周應(yīng)輝 （中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023）

1 工程概況

某市公路特大橋?yàn)殡p向六車道，設(shè)非機(jī)動(dòng)車道和人行道，主橋頂板寬34m，底板寬 24m。主橋采用55m+100m+120m+100m+55m一聯(lián)5跨異型連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。橋墩采用V型墩身，箱梁采用單箱四室預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，跨中梁高3m，腹板厚45cm，頂板厚26cm，底板厚25cm；V型墩墩頂處梁高6m，腹板厚80cm，頂板厚26cm，底板厚80cm；邊墩墩頂處梁高5.5m，腹板厚60cm，頂板厚26cm，底板厚60cm。主梁梁底緣曲線均為二次拋物線變化。

主梁k3～k7跨每隔6.5m等間距設(shè)置挑臂加勁橫梁，橫梁厚0.45m。此外，箱梁在每個(gè)墩墩頂設(shè)置端橫隔梁，V型墩頂分別設(shè)置1.8m厚的橫隔梁，邊墩墩頂橫隔梁厚1.8m，過渡墩墩頂橫隔梁厚1.2m。懸臂澆筑塊段長度為3.25m，最大懸臂澆筑1#塊段重361t。

主橋采用掛籃施工方法，逐段張拉預(yù)應(yīng)力鋼束的施工方法，箱梁頂面設(shè)雙向2.0%橫坡，箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系。斷面圖如圖1所示。

2 超寬掛籃方案比選

圖1 特大橋主橋斷面圖

圖2 貝雷梁超寬掛籃結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，需采用0#塊梁段掛籃懸臂施工。根據(jù)分析大多數(shù)掛籃施工橋梁都采用左右分離式，頂板寬度在10m～18m之間，截面以單箱單室或單箱雙室為主，且梁段較輕，一般不超過200t。而本橋的設(shè)計(jì)梁段超寬，翼緣板寬度較大，為單箱四室結(jié)構(gòu)，為此需對(duì)施工采用掛籃的形式做對(duì)比分析。

根據(jù)對(duì)掛籃設(shè)計(jì)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，采用型鋼制作菱形掛籃相對(duì)豎向剛度較大、變形小，但相對(duì)橫向連接措施較多，掛籃行走同步困難，且經(jīng)濟(jì)適用性不強(qiáng)。而采用貝雷梁拼裝成為一字掛籃，經(jīng)過反復(fù)的論證研究，以貝雷梁為主體結(jié)構(gòu)，配以橫向聯(lián)結(jié)系桿件組拼的形式施工，表現(xiàn)出以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：滿足自重輕、拼裝簡單方便的要求；在安全得到基本保障后，利用已有材料，降低施工成本的要求；滿足施工工序周期、適用性廣泛的要求。

經(jīng)過分析論證貝雷梁拼裝一字掛籃，由4片貝雷片及[10槽鋼制作成橫向連接系，鏈接成一片貝雷梁，其優(yōu)點(diǎn)豎向剛度大，行走穩(wěn)定；橫梁采用雙拼2I40a工字鋼制作，它有著橫向剛度小、受力點(diǎn)多、行走少量的不同步不會(huì)引起較大的次內(nèi)力等特點(diǎn)，通過外側(cè)吊桿吊掛在5片貝雷梁形成一個(gè)整體掛籃。

3 超寬掛籃的設(shè)計(jì)

超寬掛籃的設(shè)計(jì)是利用貝雷梁在每一個(gè)腹板上面做一片主桁梁，即利用箱梁多個(gè)腹板，將整個(gè)懸臂澆筑塊的重量分散到多個(gè)點(diǎn)上，利用后錨錨固在已經(jīng)澆筑的混凝土上，這樣解決了整幅超寬箱梁的受力特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖3

圖4

圖5

超寬掛籃采用5組貝雷梁進(jìn)行組拼，每組采用4片上下加強(qiáng)貝雷片組合，設(shè)計(jì)最大承重360t，極限承重500t。掛籃上下橫梁采用2I40a工字鋼，兩側(cè)翼緣板模板根據(jù)翼緣寬度一次制作，在模板中部預(yù)留挑臂加勁橫梁位置，當(dāng)澆筑雙號(hào)塊段時(shí)采用鋼板將預(yù)留位置覆蓋。翼緣板導(dǎo)梁采用2[40a槽鋼制作，考慮后下橫梁長度較長，為25m，無法承擔(dān)掛籃底?？v梁的荷載，在中部設(shè)置一個(gè)下導(dǎo)梁，掛籃前行時(shí)在中腹板位置提供一個(gè)支點(diǎn)。

