標(biāo)高調(diào)整。內(nèi)外滑梁吊掛系統(tǒng)均分為前后吊帶,其前邊吊帶采用 Φ32精軋螺紋鋼,前中吊帶采用□150 mm×36mm×1 000mm鋼板制成,后吊帶均采用 Φ32精軋螺紋鋼。

6)走行系統(tǒng)。

每只掛籃采用兩條滑道,對(duì)稱于箱梁中心布置,主梁兩滑道中心距為 6 460mm?；懒翰捎?2Ⅰ25b型鋼加焊底座板而成,滑道梁分2m和1m兩種規(guī)格,對(duì)于單只掛籃1m滑道加工 8根,2m滑道加工 6根。掛籃滑道分節(jié)制造,節(jié)與節(jié)間采用連接板在側(cè)面連接。連接板之間采用螺栓連接。

7)錨固系統(tǒng)。

掛籃在走行過(guò)程中,通過(guò)桁架下的前支座及后支座錨固于走道梁上。掛籃走行到位后則錨固于后錨,后錨設(shè)在每片主桁架尾端,在兩片桁架尾端設(shè)后上橫梁,在后上橫梁與每片桁架相交交點(diǎn)兩側(cè)分別設(shè)后錨分配梁,用Φ32mm精軋螺紋鋼筋錨固于已澆筑的箱梁節(jié)段。

3.2 掛籃設(shè)計(jì)主要計(jì)算結(jié)果

3.2.1 菱形桁架計(jì)算

菱形構(gòu)架承受前上橫梁傳來(lái)的掛籃荷載,構(gòu)架由型鋼組焊而成,節(jié)點(diǎn)處采用節(jié)點(diǎn)板螺栓連接。每片構(gòu)架自重 6.1 t,按剛架計(jì)算。

計(jì)算模型見(jiàn)圖 1。

菱形主構(gòu)架的桿件最大拉力發(fā)生在 AC桿,為 141.7 t,型鋼截面：2[32b+2□350×10,按拉桿檢算,最大應(yīng)力：σ拉=N/Aj=88.23MPa。節(jié)點(diǎn)處采用 24顆 φ32的精致螺栓的容許承載力：24×7.069=169.6 t,滿足要求。

菱形主構(gòu)架的桿件最大壓力發(fā)生在 BD桿,為 133.3 t;型鋼截面：2[32b+2□350×10,按壓桿檢算,L=756.8 cm,R1=14 cm,R2=14.36 cm,λ1=54.06,λ2=52.7,φ1=0.837,φ2=0.843,按弱軸檢算,σ壓=N/(A×φ1)=99.17MPa。節(jié)點(diǎn)處采用 24顆 φ32的精致螺栓的容許承載力：24×7.069=169.6 t,滿足要求。

各桿件受力滿足規(guī)范要求。

3.2.2 底模平臺(tái)前、后下橫梁計(jì)算

底模平臺(tái)前下橫梁采用 2[40,后下橫梁采用 2Ⅰ45b+2□300×12。在掛籃混凝土澆筑時(shí),底模平臺(tái)前、后下橫梁承受底模平臺(tái)縱梁傳來(lái)的混凝土重量、底模平臺(tái)自重及其他重量。

前下橫梁計(jì)算結(jié)果：

彎曲應(yīng)力 σ=M/W=60.09MPa;

剪應(yīng)力 τ=QS/Id=26.02MPa。

后下橫梁計(jì)算結(jié)果：

彎曲應(yīng)力σ=M/W=102.68MPa;

剪應(yīng)力 τ=QS/Id=66.86MPa。

桿件受力滿足規(guī)范要求。

3.2.3 底模平臺(tái)前、后吊掛計(jì)算

前吊帶采用 B=150mm,δ=36mm;后吊帶采用 B=280mm,δ=2×20mm;材質(zhì)均為 16Mn,前吊帶采用 φ51銷孔;銷軸 φ50,材質(zhì)為 40Cr,后吊帶采用 φ81銷孔;銷軸 φ80,材質(zhì)為 40Cr。

前吊帶受力最大為F=25.4 t,后吊帶受力最大為F=66.5 t,考慮后吊帶另加 5 t預(yù)拉力。

前吊帶承受的拉應(yīng)力：σmax=71.3MPa;后吊帶承受的拉應(yīng)力：σmax=63.83MPa。

φ50銷軸承受的剪應(yīng)力：τ=49.1 MPa;φ80銷軸承受的剪應(yīng)力：τ=68.7MPa。

桿件受力滿足規(guī)范要求。

3.2.4 掛籃施工狀態(tài)傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算

根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果掛籃在施工 13節(jié)段狀態(tài)后錨固點(diǎn)反力最大,為 R錨=90 t,采用 4根 Φ32精軋螺紋鋼筋錨固掛籃后錨固點(diǎn),可以提供的錨固力為：193 t,傾覆穩(wěn)定系數(shù)為 2.1＞2;掛籃在澆筑混凝土?xí)r滿足傾覆穩(wěn)定的要求。

3.2.5 掛籃走行穩(wěn)定性計(jì)算

掛籃移動(dòng)時(shí),通過(guò)后吊點(diǎn)反鉤在組焊的軌道上走行,計(jì)算模型見(jiàn)圖 2(空載走行時(shí))。

掛籃主桁走行時(shí),引起主桁傾覆的力P前包括：主桁上弦操作平臺(tái)、前上橫梁、前上橫梁吊帶系統(tǒng)、外導(dǎo)梁、底籃等部分荷載。根據(jù)計(jì)算結(jié)果：后支點(diǎn)反力為 R后=20.7 t。

掛籃走行的穩(wěn)定性滿足要求。

3.3 掛籃模擬靜載反壓試驗(yàn)

每只掛籃都要進(jìn)行靜載試驗(yàn),為縮短掛籃試驗(yàn)時(shí)間,同時(shí)又能確實(shí)獲取掛籃變形等第一手資料,掛籃在廠內(nèi)進(jìn)行陸上模擬反壓試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取一個(gè)墩位的一對(duì)掛籃進(jìn)行反壓試驗(yàn),其目的在于模擬掛籃真實(shí)受力狀況進(jìn)行荷載試驗(yàn),獲取掛籃荷載模擬最不利工況下的變形參數(shù),一方面對(duì)掛籃總體結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行觀察和驗(yàn)證,另一方面用于指導(dǎo)施工。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用掛籃懸臂施工已經(jīng)成為一種成熟的施工工藝,其掛籃的選型既要考慮它是一種施工設(shè)備,通用性要好,又要考慮每一個(gè)橋的特點(diǎn)。

菱形掛籃具有剛度大,重量輕等特點(diǎn)。

此菱形掛籃通過(guò)在新民岷江特大橋上的應(yīng)用,證明是非常有效的施工方法。

[1]龐家權(quán),王治均.新型斜拉組合式菱形輕型掛籃構(gòu)思與分析[J].山西建筑,2009,35(13)：310-311.

On diamond hanging basket constructing technique for Xinm in M injiang super-large Bridge along Leshan-Yibin exp ressway

WEN Bin

Combining with the engineering featuresand constructing difficu lties of Xinmin Minjiang super-large Bridge,the paper introduces the diamond hanging basketconstructing techniqueof the bridge,and illustrates the features for the diamond hanging basketstructure design from the hanging components,the design calculation,and theback pressureexperiments,soas tohave the direction for the cantilever construction of similar bridges.

diamond hanging basket,cantilever grouting,component,back pressure experiment

U 445.466

B

1009-6825(2011)03-0170-03

2010-10-15

文 斌(1977-),男,工程師,中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司,江西九江 332001