整個(gè)超寬掛籃設(shè)計(jì)完成后，采用Midas Civil軟件采用根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）進(jìn)行荷載組合、建立模型、進(jìn)行受力分析，得出以下結(jié)論。

3.1 底板計(jì)算

底?？v梁計(jì)算長度為5m，加載范圍是0.8m～4.05m時(shí)，荷載93.32MPa<210MPa；恒載時(shí)荷載81.0MPa<210MPa。

3.2 腹板下底板計(jì)算

底板縱梁為4I36a工字鋼，則有計(jì)算荷載長度為3.25m，模板設(shè)計(jì)長度為4m，荷載138.0MPa<210MPa；恒載時(shí)荷載132.2MPa<210MPa。

3.3 翼緣板導(dǎo)梁計(jì)算

由于本橋翼緣板懸臂長度較大，擬采用雙導(dǎo)梁形式，導(dǎo)梁采用2[40a槽鋼組拼。翼緣板導(dǎo)梁在澆注混凝土過程中計(jì)算長度按照5m考慮，在3.25m時(shí)荷載84.54MPa<210MPa；當(dāng)移動(dòng)掛籃時(shí)空載翼緣板導(dǎo)梁計(jì)算長度采用9m時(shí)荷載81.41MPa<210MPa。

3.4 掛籃橫梁的計(jì)算

后橫梁計(jì)算按照澆注混凝土的恒載計(jì)算，擬用2I45a工字鋼，荷載69.6MPa<210MPa

3.5 掛籃主桁架計(jì)算

加載圖示如圖3所示。

腹板底部工字鋼部位荷載按照每根加67425N，底板范圍工字鋼部位按照每根加41800N，翼緣板吊帶位置內(nèi)側(cè)加載30139N，外側(cè)加載60278N，加載總和為2365334N，占1#塊段混凝土重量的65.5%，貝雷梁自重以及上下橫梁自重由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)入。

掛籃變形圖如圖4所示。

掛籃下橫梁最大變形在中部，變形節(jié)點(diǎn)為3644，變形值為-0.033m。上橫梁懸挑部分是掛籃最大變形點(diǎn)，變形量為0.036m。

掛籃應(yīng)力圖如圖5所示。

由掛籃應(yīng)力圖可以看出最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在貝雷梁上，最大拉應(yīng)力值為167MPa。最大壓應(yīng)力值為229MPa，在支點(diǎn)處出現(xiàn)的集中應(yīng)力，且集中應(yīng)力小于貝雷梁允許應(yīng)力。

掛籃軸應(yīng)力圖如圖6所示。

掛籃最大軸應(yīng)力出現(xiàn)在吊桿上，吊桿采用φ32精軋螺紋鋼筋，最大拉應(yīng)力為321MPa，可以滿足荷載要求。

綜上所述，貝雷梁掛籃設(shè)計(jì)可以滿足各項(xiàng)荷載要求。

4 超寬掛籃的拼裝

掛籃采用貝雷片進(jìn)行拼裝，每個(gè)腹板頂部采用一組貝雷梁，每組貝雷梁采用4片上下加強(qiáng)型貝雷片進(jìn)行組合。單片貝雷梁之間用貝雷梁自帶支撐架進(jìn)行支撐，每組貝雷梁之間用自己加工支撐架連接。支撐架采用[10槽鋼進(jìn)行焊接?，F(xiàn)場示意圖如圖7所示。

走行系統(tǒng)由軌道、反壓滾輪和前支座組成。軌道根據(jù)貝雷梁特點(diǎn)，澆注段上由前支座構(gòu)成，每組貝雷梁桁架由2臺(tái)10t手拉葫蘆牽引主構(gòu)架前移，并帶動(dòng)底模平臺(tái)、外側(cè)模一同前移就位，掛籃移動(dòng)過程中的抗傾覆力矩由反壓滾輪經(jīng)反壓梁傳至已成型的箱梁上。

墩頂塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行貝雷梁拼裝，拼裝前對(duì)現(xiàn)場貝雷梁進(jìn)行整修，然后分批在地面進(jìn)行組裝后用吊車提升到墩頂拼裝。墊梁處混凝土橋面處理：由于混凝土橋面較為粗糙，應(yīng)用砂漿對(duì)各軌道處進(jìn)行找平處理。

掛籃拼裝的程序?yàn)椋航M裝貝雷梁→在墩頂懸臂拼裝→吊裝后上橫梁→后吊帶、后壓梁、后下橫梁→前上橫梁→前吊帶、前下橫梁→底板縱導(dǎo)梁、底縱梁→底?！皬埨脚_(tái)→后下橫梁吊架。

前后橫梁采用2[40a型鋼焊制，吊筋為φ32精軋螺紋。縱梁用I36工字鋼，單個(gè)掛籃總重（包括底模、側(cè)模及內(nèi)模）132t。底?？v梁長5m，采用I36a工字鋼加工，底縱梁間距為0.8m。掛籃標(biāo)高采用螺旋千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

側(cè)模及翼板用從廠家定制的定型鋼模板。在兩側(cè)縱梁上搭設(shè)鋼管支架來支撐側(cè)模及翼板，兩側(cè)模板間在上中下位置均用Ф20拉筋拉緊。

支架及掛籃拼裝完成后，安裝梁段底模、側(cè)模，然后進(jìn)行支架系統(tǒng)的預(yù)壓試驗(yàn)。

5 超寬掛籃的預(yù)壓及調(diào)整

現(xiàn)場用袋裝細(xì)砂代替混凝土進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載取梁段重量的120%，分別在預(yù)壓加載前、加載后、卸載后進(jìn)行標(biāo)高觀測，取得支架系統(tǒng)彈性與非彈性變形數(shù)值，并與先期利用鋼桁架模擬計(jì)算結(jié)果相比較。

通過第三方工程鑒定加固研究所的預(yù)壓檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，貝雷梁主桁架最大應(yīng)力為145MPa，比最大計(jì)算應(yīng)力135MPa要大，計(jì)算模擬與實(shí)測偏差7.4%。5個(gè)貝雷梁組成的桁架結(jié)構(gòu)共布置40個(gè)測點(diǎn)，分四級(jí)荷載即100t、220t、320t、420t加載，應(yīng)變檢測結(jié)果所有測點(diǎn)應(yīng)變和荷載基本呈線性關(guān)系，滿足設(shè)計(jì)和施工要求。

預(yù)壓結(jié)束后，進(jìn)行掛籃及模板的軸線及標(biāo)高調(diào)整，將作為支點(diǎn)的千斤頂就位并調(diào)整到預(yù)控高度鎖緊，然后用經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線觀測，并指揮施工人員進(jìn)行糾正，確定軸線一致后頂緊后錨點(diǎn)千斤頂，將后錨點(diǎn)鎖定，然后用水準(zhǔn)儀觀測前吊點(diǎn)底板標(biāo)高，用前上橫梁上的千斤頂調(diào)整底板高度，軸線及標(biāo)高要反復(fù)校核，直到滿足設(shè)計(jì)要求。

掛籃底模標(biāo)高確定：在懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的的線形是否平順的關(guān)鍵。為了確保成梁后的線形，需要設(shè)置一定的預(yù)拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（撓度）。其計(jì)算公式如下。

式中：Hlmi——i 節(jié)段掛籃底模板標(biāo)高（節(jié)段上某確定位置）

Hsji——i 節(jié)段的設(shè)計(jì)標(biāo)高

Σfsg——由各梁段施工在該節(jié)段對(duì)應(yīng)點(diǎn)上產(chǎn)生的撓度總和

fyg——根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)，該節(jié)段位置橋梁豎向預(yù)拱度

fgl——掛籃的變形值

6 超寬掛籃的懸灌施工

大橋每個(gè)墩身T構(gòu)分為12塊，最大節(jié)塊重量為右幅第一孔1#塊重361t，每個(gè)節(jié)塊一次澆筑完成。

①本橋箱梁的普通鋼筋較少，大部分鋼筋在掛籃上直接綁扎成型。只有梁段內(nèi)的錨下加強(qiáng)齒塊鋼筋在地面綁扎好后，整體吊裝到掛籃內(nèi)安裝。

圖6

圖7 貝雷梁現(xiàn)場示意圖

②掛籃定位檢查合格后，綁扎底板鋼筋，安裝底板縱向預(yù)應(yīng)力管道，底板鋼筋分上下兩層，中間由短鋼筋墊起、焊牢，保證間距。肋板鋼筋骨架插入底板下層鋼筋中，然后綁扎倒角斜筋，安裝肋板內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋和管道。

③安裝內(nèi)模。內(nèi)模使用小組合鋼模板，用海綿條塞縫，防止漏漿。

④綁扎頂板鋼筋，安裝頂板縱向預(yù)應(yīng)力管道。

⑤錨下構(gòu)造鋼筋及加強(qiáng)網(wǎng)片十分重要，不得隨意變更位置，防止張拉時(shí)梁體不均勻受力開裂。

⑥在綁扎鋼筋后立內(nèi)模使用鋼管支架支撐，不允許直接踩踏底板鋼筋。

⑦在鋼筋綁扎時(shí)將波紋管綁扎就位，縱向預(yù)應(yīng)力管道為曲線管道。安裝時(shí)先按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)將管道中心標(biāo)在豎向鋼筋上，將管道就位后用井字型定位鋼筋固定，波紋管之間用稍大直徑短管聯(lián)接，外纏膠布密封，波紋管和錨杯連接時(shí)，讓波紋管穿過錨杯，在外側(cè)用膠布封緊。

⑧鋼筋加工與安裝、混凝土澆筑施工工藝與技術(shù)要求同墩頂塊箱梁施工，并根據(jù)下一階段掛籃后下錨點(diǎn)位置設(shè)置預(yù)留孔。

⑨在前一梁段混凝土澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度85%,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、灌漿，壓漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)90%后，將掛籃前移進(jìn)行下一階段施工。

首先將兩側(cè)模之間的橫向拉筋拆除，使側(cè)模與梁段分離，然后松動(dòng)后上橫梁上支撐千斤頂，使吊桿及底板下降，使底模板脫離混凝土梁底約5cm～10cm；然后利用導(dǎo)鏈反向拉貝雷梁，讓貝雷梁緩緩前移。

貝雷梁移動(dòng)需要同步進(jìn)行，為了保證貝雷梁的移動(dòng)同步，在貝雷梁移動(dòng)前先在軌道上做記號(hào)，每隔幾分鐘由專人用鋼卷尺測量每組貝雷梁的前移距離，保證每組前移速度一致，當(dāng)左右兩端距離較遠(yuǎn)時(shí)利用對(duì)講機(jī)控制。T構(gòu)兩側(cè)的移動(dòng)距離保持基本一致，距離相差不得超過10cm。

掛籃前移至指定位置時(shí)，及時(shí)固定后錨點(diǎn)，前支點(diǎn)及時(shí)坐落于鋼支座上。支點(diǎn)安裝就位后重新進(jìn)行掛籃、模板軸線標(biāo)高調(diào)整，進(jìn)行下一節(jié)段施工。掛籃安裝就位后，在底模支架上完成梁段的鋼筋安裝、模板安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿等作業(yè)。懸臂澆筑時(shí)的不平衡采用錨固體系來進(jìn)行抵消。然后整體移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一節(jié)段作業(yè)，如此循環(huán)施工，直至合攏前節(jié)段。

7 結(jié) 語

本項(xiàng)目采用整幅超寬掛籃的施工運(yùn)用，基于橋梁單箱多室結(jié)構(gòu)，在每一片腹板頂部均設(shè)置主桁架，利用多個(gè)主桁架分擔(dān)懸臂澆筑的混凝土重量，而采用的特殊掛籃施工模式。

通過本項(xiàng)目的順利實(shí)施完成，證明超寬掛籃的同步施工在項(xiàng)目工期、安全、質(zhì)量和成本等施工管理上都是非常有利的。隨著我國市場經(jīng)濟(jì)及城市發(fā)展的需求，超寬橋梁將會(huì)逐步走上歷史舞臺(tái)，施工工藝及方法也會(huì)更加多樣。

[1]邵旭東,胡建華.橋梁設(shè)計(jì)百問[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]邵旭東,程翔云,李立峰.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]張繼堯，王昌將,等.懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京：人民交通出版社，2004.